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重大人类活动在近几十年河口演变过程中所扮演的角色已经越来越重要,其对河口环境的影响和改造作用在某些时空范围内已经远远超过了河口自然演变的速度和强度。研究重大人类活动对河口演变的短期影响和长期效应,探讨河口在人类作用下的自调整和恢复机制,是评估重大河口工程的中长期影响过程的重要依据。
针对珠汀河口在过去50年来的几项重大人类活动,本文通过数值模型模拟、地形资料分析对比、野外调查和室内分析等手段,从多学科综合的角度,对人类活动影响下的珠江河口动力地貌的演变过程和河口白调整机制进行了研究和探讨。
作为上世纪50-60年代影响最大的珠江河口人类工程活动,白藤堵海工程在封闭了泥湾门转为经鸡啼门入海的基础上,直接引起了河口动力特性的迅速改变。一方面是取得了防咸拒潮的效果,但也带来了一定的负作用。泥湾门水道和鸡啼门水道潮型产生了巨大变化。通过PRD LTMM—10模型模拟,再现了白藤堵海工程的演变过程。研究表明,动力和沉积特性的突变,其控制因素主要是:鸡啼门的狭窄通道、白藤湖的巨大库容和上游水道的潮波逆向传播机制。人类活动带来的边界条件的改变,使得作为自组织系统的河口产生了强烈的自我调整作用。在水动力上表现为上游流速减小下游流速增大、整体水位抬高,在沉积特性上表现为鸡啼门水道的强烈冲刷和白藤湖内的大面积淤浅。这种突变的根源在于人类对边界的改造是与河口原有的自然演变趋势不相适应的。
在白藤堵海工程实施后的十年长周期演变过程中,河口动力是一个突变到缓慢调整恢复的过程。泥湾门水道的低潮位逐渐下降,鸡啼门水道流速的逐渐增大和河床剧烈冲刷所带来的河床加深,潮波进入鸡啼门水道由难到易,白藤湖内迅速淤积。在60-70年代,河口系统通过动力.沉积.地貌过程实现了河道的大幅刷深和上下游水动力的逐步平衡。至1968年泥湾门水道和鸡啼门水道的流速和水位等变化趋势已经呈现出相对稳定、变化趋缓的状态。这种规律充分体现了人类重大工程对河口的影响存在一个十到二十年尺度的作用周期。1971年后实施了河湖分家工程,其结果是推进了河口演变的速度,通过白藤湖内的围垦使得上下游水道更通畅,河口动力状态逐步接近堵海前的平衡状态。该工程由于科学的利用了自然规律,治理效果符合预期且促进了河口演变往有利的方向发展。
本文通过对50年代以来的实测资料进行分析,并建立60年代和90年代两套珠江三角洲二维数值模型,对近几十年来磨刀门、伶仃洋和网河区的河口动力特性进行了对比研究。人类活动对磨刀门的影响表现在改变了内海区的淤积态势,口门内由淤变冲,洪湾水道冲刷后水深得以维持,冲淤基本平衡。伶仃洋中凫洲水道成为蕉门主干,虎门射流轴线逐渐东偏。50年代开始的联围筑闸工程强化了网河区主干动力,带来的长周期影响是先淤后冲;而80年代以后的人工采沙造成了河床大幅下切,北江分流比大幅度增大,网河区整体水位下降,潮汐动力增强。