【摘要】：一般而言,沖積河流通過(guò)自動(dòng)調(diào)整河槽的沖淤過(guò)程與微地貌,以適應(yīng)上游水沙條件和邊界條件的改變,這種自動(dòng)調(diào)整過(guò)程可稱為自適應(yīng)行為,其包括河槽的沖淤特征、沖淤量及微地貌類型的變化及其原因。河槽的自適應(yīng)行為關(guān)系到河流兩岸的防洪抗旱、涉水工程安全以及岸線資源開(kāi)發(fā)與利用,故此研究長(zhǎng)期以來(lái)受到眾多科研人員的廣泛關(guān)注。眾所周知,具有“黃金水道”之稱的長(zhǎng)江自20世紀(jì)50年代以來(lái),先后開(kāi)展了以三峽大壩為主的水庫(kù)群、水土保持、河道整治等工程,河口修建了青草沙水庫(kù)、深水航道以及促淤圍墾等工程。這些流域和河口大型工程等人類活動(dòng)使得長(zhǎng)江中下游河槽的邊界條件與水沙條件發(fā)生了重大改變,河槽原有的地貌過(guò)程及其演變趨勢(shì)必然發(fā)生了自適應(yīng)調(diào)整,即河槽的沖淤特征與沖淤量、床面微地貌類型等發(fā)生變化,但是這些自適應(yīng)行為的具體特征及其變化趨勢(shì)等問(wèn)題尚待研究。因此,本文擬開(kāi)展的長(zhǎng)江漢口至吳淞口河段河槽沖淤和微地貌演變對(duì)人類活動(dòng)的自適應(yīng)行為研究具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。針對(duì)上述問(wèn)題,本文收集了1998年、2013年長(zhǎng)江漢口至吳淞口的水下地形資料,于2014年、2015年、2016年利用多波束測(cè)深系統(tǒng)和雙頻ADCP對(duì)長(zhǎng)江九江至吳淞口河段干流主槽開(kāi)展的水深、流速測(cè)量,并同步采集了河槽表層沉積物樣品,系統(tǒng)分析了長(zhǎng)江漢口至吳淞口的河槽沖淤分布與沖淤量及和床面微地貌特征,探討了長(zhǎng)江漢口至吳淞口河槽沖淤與微地貌對(duì)人類活動(dòng)的自適應(yīng)行為,獲得如下主要成果。1998年至2013年長(zhǎng)江漢口至吳淞口河槽沖淤格局表現(xiàn)為整體沖刷,部分河槽略有淤積。其中,漢口至湖口河段河槽沖刷體積約2.96億m~3,淤積約0.68億m~3,凈沖刷體積約2.29億m~3;湖口至大通河段河槽沖刷體積約2.91億m~3,淤積約0.29億m~3,凈沖刷體積約2.62億m~3;大通至吳淞口河段河槽沖刷體積約21.6億m~3,淤積約3.1億m~3,凈沖刷體積約18.5億m~3。其主要原因是流域來(lái)沙量減少引起的。但值得注意的是不同河段河槽對(duì)人類活動(dòng)的自適應(yīng)行為具有差異。其中,漢口至湖口河段、湖口至大通河段以及大通至吳淞口河段河槽主要的響應(yīng)水域分別為5~10 m河槽、0~5 m河槽和10 m以深的河槽,上述響應(yīng)水域的河槽沖刷貢獻(xiàn)率分別占對(duì)應(yīng)河槽總沖刷量的60.2%、44.9%和49.1%。局部河槽發(fā)生的強(qiáng)烈沖淤現(xiàn)象與涉水工程改變了河槽邊界條件有關(guān)。利用Seabat 7125型多波束測(cè)深系統(tǒng)對(duì)長(zhǎng)江九江至吳淞口河槽微地貌進(jìn)行精細(xì)結(jié)構(gòu)調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn),南、北港分流口發(fā)育了新的沙波類型,該類型沙波波谷中有規(guī)律地發(fā)育了橢圓形凹坑,且在高分辨率水深數(shù)據(jù)3D成像上,這些凹坑如同一粒粒圓珠鑲嵌于沙波群中。鑒于伴生底形的尺度與宏觀形態(tài)與沙波尺度相比不可忽視,故提出了"沙波形態(tài)-伴生底形"的命名方法。該類型沙波是河槽地貌自適應(yīng)流域來(lái)沙減少,河槽表層沉積物粗化以及河流工程改變了水動(dòng)力條件而形成的一種侵蝕型沙波。2014年至2016年九江至湖口河段河槽中沙波地形約占河段的80.3%,湖口至大通河段河槽中沙波地形約占62.1%,大通至徐六涇河段河槽中沙波地形約占64.3%,徐六涇至吳淞口河段河槽中沙波地形約占27.5%,沙波地貌所占河槽比例與沙波尺度從上游向下游呈減小規(guī)律。對(duì)比三峽修建之前長(zhǎng)江中下游河槽沙波發(fā)育尺度發(fā)現(xiàn),2014年至2016年沙波的尺度較有明顯增大趨勢(shì)。綜上所述,目前長(zhǎng)江漢口至吳淞口河槽正經(jīng)歷著河槽劇烈沖刷、床沙波動(dòng)粗化、侵蝕型沙波形成與演變、河道形態(tài)變化等自適應(yīng)行為,以此響應(yīng)流域及河口人類活動(dòng)的干擾。這一成果具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
【圖文】：

12圖 1- 1 技術(shù)路線圖Figure 1. Technology roadmap1.4 小結(jié)本章主要介紹了論文研究意義與河槽沖淤演變、河槽表層沉積物、沙波地貌、河槽自適應(yīng)行為的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，并介紹了研究目標(biāo)與本文的主要研究?jī)?nèi)容，同時(shí)總結(jié)了論文工作量并繪制了技術(shù)路線圖。

華東師范大學(xué)博士學(xué)位論文位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)，受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，以沉降作用為主；南北兩岸的大地構(gòu)造單元也不同，右岸相對(duì)抬升，左岸下沉(李茂田, 2005)。大通至河口河段由于淮揚(yáng)地盾與江南古陸的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的原因，流域內(nèi)發(fā)生了強(qiáng)烈褶皺或斷裂運(yùn)動(dòng)，形成了一系列斷裂的破碎帶(屈貴賢, 2014)。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TV147;P931.1

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本文編號(hào)：2645790