黄河口清水沟流路演变对来水来沙变化的响应与模式研究

Water and sediment supplied by rivers provide material sources and dynamic condition for delta development, such that the shorelines and river mouth channels of deltas are extremely sensitive to the variations in water and sediment supply. The Yellow River delta is a typical region in the global coastal zone and has experienced a sharp decline in water and sediment supply in recent decades. This has imposed considerable threads to the regional ecosystems and social economic sustainable development and it is urgent to know how the delta changes its morphology and the tendency of future evolution. By combining remote sensing satellite images with field observations, this project examines the characteristics of the spatial-temporal changes in the channel and shoreline of Qingshui river mouth, the variations of water and sediment supply at inter-annual and in-year scales, and the responses of the river mouth morphology to the variations of water and sediment supply. Consequently, this project will determine a reasonable critical condition of water and sediment inputs for land accretion in the delta and explore the responding mechanism and mode of delta morphologic development in terms of the spatial-temporal interactions among the river, tides and the ocean. This study will deepen our understanding of the principles governing the morphologic evolution of deltas and meanwhile provide scientific support for decision making on the ecological protection and resource exploitation of the Yellow River delta and the water resources allocation in the entire drainage basin of the river.

河流水沙供给为河口三角洲的发育提供了必要的物质来源和动力条件，因此河流的入海流路和三角洲的海岸线都对流域来水来沙条件的变化极为敏感。黄河河口三角洲是世界河口海岸带中的典型区域，近几十年来水来沙过程发生了显著变异，河口三角洲的生态系统和社会经济可持续发展正经历着严峻考验，迫切需要对三角洲的动力地貌变化特性及发展趋势进行科学研究。本项目将利用遥感和地理信息技术，结合野外实际观测、室内分析等手段，详细分析黄河三角洲清水沟流路和海岸线的时空演变特性、来水来沙年际和年内的变化过程、入海流路和海岸线对来水来沙变化的响应机理。在此基础上，确定河口冲淤动态平衡的临界水沙条件，并根据河流、潮流和洋流相互作用的时空分布特征，探讨三角洲地貌发育的物理模式及关键过程。这一研究将有助于深化对河口地貌演变规律的科学认识，并为黄河三角洲的生态保护、资源开发与利用以及黄河流域水资源合理配置提供科技支撑。

本研究将利用遥感和地理信息技术，结合野外实际观测、室内分析等手段，详细分析黄河三角洲清水沟流路和海岸线的时空演变特性、来水来沙年际和年内的变化过程、入海流路和海岸线对来水来沙变化的响应机理。在此基础上，确定河口冲淤动态平衡的临界水沙条件。取得的进展主要包括：.（1）1950~2013年入海水沙量呈下降趋势，径流量减少速率为6.96×108 m³yr-1，输沙量减少速率为0.22×108 t yr-1 。2003年小浪底调水调沙联合调度以来入海径流量呈上升趋势，增加速率为3.82×108 m³yr-1，输沙量呈下降趋势，减小速率为1.5×108 t yr-1。2003年以来汛期多年平均径流量、输沙量比调水调沙前均有不同程度减小。.（2）2003年小浪底调水调沙联合调度以来，洪峰、沙峰起涨点均由6月提前到5月，最大洪峰、沙峰流量最高洪峰、沙峰由8月提前到7月，比调水调沙前均提前一个月，洪峰、沙峰有不同程度消减。.（3）1962~2013年中值粒径总体呈上升趋势，增加速率为0.2×10-3 mm yr-1。小浪底调水调沙联合调度前中值粒径呈上升趋势，2002年调水调沙以来中值粒径呈减少趋势，减少速率为0.7×10-3 mm yr-1，但是多年平均中值粒径明显从0.019mm增加到0.024mm。.（4）1977~1987年清水沟河道改道的前十年，沙嘴淤积延伸最快。1996年清水沟入海流路人工改道北汊后，原东南向河道开始快速侵蚀萎缩。2003年以来北向新沙嘴淤积总体面积呈增加趋势，汛期淤积面积呈增加趋势，非汛期淤积面积呈下降趋势。.（5）通过建立三角洲淤积面积与来水量、来沙量的联合关系模型，估算保证三角洲持续淤积的临界水沙条件，临界输沙量约为2 亿 t yr-1，临界水量约为96.3 亿 m3 yr-1。