潮汐与陆架环流作用下悬沙输运机制及其源-汇效应

Fine sediment can be transported by marine processes in the form of suspended load, resulting in coastal and inner shelf erosion and accumulation. In the source-sink systems, tide and continental circulation play a very important role. Through the interaction of advection, resuspension and deposition processes, they generate suspended sediment transport processes and its product: sedimentation effects. The system of the abandoned Huanghe delta to the middle Jiangsu tidal flat is idealized area for the study of the process-product issues of source-sink systems. The abandoned Huanghe delta suffering severe erosion is the source part of the system. And the fine sediments suspended by the tidal and continental circulation currents were transported alongshore and finally sinked on the middle Jiangsu tidal flat. In this study, in-situ hydrodynamic and sediment dynamic observations are undertaken, and compared with the tidal flat and sea bed erosion and accumulation observations; under the framework of numerical modeling, the cross-scale integration of hydrodynamic processes, sediment transport, and morphological evolution can be investigated. In this way, the study can not only illustrate the suspended sediment transport processes and its sedimentation effects for the abandoned Huanghe delta to the middle Jiangsu tidal flat system, but also extend the understanding of the source-sink systems, and finally establish the generalized process-product framework.

细颗粒沉积物在海洋动力的作用下往往会以悬移质形式进行长距离的运动，并在海岸和内陆架产生侵蚀和堆积。在这种源-汇体系中，潮汐与陆架环流扮演了重要的角色，它们通过平流、再悬浮和沉降的共同作用造就了悬沙输运过程及其产物-冲淤效应。废黄河三角洲至江苏中部潮滩系统是研究源-汇过程和产物问题的理想区域。遭受强烈侵蚀的废黄河三角洲作为物源，在沿岸流和潮流的作用下再悬浮起来的泥质沉积物沿岸输运并最终归宿于江苏中部潮滩。本研究计划通过悬沙输运过程的现场水文泥沙观测，对比潮滩和海底的冲淤演化特征，最终在数值模拟的框架下研究动力过程、物质输运与地貌演化的跨尺度整合关系。其结果不仅可以明晰废黄河三角洲至江苏中部潮滩的悬沙输运过程及其冲淤效应，而且能够深化对源-汇体系的认识，初步构筑从过程到产物的统一框架。

细颗粒沉积物在海洋动力的作用下往往会以悬移质形式进行长距离的运动，并在海岸和内陆架产生侵蚀和堆积。在这种源—汇体系中，潮汐与陆架环流扮演了重要的角色，它们通过平流、再悬浮和沉降的共同作用造就了悬沙输运过程及其产物—冲淤效应。废黄河三角洲至江苏中部潮滩系统是研究源—汇过程和产物问题的理想区域。遭受强烈侵蚀的废黄河三角洲作为物源，在沿岸流和潮流的作用下再悬浮起来的泥质沉积物沿岸输运并最终归宿于江苏中部潮滩。本项目在野外现场观测、室内分析实验和数值模拟三个主要方面针对这一问题开展工作。野外现场观测方面，共开展了4次现场水文泥沙过程观测采样，完成了计划预定工作量。室内分析实验方面，配合上述历次野外观测完成了沉积物和悬沙样品的粒度分析和沉积物样品室内分析。数值模拟方面，基于Delft3D开源数值模拟系统，以江苏陆架-潮滩沉积地貌演化为切入点，开展了一系列的数值模拟研究工作。研究发现，2013年冬季大潮期间在侵蚀—淤积的过渡带的新洋港岸外开展的全潮水文泥沙观测结果表明，近岸6 km内区域的具有高悬沙浓度和强南向沿岸输沙的特征，而距海岸12 km站位的悬沙浓度大致为内侧站位的1/3，而悬沙输运单宽净通量比内侧站位小一个数量级。计算估计出冬季大潮沿江苏海岸南下的悬沙通量大致为每天46万吨，这一数值可以和江苏海岸侵蚀岸段的侵蚀量相比较。本项目的取得了一系列研究成果，共发表论文6篇。其中，在国际知名SCI杂志上发表论文5篇，中午核心论文1篇。