分汊河口分流比變化對(duì)航道整治工程的響應(yīng)過程與機(jī)制

該項(xiàng)目以長(zhǎng)江分汊河口為例，研究大型分汊河口分流比的變化和機(jī)制。該項(xiàng)目研究取得主要進(jìn)展有：1）根據(jù)在南北槽進(jìn)行的分流分沙水文觀測(cè)資料分析，發(fā)現(xiàn)北槽大潮落潮分流比為41.9%，小潮落潮分流比為43.1%；大潮和小潮期間實(shí)測(cè)北槽落潮分沙比分別為35.1%和39.0%。2) 基于國際上先進(jìn)的FVCOM模型，建立并不斷完善長(zhǎng)江河口水動(dòng)力-泥沙數(shù)學(xué)模型，并通過該模型研究不同影響因子對(duì)南北槽分流比變化的影響過程與程度，討論維系北槽穩(wěn)定的分流比閾值;基于Delft3D模型系統(tǒng)建立了年代際長(zhǎng)江河口地貌演變數(shù)學(xué)模型，并利用該模型，預(yù)測(cè)至2030年長(zhǎng)江河口地貌演變趨勢(shì)。3) 利用建立的長(zhǎng)江河口水動(dòng)力-泥沙輸運(yùn)-地貌演變數(shù)學(xué)模型, 分別討論北槽導(dǎo)堤丁壩工程、南北槽分流口潛堤工程、南北槽分流口上端水深地形變化、長(zhǎng)江河口河勢(shì)變化對(duì)南北槽分流比的影響過程和強(qiáng)度。結(jié)果顯示：北槽總體呈現(xiàn)斷面面積減小和壩田水動(dòng)力減弱是北槽分流比顯著降低的主因；現(xiàn)有分流口潛堤工程對(duì)于北槽落潮分流比的影響較小，而潛堤方向的變化則會(huì)有效的改變南北槽落潮分流比; 瑞豐沙挖沙以及對(duì)應(yīng)的南港下段地形的調(diào)整確實(shí)有利于增加北槽上斷面落潮分流比，但由于橫沙通道的調(diào)節(jié)，對(duì)于北槽下斷面的落潮分流比影響甚微; 引起長(zhǎng)江河口沖淤趨勢(shì)性變化的主要因子是河流來沙量的急劇下降；引起長(zhǎng)江河口沖淤變化顯著空間差異的主要因子是長(zhǎng)江河口深水航道整治工程。 2100433B

不同于單一入海河口，分汊入海河口各汊道是一個(gè)相互影響的系統(tǒng)，某一汊道的變化會(huì)直接影響其它汊道的演變，因而分汊河口的形成過程、演變機(jī)制要比單一河口復(fù)雜得多。對(duì)于潮汐影響下的分汊河口，落潮分流比是維系分汊河口主支汊道穩(wěn)定的關(guān)鍵指標(biāo)，其大小和變化決定分汊河口主支汊道的興衰，影響航道的變遷等。本項(xiàng)申請(qǐng)擬以長(zhǎng)江分汊河口為例，通過對(duì)歷史資料和補(bǔ)充強(qiáng)化觀測(cè)資料的統(tǒng)計(jì)分析，疏理影響分汊河口分流比的主次因子；然后建立基于過程的長(zhǎng)江分漢河口水動(dòng)力-泥沙輸運(yùn)-汊道演變綜合模型，并借助綜合模型等揭示長(zhǎng)江口北槽落潮分流比顯著變化對(duì)于深水航道整治工程的響應(yīng)過程和機(jī)制，確定能夠引起北槽河勢(shì)性質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)化的落潮分流比閾值，深化分汊河口演變對(duì)于航道整治工程響應(yīng)的認(rèn)識(shí)。期望研究成果既可豐富分汊河口學(xué)理論，又能為長(zhǎng)江河口深水航道維護(hù)提供部分理論支撐，同時(shí)服務(wù)于其他分汊河口分流比的研究。

以位于黃土高原的涇河與北洛河流域?yàn)檠芯繀^(qū)，以黃土-古土壤序列、碳十四、古地磁和釋光年代學(xué)與高精度數(shù)字高程資料為依托，以河流階地為研究對(duì)象，結(jié)合黃土高原地區(qū)較為成熟的環(huán)境演變資料和構(gòu)造活動(dòng)背景信息，甄別構(gòu)造活動(dòng)與氣候變化對(duì)階地形成的影響，研究階地對(duì)構(gòu)造活動(dòng)與氣候變化的響應(yīng)，定量計(jì)算河流下蝕速率，并與現(xiàn)代大地測(cè)量隆升速率進(jìn)行對(duì)比。在確定河流階地形成主導(dǎo)原因的基礎(chǔ)上，結(jié)合河流階地形成時(shí)代、河流下蝕深度等對(duì)研究區(qū)內(nèi)黃土高原的抬升時(shí)代和幅度提供一個(gè)約束。以GIS軟件為工具，探討研究區(qū)河流下蝕速率、研究區(qū)內(nèi)抬升幅度的時(shí)間與空間分布特征。本項(xiàng)目研究成果不僅可以為河流階地的構(gòu)造與氣候成因的甄別提供約束條件，而且可以為黃土高原地區(qū)河流階地的發(fā)育模式研究提供一個(gè)范例，也可以為黃土高原地區(qū)的環(huán)境變遷和水土流失研究、自然災(zāi)害的防治等提供重要的理論基礎(chǔ)，進(jìn)而為青藏高原強(qiáng)烈隆起對(duì)周邊地區(qū)的重大影響提供科學(xué)依據(jù)。

樹輪-氣候響應(yīng)的生理機(jī)制是進(jìn)行古氣候重建、分析不同時(shí)空尺度氣侯變化規(guī)律的基礎(chǔ)。截止目前，除歐美國家少量的研究外，國內(nèi)對(duì)樹輪-氣候響應(yīng)的樹木生理生態(tài)基礎(chǔ)研究較少。因此從生理生態(tài)學(xué)角度研究樹木徑向生長(zhǎng)與氣候因子的響應(yīng)機(jī)制具有重要意義。通過樹輪學(xué)研究，對(duì)祁連山區(qū)年際尺度樹輪-氣候響應(yīng)的特點(diǎn)和規(guī)律已有較為明確的結(jié)論，即水分是限制年輪寬度的主要限制因子。本項(xiàng)目通過對(duì)祁連山區(qū)選擇祁連圓柏、青杄、油松等不同針葉樹種為研究對(duì)象，從2011年至2015年對(duì)樹木形成層活動(dòng)、年內(nèi)徑向生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)以及光合速率進(jìn)行長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)，結(jié)合自動(dòng)氣象站的觀測(cè)數(shù)據(jù)，分析樹木形成層活動(dòng)規(guī)律，以及年內(nèi)及年際尺度的樹木徑向生長(zhǎng)與氣候因子之間的響應(yīng)關(guān)系。結(jié)果表明祁連山東部三個(gè)樹種的徑向生長(zhǎng)均發(fā)生在5-8月，其中5月底6月初的生長(zhǎng)速率最快，5、6月徑向生長(zhǎng)超過全年生長(zhǎng)的2/3，并且年內(nèi)徑向生長(zhǎng)與氣候要素的響應(yīng)關(guān)系與年際生長(zhǎng)一致，即受到區(qū)域水分的限制。在連續(xù)觀測(cè)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合植物生長(zhǎng)模型Vaganov-Shashkin模擬了祁連圓柏徑生長(zhǎng)的生理過程，并探討了樹木徑向生長(zhǎng)的生理生態(tài)學(xué)機(jī)制，為樹輪氣候?qū)W研究奠定基礎(chǔ)。研究結(jié)果還將為研究區(qū)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。