波流共同作用下的潮间带湿地沉积动力过程研究

波流共同作用下的沉积动力过程是潮间带地貌演变的关键机制。过去，由于现场资料（特别是波浪资料）获取困难，这方面的认识十分有限。本项目拟采用近期国际上的先进仪器，选择有我国特色的开敞淤泥质潮间带，同步获取横断面上不同代表性部位的波浪、潮流、悬沙（浓度和粒径）、底床沉积物和滩面冲淤等系列资料，计算波流共同作用下的底床剪切应力（及波、流对其的贡献）、底床沉积物临界侵蚀剪切应力和悬沙临界沉降剪切应力，通过这三种剪切引力的对比确定淹没期间的侵蚀和淤积时段并分别计算侵蚀和淤积通量，与实测的滩面冲淤结果对比，修正计算参数，进而改进计算方法；同时，进行相同观测点上动力、泥沙、滩面冲淤过程的关联分析以及横断面上不同观测点沉积动力过程的对比分析，寻求控制滩面冲淤的关键因子。项目有助于丰富潮间带湿地动力地貌学的理论和方法，提升我国本领域研究在国际上的学术地位，并为潮间带湿地的综合管理提供基础数据和理论支持。

波流共同作用是潮间带沉积动力过程的重要特征。但是，过去由于现场高分辨率动力资料的缺乏，这方面的认识很有限。本项目采用先进的仪器在长江三角洲前缘潮间带同步获取波浪、潮流、悬沙、底床沉积物和滩面冲淤等系列资料，计算波浪剪切应力（τw）、潮流剪切应力（τc）、波-流共同作用下的底床剪切应力（τcw）、底床沉积物临界侵蚀剪切应力（τce）和悬沙临界沉降剪切应力（τcd），通过这三种剪切引力的对比确定潮周期内的冲淤时段，并结合悬沙浓度计算侵蚀和淤积通量，从而加深潮间带沉积动力过程的认识。主要结果和结论有：. 1）崇明东滩（大潮，向岸风速8 m/s左右）光滩上的τcw（平均0.27 N/m2，最大1.11 N/m2）比相邻的盐沼（平均0.06 N/m2，最大0.14 N/m2）平均值大3.5倍，最大值大7倍。光滩上，70%的观测时段τcw > τce (τce = 0.103 N/m2)；而在盐沼中，整个观测时段τcw < τce (τce = 0.116N/m2)。这表明，观测期间光滩以侵蚀为主，而盐沼中则是淤积占优势。光滩上侵蚀通量为−0.92 mm/10s到0.43 mm/10s, 潮周期滩面高程净变化为~0 −5.4 mm，平均每个潮周期滩面高程净变化为−3.4 毫米。盐沼中，沉积通量从~0 mm/10s到0.56 mm/10s，潮周期滩面高程净变化为~0到 5 mm，平均2.6 mm。. 2)南汇潮滩潮流具有往复流为主的特性；尽管波浪单独作用下的底床剪切力τw在大部分淹水期间都小于水流单独作用下的底床剪切力τc，然而在浅水阶段（涨潮初始和即将露滩时段）和高潮位憩流阶段正好相反；波流共同作用下的底床剪剪切力τcw一般大于底床沉积物临界侵蚀剪切力τcr，只在高潮憩流阶段小于后者；水体内沉积物垂向交换显著，高潮低流速阶段，由于水体上层泥沙沉降，近底6 cm处悬沙浓度迅速增加至8 g/l，滩面淤积, 然而落潮时增大的底床剪切力τcw使底床泥沙再悬浮，滩面发生侵蚀；高潮憩流阶段和涨落潮平流阶段的悬沙浓度剖面形成鲜明对比；与根据τcw，τcr和悬沙浓度计算出来的潮周期内滩面净变化，与PCADP和三桩法观测的基本一致，滩面发生净冲刷。然而只考虑τc计算出的结果则是滩面淤积，与实际情况不符。因此，波浪在泥沙运动中的作用不能忽略。