分汊河口分流比变化对航道整治工程的响应过程与机制

Different from single estuary, the bifurcated estuary is an interactive system, in which the change in one branch will directly affect the evolution of other branch. So the formation and evolution mechanism for the bifurcated estuary are more complicated than that for the single estuary. For the bifurcated Estuary under the influence of tide, the ebb diversion ratio is a key index maintaining the bifurcated estuary stability, which determine the rise and fall of branches of the bifurcated estuary and influence the evolution of navigation channel. Taking the Yangtze bifurcated estuary as an example, the primary and secondary factor influencing the diversion ratio are sorted out through the statistical analysis of data, then establish the comprehensive model of hydrodynamic, sediment transport and branch evolution, and reveal the response process and mechanism of the water diversion ratio variation with the channel regulation engineering for the Yangtze Estuary by use of the model, and determine the threshold of ebb water diversion ratio that can cause the regime transition of the North Passage in the Yangtze estuary. I hope that the research results can not only enrich the bifurcated estuary theory, but also can provide some theoretical support for the Yangtze Estuary Deepwater Channel maintenance.

不同于单一入海河口，分汊入海河口各汊道是一个相互影响的系统，某一汊道的变化会直接影响其它汊道的演变，因而分汊河口的形成过程、演变机制要比单一河口复杂得多。对于潮汐影响下的分汊河口，落潮分流比是维系分汊河口主支汊道稳定的关键指标，其大小和变化决定分汊河口主支汊道的兴衰，影响航道的变迁等。本项申请拟以长江分汊河口为例，通过对历史资料和补充强化观测资料的统计分析，疏理影响分汊河口分流比的主次因子；然后建立基于过程的长江分汉河口水动力-泥沙输运-汊道演变综合模型，并借助综合模型等揭示长江口北槽落潮分流比显著变化对于深水航道整治工程的响应过程和机制，确定能够引起北槽河势性质发生转化的落潮分流比阈值，深化分汊河口演变对于航道整治工程响应的认识。期望研究成果既可丰富分汊河口学理论，又能为长江河口深水航道维护提供部分理论支撑，同时服务于其他分汊河口分流比的研究。

该项目以长江分汊河口为例，研究大型分汊河口分流比的变化和机制。该项目研究取得主要进展有：1）根据在南北槽进行的分流分沙水文观测资料分析，发现北槽大潮落潮分流比为41.9%，小潮落潮分流比为43.1%；大潮和小潮期间实测北槽落潮分沙比分别为35.1%和39.0%。2) 基于国际上先进的FVCOM模型，建立并不断完善长江河口水动力-泥沙数学模型，并通过该模型研究不同影响因子对南北槽分流比变化的影响过程与程度，讨论维系北槽稳定的分流比阈值;基于Delft3D模型系统建立了年代际长江河口地貌演变数学模型，并利用该模型，预测至2030年长江河口地貌演变趋势。3) 利用建立的长江河口水动力-泥沙输运-地貌演变数学模型, 分别讨论北槽导堤丁坝工程、南北槽分流口潜堤工程、南北槽分流口上端水深地形变化、长江河口河势变化对南北槽分流比的影响过程和强度。结果显示：北槽总体呈现断面面积减小和坝田水动力减弱是北槽分流比显著降低的主因；现有分流口潜堤工程对于北槽落潮分流比的影响较小，而潜堤方向的变化则会有效的改变南北槽落潮分流比; 瑞丰沙挖沙以及对应的南港下段地形的调整确实有利于增加北槽上断面落潮分流比，但由于横沙通道的调节，对于北槽下断面的落潮分流比影响甚微; 引起长江河口冲淤趋势性变化的主要因子是河流来沙量的急剧下降；引起长江河口冲淤变化显著空间差异的主要因子是长江河口深水航道整治工程。