（自然地理学专业论文）近三十年来磨刀门河口水动力变化及河口性质研究.pdf

f l l j i 大学硕l ：论文 近三十年来磨刀门河口水动力变化 及河口性质研究 专业：自然地理学 硕士生：蒋陈娟 指导老师：杨清书副教授 摘要 本文应用地形资料分析对比、时间序列的低通滤波和谱分析、潮汐调和分析、 e c o m s e d 水动力模型模拟和s t w a v e 波浪模型模拟方法，就近三十年来磨刀门河 口在强人类活动影响下的地形演变、地形变化引起的水动力变化和河口水动力变 化后的河口性质等一系列问题进行初步探讨。 磨刀门河口在河口整治工程影响下，河口人为向海大幅延伸，河口动力随之 而发生变化，其沉积地貌体系也随之下移，磨刀门水道采沙直接使采沙区河床表 现为大幅下切的“异变”。河流近口段1 9 7 7 到1 9 9 9 年间河床滩面淤积、深槽刷 深，平滩容积增大，河床向窄深方向发展，径流的造床作用受人类活动影响而加 强，潮流的二次造床作用对深槽也有一定影响。河口段由于河口整治工程西滩被 围垦，河口宽度缩窄3 0 以上，东部主槽平均水深增大，深槽下切；整治工程完 成初期，河口进入自调节作用期，河口河床平均水深增大，河道向窄深方向发展， 径流和潮流的造床作用加强；2 0 0 0 年以来河口呈现出浅滩淤积、深槽冲刷的特 征，但河道总体容积变化不大。口外拦门沙在整治工程完成后外移速度加快， 1 9 9 4 2 0 0 0 年间，拦门沙沙体扩大，顶部加积，拦门沙受到波浪的改造作用明 显，4 m 等深线趋于平直；2 0 0 0 - - - - 2 0 0 5 年间拦门沙深槽向海冲刷推进，东槽发 展迅速，有与西主槽齐头并进的趋势，但拦门沙体无明显外推。河口段和口外拦 门沙2 0 0 0 , - - - 2 0 0 5 年间的变化表明治理工程后河口地形剧烈的自我调整已基本完 成，河口向较稳定的状态发展。 珠江三角洲网河区大规模无序采沙使网河区河床不均匀大幅下切，河床地形 发生巨大变化，西北江网河区顶点马口、三水站分流、分沙比于1 9 9 3 年发生变 中i l j 大学硕i 二沦文 化，1 9 9 3 年后西江马口站多年平均分流比、分沙比分别减小9 和1 0 ，据马口 站4 0 多年的月平均分流比、分沙比低通序列的线性回归分析得到分流比、分沙 比的变化率为0 1 4 a 、0 0 0 7 5 a ，马口的分流、分沙比均呈减小趋势。马口站 月均流量、含沙量、输沙率低通序列线性回归分析结果表明，马口站月均流量、 含沙量、输沙率均呈减小的趋势，马口站流量的减小趋势主要与分流比的变化有 关。马口站来水来沙量的减小，加上西海水道天河站枯季分流比大幅减小，磨刀 门河口枯季平均流量减小了4 3 2 m 3 s ，年平均流量减小2 5 2 m 3 s ，故进入磨刀门河 口的水沙减小。 口门整治工程实施期间，磨刀门河口因纳潮内海的消失而使潮汐动力减弱， 1 9 9 4 年为口门潮汐动力的转折点，口门整治工程完成后年平均潮差和枯季主要 分潮振幅都增大，灯笼山站枯季涨、落急流速和流量均显著增大，潮汐动力增强。 西江枯季潮区界、潮流界和咸水界较1 9 世纪8 0 年代大幅上移也表明磨刀门河口 潮汐动力加强。1 9 9 4 年以来发生潮汐动力加强异变的原因为网河区挖沙使网河 区河槽容积加大，潮波传播发生畸变诱使潮汐动力加强，而磨刀门河口来水来沙 量的减小使径流动力相对减弱，进一步加剧了这一趋势。 根据e c o m s e d 模型模拟结果表明：整治工程后，口外洪、枯季的涨、落急 流速都明显减小，潮汐动力减弱；河口整治段由于导堤的归槽作用，洪、枯季的 涨、落急流速均明显增大；近口段竹银断面枯季涨、落急流速都有所增大，表明 近口段潮汐动力加强；洪湾水道涨急、落急流速均增大。对整治前后断面潮能通 量的研究表明：口外潮能通量减小，潮汐动力减弱；河口整治段断面总潮能减小， 但单宽潮能通量增大，潮汐动力相对增强；近口段( 竹排沙以上) 潮能通量增大， 潮汐动力加强；洪湾水道由于河道缩窄断面总潮能减弱，单宽潮能由于下泄流增 强而减小。 磨刀门整治工程后，河口人为向外海大幅延伸，近岸波能大幅度增加，流量 有效指数由整治工程前的3 7 6 0 减小为5 9 5 ，波浪动力的优势程度明显加强，而 磨刀门河口枯季径流的减小也使枯季波浪的控制作用加强。整治工程后磨刀门河 口的流量有效指数在三角洲类型谱中仍为河波型，但较整治工程前，径流和波 浪的相对优势程度已发生较大幅度的量变，波浪动力明显加强。 关键词：磨刀门河口人类活动地形演变水动力变化河口性质 m 中i l i 大学硕h 论文 t h e s t u d y o nt h ec h a n g e so f h y d r o d y n a m i c so fm o d a o m e ne s t u a r y a n dn a t u r eo ft h ee s t u a r yi nr e c e n t30 y e a r s m a j o r ：p h y s i c a lg e o g r a p h y n a m e ：j i a n gc h e n j u a n s u p e r v i s o r ：a s s o c i a t ep r o f y a n gq i n g s h u a b s tr a c t s e v e r a lt e c h n i q u e s ，i n c l u d i n gt o p o g r a p h i cd a t ac o m p a r i s o n , l o w - p a s sf i l t e r i n g a n ds p e c t r a la n a l y s i so f t i m es e r i e s ，t i d a lh a r m o n i ca n a l y s i s ，e c o m s e dh y d r o d y n a m i c m o d e ls i m u l a t i o na n ds t w a v ew a v em o d e ls i m u l a t i o na l ea p p l i e di nt h i sp a p e rt os t u d y t h ee v o l u t i o no ft o p o g r a p h yu n d e rt h ei n f l u e n c eo fi n t e m eh u m a na c t i v i t i e s ，a n dt h e f o l l o w i n gc h a n g e so fh y d r o d y n a m i c sa n dn a t u r eo fm o d a o m e ne s t u a r yi nt h er e c e n t 3 0y e a r s u n d e rt h ei m p a c to fe s t u a r i n ep r o j e c t s ，m o d a o m e ne s t u a r yh a de x t e n d e dt ot h e s e as i g n i f i c a n t l y , i n d u c i n gt h es e a w a r de x t e m l o no fi t sd e p o s i t i o ns t r u c t u r e o nt h e o t h e rh a n d ，s a n de x c a v a t i o ni nm o d a o m e nw a t e r w a yd i r e c t l yr e s u l t e di nt h ep h a s i c c h a n g i n go fr i v e r b e dd o w n c u t f r o m19 7 7t o19 9 9 ，i nt h er i v e r i n ea r e an e a rr i v e r m o u t h , d e p o s i t i o no c c u r r e do ns h o a l sa n de r o s i o ni nd e e ps l o t ，t h eb a n k - f u l lv o l u m e i n c r e a s e d ，a n dt h er i v e r b e de v o l v e di n t oan a r r o w e ra n dd e e p e ro n e o na c c o u n to f h u m a na c t i v i t y , t h eb e d - f o r m i n ge f f e c te x e r t e db yr u n o f fw a ss t r e n g t h e n e d ，a n d r e c o n s t r u c t i o no ft i d ed e e p e n e dt h es l o t d u et ot h er e c l a m a t i o no fw e s tb e a c hi n e s t u a r i n ep r o j e c t s ，t h ew i d t ho fe s t u a r yr e a c hn a r r o w e db ya tl e a s t3 0 ，t h ea v e r a g e d e p t ho fe a s t e r nm a i nc h a n n e li n c r e a s e d ，a n dd e e ps l o tw e n tt h r o u g hf u r t h e r d o w n c u t t i n g e a r l ya f t e rt h er e g u l a t i o np r o j e c t ，t h ee s t u a r yp r o c e s s e ds e l f - a d j u s t m e n t ， w i t ha v e r a g ed e p t ho fr i v e r b e di n c r e a s e d ，t h es h a p eo fr i v e r b e dt u r n e dn a r r o w e ra n d d e e p e r , w h i c hs h o w st h ee f f e c to fb e d - f o r m i n gb yr u n o f fa n dt i d ei n t e n s i f i e d s i n c e 2 0 0 0 ，s o i ld e p o s i t e do ns h o a l sa n de r o d e di nd e 印s l o t ，w h i l et h eo v e r a l lv o l u m eu n d e r 中大学硕j 二论文 t h e0m e t e ri s o b a t ho fr i v e r b e de x p e r i e n c e dl i t t l ec h a n g e a f t e rt h ec o m p l e t i o no f r e g u l a t i o np r o j e c t ，e x t r a o r a ls a n db a ra c c e l e r a t e ds e a w a r dm o v e m e n td u r i n g19 9 4 t o 2 0 0 0 ，w i t hv o l u m ee x p a n s i o na n dd e p o s i t i o no nt o po ft h es a n db a r i s o b a t ho f - 4 m e t e rt e n d e dt ob em o r es t r a i g h tw h i c hi n d i c a t e dt h a tw a v ed y n a m i cp l a y e da s i g n i f i c a n tr o l ei ng e o m o g r a p h yr e c o n s t r u c t i o n f r o mt h ey e a r2 0 0 0t o2 0 0 5 ，t h es l o t s o fm o u t hb a rs h i f t e do c e a n w a r ds w i f t l y , t h er a p i dd e v e l o p m e n to fe a s ts l o tm a d ei t b e c o m ea b r e a s tw i t ht h em a i nc h a n n e lo fw e s tt r e n d ，h o w e v e r , s a n db a rs h o w e dn o o b v i o u se x t e n s i o n t h eg e o m o g r a p h yo fe x t r a o r a ls a n db a ra n de s t u a r yr e a c hc h a n g e d s l i g h t l yf r o m2 0 0 0t o2 0 0 5 ，d e m o n s t r a t i n gt h a tt h ed r a m a t i cs e l f - a d j u s t m e n tp h a s e a f t e rr e g u l a t i o np r o j e c tw a sc o n c l u d e da n dt h ee s t u a r yh a sd e v e l o p e di n t oan e ws t a b l e s t a t e l a r g e s c a l ea n dd i s o r d e r e ds a n de x c a v a t i o ni np e a r lr i v e rd e l t an e t w o r kw a s a c c o u n t e df o rt h ed r a m a t i ca n du n e v e nd o w n c u to fr i v e r b e d t h ed i s c h a r g ea n d s e d i m e n td i s t r i b u t i o nr a t i o so fm a k o us t a t i o nh a v ed e c r e a s e db y9 a n d10 r e s p e c t i v e l ys i n c e19 9 3 b yl i n e a rr e g r e s s i o na n a l y s i so ft h el o w - p a s st i m es e r i e so f m o n t h l ya v e r a g e dd i s c h a r g ea n ds e d i m e n td i s t r i b u t i o nr a t i o si nm a k o us t a t i o nf o r o v e r4 0y e a r s ，i tc o n c l u d e dt h a tb o t hr a t i o sw e r ed e c r e a s i n g ，w i t hc h a n g er a t e so f - o 1 4 aa n d 一0 0 0 7 5 a t h el i n e a rr e g r e s s i o na n a l y s i so fl o w - p a s st i m es e r i e si nm o n t h s h o w e dt h a td i s c h a r g e ，s e d i m e n ta n ds e d i m e n tt r a n s p o r tr a t eo fm a k o us t a t i o na l l d i s p l a y e dat r e n do fd e c r e a s e ，a n dt h i st r e n do fd i s c h a r g ew a sc l o s e l yr e l a t e dt ot h e c h a n g eo fd i s c h a r g ed i s t r i b u t i o nr a t i o w i t ht h ed e c r e a s eo fd i s c h a r g ei nm a k o u s t a t i o na n dt h ec o n s i d e r a b l ed e c r e a s eo fd i s c h a r g ed i s t r i b u t i o nr a t i oo fx i h a i w a t e r w a yi na r i ds e a s o n , t h ea v e r a g ed i s c h a r g eo fm o d a o m e ne s t u a r yi na r i ds e a s o n d e c r e a s e db y4 3 2 m 3 s 。a n dt h ea n n u a ld i s c h a r g ed e c r e a s e db y2 5 2 心| s o nt h ew h o l e t h ed i s c h a r g ea n ds e d i m e n to fm o d a o m e ne s t u a r yd e c r e a s e d i nt h ee a r l y19 9 0 s ，w h e nr e g u l a t i o np r o j e c t sw e r eb e i n gi m p l e m e n t e d ，t h et i d a l d y n a m i co fm o d a o m e ne s t u a r yw e a k e n e dd u et ot h ed i s a p p e a r a n c eo fi n l a n ds e a y e a r 19 9 4w a st h et u r n i n gp o i n tf o rt i d a ld y n a m i cc h a n g e a f t e rt h er e g u l a t i o np r o j e c t s w e r ec o m p l e t e d ，b o t ht h ea n n u a lt i d a la m p l i t u d ea n da m p l i t u d eo fp a r t i a lt i d ei nd r y s e a s o ni n c r e a s e d ，t h ev e l o c i t yo ff l o o da n de b bt i d a lc u r r e n t si n c r e a s e d ，a n dt i d e v 中山大学硕上论文 d y n a m i cf o r c ee n h a n c e d t h ee x t e n to ft i d a ll i m i t ，t i d a lc u r r e n t sl i m i ta n dd i l u t e d w a t e rl i m i to fx i j i a n gr i v e rs h i f t e dl a n d w a r dc o n s i d e r a b l yi nd r ys e a s o nc o m p a r e dt o t h o s eo f19 8 0 s ，w h i c ho b v i o u s l yd e m o n s t r a t e dt h es t r e n g t h e n i n go ft i d a ld y n a m i c a c c o r d i n gt oe c o m s e dm o d e ls i m u l a t i o n , t h et i d a ld y n a m i co ft h ee s t u a r y c h a n g e ds u b s t a n t i a l l ya f t e rr e g u l a t i o np r o j e c t s ：t h ev e l o c i t yo ff l o o da n de b bt i d a l c u r r e n t si ne x t r a o r a la r e ad e c r e a s e ds h a r p l y , i n d i c a t i n gt h er e d u c i n gt i d a ld y n a m i c ；i n r e g u l a t e da r e a , b o t hv e l o c i t i e sg r e a t l yi n c r e a s e dd u e t ot h er e g u l a t i o no fe m b a n k m e n t s t ot h ef l o w ；i nl a n d w a r da r e af r o mz h u y i ns t a t i o n , v e l o c i t i e so ff l o o da n de b bt i d a l c u r r e n t sa l s or o s e ，d e m o n s t r a t i n gt h ei n c r e a s eo ft i d a ld y n a m i c t h ef l o o da n de b b t i d a lc u r r e n t sv e l o c i t i e sa l s oi n c r e a s e di n h o n g w a nw a t e r w a y r e s e a r c ho nt i d a l e n e r g yf l u xa n a l y s i ss h o w e dt h a t ：e x t r a o r a la r e ar e d u c e di t st i d a le n e r g yf l u xa n d t i d a ld y n a m i c ；i nr e g u l a t e da r e a , t o t a lt i d a le n e r g yf l u xo fc r o s s - s e c t i o n sd e c r e a s e d ， w h i l et h ee n e r g yf l u xp e rm e t e ri n c r e a s e d ，r e s u l t e di nr e l a t i v ei n c r e a s eo ft i d a lp o w e r ； i nl a n d w a r da r e af i o mz h u p a is h o a l ，b o t ht i d a le n e r g yf l u xa n dt i d a lp o w e ri n c r e a s e d ； i n h o n g w a nc h a n n e l ，t o t a lt i d a le n e r g yf l u xo fc r o s s - s e c t i o n sd e c r e a s e dw i t h w a t e r w a yn a r r o w e d ，a n dt h ee n e r g yf l u xp e rm e t e rd e c r e a s e do na c c o u n to ft h e i n c r e a s i n ge b bt i d a ld y n a m i c s i n c et h em o d a o m e nr e g u l a t i o np r o j e c t s ，t h e r ew e r eh i g ho c e a n w a r dg r o w t ho f e s t u a r y , a sw e l la sc o n s i d e r a b l ei n c r e a s eo fc o a s t a lw a v ee n e r g y t h ee f f e c t i v ei n d e x o fd i s c h a r g ed e c r e a s e df r o m37 6 0t o5 9 5a f t e rt h ep r o j e c t s ，t h es u p e r i o r i t yo fw a v e p o w e rw a sm o r eo b v i o u s ，a n dt h ed e c r e a s i n gd i s c h a r g ei nm o d a o m e ne s t u a r yd u r i n g d r ys e a s o nf u r t h e re n h a n c e dt h ed o m i n a n tf e a t u r eo fi t sw a v ep o w e r a f t e rt h e r e g u l a t i o np r o j e c t so ft h ee s t u a r y , t h ee f f e c t i v ei n d e xo fd i s c h a r g ei nm o d a o m e ns t i l l f e l li n t ot h ew a v e r u n o f fc a t e g o r y h o w e v e r , c o m p a r a t i v es u p e r i o r i t yo fr u n o f fa n d w a v eu n d e r w e n ts u b s t a n t i a ld e g r e eo fq u a n t i t a t i v ec h a n g ea f t e rt h ep r o j e c t s ，a n dt h e w a v ed y n a m i ce n h a n c e ds i g n i f i c a n t l y k e yw o r d s ：m o d a o m e ne s t u a r y , h u m a na c t i v i t i e s ，e v o l u t i o no ft o p o g r a p h y ，c h a n g e s o f h y d r o d y n a m i c s ，n a t u r eo f t h ee s t u a r y v i 中山大学硕士论文 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：稿p 哟 日期：矽。莎年p 6 月加日。 学位论文使用授权声明 本人完全了解中山大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版，有权将学 位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆、院系资料室被查 阅，有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其 他方法保存学位论文。 学位论文作者签名：存砾硝 日期：矽裾年d 6 月，口日 导师签名：抄一门 日期：为。牌口月，p 日 中i i j 大学硕1 论j = 第一章引言 河口最通用的定义为：“河口是一个与开阔海洋自由相通的半封闭的海岸 水体，其中的海水在一定程度上为陆地排出的淡水所冲淡”【1 1 ，河口是河流 的尾问，但又不限于陆地约束的范围 2 1 ，它是对流域的自然变化和人为作用响应 最敏感，且与近岸海域环境变化密切相连的地区【3 】o 河口由于其独特的地理位置 和丰富的自然资源一直是人类开发利用的重点，但河口作为一个复杂而又特殊的 自然综合体，高强度人类活动的干预必然破坏其原有的平衡而导致其异变。正如 陈吉余( 2 0 0 2 ) 指出：“河口海岸是人类活动最密集的地带，丰富的资源成为多部 门交叉开发的目标。随着社会的发展，人类对河口海岸的要求越来越多；随着科 学技术的发展，人类对河口海岸作用的强度也越来越大。这样的作用可以为人类 带来利益，但也常常带来不可逆转的负面效应”【4 】。在人类活动的强烈干预下， 河口的演变不再是纯粹的自然过程，而是自然和人类活动共同塑造的过程【5 】。 1 1 研究目的和研究意义 磨刀门河口是珠江流域西江的主干入海口，由于地处经济发达的珠江三角洲 地区，河口的演变很大程度上受到人类活动的影响。从历史时期的围垦滩涂、联 围筑闸到近几十年以来的大规模的磨刀门规划和整治，磨刀门河口成为世界上受 人类活动影响最大的河口之一。2 0 世纪8 0 年代以来，磨刀门河口的人类活动尤 为剧烈，一方面，珠江三角洲网河区大规模的无序采沙改变了思贤洛马口和三水 水文站的分流分沙比，从而改变了磨刀门的径流动力和来沙量，水沙平衡发生变 化，磨刀门河道内的采沙则直接改变其地形，并诱使潮汐动力加强；另一方面， 1 9 8 3 年开始分期分批实施的磨刀门治理开发工程使得磨刀门地形边界发生巨大 变化，口门人为地向外海延伸，河口直接受到南海波浪的作用，故口门的动力条 件发生巨变。鉴于此，本文的研究重点为近三十年来人类活动作用下的磨刀门河 口地形演变及其引起的河口动力特征的变化；由于河口动力特征变化必然会使河 口性质有所改变，现代磨刀门河口的性质也是本文要探讨的一个问题。 河口海岸地貌和动力是互相作用的一对矛盾，长期来看，动力和地貌之间趋 中l i j 大学颁。 j 沦文 于建立二者间的平衡，两者相互作用，又相互适应。磨刀门的高强度的人类活动 引起地形变化，地形变化引起的动力边界条件变化导致水动力特征发生变化，水 动力则又反作用于地貌，使地貌发生调整。在磨刀门河口，这种地貌和动力的相 互作用研究以及对河口性质变化的研究又是陆海相互作用研究的重要内容，也是 流域( 包括河口) 对人类活动响应的研究热点之一，均具有重要的科学意义。同 时，磨刀门河口不断向海淤积发展，河口区滩地淤积加快，口内交杯沙发展迅速， 拦门沙不断向海推移，严重影响了河口的泄洪、排涝和航运，本文的研究为今后 磨刀门的综合整治规划、合理开发航运资源和水利防洪、压咸等提供理论基础， 具有一定的现实意义。 1 2 研究进展 1 2 1 国外相关研究 国外对河口地貌演变的研究非常多，有关人类活动对河口海岸地貌、动力 发展的影响研究也颇丰。j r s p e a r m a n 等模拟了英国l u n e 河口建设导堤后地形 的冲淤变化，还对地貌长期发展进行了预测【6 】。i e t o h i s 等对h a r i n g v l i e t 河e l 被口门建成的大坝封闭后的地貌演变过程，并进一步讨论了河口受人类活动影响 后自动调整所需要的时间尺度f 7 1 。j p a u lb a r u s s e a u 等研究了d i a m a 大坝 建成后对s e n e g a l 河口及海岸地貌演变的影响【8 】。d a p h n ev a n d e rw a l 等使用海图、 地形调查和遥感数据对k i b b l e 河口的长期地貌演变进行的研究表明：r i b b l e 河口 泥沙含量在过去的1 5 0 年间不断增加，主水道和潮间带较高处的潮滩、沙坝都不 断地淤积，而潮间带下部泥沙量则保持不变，口外海滨同时存在侵蚀和淤积区， 净泥沙量有所增加；1 9 世纪和2 0 世纪初的泥沙的增加主要是由大堤建设、维护 和航道的开挖、疏浚等人类活动所导致的，人类活动对地形演变的影响远远超过 的自然作用【9 】。c ( 2 t h o m a s 等采用地形分析、解析参数计算、水动力模拟相结合 的方法对引起m e r s e y 河口1 8 7 1 1 9 9 7 年间地貌变化的过程进行了概念性的分析， 并对人类活动如导堤建设、疏浚等的影响进行了分析研究，并探讨了河口地貌演 变的控制机制【l 们。a n a b e l ao l i v e i r a 等研究了葡萄牙o b i d o s 渴湖在自然和人类活 动影响下地形发生变化后，对潮汐传播和与水体交换的影响【1 1 1 。s i m o nj b l o t t 2 中山大学硕上论文 等通过对m e r s e y 河口数字化历史海图的对比，分析了m e r s e y 河口的长期地貌演 变过程及其原因，其中在1 9 世纪晚期到1 9 5 0 年，口外和利物浦湾的导堤建设和 航道疏浚使河口水动力和泥沙输运发生变化，增加了口外和利物浦湾向口内的泥 沙输移，到1 9 7 7 年河口基本上达到了新的平衡【l2 1 。a s u n c i 6 nb a q u e r i z o 对人类活 动与大尺度的海岸地貌发展的相互关系得研究计划进行了评价，并提出了解决长 期地貌演变的内部不确定性的方法【l3 1 。另外，还有很多应用模型( 如 g e o m b e s t ，m o r p h o l o g i c a l b e h a v i o u rm o d e l ) 来模拟河u i 地貌演变的研究。 1 2 2 国内研究进展 ( 1 ) 人类活动对河口演变的影响研究 国内河口演变研究在长江河口、黄河河口、珠江三角洲各河口和钱塘江河口 的研究比较集中，研究成果颇丰。长江河口、黄河河口、珠江三角洲河口为我国 三大河流的入海口，其动力特性各不相同，长江河口为径流和潮汐共同作用的的 分汊型河口，黄河口为来沙量特别丰富的游荡型河口，钱塘江河口为我国最典型 的潮汐型河口，珠江由八大口门入海，各口门的动力特征存在差异。 王兆印，程东升等对人类活动对我国典型三角洲的影响进行研究，包括长江、 珠江、黄河、海河。长江携带大量的水、沙入东海，在河口处不断形成三角洲岛 屿和浅滩，导致河道分汉，长江口实施的航道疏浚和填海造陆工程一定程度上束 窄和稳定了河口，使河i s l 动力发生变化【l4 1 。在黄河三角洲，人们为了开发油田、 基础设施建设和城市发展采取了一系列稳定河道的工程措施，由于黄河水少沙 多，入海河道单一但十分不稳定，人类活动对于三角洲的演变和发展产生了巨大 的影响。在海河河口，为有利于防洪而人为开挖了十几个入海河口，使海河入海 河口数与水沙比不适应，潮流和海浪将泥沙输入河口淤积，造成这些人工河口的 严重萎缩【”】。 许炯心对人类活动对河流或河口的影响研究比较透彻，其成果包括黄河流域 人类活动对下游河道输沙功能的影响【1 6 1 、黄河流域人类活动对黄河三角洲造陆 过程的影响【1 7 】、近4 0 年来长江上游干支流悬移质泥沙粒度的变化及其与人类活 动的关系【1 8 】等等。周念清对长江上游水利工程、海平面上升、地面沉降和人类 活动等对长江口的演化发展趋势的影响进行了研究，提出了长江口的发展趋势 3 ，lj 大学硕i ：论文 1 9 1 。 ( 2 ) 磨刀门河口相关研究 磨刀门作为珠江的主要泄洪通道，备受水利部门的关注，在珠江八大入海口 门中，磨刀门河口是研究时间较长，积累资料较多的一个口门。早在1 9 6 2 年广 东省水电设计院就开始进行磨刀门口门治理开发的规划工作，1 9 7 0 年广东省农 林水工程队编写了磨刀门海滩围垦意见，1 9 7 2 年广东省佛山地区水电局提 出了磨刀门海滩围垦初步意见，1 9 7 7 年广东省水电厅珠江三角洲整治规划 办公室编制了珠江三角洲整治规划报告，对磨刀门口门整治开发进行了初步 规划【5 】，1 9 8 6 年珠江水利委员会经过系统的研究编制了珠江磨刀门口门治理 开发工程规划报告 2 0 】。 由于磨刀门近几十年来在人类活动的强烈影响下，口门快速向海伸展，其地 貌演变和水动力的变化是学者对珠江三角洲地区研究的重要内容之一。中山大学 地理系河口研究组对白滕堵海工程后水动力条件、泥沙运动、滩槽演变等进行了 系统研究，白滕堵海工程极大地减弱了磨刀门海区西部和西北部的水流动力条 件，破坏了原有的泥沙运动规律；动力的减弱加快了西部滩地的淤积速度【2 1 1 。 曾昭璇从磨刀门历史地貌学研究看口门整治问题，研究了从明清时期到现代的磨 刀门河口地貌演变过程，并从磨刀门水道变迁的规律探讨了磨刀门整治的一些问 题，提出整治建议瞄】。戴良生研究了白藤堵海工程三个阶段实施的具体过程及 每个阶段完成后对磨刀门和泥湾门水文、水情影响【2 3 1 。欧兴进、赵焕庭等对西 江磨刀门河口水文泥沙特征进行了调查研究，着重阐述了磨刀门泄洪深槽及其口 外海滨水文泥沙特征【2 4 1 。程明豪采用粒度概率曲线、频率曲线与粒度基本参数 相结合的方法分析了西江河口磨刀门沉积环境，重点探讨河口拦门沙及其沉积结 构的形成口5 1 。江沛森对磨刀门浅海二十年的滩槽演变及其影响、海滩演变与围 垦实施的问题进行了研究【2 6 】。罗章仁研究了白藤堵海工程对河道河床演变的影 响【2 7 】。陈文彪等采用物理模型、数学模型、实测资料分析及遥感技术应用等手 段，对珠江口磨刀门口门治理的规划方案进行研究和论证【2 引；另外也对磨刀门 口门的历史和近期演变特点及其发展趋势进行分析，探讨合理的口门治理方案。 以上这些二十世纪八十年代的研究主要集中于磨刀门河口历史时期的地形演变 和水文特征变化，其中很大一部分为磨刀门口门治理提供依据；而近期磨刀门河 4 巾l l j 大学硕t ：沧交 口的研究则侧重于对磨刀门治理工程实施后的效益及其对磨刀门地形和动力的 影响。 戴良生眇1 、何焯霞d 刚、王琳【3 、黎开志( 3 2 1 等都对磨刀门口门治理开发规划 和工程实践效果进行了分析。黄镇国研究了联围筑闸、河道采沙、围海造地和口 门导治等人为因素对珠江三角洲近3 0 年地貌演变的影响l 3 3 】；黄镇国还从从排洪 通道、航运通道、排水通道的形成以及浅滩围垦等方面阐述磨刀门1 0 年综合整 治的效果，研究还包括磨刀门地貌演变、水动力变化、沉积结构变化及其未来发 展趋势【3 4 】。胡达、李春初从磨刀门波浪动力特征出发，选取磨刀门地区不同年 代的地形图，对磨刀门拦门沙演化作了对比分析，得出磨刀门河口拦门沙在波浪 作用下的演变规律【3 5 1 。贾良文研究了磨刀门河口水文动力特征、动力平衡，近 几十年来磨刀门河口动力、表层沉积物、地貌等的变化，人类活动对磨刀门河口 动力、地貌的影响及磨刀门河口中、短周期时间尺度上动力、地貌系统的自动调 整机制等 3 6 , y r l 。梁娟据磨刀门河e l 的表层沉积物粒度分析结果，运用g a o c o l l i n s 粒径趋势分析方法( g s t a 模型) ，计算河口的沉积物净输运趋势，并分析 河口底质沉积特征【4 4 】。吕海滨利用磨刀门大规模整治前后的地形，通过e c o m s e d 模型模拟了磨刀门海域洪、枯季水动力场，对潮流、余流、潮能通量特性进行了 对比分析，研究磨刀门河口水动力对地形的响应 3 9 , 4 0 l 。丘立国应用十年尺度的长 周期模型模拟了磨刀f - j1 9 7 7 - - - 2 0 0 3 年间的地形演变，并从河床演变学、海岸动 力地貌学等多学科的角度，综合研究了磨刀门口区域的动力一泥沙运动一地形演 变过程h 7 1 。中山大学河口海岸研究所、中水珠江规划勘测设计有限公司于近期 开展了磨刀门河口拦门沙演变机理与治理问题研究【4 引。 对于磨刀门河口的河口性质的研究成果相对较少，罗宪林、李春初对西江磨 刀门口外的波浪特征及其对水下三角洲发育的影响进行研究，并根据径流有效指 数判定磨刀门河口为“河流波浪型河h 1 4 9 1 。黄镇国等在珠江河口磨刀门 的整治与地貌演变研究中指出“磨刀门外水下三角洲水动力已由径流优势型 转变为径流一潮流优势型，波浪动力居次要地位芦们。本文以磨刀门河口强人类 活动为背景，研究河口地形演变、河口动力变化，并对河口径流有效指数重新计 算，以研究其河口性质。 5 巾i j i 大学硕 ：论文 1 3 研究范围和研究区域概况 1 3 1 研究范围 本文的研究范围为西江主干入海口一磨刀门河口，具体的范围为磨刀门水道 竹银站以下至磨刀门口外拦门沙地区，也即竹银到灯笼山的磨刀f - j 道下段、灯 笼山至口外现代拦门沙顶的河口段、部分拦门沙顶以外的口外海滨段和洪湾水道 至澳门浅海区河段。由于珠江三角洲为复杂的网河系统，具有“牵一发而动全身 的”动力特征，故在磨刀门河口动力研究时不得不从网河区西江片甚至整个网河 区来进行分析。 1 3 2 研究区域概况 珠江河口上承西江、北江、东江三江径流，下纳南海潮汐，具有“三江汇流， 网河如织，八e l 出海 的特色，是世界上水沙运动最复杂的河1 2 1 之一【5 0 】。珠江 由西江、北江、东江、流溪河和潭江等多条河流组成，西北江思贤浯以下、东江 石龙以下为珠江三角洲网河区，网河区的河道经虎门、蕉门、洪奇沥、横门、磨 刀门、鸡啼门、虎跳门、崖i - j j k 个口门与南海相通。珠江三角洲地势低洼、河网 纵横