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河口潮滩作为陆海交互作用的过渡带,因其得天独厚的资源禀赋,具有极高的社会、经济及生态环境价值。然而,近些年来流域入海泥沙锐减、极端气候事件频发及全球海平面上升速率加快等陆海胁迫影响不断凸显。河口潮滩应对新环境的压力与日俱增,世界大部分潮滩面临冲淤转换或明显侵蚀的风险,长江河口潮滩亦在其间。长江入海泥沙自2003年三峡大坝运行以来锐减了约70%,河口北槽南北导堤构建及横沙东滩围堤造滩等作用,加之海平面持续上升作用及台风风暴潮影响,相对开敞的长江口前缘潮滩地貌极可能最先发生改变且影响其可持续利用。显然,开展长江河口开敞型潮滩沉积地貌过程研究,不仅能快速反映陆海动力的耦合影响,而且对长江口潮滩资源管理与航槽稳定等都具有重要实践价值。本文立足长江口崇明东滩、横沙东滩及九段沙三大开敞型潮滩,基于长时序遥感影像数据、多年历史水深及实测水文与沉积数据,通过构建“潮滩面积-潮位”关系曲线,借助统计技术及DSAS岸线分析等方法,通过分析2002-2020年期间长江口开敞型潮滩自盐沼区到水下浅滩的潮滩地貌变化过程,研究潮滩沉积特征与动力地貌的耦合机制,进而探讨陆海水沙变异影响下的长江口开敞型潮滩动力地貌变化格局。主要研究成果包括:1.崇明东滩盐沼光滩整体快速淤积局部侵蚀、水下浅滩出现微弱淤积的动力地貌变化格局。崇明东滩沉积物受苏北沿岸流及涨落潮流影响,在-5 m等深线附近存在明显的粗粉砂条带区域;因潮滩部位受不同来向的波浪作用,沉积物呈现“西北区域细,东南区域粗”的特点;与沉积物分布相似,近20年期间崇明东滩北部出现细颗粒沉积物堆积的强淤积、东南部出现较粗颗粒的弱淤积态势,淤积速率自北向南减缓且南部出现侵蚀迹象。其中崇明东滩北部盐沼区面积增长速率最高可达2.64 km~2/yr,年均淤积厚度可达0.178 m;崇明东滩东部及北部盐沼区和光滩区边缘线逐年向海迁移扩张,呈现由南至北,扩张增强的空间格局;潮滩南部盐沼和光滩同处于侵蚀状态,边缘线整体向陆后退。崇明东滩水下浅滩以2.5 km~2/yr速率扩大,水下浅滩北部及东南侧北港北沙区域属于泥沙高淤积中心,东部浅滩泥沙淤积速率相对恒定,浅滩南部属于主要冲刷区。2.横沙东滩及其水下浅滩处于快速淤积的变化格局。横沙东滩受东北波浪作用、深水航道丁坝阻水效应及人工疏浚土上滩利用的影响,沉积格局整体呈现“西南侧较细,东北侧较粗”的特点;研究期间的横沙东滩盐沼区及前缘光滩区呈现逐年向海淤积。坝田区出现“中部潮滩淤积扩张速率最快,东西两侧潮滩淤积扩张减弱”的空间格局。横沙水下浅滩整体面积变化较小,但其-2 m以上滩面面积显著扩大,且平面形态出现较大调整,从2002年尾部细长的条带状沙体演变为现阶段长条形沙体,浅滩中部窜沟向下游持续迁移扩大。3.长江口九段沙处于盐沼淤积,光滩由淤转冲,水下浅滩冲淤波动的变化格局。九段沙潮滩在东南浪及深水航道南导堤阻隔影响,展现“上下部潮滩沉积物较细,中部区域沉积物较粗”的空间分布格局。在2002-2020年间,九段沙潮滩盐沼区面积扩大近三倍,且垂向淤积明显;光滩则经历从稳定(2002-2014)转为侵蚀(2014-2020),光滩侵蚀率达-3.23 km~2/yr,垂向冲刷为0.03 m/yr。同时,九段沙上沙始终往上游延伸扩张,下沙则往下游扩张,但九段沙光滩宽度出现逐年缩窄趋势;水下浅滩整体面积保持相对稳定,但年际冲淤存在阶段性变化,在2002-2010年,浅滩淤积0.7 m,在2010-2016年,浅滩冲刷0.4 m,在2016-2020浅滩恢复淤积,淤积达0.66 m。4.长江口开敞型潮滩的地貌变化格局主控因素具有明显差异。尽管长江入海泥沙减少,但海域来沙和沿岸流输沙是支撑崇明东滩持续淤涨的主要物源。崇明东滩南部直接受到东南向波浪作用影响,北部所处水环境动力作用偏弱,同时互花米草扩张以及圈围工程塑造了目前崇明东滩的地貌冲淤格局。横沙东滩快速淤涨主要依赖于高强度和大规模的人工促淤圈围工程,其中深水航道疏浚土上滩为横沙东滩的持续淤积提供宝贵泥沙物源,深水航道北导堤建设则为东滩坝田区潮滩形成提供有利于泥沙落淤的水动力环境。长江流域来沙减少虽然没有显著影响九段沙盐沼光滩区淤积,但对九段沙水下浅滩的淤积扩张有所阻碍。同时,河口区局地悬沙供给仍能保证九段沙盐沼光滩的持续发育。此外,九段沙周边工程实施及互花米草扩张也在一定程度影响九段沙动力地貌的变化格局。5.长江口开敞型潮滩未来发展及对长江口海平面上升的响应存在差异。在水沙条件维持现有条件下,长江口崇明东滩北部光滩预期在2055年达到扩张极限,随后此区域盐沼将在2100年完全占据光滩空间。崇明东滩东部因存在广阔发育空间,其盐沼光滩将长期保持稳定扩张状态。崇明南部潮滩在侵蚀状态下叠加海平面上升影响,其光滩将在2028年侵蚀消亡。横沙潮滩正处于持续淤积阶段,整体受海平面影响较小。但其坝田区潮滩扩张状态受深水航道工程限制,预计盐沼区在2039年完全占据坝田区潮滩空间,随后停止向外海延伸。在海平面上升及潮滩发育空间受限的双重影响下,九段沙光滩区预计在2033年被盐沼完全占据,潮滩整体坡度变陡。此外,基于潮滩发育现状,长江口三大潮滩整体垂向淤积远高于海平面上升速率,潮滩淤涨暂未受海平面上升威胁,但不排除局地潮滩易受侵蚀的风险。