三峡工程影响下长江口水下三角洲的冲淤演变

论文总字数：17218字

目 录

摘要 3

Abstract 4

1 引言 5

2 研究区概况 7

3 研究数据和方法 8

3.1长江入海径流量与输沙量 8

3.2 长江口海图水深解译 8

4 结果与讨论 9

4.1三峡工程蓄水影响下长江入海泥沙量变化特征 9

4.2研究区域冲淤变化分析 10

4.3潮间带滩涂的冲淤变化 13

4.4长江口水下三角洲典型剖面的冲淤变化 13

4.5三峡工程蓄水对长江河口三角洲冲淤演变的影响分析 16

5 结论 16

参考文献 18

致谢

三峡工程影响下长江口水下三角洲的冲淤演变

沈如春

，China

Abstract：The amount of sediment entering the sea of many rivers in the world has dropped sharply in recent decades, which leads to the change of the topography of estuarine coast from deposition to erosion, which brings great changes to the environment of estuarine coast and becomes an important uncertainty factor affecting the economic development of estuarine coast. Previous studies show that the sharp decrease of sediment flux into the sea is mainly due to the construction of reservoir dams at all levels of the basin, inter-basin water transfer and the implementation of soil and water conservation measures. In this study, the influence of the three Gorges reservoir, the world 's largest hydro-junction project, on the change of sediment transport in the Yangtze river estuary and the erosion and deposition evolution of the Yangtze river estuary underwater delta after impoundment in 2003 were discussed, thus revealing the sensitive response of the erosion and deposition evolution in different regions of the estuary to the decrease of sediment inflow in the basin. The main conclusions are as follows: according to the monitoring results of Datong station of Yangtze river, the annual average sediment transport in the Yangtze river from 2003 to 2016 is 62.7 % lower than that in 1980 to 2002 ( about 235.39×10⁶ t ). Therefore, the sediment flux of the Yangtze river into the sea decreased sharply after the impoundment of the three Gorges reservoir; At the same time, by comparing the two charts in 2011 and 2001, it is found that the Yangtze estuary underwater delta is experiencing serious erosion recession. The reservoir impoundment of the Yangtze river increases the decrease of the sediment into the sea, and the sharp decrease of the sediment into the sea is also the main reason for the evolution of the Yangtze estuary underwater delta from deposition to erosion. With the further impact of human activities such as reservoir dam construction and inter-basin water transfer, the amount of sediment entering the Yangtze river will further decrease, and the erosion of the estuarine underwater delta may intensify.

Key words：Underwater delta ,Three Gorges project , Sediment decline sharply , Yangtze river basin

1、引言

近几十年来世界上许多大江大河入海泥沙量急剧下降，导致河口海岸地貌由淤积向侵蚀转变，从而对河口海岸的环境带来重大变化，其中包括河流河口水下三角洲、岸线等蚀退。例如，黄河三角洲岸线蚀退的现象日益加剧，据观测数据显示，在80年代以前，黄河水沙量丰富，从而造陆迅速，在黄河入海口在一定长度和宽度内，多年平均河岸填海造陆是40 km ²/a ，河岸蚀退仅有10-15 km² (占淤积面积的1/4-1/3) ^[1]；而90年代以后，黄河来水来沙量大幅减少，大部分海岸线以蚀退为主，90年代至今黄河年平均入海泥沙量为3.64×10⁸ t，据黄河河口水文局提供的资料表明，埕岛油田海区与1988年相比，岸堤处平均刷深1.75 m，岸线蚀退3.3 km，年均蚀退0.275 km，年均刷深0.15 m^[1]。此外，辽东湾东海岸近年来受到东海岸晚期淤泥质海岸的强烈侵蚀，不仅岬角和平坦的沙洲被侵蚀，而且稳定湾的淤泥堤也在后退。目前调查显示海岸约有23的岸段出现严重蚀退现象，不少岸段年蚀退率已超过6 m。包括美国陆军工程部队汇编的《全国海岸线研究报告》揭示，在美国135000 km岸线上，有33000 km属于严重侵蚀类型，迈阿密海滩从1844至1944年的100年间，岸线后退150 m ^[2]。由此可揭示河口海岸蚀退以及江河输沙量锐减在世界各地已发展成普遍的全球化现象。海岸侵蚀最直接的危害是加大海侵，尤其是海滩的破坏蚀退，淹没河口或沿岸低佳地、海水倒灌、增大海岸洪涝机率和河口盐度促进土壤盐渍化最终使海岸生态系统遭到干扰，一些沿海公路已多次向内陆移动，造成了一系列严重的灾害，如海滩粗化、泻湖增水、海水回灌、土地盐渍化等^[3]。除了土地资源和人类财产的直接损失外，还造成了严重的环境和生态问题，制约和威胁着海岸带的可持续发展，已成为影响海洋经济发展的重要不确定因素。海岸地貌冲淤演变是当前地球科学尤其是国际地圈—生物圈计划之海岸带陆海相互作用（IGBP LOICZ）研究的热点之一^[4]。

研究表明，入海泥沙通量锐减的主要原因是流域水库堤坝建设和流域间调水等人类活动的影响，因此，人类活动对河口海岸地貌的影响越来越严重。沿海海岸以及河口地质灾害既受自然条件的控制，又受人为活动的影响，近几十年来灾害加剧，种类增加，主要与人们开发利用海洋河流密切相关，诸如大范围围垦（围湖造田、围海造陆）、破坏沿岸植被、大规模建造水库堤坝、频繁的调水工程以及污染水源等人类活动，近年来人类的过度开发与沿海和河口蚀退、海水入侵、湿地萎缩、河流污染和环境恶化等恶劣现象有密不可分的推动关系。沿海河口直接受到陆地和海洋径流的影响，能源和物质的运输和转化极为活跃，自然环境系统极其敏感和脆弱。然而近几十年来，土地利用和水库建设等人类活动越来越多，直接导致河流入海泥沙量以及径流显著减少的现象急剧增多，沿海地区的侵蚀普遍存在，且程度不断增加。例如因为人类社会工农业用水增加对流域间水源的大规模抽调、中上游水土保持工作扎实有效的开展、防洪蓄沙工程的兴建发挥以及我国北方连续多年干旱少雨天气，黄河三角洲地区出现环境恶化、入海泥沙锐减以及大范围岸线蚀退现象。还有最具代表性和影响力的三峡工程作为世界上最大的水利枢纽工程，已于2003年6月正式蓄水发电。据观测结果显示，自2003年以来，由于大坝对出库泥沙的影响，长江大通站月平均含沙量在数量上急剧下降，大通站1953-2002 年期间年平均输沙量为 4.27×10⁸ t，2003-2007 年期间年平均输沙量为1.59×10⁸ t，大通站三年平均输沙量从蓄水前(2000-2002年)的2.97×10⁸ t降至蓄水后 (2003-2005年) 的1.90×10⁸ t ，使长江入海泥沙锐减36%^[5]。长江水利委员会的监测资料表明，2003-2005年从上游进入三峡库区(清溪场镇水文站)的泥沙较蓄水前三年(2000-2002年) 减少0.89×10⁸ t /a，比1995-1999年减少2.2×10⁸ t/a^[4] 。三峡水库蓄水加速了长江来沙的减少，毫无疑问是长江入海泥沙量锐减的主要原因，从而导致研究区从淤积转为冲刷并出现侵蚀加强的趋势。人类对河口海岸地貌的影响主要体现为利用流域水利工程控制径流量，如修建水库、水电站或跨流域调水。流域修建水库导致下游输沙率减少，进而影响海岸河口三角洲的冲淤演化，这如今已经成为一个全球性的现象。本文列举如下由于人类活动对海岸河口地貌的直接改变作出深重贡献的案例：一些学者研究了扬子江干流与主要支流上修建的水利工程对流域入海泥沙量的影响，发现水库作用影响下的泥沙淤积地正逐渐从河口三角洲转移到水库及其上游干流河道，大坝下游的河道发生冲刷，这就是人类活动改变海岸河口地貌的佐证。同时，据史料记载，在1934中国西部沿鸭绿江的主要通道，被称为西水道，由于水峰、云峰、渭源、桓仁、太平湾等几个大型水库已经建成，西部航道曾经是主要的航道，逐渐与主流分离，直至成为低潮露滩的小河流支流。鸭绿江的主航道已由原来的西航道逐渐演变为现在的中水道^[6]。河口三角洲景观格局的改变，造成我国陆地国土大量流失、海域面积明显减小、出海通道受阻。因而从上述可以看出人类活动对河口海岸地貌的影响正日益加剧。本研究主要探讨了2003年世界上最大的水利枢纽工程三峡水库蓄水后对长江入海输沙变化的影响，通过对水下三角洲潮间带以及潮下带的冲淤过程的分析讨论来展现长江河口水下三角洲的冲淤演变，从而揭示河口不同区域冲淤演变对流域来沙量减少的敏感性响应。三角洲是河流与海洋共同作用的产物，也是陆海相互作用最敏感、演变最活跃的区域，因此，在流域泥沙淤积急剧下降的趋势下探讨河口水下三角洲冲淤变化的位置、规模、过程和机理，有助于了解长江三角洲未来的演变趋势，为滩涂(滩涂是上海等河口海岸带主要城市的重要自然资源和现阶段新增土地的主要来源)中长期规划提供参考。此外，对深水航道工程、跨海大桥和码头的布置和施工等海洋工程建设具有重要意义，因为这些工程必须考虑地形冲淤演变趋势和规律^[7]。

2、研究区概况

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