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海岸海洋科学系在河口海岸演化规律研究领域取

来源:http://www.btxygg.com 作者:广东快乐10分预测 时间:2019-11-08 10:42

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论文发表于Nature Index期刊Journal of Geophysical Research-Oceans,全文题目为Erosion and Accretion on a Mudflat: The Importance of Very Shallow-Water Effects, 论文链接

建闸导致的潮波变形

该项工作得到了国家自然科学基金面上项目的资助。

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挡潮闸控制下的河口地貌演化过程

中国河口海岸是社会经济发展最为快速的区域,如长三角、珠三角区域。这些河口海岸区域的资源和环境面临巨大压力,物理、生态环境脆弱,特别是在全球变暖、海面上升背景下,极易遭受侵蚀。

图3 观测值与模拟值的比较

在国家重大科学研究计划——“扬子大三角洲演化与陆海交互作用过程及效应研究”之课题“流域-海岸-陆架物质交换”(2013CB956502)的支持下,南京大学地理与海洋科学学院汪亚平教授课题组进行了挡潮闸控制下潮汐河口地貌演变及其驱动机制研究。

(地理与海洋科学学院 科学技术处)

近年来,南京大学地理与海洋科学学院、南京大学海岸与海岛开发教育部重点实验室科研人员,组建了现代化的近底边界层观测系统,在南黄海潮滩海岸进行长期观测,定量研究极浅水环境的水动力和地貌演化过程,在极浅水沉积环境中的沉积地貌方面取得若干新认识。水深 < 0.2m的极浅水阶段,其持续时间仅占整个潮周期的11%,但在极浅水阶段产生的侵蚀淤积厚度占整个潮周期地貌变化的35%,表明传统观测中经常被忽略的极浅水效应在沉积地貌演化中是非常关键的;在极浅水环境的海底冲淤演化模拟中,只有考虑极浅水阶段的冲淤时,计算结果才能跟实测值相吻合极浅水阶段的沉积动力过程与微地貌之间存在相互反馈关系,有助于加深微地貌形成和消亡机制的认识和理解。该项研究表明,在潮汐海岸环境中,考虑极浅水效应可提高海岸地貌演化的预测精度。此项研究是河口海岸演化新模式和新理论的有益补充。

(地理与海洋科学学院 科学技术处)

河口海岸、潮汐环境的沉积地貌过程是海岸海洋科学系的传统研究领域。近年来,海岸海洋科学系借助高精度、高时空分辨率的动力-沉积物-地貌观测系统和数值模拟技术,定量研究了河口海岸、潮汐环境中细颗粒物质输运的物理过程和机制,加深了对海岸带侵蚀淤积循环规律的认识。近期在长江口崇明东滩潮间带的研究发现,侵蚀或淤积过程是由风速-风向和大-小潮周期的交互作用所控制的,即为近岸风和潮汐交互影响的结果无论是在正常天气还是在风暴天气,近岸风均可以显著改变潮滩滩面高程;上述过程可以通过经典的浪-流-沉积物耦合模型来描述和预测。这是对海岸冲淤规律的新认识,有助于进一步发展河口海岸演化的新模式,为建立潮滩和三角洲沉积地貌演化的正演模拟奠定基础,亦可并为海岸带综合管理和生物工程建设提供科学依据。该项成果以南京大学为第一单位发表于Nature Index期刊,论文的第一作者为南京大学地理与海洋科学学院史本伟博士:Shi, B. W., S. L. Yang, Y. P. Wang, G. C. Li, M. L. Li, P. Li, and C. Li, 2017. Role of wind in erosion-accretion cycles on an estuarine mudflat. Journal of Geophysical Research: Oceans, 121: 193–206, doi:10.1002/2016JC011902.。

(地理与海洋科学学院 科学技术处)

对于人类活动强烈干预的河口区域,通过构建合理的模拟方案进行过程模拟,并且与实测数据进行对比分析,可以有效地揭示河口地貌演化的动力机制,定量评估人类活动对地貌演化造成的影响。同时,这类强调过程与机制的数值模拟也可为挡潮闸的运行和管理提供有效建议,有助于解决建闸导致的淤积问题。该项成果发表于国际期刊:Qingguang Zhu, Ya Ping Wang, Shu Gao, Jicai Zhang, Mingliang Li, Yang Yang, Jianhua Gao, 2017. Modeling morphological change in anthropogenically controlled estuaries, Anthropocene, 17, 70-83.海岸海洋科学系在河口海岸演化规律研究领域取得新进展广东快乐十分预测器。.

图 1 长江口崇明东滩潮滩侵蚀淤积循环与近岸风和大-小潮周期的关系

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海岸海洋科学系在河口海岸演化规律研究领域取得新进展广东快乐十分预测器。图1 南黄海潮滩海岸

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海岸海洋科学系在河口海岸演化规律研究领域取得新进展广东快乐十分预测器。河口海岸区域经济发达,是人类生产和生活的重要场所,同时也是人类活动强烈干预的地区。为了挡潮御卤、排洪蓄淡,我国沿海地区在大部分中小河流的河口都兴建了挡潮闸,其中以苏北流域建闸最多。挡潮闸的修筑发挥了积极的经济和社会效益,但建闸改变了原有水流的水动力和地貌冲淤特性,常常导致闸下河道发生严重淤积,影响河道通航和排涝。课题组采用经过验证的Delft3D进行数值模拟,以新洋港河口为例,重现了挡潮闸控制下的河口地貌演化过程,发现挡潮闸修建后潮波发生变形,潮汐不对称性显著增强,涨潮流携沙能力增大,落潮流冲淤能力减小,进而导致沉积物在闸下河道大量淤积,产生了闸下河床高于上游河床的“人新世”沉积。通过构建不同模拟方案,该研究发现闸下河道长度、开闸放水时间节点、放水频率和时长以及机械疏浚均对闸下河道地貌演化产生重要影响。靠近河口建闸、优化河闸放水频率、定期在淤积严重区域机械清淤并结合开闸放水冲淤,可以有效解决闸下河道的淤积问题。

河口海岸是典型的“关键带/临界带(Critical Zone)”,是人类赖以生存、生活的主要区域之一,受人类活动影响显著,是国际上具有前瞻性、前沿性的重点研究区域。潮汐海岸环境中,涨潮淹没、落潮出露的特征形成了特殊的极浅水环境,这里水动力是强烈非线性的。地形地貌的变化也相对迅速,加之现场观测(仪器体积和测量盲区的限制)、数值模拟和理论研究都较困难,是传统研究领域的薄弱区域。

图2 南黄海潮滩海岸

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