河口泥沙输运过程是河口动力学研究领域中的核心科学问题。研究河口泥沙输运过程可丰富河口学内容,同时可为河口区的港口航道建设、生态环境保护、水产资源开发等提供重要的科学依据。近年来,随着人类活动的不断增强,河口泥沙输运过程受人类活动的影响越来越大,而不同河口受人类活动影响的方式和程度存在明显差异。众所周知,长江流域水坝建设(尤其三峡大坝)截留了大量流域来沙,导致流域输送至河口的泥沙显著减少,已引起河口泥沙输运过程发生变化,并造成河口湿地及航槽冲淤不平衡等一系列新的科学问题。美国切萨皮克湾建有大型航道系统,河口航道挖槽建设很大程度地改变了河口湾的边界条件,对河口泥沙输运过程产生很大影响,已引起局部航槽回淤。本论文基于大量实测资料,结合空间信息技术和数值模型方法,就长江河口南港泥沙输运及航槽回淤对流域来沙减少的响应和航道建设影响下切萨皮克湾上游河道泥沙输运及航槽回淤机制展开综合研究,揭示不同河口河道泥沙输运对重大人类活动的响应过程,并探讨由此引起的航槽回淤机制及其差异性。本论文主要认识有：长江河口和切萨皮克湾自然地理条件既有共性也有异性。就河口类型而言,长江河口属典型的分汉三角洲型河口,而切萨皮克湾属典型的溺谷型河口。长江流域丰水多沙,多年平均径流量和输沙量分别为8.91×1011 m3和3.84×108 t；切萨皮克湾流域径流量和输沙量较小,多年平均径流量和输沙量分别为5.83×1010m3和4.67×106t。M2分潮在长江河口和切萨皮克湾均起主导作用,属于半日潮。长江河口潮汐强度中等,而切萨皮克湾潮汐较弱。两河口潮流多为往复流,流速具有洪枯季、大小潮和涨落潮变化特征。长江河口盐淡水混合与切萨皮克湾上游水域一样,主要为部分混合型和均匀混合型。长江河口和切萨皮克湾上游均发育有最大浑浊带。长江河口悬沙颗粒很细,含沙量很高,底沙分布具有明显的沿程变化规律；切萨皮克湾悬沙颗粒也很细,但含沙量很低,底沙分布规律不明显,主要与水深变化有关。长江流域水坝建设、水土保持等人类活动已经导致流域来沙大幅减少,尤其三峡大坝2003年蓄水拦沙使流域来沙减少近60%,长江河口南港河道泥沙输运过程已对其作出响应,并具有时空变化规律。南港河道上段含沙量2002～2009年变化不大,此期间水体含沙量主要由河床泥沙再悬浮进行补充,随着河床泥沙粗化,水流挟沙力会减小,至2009年前后南港河道上段含沙量开始显著减少,故含沙量对流域来沙减少的响应具有滞后性。而目前南港河道下段含沙量仅略微减少,对流域来沙减少的响应尚不明显,主要是因为该河段位于河口最大浑浊带上端,而与河床泥沙再悬浮和海域来沙补给有关。南港再悬浮作用产生的含沙量达到最大含沙量的一半以上,平均再悬浮率为57.6%。与三峡大坝蓄水拦沙之前相比,近年来南港再悬浮率总体有所增大。近期南港河道泥沙整体沉速相对三峡大坝蓄水拦沙之前有所增大,悬沙和底沙粒径增大,细颗粒泥沙组分减少。底沙运动增强,沙波运动速度增大,从而造成南港河道沙波空间分布范围逐渐扩大,由上段河道向下段河道延伸。南港河道泥沙输运尤其底沙输运变化已引起河床及航槽发生冲淤变化。总体而言,南港上游分流口河槽及南港主槽中上段主要呈冲刷状态,而南港主槽下段主要呈轻微淤积状态。瑞丰沙中段持续冲刷,2006年瑞丰沙被分为上、下两个沙体,之后上沙体沙嘴持续侵蚀后退,下沙体持续冲刷缩小。南港航槽上段冲刷产生的底沙向下游运动并造成航槽下段回淤量增大。可见,南港泥沙输运过程及航槽冲淤正处于对流域来沙锐减和陆海动力相互作用的调整过程中。切萨皮克湾上游航道挖槽建设导致上游河槽宽度发生显著变化,同时,近年来上游航槽由之前的8.2 m浚深至目前的13 m,由此引起的底床地形改变对上游河道盐水入侵和泥沙输运产生了很大影响,在中低流量条件下,甚至会控制上游最大浑浊带的位置,形成重要的泥沙捕集机制。在流量一定的条件下,河口盐水入侵受水深影响很大。切萨皮克湾上游航道浚深后,盐水入侵明显增强。在萨斯奎哈纳河通常的中低流量条件下,切萨皮克湾上游航道挖槽造成的河槽宽度变化改变了河槽的水动力条件,使近底层始终同时存在一个纵向最大盐度梯度和一个最大浑浊带,且通常均出现在距萨斯奎哈纳河口30～36 km的河槽较宽区域。切萨皮克湾上游航道挖槽建设引起的底床地形改变控制了泥沙输运,从而对上游航槽冲淤产生影响。上游航槽最强淤积区与最大浑浊带基本对应,而冲刷区与河槽较窄区域基本一致。因此,航道挖槽造成的河槽宽度变化控制了上游最大浑浊带的位置,使上游河槽较宽区域持续淤积,需定期疏浚以维持通航水深。目前长江河口南港河道泥沙输运过程主要受流域来沙锐减影响,致使含沙量降低,底沙运动增强,造成底沙持续回淤航槽。而切萨皮克湾上游河道泥沙输运过程主要受航槽开挖浚深影响,最大浑浊带的位置受到控制,造成大量悬沙持续回淤航槽。可见,典型河口河道泥沙输运和航槽回淤机制对不同人类活动的响应存在较大差异。