动力格局变异下珠江河口泥沙通量的响应过程及预测

河口泥沙通量是陆海相互作用研究中关于气候变化和人类活动对流域及河口产生环境效应这一研究热点的重要基础理论内容之一。本课题通过水文统计学诊断，揭示珠江流域产流产沙的时空变化特征，结合流域降雨资料和水沙关系的研究，分解变化驱动因素的贡献率，分析流域产流产沙变化对入河口泥沙通量的影响过程和机理；建立多动力因子下珠江河口河网与口外海滨区整体平面二维水沙数学模型，模拟研究径潮动力格局变异下河口泥沙通量的响应过程，构建泥沙收支平衡模式，分析主要区域的沉积特点；预测超大型水库运行后对河口泥沙通量在量级上变化的影响，以及河口动力格局进一步调整过程中泥沙通量的响应趋势，给出珠江三角洲造陆过程中的陆域水沙通量的临界条件，探讨泥沙通量变化对三角洲造陆过程的影响。河口泥沙通量的变化控制着河口海岸的发展趋势，决定了河口的类型与特性，因此研究成果对河口海岸的动态演化及其邻近海域生态环境的变化，具有十分重要的意义。

将珠江口上游入海泥沙通量细化为“上游入三角洲”、“三角洲入海滨”及“海滨入海”三个阶段，首先通过水文统计学诊断，揭示出上游入三角洲泥沙通量呈现显著下降趋势，但这种趋势不是单调变化，而是在八十年代出现拐点，由于上游坝群的建设大量的拦截了上游入三角洲的泥沙；通过建立流域降雨量、流量及输沙量的关系，成功剥离了不同时期人类活动对泥沙通量变化的影响程度，估算出21世纪后，大坝拦截了约51百万吨的泥沙量。通过建立多动力因子下珠江河口整体平面二维模型，预测了2020年网河区地形的基础上，模拟研究径潮动力格局变异下河口泥沙通量的响应过程，指出网河泥沙将有向北江回调的趋势，而网河区余流的普遍下降，将使得泥沙落淤增加，且主要发生在西江流域；网河主要节点水沙分配的改变导致了水沙输运路线的变化，从而使得八大口门的水沙通量分配亦出现调整，其中虎门和蕉门的水沙通量下降较为明显，而磨刀门的水沙通量将呈现增加趋势；口外海滨区下游西侧分析断面是最主要的泄流通道，而南侧断面洪季是向海输水，枯季向陆输水，网河区动力格局的变化对于主要口外海滨的水沙运动规律并无显著改变；河口区盐淡水混合和纵向密度梯度造成的垂向净环流输沙项，在悬沙输移中的贡献相当显著，相当或超过了Stokes漂移效应引起的输沙，而河口区底质泥沙在余流作用下，在最大浑浊带附近呈现顺时针方向的环流运移；珠江河口水沙通量变化对河口区地形冲淤及岸线变化产生了一定的影响，但研究表明珠江河口大面积的围垦是导致地貌及岸线变化的主控因素。通过研究，掌握了动力格局变异下珠江河口泥沙通量的响应过程，并预测了珠江口水沙运动的发展趋势，发表标注资助号的期刊论文10篇和会议论文2篇，其中SCI 检索论文6篇，EI 检索论文2篇，已培养研究生2名，出版专著1本，研究成果分别获得2011和2010年中国水运建设科学技术奖二等奖和三等奖。