人类活动影响下长江口北支动力地貌演化与沉积地层格架研究

Great concern has been paid to the increasing anthropogenic impact on the deltaic evolution, potentially becoming the most important agent to shape the deltaic morphology. It is surprising to find that siltation has recently been accelerated in the North Branch due to some engineering projects and a flood-dominated setting, albeit a sharp decrease in sediment discharge from the Yangtze River in the last decades. This accelerates the course of Chongming Island amalgamating to the northern mainland, which is a key to understand the development of Holocene Yangtze Delta Plain. However, the detailed processes have never been well studied until now. This study will try to disclose the governing procedures by using multi-disciplinary methods similar to the “STRATAFORM” Program, including hydrological surveying and data processing, morphodynamic study using gauging and modeling data, core data analysis and acoustic stratigraphic interpretation. We aim to better understand: (1) the variation in critical dynamic processes and the resultant typical depositional morphology and strata at the different evolution phases, (2) the critical role of tidal asymmetry and tidal bore in shaping the macrotidal delta, (3) the contribution of human activities to change natural processes in the North Branch. The project is expected to lend some light on the future estuarine management by solving the contradiction between natural ecological protection and river regulation projects to deal with saltwater and suspended-sediment intrusion and navigation maintenance issues. A general sedimentary model for macrotidal deltas will be distilled from the comparison study, providing for paleo-environmental reconstruction and oil exploitation of deep-time analogues.

人类活动正在成为制约三角洲沉积地貌演化的最重要因素而受关注。在河口工程和涨潮优势流共同影响下，近期北支未受入海泥沙大幅减少的不利影响却加速淤积，也加快了崇明期沙坝并岸的进程。后者是透视全新世长江三角洲平原演化的窗口，但每一期次持续数百上千年的沙坝并岸进程未曾被详细研究过。申请课题拟综合运用“STRATAFORM”研究计划的多学科交叉方法，包括水文泥沙过程的观测与分析、动力地貌演化的测量与模拟、钻孔层序地层研究与浅地层剖面解释相结合等手段，精细刻画北支演化不同阶段的关键动力过程、典型沉积地貌和层序地层特征，剖析潮汐不对称性、涌潮等自然因素对塑造强潮三角洲的控制作用，以及近期人类活动如何改变三角洲演化的自然进程，提出可兼顾北支自然生态环境保护与解决水沙倒灌和通航问题的河道整治方案建议。通过对比研究，提炼具一定普适性的强潮型三角洲沉积模式，为深时三角洲沉积环境研究和油气勘探等提供可以对比的范例。

全球气候变化和人类活动共同下大河三角洲沉积地貌演化系关三角洲社会生态系统可持续发展。北支是长江三角洲的重要组成部分，因其处于废弃过程具有一定的特殊性，其动力地貌演变不仅可为河口治理和湿地生态保护提供依据，而且可透视全新世不同期河口沙坝并陆过程和控制机理，并为晚第四纪海侵河口湾演变和沉积层序提供可以对比的范例。课题综合运用了沉积动力学、地貌动力学、沉积学和层序地层学等交叉方法，主要完成了16天的夏季航次综合调查和采样，3个关键站位座底三脚架连续7-14天的底边界层观测，数百幅遥感卫星照片和海图资料分析，4个短柱样和3口钻井60余米岩芯的测试分析，300余公里浅地层剖面数据采集与分析，和基于FVCOM建立的数值模型模拟等工作。在四年执行期共完成24篇论文发表，其中SCI检索论文19篇，培养了约十名的博士后和研究生。.在以下几个方面取得了新认识：（1）强潮高悬沙河口易形成浮泥层，通过实测资料精细刻画了泥跃层Kelvin-Helmholtz不稳定结构，并运用理论模型对其空间结构和特征参数进行了模拟计算；（2）潮泵作用是北支及其它河口沙坝在入海泥沙锐减下维持淤涨的主要控制机制，而口门沙坝淤涨还得益于入海泥沙粗化有利于沙坝底床建设，近期北支大规模促淤围垦工程加速了其淤积萎缩的进程，数值模拟揭示潮流引起的底切应力变化是控制近期北支河道冲淤变化的主因；（3）长江入海泥沙收支平衡分析表明，大型河口工程不仅对局部河床冲淤影响较显著，其累积效应短期内可超过上游建坝工程的影响，值得注意的是三角洲地貌处于快速动态调整中，不同三角洲冲淤变化态势差异显著；（4）钻孔地层分析表明现代长江河口存在不同成因类型的沙质堆积体，海侵过程发育的是潮控河口湾，富泥沙脊是丰沙潮控型河口湾的典型沉积特征，也是现今陆架潮成沙脊的前生。研究成果提升了对丰沙潮控河口过程和沉积体系的理论认识，对实施海岸带综合管理以提升三角洲社会生态系统的韧性有重要意义。