杭州湾北岸临港新片区南部潮滩近岸沉积地貌演变过程

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潮滩地处陆地与海洋交互作用的敏感地带,不仅给沿海城市提供后备土地空间资源及海岸灾害缓冲区,而且具有维护岸堤安全、降解环境污染物及提供生物栖息地等多种功能,有极高的社会经济与生态环境价值。然而,近年来在一系列自然与人为因素的影响下,潮滩出现新的变化过程,全球范围内的潮滩面临蚀退风险。理解和掌握潮滩变化过程及发育模式,对潮滩资源的未来发展及可持续利用都具有重要的指导价值。临港新片区南部潮滩位于杭州湾北岸岸段最东端。该区域坐临长江口,面朝杭州湾,涨落潮流在此辐合、辐散动力作用强烈,是长江口与杭州湾水沙输移与交换的重要通道,海床地形复杂多变。中国(上海)自由贸易试验区临港新片区(简称:新片区)设立于2019年,成为上海市发展高新产业的重要基地。显然,在长江来沙减少以及人类活动增强的影响下,开展临港新片区南部岸滩沉积地貌变化过程对于维护新片区岸滩安全及资源保护也具有重要意义。基于此,本文将临港新片区南部岸滩分为芦潮港至中港、中港至金汇港两个岸段,进而利用近三十年间新片区南部岸段实测沉积物与水深地形数据,结合1980年至今长江大通站入海水沙数据,阐明入海水沙条件变化与促淤围垦工程作用下,芦潮港至中港(区域Ⅰ)、中港至金汇港(区域Ⅱ)近三十年间沉积物变化趋势以及地貌演变过程。同时,本文还利用“麦莎”台风前后潮滩沉积物样品和水文资料,探讨了台风高能事件作用下的潮滩动力沉积过程。论文主要结论如下:(1)研究区潮滩表层沉积物主要为粉砂和砂质粉砂,自芦潮港至金汇港沉积物粒径逐渐变细,整体分选性较差且偏度为正偏。在1982-2020年期间,潮滩表层沉积特征变化较为复杂,其中1982-2006年期间整体沉积物中值粒径减小,沉积物粗化;2006-2020年,沉积物中值粒径由2006年的6.12φ至2011年的6.29φ,再至2020年的6.16φ,沉积物体现出先细化再变粗的特点。区域Ⅰ与区域Ⅱ沉积物空间变化具有较大差异,其中2020年较2006年区域Ⅰ内沉积物粗化明显,而区域Ⅱ内沉积物颗粒变细;粉砂含量减少,砂组分含量增加,黏土含量变化较小。同时,沉积物具有分选性变差,偏态正偏,峰度变宽趋势。(2)研究区岸段冲淤变化频繁,冲刷与淤积在时间与空间上交迭变换,但整体面临侵蚀风险。潮滩地貌演化进程可划分为三个阶段:1989-2006年期间尽管区域Ⅰ潮滩持续性淤长,但研究区总体冲刷;2006-2014年期间研究区处于“冲刷-淤积-冲刷”交替发展过程,但总体为冲刷趋势;2014年到2018年期间,研究区岸滩大部分区域发生侵蚀。(3)台风过程显著改变研究区潮滩动力沉积过程。“麦莎”台风影响前潮滩沉积物以粗粉砂和细砂为主,台风后粗粉砂减少及细砂增加,潮滩沉积物中值粒径φ值减小,沉积物粗化。同时潮间带不同部位响应台风具有不同的变化特征:与台风前比较,台风后的高潮滩细砂和中砂含量减少,细粉砂增加,中值粒径φ值增大,沉积物变细,分选性变差;中潮滩和低潮滩细砂、中砂含量增加、细粉砂和粗粉砂减少,沉积物粗化,分选性变好。(4)近30年来研究区沉积表现为主要和次要两种模式,主要模式为:长江下泄径流与湾内潮流共同作用的复合潮控三角洲沉积类型;次要模式为深槽以及以西岸段粗颗粒沉积物随落潮流搬运形成的滩-槽型潮流沉积模式。此外,高能台风引起的波流作用加强是引起沉积物空间变化的主因,风暴增水改变波流影响范围也是导致潮滩沉积过程发生改变的重要因素。
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