摘要
1999年小浪底水库运行之后，黄河入海水沙格局发生重大变化，黄河入海物质的输送几乎完全受控于水库调蓄，而频繁的尾闾摆动使黄河三角洲岸线以及水下三角洲沉积体发生剧烈淤进-蚀退。由此可见，黄河流域及其三角洲系统提供了全球变化背景下陆源沉积物“源-汇”过程研究的理想场所。本论文以1950-2014年黄河干流水文站水沙数据、1976-2015年黄河三角洲滨海区测深数据、以及静止卫星GOCI影像资料为基础，阐述了小浪底水库运行以来黄河入海水沙变化特征以及黄河三角洲响应过程。其中，重点分析了黄河入海泥沙扩散的逐时变化过程及其控制因素，以及基于Surfer、GIS软件分析了黄河水下三角洲1976年以来的演化过程及其控制因素。论文主要结论如下： 1.2000年小浪底水库运行以后，黄河入海水沙呈现出以下特征：1）黄河入海水沙通量锐减，2000-2014年黄河年均入海水量161.35亿立方米、沙量1.33亿吨，分别为上世纪五十年代的33.6%和10%，分别减少了三分之二和百分之九十，减少的幅度是世界大河系统中较大的；2）含沙量降低：1950-1999年年均含沙量为25.5kg/m3，而2000-2014年利津站年均含沙量仅为7.8kg/m3,不及1950-1999年的三分之一；2000年以来利津站年均含沙量年际波动范围为2.6-19.2g/m3,远小于1950-1999年期间（10kg/m3-50kg/m3）；3）粒径粗化：2000-2014年超过50%的入海泥沙来源于下游河道的冲刷，由此造成年平均中值粒径由1950-1999年的18μm增加为23μm;4）2000-2014年汛期入海径流量仅占全年的44%,低于1950-1999年的65%；5）洪峰流量下降：1950-1960年黄河利津站洪峰流量最高可达16000m3/s；2000年之后，小浪底下泄流量基本控制在1000m3/s以下，即使调水调沙―人造洪峰‖时段，峰值流量也基本不超过4300m3/s。 2.基于不同时段的卫星图像，分析了1976年以来黄河口羽状流的时空变化特征，阐述了羽状流时空变化的控制因素。2000年以后，黄河入海峰值流量降低，导致黄河口羽状流的分布极为有限，受潮流―悬沙捕集‖效应的控制，黄河入海泥沙绝大部分在N37.5°-N38°以内水深15m以浅的范围沉积。基于静止卫星GOCI影像，探讨了黄河口羽状流的逐时变化特征及其驱动因素。在不同环境要素的控制下，黄河口羽状流的逐时变化表现出4种不同的变化特征：1）羽状流在八小时之内向某一方向偏移，且偏移幅度巨大，其主轴的方向变化甚至超过90°；2）羽状流的整体运动趋势具有往复性，或先向岸偏移再向海推进，或先向海推进后向岸整体运移；3）河口羽状流在开始几个小时先向某一方向移动，之后开始改变运动方向；4）在八个小时的遥感观测期间，河口羽状流并未发生大范围的偏移，入海主流的主轴相对稳定。河口不同区域的悬浮物浓度差异较大，而其逐时变化过程亦显著不同;同一站位的悬浮物浓度可在1小时之内升高或降低100mg/l以上，而相邻站位的悬浮物浓度变化往往表现出1-3小时的滞后。通过分析相应时段的潮汐和风场数据，结合数值模拟结果，认为潮流、径流以及切变锋是控制羽状流逐时运动的主要因素，而风的驱动效应不大。 3.1976-2015年，整个黄河水下三角洲侵蚀与淤积并存，最大侵蚀厚度和淤积厚度分别为5m和10m左右。其中，北部刁口废弃叶瓣自1976年以来整体表现出快速侵蚀，1992-2015年侵蚀中心处最大侵蚀厚度约5.5m，但近年来侵蚀强度有所减弱。孤东近堤处刷深剧烈，2000-2015年间最大净侵蚀深度可达4m。清水沟水下三角洲沉积体经历了先淤积推进后侵蚀后退的过程，1994-1996年最大淤积厚度为6.5m，而最大侵蚀厚度高达4m。黄河现行河口水下三角洲表现出与以往显著不同的演化过程。1988-1996年黄河改道清8之前，黄河尾闾采取―截支强干‖的措施，导致黄河河口向海迅速延伸，而侧向摆动幅度较小；水下三角洲基本朝一个固定方向向海推进，沉积中心的侧向摆动幅度较小；而1996年6月黄河改道清8以来，河口水下三角洲的沉积中心不停地迁移，三角洲前缘向海推进的速率较慢；比如2007年调水调沙前后的两次水深地形测量反映了―人造洪峰‖对河口水下三角洲地形的快速塑造效应。
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