粉砂淤泥质潮滩潮沟水沙输运过程及对地形变化的影响机制研究

Tidal creek as a typical morphology unit in intertidal flat, the development and migration have important impacts on the mass transport, ecological environment and geomorphological evolution of tidal flat. The project intending to use the method of field observations, aims to solve the issues of water-sediment transport processes and short-term topography change during different development stages of the tidal flat with different bed sediment. Adopting Chongming Island of Yangtze River estuary as research area, selecting typical tidal creek systems, based on the capability of Riegl-VZ4000 laser scanner that can quickly obtain accurate three-dimensional terrain, obtain the elevation change and the synchronized water-sediment dynamic process in different types of tide cycles. Through this research, establishing the relationships between longitudinal, lateral erosion rates and hydrodynamics, sediment parameters of tidal creek, combined with boundary layer theory and mechanics of sediment movement, it is expected to reveal the interaction mechanism of water-sediment movement and short-term topography evolution in theory, to explore the differences between short-and long-term development patterns of tidal creek, to analyze the quantitative influence of extreme weather, vegetation characteristics on topography changes, thus enrich the understanding of intertidal sediment transport mechanics, expanding the identification mechanisms of the stability and balance of tidal evolution, and provide a theoretical basis for tidal flat comprehensive renovation.

潮沟作为潮间带滩地的典型地貌单元，其发育迁移对于潮滩的物质输运、生态环境和地貌演变等均具有重要影响。本项目拟采用野外实地观测的研究方法，针对不同底质和不同发育阶段潮沟内的水沙输运过程和短期地形演变问题，以长江口崇明东滩作为研究区域，基于Riegl-VZ4000三维激光扫描仪能快速获得精确三维地形的能力，选取典型的潮沟体系，获得在不同潮型和潮周期时间尺度内潮沟、滩面高程变化和同步的水沙动力过程。通过本项目研究，建立潮沟纵向和侧向冲淤率与水动力和泥沙参数的相关性，结合边界层理论和泥沙运动力学，可望在理论上揭示潮沟内水沙运动和潮沟短期发育的相互作用机理，剖析潮沟短期和长期发育模式的差异，探讨极端天气、植物特性对短期地形变化的影响权重规律，从而丰富潮滩泥沙运动力学认识，扩展潮滩演变的平衡性和稳定性判别机制，加深对潮滩治理的基础性认知。

潮间带滩地具有气候调节、物质生产、生物多样性保育、增加土地资源等重要的生态系统服务和社会经济功能。潮沟作为潮间带滩地的典型地貌单元，其发育迁移对于潮滩的物质输运、生态环境和地貌演变等均具有重要影响。探究潮沟水动力、泥沙运动等因素对潮沟地貌冲淤演变的影响具有重要的现实意义。. 本项目主要采用野外实地观测的研究方法，以长江口崇明东滩作为研究区域，选取典型的潮沟体系，针对潮沟内的水沙输运过程和短期地形演变问题，重点研究涨潮初期、潮沟溢满和落潮水归槽三个代表时段的潮沟内潮流、剪切力、波浪和泥沙的通量和输运过程；基于三维激光扫描技术，获得了潮沟体系及附近滩面的地形变化规律，揭示短期潮沟不同高程的发育演变模式；探讨季节特性和不同弯度的潮沟地形的冲淤变化；通过短期和长期累积效应的对比，揭示水动力对地形短期时间变化的影响；基于极端天气前后观测，评估了常态天气和极端天气作用下潮沟的发育变化异同。.通过本项目研究，发现潮沟是悬浮泥沙的运输通道, 大部分泥沙在洪季大潮时被向岸输送（通量为-42000 kg/m2），波浪在向岸传播过程中衰减强烈；提出了粉砂质潮滩潮沟不同高程的演变模式：对于低潮滩潮沟部分，动力过程以高能的波浪为主，潮沟运动以横向摆动为主，对于高潮滩潮沟，动力过程相对较弱，并且植物的影响较大，潮沟年代际稳定淤积，中潮滩潮沟介于上述两者之间；台风期间，研究区域的大部分区域出现了侵蚀（最大侵蚀深度可达40 cm），后风暴期在光滩和盐沼区迅速恢复（高程平均增加了15.9 cm）。. 项目研究成果丰富了对潮滩泥沙运动力学认识，扩展了潮滩演变的平衡性和稳定性判别机制，加深了对潮滩治理的基础性认知。