近三十年来磨刀门河口水动力变化及河口性质研究

摘要

本文应用地形资料分析对比、时间序列的低通滤波和谱分析、潮汐调和分析、Eeornsed水动力模型模拟和stwave波浪模型模拟方法，就近三十年来磨刀门河口在强人类活动影响下的地形演变、地形变化引起的水动力变化和河口水动力变化后的河口性质等一系列问题进行初步探讨。 磨刀门河口在河口整治工程影响下，河口人为向海大幅延伸，河口动力随之而发生变化，其沉积地貌体系也随之下移，磨刀门水道采沙直接使采沙区河床表现为大幅下切的“异变”。河流近口段1977到1999年间河床滩面淤积、深槽刷深，平滩容积增大，河床向窄深方向发展，径流的造床作用受人类活动影响而加强，潮流的二次造床作用对深槽也有一定影响。河口段由于河口整治工程西滩被围垦，河口宽度缩窄30％以上，东部主槽平均水深增大，深槽下切；整治工程完成初期，河口进入自调节作用期，河口河床平均水深增大，河道向窄深方向发展，径流和潮流的造床作用加强；2000年以来河口呈现出浅滩淤积、深槽冲刷的特征，但河道总体容积变化不大。口外拦门沙在整治工程完成后外移速度加快，1994～2000年间，拦门沙沙体扩大，顶部加积，拦门沙受到波浪的改造作用明显，-4m等深线趋于平直；2000～2005年间拦门沙深槽向海冲刷推进，东槽发展迅速，有与西主槽齐头并进的趋势，但拦门沙体无明显外推。河口段和口外拦门沙2000～2005年间的变化表明治理工程后河口地形剧烈的自我调整已基本完成，河口向较稳定的状态发展。 珠江三角洲网河区大规模无序采沙使网河区河床不均匀大幅下切，河床地形发生巨大变化，西北江网河区顶点马口、三水站分流、分沙比于1993年发生变化，1993年后西江马口站多年平均分流比、分沙比分别减小9％和10％，据马口站40多年的月平均分流比、分沙比低通序列的线性回归分析得到分流比、分沙比的变化率为-0.14／a、-0.0075／a，马口的分流、分沙比均呈减小趋势。马口站月均流量、含沙量、输沙率低通序列线性回归分析结果表明，马口站月均流量、含沙量、输沙率均呈减小的趋势，马口站流量的减小趋势主要与分流比的变化有关。马口站来水来沙量的减小，加上西海水道天河站枯季分流比大幅减小，磨刀门河口枯季平均流量减小了432m3／s，年平均流量减小252m3／s，故进入磨刀门河口的水沙减小。口门整治工程实施期间，磨刀门河口因纳潮内海的消失而使潮汐动力减弱，1994年为口门潮汐动力的转折点，口门整治工程完成后年平均潮差和枯季主要分潮振幅都增大，灯笼山站枯季涨、落急流速和流量均显著增大，潮汐动力增强。西江枯季潮区界、潮流界和咸水界较19世纪80年代大幅上移也表明磨刀门河口潮汐动力加强。1994年以来发生潮汐动力加强异变的原因为网河区挖沙使网河区河槽容积加大，潮波传播发生畸变诱使潮汐动力加强，而磨刀门河口来水来沙量的减小使径流动力相对减弱，进一步加剧了这一趋势。 根据Ecomsed模型模拟结果表明：整治工程后，口外洪、枯季的涨、落急流速都明显减小，潮汐动力减弱；河口整治段由于导堤的归槽作用，洪、枯季的涨、落急流速均明显增大；近口段竹银断面枯季涨、落急流速都有所增大，表明近口段潮汐动力加强；洪湾水道涨急、落急流速均增大。对整治前后断面潮能通量的研究表明：口外潮能通量减小，潮汐动力减弱；河口整治段断面总潮能减小，但单宽潮能通量增大，潮汐动力相对增强；近口段(竹排沙以上)潮能通量增大，潮汐动力加强；洪湾水道由于河道缩窄断面总潮能减弱，单宽潮能由于下泄流增强而减小。 磨刀门整治工程后，河口人为向外海大幅延伸，近岸波能大幅度增加，流量有效指数由整治工程前的376.0减小为5.95，波浪动力的优势程度明显加强，而磨刀门河口枯季径流的减小也使枯季波浪的控制作用加强。整治工程后磨刀门河口的流量有效指数在三角洲类型谱中仍为河—波型，但较整治工程前，径流和波浪的相对优势程度已发生较大幅度的量变，波浪动力明显加强。

目录

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第一章引言

1.1研究目的和研究意义

1.2研究进展

1.3研究范围和研究区域概况

1.4资料搜集

1.5研究方法

第二章磨刀门河口主要人类活动简述

2.1白藤堵海工程

2.2网河区采沙

2.3磨刀门治理工程

2.4珠江河口整治近期防洪实施的工程

2.5人类活动影响下的磨刀门岸线变化特征

第三章磨刀门河口地形演变分析

3.1河流近口段河床演变

3.2河口段滩槽演变

3.3口外拦门沙演变

第四章地形变化对河口水动力的影响

4.1径流动力变化

4.2潮汐动力变化

第五章基于ECOMSED模型的不同年代水动力变化模拟

5.1 ECOMSED模型简介

5.2模型计算与验证

5.3整治工程前后水动力场变化模拟

5.4典型断面水动力变化

5.5河口区潮能通量的变化

第六章磨刀门河口波浪特征及河口性质

6.1磨刀门口外波浪特征

6.2磨刀门河口波浪的传播及其对地形的改造作用

6.3流量有效指数反映的河口性质

第七章结论

参考文献

致谢