复杂动力条件下磨刀门河口长周期地貌演变研究

Modaomen estuary is the first one to protrude outside the islands and develops directly in the continental shelf in the eight outlets of the Pearl River Estuary. The nature of the estuary is transferred from the runoff dominant to the runoff-wave domiant,affected both by runoff and sea forcings such as tide, wave and coastal curent,etc. with the more complex hydrodynamics environment.The project intends to establish the 2D wave_current ineraction long term morphological model,simulate the historical morphological evolution process, predict the long term morphological evolution in the timescale of 10 to 100 years considering the climate change and huamn activities,and probe the mechanism of long term morphological evolution of the Modaomen Estuary. The project will help to deepen our understanding to the morphologic evolution of the Modaomen estuary and even that of the Pearl River Estuary, guide the regulation of the Modaomen estuary and provide typical case for the application of long term morphological model in the coastal morphologic system. At present, little research findings on the application of the long term model in the prediction of coastal morphological evolution has been achieved in China. No research achivement on the application of the long term model in the prediction of Pearl River Estuary has been reported. Therefore,this project is the innnovative research concerning the long term morphological evolution of the Pearl River Estuary.

磨刀门河口在珠江八大口门中最先突出岛群之外，直接在陆架上发育，由过去径流作用为主的河口转变为河波型河口，受径流和海洋动力如潮流、波浪和沿岸流等的共同作用，动力条件变得十分复杂。本项目拟通过建立二维波流共同作用下的长周期地貌演变数值模型，反演磨刀门河口历史地貌演变过程，在考虑气候变化和人类活动影响背景下，预测磨刀门河口10-100年尺度内的长周期地貌演变趋势，探索其长周期地貌演变的机制。 课题研究有助于深化我们对磨刀门河口地貌演变乃至珠江河口发育演变的认识，为磨刀门河口的开发与治理提供科学指导，为河口海岸地貌系统长周期演变研究提供参考。目前，国内鲜有应用长周期模型对河口海岸地貌演变进行预测的研究成果，尚没有应用长周期模型对珠江河口地貌演变进行预测的研究报道，因此，本课题是针对珠江河口长周期地貌演变的创新研究。

本研究收集了大量的水文、泥沙、地形等基础资料，开展了洪、枯季水文同步观测，采集了表层沉积物样品和短柱状样品，建立了DEM模型，建立了二维波流共同作用下的长周期地貌演变数值模型，反演了磨刀门河口历史地貌演变过程，在考虑气候变化和人类活动影响背景下，预测了磨刀门河口10-100年尺度内的长周期地貌演变趋势，探索了磨刀门河口长周期地貌演变的机制。. 研究主要发现如下：. （1）通过DEM模型分析发现二十世纪70年代至今，磨刀门河口总体地貌演变趋势特点为：一主一支分汊明显，西汊发展成为主汊，逐渐展宽、冲刷外移，拦门沙中心区冲刷，内坡冲刷外移, 外坡变化不大, 纵向宽度变窄，西汊西侧和东汊东侧淤积，2010年后拦门沙出现了整体冲刷的趋势。. （2）研究了磨刀门口门外波浪特性及波流共同作用特点，空间上，拦门沙内坡以径潮流作用产生的底切应力为主，外坡以波浪作用引起的底切应力为主。. （3）分析了磨刀门口外沿岸流特性及作用。枯季，沿岸流集中于表层和中层，流速分别为0.35m/s、0.06m/s，流向稳定地流向西南。洪季，沿岸流作用局限于表层，流向亦为西南向，平均流速为0.20m/s。. （4）研究了磨刀门河口地貌演变季节变化特点。 洪、枯季不考虑波浪作用下，拦门沙区域均以淤积为主，但洪季淤积幅度更大。波流耦合后，枯季由淤积转为冲刷，洪季总体仍呈淤积状态，但总淤积量减少，拦门沙呈洪淤枯冲的格局。. （5）预测了磨刀门河口未来50年长周期演变趋势. 未来总的演变趋势是：深槽外移展宽，西汊快于东汊，拦门沙顶降低，东、西汊前形成新的拦门沙体，地貌轴线有向南南西方向偏转的趋势。. 人类活动是影响近期磨刀门河口地貌的主导因素。径流扩散方向是地貌发展方向的决定因子，波浪作用是河口地貌的再塑造因子，波浪作用使磨刀门河口地貌向西偏转，并影响拦门沙外坡向前推进，沿岸流作用使磨刀门出口悬沙沿岸输运，利于拦门沙前缘的稳定。. 课题在波流相互作用特点及其对地貌演变的作用，长周期地貌演变预测方面取得了创新，研究成果为磨刀门河口的开发与治理提供了科学指导。