分汊河口分流比變化對航道整治工程的響應(yīng)過程與機(jī)制項目摘要

不同于單一入海河口，分汊入海河口各汊道是一個相互影響的系統(tǒng)，某一汊道的變化會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。本項申請擬以長江分汊河口為例，通過對歷史資料和補(bǔ)充強(qiáng)化觀測資料的統(tǒng)計分析，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江分漢河口水動力-泥沙輸運(yùn)-汊道演變綜合模型，并借助綜合模型等揭示長江口北槽落潮分流比顯著變化對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于航道整治工程響應(yīng)的認(rèn)識。期望研究成果既可豐富分汊河口學(xué)理論，又能為長江河口深水航道維護(hù)提供部分理論支撐，同時服務(wù)于其他分汊河口分流比的研究。

該項目以長江分汊河口為例，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%；大潮和小潮期間實測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，建立并不斷完善長江河口水動力-泥沙數(shù)學(xué)模型，并通過該模型研究不同影響因子對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)建立了年代際長江河口地貌演變數(shù)學(xué)模型，并利用該模型，預(yù)測至2030年長江河口地貌演變趨勢。3) 利用建立的長江河口水動力-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、長江河口河勢變化對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于北槽落潮分流比的影響較小，而潛堤方向的變化則會有效的改變南北槽落潮分流比; 瑞豐沙挖沙以及對應(yīng)的南港下段地形的調(diào)整確實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)，對于北槽下斷面的落潮分流比影響甚微; 引起長江河口沖淤趨勢性變化的主要因子是河流來沙量的急劇下降；引起長江河口沖淤變化顯著空間差異的主要因子是長江河口深水航道整治工程。 2100433B

以位于黃土高原的涇河與北洛河流域為研究區(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)造活動背景信息，甄別構(gòu)造活動與氣候變化對階地形成的影響，研究階地對構(gòu)造活動與氣候變化的響應(yīng)，定量計算河流下蝕速率，并與現(xiàn)代大地測量隆升速率進(jìn)行對比。在確定河流階地形成主導(dǎo)原因的基礎(chǔ)上，結(jié)合河流階地形成時代、河流下蝕深度等對研究區(qū)內(nèi)黃土高原的抬升時代和幅度提供一個約束。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)抬升幅度的時間與空間分布特征。本項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。本項目通過對祁連山區(qū)選擇祁連圓柏、青杄、油松等不同針葉樹種為研究對象，從2011年至2015年對樹木形成層活動、年內(nèi)徑向生長動態(tài)以及光合速率進(jìn)行長期連續(xù)觀測，結(jié)合自動氣象站的觀測數(shù)據(jù)，分析樹木形成層活動規(guī)律，以及年內(nèi)及年際尺度的樹木徑向生長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樹種的徑向生長均發(fā)生在5-8月，其中5月底6月初的生長速率最快，5、6月徑向生長超過全年生長的2/3，并且年內(nèi)徑向生長與氣候要素的響應(yīng)關(guān)系與年際生長一致，即受到區(qū)域水分的限制。在連續(xù)觀測研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合植物生長模型Vaganov-Shashkin模擬了祁連圓柏徑生長的生理過程，并探討了樹木徑向生長的生理生態(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)。