长江口北支河段整治工程实施后沉积物特征分析

第５０卷第１０期

２０１９年１０月

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人㊀民㊀长㊀江

Ｙａｎｇｔｚｅ㊀Ｒｉｖｅｒ

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Ｖｏｌ.５０ꎬＮｏ.１０Ｏｃｔ.ꎬ２０１９

收稿日期:２０１９－０１－１７

基金项目:国家重点研发计划项目(２０１６ＹＦＣ０４０２１０１)

作者简介:朱巧云ꎬ女ꎬ高级工程师ꎬ主要从事水文水资源调查工作ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｃｊｋｚｈｕｑｙ＠１２６.ｃｏｍ

㊀㊀文章编号:１００１－４１７９(２０１９)１０－００２６－０６

长江口北支河段整治工程实施后沉积物特征分析

朱巧云ꎬ张志林ꎬ乔红杰

(长江水利委员会水文局长江口水文水资源勘测局ꎬ上海２００１３６)

摘要:１９９１~２０１０年间长江口北支河段实施了诸多河道整治工程ꎬ天然动力沉积环境受到了人类活动的影响ꎮ为探讨在新的水沙条件下北支河段沉积物的特征ꎬ对丰水年２０１２年和枯水年２０１３年两个典型年枯季的大范围沉积物取样样品资料进行了分析ꎮ结果表明:①北支河段沉积物中值粒径平均为０.０５５ｍｍꎬ颗粒较粗ꎻ沉积物类型以黏土质粉砂和砂为主ꎬ砂集中分布在灵甸港以上河段ꎬ黏土质粉砂主要分布在新村沙至连兴港河段ꎮ②纵向上ꎬ从崇头至连兴港沉积物中值粒径总体呈减小趋势ꎬ且沉积物沿程特征差异显著ꎬ以灵甸港为界ꎬ上段沉积物中值粒径约是下段的２.５倍ꎻ横向上ꎬ沉积物粒径主要表现为 槽粗滩细 ꎮ③丰水年粒径粗于枯水年ꎬ尤其在以流域来沙为主的灵甸港以上河段ꎮ关㊀键㊀词:沉积物特征ꎻ中值粒径ꎻ整治工程ꎻ北支河段ꎻ长江口中图法分类号:ＴＶ８５㊀㊀㊀文献标志码:Ａ

ＤＯＩ:１０.１６２３２/ｊ.ｃｎｋｉ.１００１－４１７９.２０１９.１０.００５

１㊀研究背景

长江口河段上起徐六泾ꎬ下迄口外５０号灯标ꎬ全长约１８１.８ｋｍꎮ河段平面呈扇形ꎬ为三级分汊㊁四口入海的河势格局ꎮ北支河段是长江口出海的一级汊道ꎬ水流结构复杂ꎬ口外海域泥沙来源丰富ꎮ长期以来ꎬ北支河段涨落潮流路分离ꎬ洲滩发育ꎻ受两岸北塌南涨自然演变和人类活动的影响ꎬ北支已演变为涨潮流占优势的河道[１－２]ꎮ近年来ꎬ为了减轻北支的淤积和盐水入侵ꎬ１９９１~２０１０年间对北支河段进行了诸多护岸和圈围等河道整治工程(见图１)ꎬ初步调整了北支中上段涨落潮流路ꎬ以便将涨潮流挟带上来的泥沙尽可能多地通过落潮流挟带出海ꎬ从而减轻北支的淤积程度ꎮ随着北支河段整治工程的实施ꎬ北支河段水沙条件发生了新的变化ꎬ而沉积物粒度特征是一定动力和地貌条件下的产物ꎬ也是河口泥沙运动的具体反映[３]ꎮ因此ꎬ研究沉积物的粒度特征ꎬ可为长江口北支河段的保护与治理提供科学依据ꎮ

自２０世纪８０年代开展海岸带调查以来ꎬ有关长江口北支河段沉积物的研究已取得了诸多成果ꎬ在沉

积物中值粒径的时空分布[４－５]㊁沉积动力环境[６－８]㊁泥沙来源[９－１０]及输移趋势[１１－１３]等方面取得了一系列进展ꎮ对北支河道整治工程的已有研究主要集中在采用数值模型方法研究北支中束窄工程实施后ꎬ对咸潮倒灌㊁涌潮改善以及潮位流速等水动力环境和泥沙浓度分布的影响[１４－１６]ꎮ如宋泽坤[１５]等研究了长江口北支缩窄工程对潮位和流速的影响ꎻ程力壮等[１６]采用数值方法研究了长江口北支中束窄对其泥沙浓度的影响ꎮ在以上研究的基础上ꎬ本文以诸多整治工程实施后的２０１２年丰水年和２０１３年枯水年两个典型年的大范围沉积物取样样品资料为基础ꎬ探讨在新的水沙条件下ꎬ

北支河段沉积物在上述两个典型年的粒度分布特征和物质组成ꎬ并对沉积物特征进行对比分析ꎮ

２㊀研究区域概况

长江口北支河段位于崇明岛以北ꎬ西起崇明岛头ꎬ东至连兴港ꎬ全长约８３ｋｍꎬ流经上海市崇明县㊁江苏省海门市㊁启东市ꎮ历史上北支曾经是长江径流入海的主通道ꎮ１８世纪以后ꎬ由于主流逐渐南移ꎬ长江主流改道南支ꎬ进入北支的径流逐渐减少ꎬ导致北支河

㊀第１０期㊀㊀㊀朱巧云ꎬ等:

长江口北支河段整治工程实施后沉积物特征分析

图１㊀长江口北支河段１９９１~２０１０年主要整治工程及沉积物取样位置分布Ｆｉｇ.１㊀Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｍａｐｏｆｍａｊｏｒｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｊｅｃｔｓａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｓａｍｐｌｉｎｇｌｏｃａｔｉｏｎｓｉｎ

ｔｈｅＮｏｒｔｈＢｒａｎｃｈｏｆｔｈｅＹａｎｇｔｚｅｒｉｖｅｒｅｓｔｕａｒｙｆｒｏｍ１９９１ｔｏ２０１０

道中沙洲大面积淤涨ꎬ河宽逐渐缩窄ꎬ北支逐渐演变为支汊ꎮ

２０世纪５０年代始ꎬ北支上口分流比逐渐减小ꎬ近

年来ꎬ北支洪季涨潮分流比在１０％左右㊁落潮分流比在４％左右ꎻ枯季涨潮分流比在７％左右㊁落潮分流比在２％左右[３]ꎮ上游径流进入北支的比例减小ꎬ外海潮流作用增强ꎬ潮流倒灌南支明显ꎮ受潮汐强度和径流量大小的影响ꎬ北支含沙量呈现空间变化ꎬ同时也存在大小潮㊁洪枯季的变化ꎬ总体表现为中段灵甸港至三和港区段含沙量高于两头的含沙量ꎬ大潮含沙量高于小潮ꎬ枯季含沙量高于洪季的特点[１７－１８]ꎮ

３㊀资料来源与方法

３.１㊀采样位置及方法

在北支河段从北支进口至连兴港布置了１４条断面ꎬ沉积物取样位置采取滩㊁槽结合ꎬ断面上的采样点个数根据断面宽度决定ꎬ即当断面水面宽小于３ｋｍ时布设３~５个测点ꎻ３~６ｋｍ时布设５~７个测点ꎻ大于

６ｋｍ时布设７~１０个测点ꎮ现场采用ＤＧＰＳ导航对取样点进行定位ꎬ用抓斗式采样器取样ꎬ采样厚度在１０~３０ｃｍ之间ꎬ采样重量大于１ｋｇꎮ

３.２㊀采样时间及颗粒分析方法

分别在２０１２年丰水年和２０１３年枯水年的枯季１１

~１２月进行了两次大面积沉积物取样ꎬ两次取样点位

位置基本一致ꎬ２０１２年在该河段共获取了８０个沉积

物样品ꎬ２０１３年共获取了８３个沉积物样品ꎮ

采用英国Ｍａｌｖｅｒｎ公司的ＭａｓｔｅｒＳｉｚｅｒ２０００激光粒度分析仪进行颗粒分析ꎬ该仪器粒径测量范围为０.０１~２０００μｍꎬ泥沙颗粒分析粒径级采用Φ分级法ꎮ按

照ＳＬ４２－２０１０«河流泥沙颗粒分析规程»中的规定进行了泥沙分类[１９]ꎬ见表１ꎮ沉积物类型按粒组含量占总质量的２０％以上(含２０％)实际粒组名称命名ꎬ命名方法按实际含量由少到多ꎬ自左向右的规则顺序排列ꎮ以下分析时主要以中值粒径ｄ５０为参数进行分析ꎬｄ５０与在粒度分布曲线上截取频率５０％时的Φ值相当[２０]ꎮ

表１㊀河流泥沙分类[１]

４㊀北支河段沉积物特征分析

４.１㊀采样期间上游干流来水来沙情况

上游干流大通站２０１２年年径流量为１００２０亿

ｍ３ꎬ比多年平均值偏多１２％ꎬ为丰水年ꎻ沉积物取样期间的２０１２年１１月和１２月平均流量为２０５００ｍ３/ｓꎬ较多年１１月和１２月两月平均流量偏大１１％ꎻ年平均输沙量为１.６１亿ｔꎮ２０１３年大通站径流量为７８７８亿ｍ３ꎬ比多年平均值偏少１２％ꎬ为枯水年ꎻ沉积物取样期

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