（环境科学专业论文）人类活动作用下的磨刀门河口动力特征和地貌演变研究.pdf

治理工程所导致的河口边界的变化是磨刀门河口动力变化的主导因素。 磨刀门洪季各输沙项中以平均流输沙为主，而枯季除平均流输沙外，斯托 克斯漂移输沙、垂向环流输沙及潮汐捕集作用输沙均很重要。表层沉积物以粘 土质粉砂和砂质粉砂为主。与历史相比，表层沉积物口门内出现了比较明显的 细化而口门外拦门沙则有明显的粗化，这主要是由于大规模的挖沙及拦门沙区 域的波浪作用所造成。 以磨刀门治理开发工程为界，工程前磨刀i 、j 地形演变主要以自然过程作用 为主，总的是淤积趋势，淤积区域主要在内海区。工程后，磨刀门地形演变则 在人类活动形成的人工边界下进行，磨刀门水道和洪湾水道向窄深方向发展， 口门内地貌演变的总体趋势是冲刷，但近年来磨刀门水道开始出现淤积的趋势， 而洪湾水道则保持冲刷的态势。由于工程后至今只有十多年的时间，河口地貌 尚处于调整变化过程中。 人类活动对河口地貌的影响表现在：深槽、拦门沙加速向外推进，拦门沙加 速淤涨；使河口局部地貌自然演变过程发生了逆转；基本消除了原有的岛间淤积， 大大削弱了岛屿在磨刀门河口中的动力一沉积作用。 从磨刀门整治工程实施至今，河口只是经历了中短期的调整。整治工程初 期，人工边界的变化对动力的影响起了主导作用。磨刀f 、j 河口中、短期调整的 主导因素为流速和比降。 关键词：磨刀门河口动力地貌人类活动演变 t h es t u d yo nt h ed y n a m i cc h a r a c t e r i s t i c sa n dm o r p h o l o g i c a l c h a n g e s o fm o d a o m e ne s t u a r yu n d e rt h ea c t i o no ft h e a n t h r o p o g e n i c a c t i v i t i e s m a j o r ：e n v i r o n m e n ts c i e n c e n a m e ：j i al i a n g w e n s u p e r v i s o r ：w u c h a o y u a b s t r a c t s e v e r a lt e c h n i q u e si n c l u d i n gt h eh y d r o g r a p h i ca n dh y d r o d y n a m i cc o m p u t a t i o n ， t h eb a t h y m e t r i cd a t aa n a l y s i s ，h i g h f r e q u e n c ya n dl o w - f r e q u e n c yf i l t e ra sw e l la st h e s p e c t r u ma n a l y s i s ，e c o m s e dm o d e ls i m u l a t i o n a r ec o m b i n e di nt h i sp a p e rt o e x a m i n et h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h ee s t u a r i n eh y d r o l o g ya n dd y n a m i c s ，b a l a n c eo f d y n a m i c ，t h ec h a n g e so fe s t u a r i n ed y n a m i c s ，b e ds e d i m e n ta n dm o r p h o l o g yi nr e c e n t s e v e r a ld e c a d e s ，t h ei m p a c t so fh u m a na c t i v i t i e so nt h ee s t u a r i n ed y n a m i c sa n d m o r p h o l o g y t h es e l f - a d j u s t m e n tm e c h a n i s mo fm o d a o m e ne s t u a r yd y n a m i ca n d m o r p h o l o g i cs y s t e mi ns h o r ta n dm i d d l et e r m si sa l s oi n v o l v e di i 1 t h i sp a p e r a sat y p i c a lr u n e i f - d o m i n a t e de s t u a r y t h eo b v i o u ss e a s o n a lc h a n g e so ft h e d y n a m i c sa tt h em o d a o m e ne x i s t ；t h er u n e f fi ss t r o n g e rt h a nt h et i d a lc u r r e n td u r i n g t h ef l o o da n dt h em i d d l ew a t e rs e a s o n r e v e r s e dd u r i n g 山el o ww a t e rs e a s o n w i t h i n t h eo u t l e t 山et i d a lc u r r e n ti sr e c i p r o c a t i n g ，r o t a t i n gw i t ht h ef l o o dc u r r e n tt o w a r dt h e n o r t h w e s ta n de b bc u r r e n tt o w a r dt 1 1 es o u t h w e s to u t s i d et h eo u t l e t t h es t a g n a n t p o i n tc o u l dr e a c ht h eg u a d i n g j i a o ，a b o u t1 0 k mu p s t r e a mo ft h eo u t l e td u r i n gt h e s p r i n gt i d eo fl o ww a t e rs e a s o n w i t l i nt h eo u t l e t t h ed i r e c t i o no fe u l e rr e s i d u a l c u r r e n to nt h ew h o l ew a t e rc o l u m ni sd o w n s t r e a ma l o n gt h er i v e rc o u r s ed u r i n gt h e f l o o ds e a s o n b u ti ti st o w a r dt h eu p s t r e a ma tt h eb o t t o ml a y e rd u r i n gt h e1 0 ww a t e r s e a s o n o u t s i d et h et o po fs a n d b a r , i ti st o w a r dt h es o u t h w e s td u r i n g 山eh i g hw a t e r a n dm i d d l ew a t e rs e a s o n t h es a l tw a t e rc o u l dn o ti n v a d ei n t ot h eo u t l e td u r i n gt h e f l o o ds e a s o n ，b u ti tc o u l dr e a c ho v e rt h ed e n g l o n g s h a nt i d e g a u g es t a t i o nd u r i n gt h e l o ww a t e rs e a s o nw i mt h ee s t u a r yb e i n gp a r t i a l l ym i x e d w i t h i nt h eo u t l e t ，t h e r ei sa s t a b l eg r a v i t a t i o n a lc i r c u l a t i o n w h i c hi st h ei m p o r t a n tm e c h a n i s mf o rt h es e d i m e n t s t ob et r a n s p o r t e df r o ms e at or i v e r t h ei e ta tt h em o d a o m e no u t l e ti st u r b u l e n td u r i n gt h ef l o o ds e a s o na n db u o y a n t d u r i n gt h ed r ys e a s o n f o rt h ed y n a m i cs t r u c t u r e ，t h el o n g i t u d i n a lc o m p o n e n to ft h e p r e s s u r ef o r c ei sm a i n l yb a l a n c e db yt h ev e r t i c a le d d yf r i c t i o n a lt e r ma n dt h el a t e r a i c o m p o n e n to ft h ep r e s s u r ef o r c ei sm a i n l yb a l a n c e db yt h ec o r i o l i sf o r c e i na d d i t i o n t h eb a r o c l i n i cf o r c ei sa l s oi m p o r t a n td u r i n gt h ed r ys e a s o n i nr e c e n ts e v e r a ld e c a d e s ，t h e c h a n g e s o fm o u d a o m e ne s t u a r y d y n a m i c s j n c l u d e d ：t h er i s eo ft h ew a t e rl e v e l t h ed e c r e a s eo ft h et i d a lr a n g e t h ei n c r e a s eo ft h e d i v e r s i o nd i r a t i oo fm o d a o m e nc h a n n e l t h es t r e n g t h e n i n go ft h er u n e f fd u r i n gt h e f l o o ds e a s o n t h es t r e n g t h e n i n go ft h et i d a lc u r r e n td u r i n gt h e1 0 ww a t e rl e v e la n dt h e i l l s t r e n g t h e n i n go ft h eu n i td y n a m i c sc h a r a c t e r i s e db yt h ei n c r e a s eo ft h es e c t i o n a l a v e r a g ev e l o c i t y t h ee s t u a r i n ej e ti sc h a n g e df r o mt h et w o s t a g e so u t f l o wb e f o r et h e i m p r o v e m e n tp r o j e c tt ot h ed i r e c to u t f l o wt h r o u g ht h em o d e r no u t l e t sa f t e rt h e p r o j e c t ，w h i c hc o n c e n t r a t e st h ef l u xo fw a t e ra n ds e d i m e n t t h eg r e a t e s tc h a n g eo f t h ed y n a m i c si nt h em o d a o m e ne s t u a r yi st h a to ft h eb a r o t r o p i cf o r c ew i t ht h e g e n e r nt e n d e n c yo fd e c r e a s e t h em o s ti m p o r t a n ti m p a c to fh u m a na c t i v i t i e so nt h e e s t u r i n ed y n a m i c si s t o c h a n g e t h em a g n i t u d eo ft h eb a r o t r o p i cf o r c e t h e t o p o g r a p h i cb o u n d a r yc h a n g er e s u l t e df r o mt h em o d a o m e ni m p r o v e m e n tp r o j e c ti s t h ed o m i n a n tf a c o ro ft h ee s t u r i n ed y n a m i cc h a n g e t h ed o m i n a n tm e c h a n i s mo ft h en e tw a t e ra n ds e d i m n e tt r a n s p o r ti st h en o n t i d a l s t e a d ya d v e c t i o ni nt h ef l o o ds e a s o n d u r i n gt h ed r ys e a s o n ，b e s i d e st h en o n - t i d a l s t e a d ya d v e e t i o n ，t h em a s ss t o k e sd r i h ，v e r t i c a lc i r c u l a t i o na n dt i d a lu a p p i n ga r e a l s oj m p o r t a n t t h eb e ds e d i m e n t sa r em a i n l yc o m p o s e do fs i l ta n dc l a j l t h eg r a i n s i z eo ft h es e d i m e n ti sb e c o m i n gf i n e rw i t h i nt h eo u t l e ta n dc o a r s e ro u t s i d et h eo u t l e t c o m p a r e dw i t ht h a to f7 0 s w h i c hi ss u p p o s e dt ob er e s u l t e df r o mt h el a r g e s c a l e d r e d g i n ga n dw a v ea c t i o ni n 山es a n d b a ra r e a b e f o r et h ei m p r o v e m e n tp r o j e c t ，t h em o r p h o l o g i c a le v o l u t i o nw a sm a i n l yf o r m e d b yt h en a t u r a lp r o c e s s e sw i t ht h eg e n e r a lt e n d e n c yo fa c c r e t i o n ，a f t e rt h ep r o j e c t ，t h e t o p o g r a p h yw a ss h a p e du n d e rt h ea r t i f i c i a lb o u n d a r yw i t ht h eg e n e r a lt e n d e n c yo f s c o u r i n g ，a n dt h er i v e rc h a n n e lw a sd e v e l o p e dt o w a r dt h en a r r o w e ra n dd e e p e r t h e h o n g w a nc h a n n e lr e m a i n ss o u r e d ，b u ti nr e c e n ty e a r s ，a c c r e t i o nh a da p p e a r e di nt h e m o d a o m e nc h a n n e l i nt h es a n d b a ra r e a ，t h ee a s tp a r ti sb e i n gs c o u r e d t h et o po ft h e s a n d b a ri sb e c o m i n gh i g h e ra n dt h ew e s tp a r ti s b e i n ga c c r e t e d t h ee s t u a r i n e m o r p h o l o g yi su n s t a b l ed e c a d e sy e a r sa f t e rt h ec o m p l e t i o no ft h ei m p r o v e m e n t p r o j e c t t h ei m p a c t so fa n t h r o p o g e n i ca c t i v i t i e so nt h ee s t u a r i n em o r p h o l o g yi n c l u d e d ： p r o g r e s s i n go ft h ed e e pc h a n n e la n dt h es a n d b a r ，s p e e d i n gu po fs a n d b a ra c c r e t i o n ， r e v e r s i n gt h en a t u r a le v o l u t i o np r o c e s s e r a d i c a t i n go ft h es i l t a t i o nb e t w e e nt h e i s l a n d s w e a k e n i n gt h er o l eo fi s l a n d si nt h ee s t u a r i n ed y n a m i c sa n ds e d i m e n t a t i o n s i n c et h e c o m p l e t i o no fi m p r o v e m e n tp r o j e c t ，t h em o d a o m e ne s t u a r i n ej u s t e x p e r i e n c e st h em i d d l ea n ds h o r tt e r ma d i u s t m e n t a tt h ep r e l i m i n a r ys t a g ea f t e rt h e c o m p l e t i o no fi m p r o v e m e n tp r o j e c t ，t h ea r t i f i c i a lb o u n d a r yi s d o m i n a n ti nt h e e s t u a r i n ed y n a m i c sc h a n g e s t h ev e l o c i t ya n dw a t e rs u r f a c eg r a d i e n ta r et h em a j o r f a c t o r si nt h em i d d l ea n ds h o r tt e r ma d j u s t m e n to ft h em o d a o m e ne s t u a r y k e y w o r d s ：m o d a o m e ne s t u a r y ，d y n a m i c s ，a n t h r o p o g e n i ca c t i v i t i e s ，c h a n g e i v 1 1 引言 第1 章概述 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。 正如陈吉余所指山：“河口海岸是人类活动最密集的地带，丰富的资源成为多种部 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”( 陈吉余，陈沈良，2 0 0 2 ) 。在人类 活动的参与下，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。 磨刀门河口位于经济发达的珠江三角洲两翼，为珠江水系的出海主干( 地理 位置见图l 一1 ) 。在有文字记载的历史行程中，磨刀门一直交织着或多或少的人 类活动的影响。近几十年来主要的人类活动包括5 0 年代末至6 0 年代初进行的白 藤堵海工程，8 0 年代至9 0 年代进行的磨刀门治理开发工程，8 0 年代中期开始的 河道采沙等。这些人类活动均对磨刀门河口的演变带来了不同程度的影响。 磨刀门口门位置从1 8 世纪初至今已向海推进了约2 5 k i n ，显然仅靠自然的力 量是很难达到的。从6 0 年代至今仅有约4 0 年的时问尺度，但磨刀门河口已经经 历了沧海桑田的变化。磨刀门在珠江口八大口门中是经系统规划和治理的口门， 为受人类活动影响最强的口门之一，也是向海伸展速度最快，首个推出鸟群外直 面海洋的口门，其动力和沉积环境均发生了较大的变化。那么在强烈的人类活动 影响下，磨刀门河口现代动力特征如何? 近几十年来磨刀门河口的动力和地貌都 发生了什么变化? 人类活动对磨刀门河口和地貌都带来了哪些影响呢? 磨刀门河口以双导堤建设为主的治理开发工程强制改变了河l _ | 的边界条件， 从而直接影响到河口的动力平衡，导致水体和泥沙输运的变化，那么磨刀门河口 的动力平衡中何种动力要素起主导作用? 在新的人工边界下，磨刀门河口至今只有十几年的时间尺度，只是经历了中、 短期的调整，目前河口系统处于一种什么状态? 在人类活动影响下河口系统是如 何进行自动调整的? 其机制如何? 对以上问题，目前研究状况如何呢? 1 2 研究进展 1 2 1 磨刀门河口动力地貌研究进展 磨刀门由于是珠江的主要泄洪通道，同时也是具代表性的径流型河口，所以 受到水利部门、学术界的广泛关注，在珠江入海口门中，磨刀门口是研究时问较 长，积累资料较多的一个口门。在6 0 年代早期，当时为了配合海滩围垦规划的 需要，中山大学河口研究组开展了磨刀门河口动力地貌的调杏研究。7 0 年代到 8 0 年代珠江水利委员会( 以下称珠委) 进行了磨刀门河口治理和开发的规划研 究。珠委在规划过程中开展了磨刀门的水文测验、水文分析、地质钻探等工作， 并进行了河工模型试验、治导线、工程对上游的影响、围垦布置方案等方面的研 究，于1 9 8 6 年编制了珠江磨刀门口门治理开发工程规划报告，这期间加上全 国海岸带珠江口岸段调查等工作促进了对磨刀门河口的研究。公开发表的研究成 果有：磨刀门水道的洪水位变化( 何焯霞，1 9 8 6 ) 、西江下游的分水分沙比( 张惠 林，1 9 8 6 ) 、西江干流下游河床演变( 乔彭年，1 9 8 3 ：敖大光，1 9 8 3 ) 、珠江口磨刀门的 河口动力与沉积( 李春初等，1 9 8 3 ) 、西江磨刀门河口水文泥沙特征( 欧兴进，赵焕庭 等，1 9 8 3 ) 、余流特征( 董兆英等，1 9 8 5 ) 、盐水入侵( 李素琼，1 9 8 6 ) 、水文地貌( 江沛 霖，1 9 8 1 ；江沛霖，黄希敏，1 9 8 6 ；江沛霖，宾放，1 9 8 6 ) 、河口输沙关系( 叶锦培等，1 9 8 7 ； 黄振英，1 9 8 8 ) 、河口悬浮泥沙絮凝( 李素琼，1 9 9 0 ) 、拦门沙形成演变( 李春初，田向平 等，1 9 9 3 ) 、数学模型建模( 朱士康，1 9 8 6 ) 和物理模型试验( 黄增斌，1 9 8 6 ；朱起茂，1 9 8 7 ； 邢福麟，王淑玲，1 9 9 7 ) 等。其它还有磨刀门河i ；3 的历史变迁研究( 曾昭璇，1 9 8 7 ；吴 郁文，1 9 7 9 ；黄少敏，1 9 7 9 ) 亦为增进河口演变规律的认识提供了不少帮助。但是，相 对于早期来说，近年来由于实测资料较少，相对来说，研究成果是不多的。针对 珠江河口出现的一些问题，广东省水利电力勘测设计研究院结合开展了珠江河r = 1 整治近期防洪实施工程可行性研究，该研究进行了珠江河口的水文分析、地质钻 探、数学模型研究等工作，对珠江河口近期的水文动力进行了分析研究，通过水 文观测、数学模型手段分析了珠江八大口门的水沙分配的变化。公开发表的研究 成果有珠江河口整治近期方案的构筑和选择( 徐民，2 0 0 2 ) 。为评价磨刀门整治 工程的效果，珠委勘测设计研究院( 2 0 0 1 ) 进行了磨刀门整治效果( 阶段) 分析 研究工作，开展了有关磨刀门的水文效应分析、数学模型、遥感、冲淤分析、水 环境等方面的研究工作。该研究对磨刀门河口整治工程前后进行了较为详细的冲 淤分析；通过实测资料分析与数学模型结合，分析了磨刀j 、j 整治工程后口门附近 水文要素的变化，包括：防洪防潮高高潮位的变化，工程前后洪水分流比的变化， 灯笼山站涨潮量的变化及工程后含氯度的变化。该研究对磨刀门河口最近的一些 动力特征进行了一些研究，但更多地集中在水利部门所关心的洪、潮、成等问题 上，对磨刀门河口的径潮流动力特征、河口动力结构、水沙输运规律、河口射流 等关键动力并未有全面的研究。中山大学河口海岸研究所、珠委勘测设计研究院 于近期( 2 0 0 4 ) 开展了磨刀门拦门沙演变机理与整治研究，为磨刀门河口研究中 较新的研究成果。 从已有的研究成果来看，对整治工程前磨刀门河口的研究是比较全面和深入 的，而对整治工程后的磨刀门研究不够全面也缺乏深度。因此，本研究采用最新 的实测水文资料及地形资料刘磨刀r j 河口的动力特征进行较全面和深入的研宄 可以补充对磨刀门河口动力特征研究的不足。 关于磨刀门河口动力的微观研究方面，对河口动力结构的研究得相对很少， 关于磨刀门河口动力平衡的机制及人类活动如何改变磨刀门河口的动力平衡的 问题更是个尚未被探讨的问题。 磨刀门已有研究成果对磨刀门河口动力、地貌特性及其演变进行了有益的探 索，取得了大量成果。但我们也不难看出这些研究成果大都是针对动力或地貌方 面的单因素研究居多，对河口从系统上整体的研究成果较少，特别是对磨刀门河 口在较长时间尺度和较大空间尺度上的动力和地貌演变的机制研究还不多。有关 学者己认识到了从系统上研究河v i 的重要性，并提出河口的自动调整作用应服从 于一般冲积河流自动调整的规律，河口过渡段为适应径流变化和潮汐涨落而不断 发生的盐淡水混合过程的调整，应是河口体系最基本的自动调整作用( 李春初， 1 9 9 7 ) ，该研究主要着眼于河口的长期的自动调整作用。本文所提出的中、短期 时间尺度下磨刀门河口系统自动调整的机制及目前河口系统的状态的研究是目 前研究甚少的一个问题，也是尚未很好解决的问题。 1 2 2 磨刀门河口人类活动影响研究进展 对于磨刀门河v 1 人类活动的影响，早在6 0 、7 0 年代由于白藤堵海工程引起 的防洪、排涝、灌溉、航运等一系列的负面效应就引起了人们的关注。有关部门 和学者对白藤堵海工程实施后引起的水文变化进行了较为详细的研究。根据中山 大学地理系河口研究组的研究( 1 9 7 6 ) ，白滕堵海工程使原泥湾门的水流改由鸡 啼门入海，虽然上游来水来沙量减少，但却极大地减弱了磨刀门海区西部和西北 部的水流动力条件，破上1 i 了原有的泥沙运动规律。由于动力减弱，加快了西部滩 地的淤积速度。原泥湾门出口深槽高程由堵海前的一7 m 到6 2 年底淤高到一2 5 m ， 有些地方在一2 0 m 以上，堤外滩地高程由原来的一3 m ，淤高到1m ，并有相当一部 分在1m 以上。在潮时方面，磨刀| 、j 水道各站的高潮时和低潮时均比堵海前略为 提前( 在1 小时内) ，而咸潮影响的界限比堵海前下移了0 4 公里。另外，磨刀 门一带原是台风暴潮增水的高值中心，堵海后，这个高值中心消失了，反变为低 值中心。罗章仁( 1 9 8 5 ) 研究了白藤堵海工程对河道河床演变的影响。珠委勘测 设计研究院所做的磨刀门整治效果分析研究工作实际上也是从工程角度就工程 对磨刀门河口的影响进行了一定的研究，该研究对整治工程前后磨刀门河口的冲 淤变化进行了较为详细的研究，但对河口水文的影响则主要局限在防洪防潮上， 并未对工程前后河口动力及地貌变化的成因进行全面和深入的研究。 关于磨刀门人类活动的影响研究，公开发表的成果很少。公开发表的文章仅 有磨刀门洪水水位变化的分析( 郑道贤，1 9 9 8 ) ，磨刀门河口治理工程环境 影响的回顾评价( 姜海萍，王大魁等，2 0 0 2 ) 。上述研究主要集中在洪水位及水 环境的变化分析上。 对于早期的人类活动白藤堵海工程的影响研究足比较多的。但是对磨刀门整 治工程及挖沙这二个最为强烈的人类活动的影响的研究是非常不足的，目前还没 有较为全面和深入的研究成果。因此，本研究所提出的关于人类活动对磨刀门河 口动力和地貌影响的问题有重要的研究价值。本研究尝试对一个较小的区域作深 入的探索。 1 2 3 国内外有关研究进展 国外较早对径流作用为主的河口进行动力与河口地貌机制进行研究的当数 l d w r i g h ta n dj m c o l e m a n ( 1 9 7 4 ) ，他们对密西西比河口射流和地貌演变机制 进行了深入的研究，并提山了在正常径流下泄情况下，落潮盐水楔下移和涨潮盐 水楔上推过程中，河口动力是通过密度佛汝得数f 的自动调整而趋于平衡的， 4 即落潮时通过加大水流下泄流速和降低密度交界面深度，涨潮时减小水流下泄流 速和升高密度交界面深度，以使密度佛汝得数保持趋近于1 的单位值。d w p r i t c h a r d ( 1 9 5 6 ) 通过j a m e s 河口的实测资料研究了海岸平原河口的动力平衡，研究 表明河口的纵向动力平衡项主要为压力项和垂向涡动摩擦项，侧向平衡项主要为 科氏力和侧向压力项。 国内有关人类活动对河口动力、地貌的影响研究成果并不在多。陈吉余对人 类活动对环境的影响给予了充分的关注，在其所撰写的河口海岸环境变异和资 源可持续利用中国河口海岸面临的挑战及中国河口海岸研究回顾与展望 等文章中，特别关注了人类活动对河口海岸环境的影响。任美锷于1 9 8 6 1 9 8 7 年 在美国讲学期间，详细搜集和分析了密西西比河三角洲最近演变的资料，并进行 了实地考察，撰写了人类活动对密西西比河三角洲最近演变的影响一文，在 文中指出，由于上中游筑坝、水土保持、河口修筑长导堤、沿河筑堤等人类活动 的影响，密西两比河三角洲平原最近陆地消失达1 0 0 k m 2 a 以上且逐年增加。罗 章仁等较早注意到了人类活动对海岸动力地貌的影响( 1 9 9 2 ) ，综合研究了( 1 9 9 9 ) 流域垦荒、水库建设、围垦滩涂、联围筑闸、河道整治、采沙等人类活动对珠江 三角洲河床演变的影响，指出人类活动已成为珠江三角洲河床演变的重要因素， 人为地貌应当成为现代地貌的重要研究内容之一。罗宪林、杨清书等研究了 ( 2 0 0 2 ) 人类活动对珠江三角洲河床演变的影响并重点研究了河床采沙的影响。 国外有关人类活动对河口海岸影响的研究成果较多，如 e n v i r o n m e n t a l c o n t r o l so i ld e c a d a lm o r p h o l o g i cb e h a v i o ro ft h eh o l l a n dc o a s t ( k a t h e l i j n e m w i j n b e r g ，2 0 0 2 ) ，此研究针对荷兰海岸近几十年来剧烈的地形变化，通过 对荷兰海岸近岸环境变量的变化与近几十年来近岸地貌特征的明显的区域差异 进行详细的对比，揭示了近岸水动力参数及泥沙粒径均非地貌识别因子，近几十 年来地貌特征的迅速变化与大型人工建筑的位置相一致，这些建筑物，如突堤和 海堤起人为岬角的作用，一旦建成，在建筑物两端的岸段就可相互独立地发展， 起初区域较小的差异随着时间的推移就可演变成较大的差异。结果，长期来看， 大型的人工建筑物就可产生比预想要大得多的地貌特征。但该研究只是研究了引 起海岸地貌变化的识别因子，并未对几十年时间尺度的荷兰海岸地形变化的控制 机制进行研究，但该研究是揭开几十年时间尺度控制机制的第一步。c g t h o m a s 等( 2 0 0 2 ) 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。 总的来说，国外对河口动力和地貌演变的机制较早就进行了深入的研究，也 对人类活动对河口的影响进行了不少的研究。这些研究可为本文提供借鉴和参 考。 1 3 研究问题的提出 根据以上的研究进展回顾，在本文引言中所提出的问题目前并未找到很好的 答案，有些甚至很少被涉及和从未被涉及，但这些问题又是磨刀门河口研究中需 要解决的问题，同时也是河口规划治理中应予以重视的问题。故本文拟在已有研 究的基础上，重点进行以下内容的研究： 1 磨刀门河口径潮流、余流、环流、射流、咸淡水混合、水沙输运等动力 特征，这是了解近几十年来磨刀门河口动力变化及地貌演变的基础。 2 磨刀门河口动力平衡研究，通过这方面的研究掌握磨刀门河口动力中的 主导因素，以及近几十年来主导动力项的变化及人类活动对其影响，借 此可深入研究磨刀门河口的动力机制。 3 近几十年来磨刀门河口动力、表层沉积物、地貌等的变化，在此基础上 研究人类活动对磨刀门河口动力、地貌的影响。 4 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，借 此研究磨刀门河口在强烈人类活动影响下的自动调整作用。 希望通过以上内容的研究，回答以下问题： 1 近几十年来磨刀门河口动力和地貌的变化及人类活动对磨刀门河口动 力和地貌的影响。由于早期的白藤堵海工程的影响已有较全面的研究， 本文重点研究磨刀门治理开发工程及河道采沙的影响。 2 磨刀门河口动力平衡的机制及人类活动如何改变磨刀门河口的动力 平衡。 3 在强烈人类活动影响下的磨刀门河口系统中、短期时问尺度的自动调整 机制。 6 1 4研究意义 1 通过本项目的研究可以更加全面地认识磨刀门河口的动力特征，加深对 磨刀门河口演变的研究，对磨刀门河口的治理规划有一定帮助。 河口的动力特征是河口规划中要解决的基础性问题，只有正确掌握河口演变 的动力机制才能科学地进行河口的规划和治理。 2 通过人类活动对磨刀门河口动力和地貌的影响研究可以帮助正确评价人 类活动带来的各种效应，对今后如何规范人类活动和科学合理地使用人工手段来 进行河口开发治理有一定的参考价值。 珠江口目前面临着较多的问题，一方面，洪、涝、潮、咸、台风等自然灾害 频繁，在河口资源开发和利用上存在无序、无度的不合理现象等，河口有待科学 地治理；另一方面，已有的人类活动的负面影响已经出现，如咸潮入侵，口门排 洪不畅，湿地面积大量减少等。正因如此口门规划治理受到了前所未有的重视， 有关部门已经开始重新对珠江河口进行规划研究，珠江河口的近期整治工程已经 实施。因此，如何科学合理地利用人工手段来进行河口治理，趋利避害，并且制 止一些不利的人类活动，成为一个很现实、很迫切的研究课题。 3 人类活动对河口动力、地貌的影响是现代地貌学研究中的重要课题。人类 活动作为重要的地貌营力，是地貌学研究的重要对象。目前国内外关于人类活动 对河口的影响研究不多，本研究可以丰富这方面的研究内容。 地貌和动力是互相作用的一对矛盾，长期来看，动力和地貌之间趋向于建立 二者间的平衡状态。但人类活动会改变自然界形成的这种平衡，从而影响到自然 环境的动力和地貌。人类活动形成各种人工边界，如磨刀门口的导堤，人工开挖 的深槽等，从而直接改变原有动力环境形成适应人工边界的新的动力环境，使得 地貌在新的动力环境下演变。 人类活动改变地貌作用的强度和幅度有时远远超过自然界缓慢的自然变化 过程。即使是一些有计划的工程项目，如水利工程，其影响的范围与强度往往也 难以预测。随着社会、经济的发展，人类活动将无处不在，因此人类活动对地貌 的影响是现代地貌学研究中不可回避的问题。 河口区域是人类活动相对较集中的地方，受人类活动的影响最大。但目前， 学术界对有关人类活动对河口的影响研究特别是人类活动如何改变河口的动力 机制的研究不多，还处于探索阶段。因此该研究具有一定的理论意义。 综上所述，本研究既有一定的理论意义，也有一定的现实意义。 1 5 资料和方法 1 5 1 资料 本研究采用的资料包括不同时期的水文、地形、表层沉积物、有关规划研究 报告等。水文资料除近岸海洋研究中心实测资料外，还包括搜集到的资料。 1 近岸海洋研究中心实测资料 为了研究珠江口磨刀门附近的的水文、动力、沉积物特征及其运动规律，中 山大学近岸海洋研究中心于2 0 0 3 年1 2 月9 1 5 日及2 0 0 4 年7 月3 0 3 1 日在磨刀门口 附近进行二次水文同步观测。观测内容为：流速、流向、悬沙含量、水温、盐度 及表层沉积物、风等项目。观测采用5 层法，即表层，0 2 h ，0 6 h ，0 8 h 和底层， 观测站点位置见附图1 2 。二次观测的情况如下： ( 1 ) 2 0 0 3 年枯季水文同步观测 观测时间：l 、2 、3 号站为2 0 0 3 年1 2 月9 日1 2 ：0 0 1 5 日1 6 ：0 0 ，4 号、5 号站为2 0 0 3 年1 2 月9 日1 2 ：0 0 1 0 日1 3 ：0 0 。9 日一1 2 日马口站日平均流量在 1 7 1 0 m 3 s 一2 2 7 0 m 3 s 之间，风向为北风和偏北风，风速在3 - 6 c m s ，潮型为大潮至 中潮。海流观测：1 、4 、5 号站均采用直读式海流计观测流速，流向。2 、3 号站 则分别采用n o r t e ka d p 及s o n t e ka d p 观测流速。温、盐观测：1 、2 、3 号站进 行了现场水温和盐度测量。其中1 、3 号站采用水温计和折光盐度计每小时观测 一次，观测层次同海流。观测时间从2 0 0 3 年1 2 月1 2 日1 4 ：0 0 起至1 2 月1 5 日 1 6 ：0 0 。2 号站的温、盐采用多参数水质测量仪y s i 观测。同时各悬沙水样在实 验室进行了盐度测量，可与现场盐度计的测量进行校正。悬沙观测：1 2 月9 1 0 日各站位按5 层法每1 小时采集悬浮沉积物水样，每个水样取5 0 0 m l 。1 2 月1 0 1 1 日及1 4 1 5 日站按5 层法每2 小时采集悬浮沉积物水样，每个水样取5 0 0 m l 。y s i 观测：2 号站采用y s i6 9 2 0 在整点按4 s 的采样间隔观测垂向温、盐、浊度；整 点问采样间隔为2 m i n ；3 号站采用y s i6 6 0 0 一直按2 m i n 的采样间隔观测表层温、 盐、浊度等项目。悬沙级配：2 、3 号站在1 2 月1 0 1 1 日于近底层同步采集四个 典型潮时( 涨急、涨平、落急、落平) 的悬沙级配水样2 0 k g ，用作悬沙级配分析。 表层沉积物：1 2 月1 l 1 2 日采用g p s 定位，分别在磨刀门水道与洪湾水道的纵 横断面采集表层沉积物样8 1 个，采样工具为容积o 2 5 m ，的抓斗。风速风向观测： 各船在整点进行风速风向观测，风速取l m i n 平均，观测仪器为普通手持式风速 仪。 ( 2 ) 2 0 0 4 年洪季水文同步观测 洪季测验时间由2 0 0 4 年7 月3 0 日1 1 时至3 1 日1 2 时，潮型为大潮。观测 站点同枯季。 海流观测均采用直读式海流计，测验期间2 号站和3 号站在涨急、落急和涨 憩、落憩时各采集1 次2 5 k g 水样作悬沙级配分析。7 月3 1 日下午8 月2 日， 在磨刀门水道、洪湾水道等处采取表层沉积物5 0 个。盐度和悬沙( 五层法) 通 过逐时采水样室内分析，温度观测采用海洋观测专用水温计，风向观测仪器为普 通手持式风速仪。 2 搜集到的水文资料 1 9 8 8 年以前主要来源于珠江三角洲水文年鉴以及有关的历史巡测资料，包 括：广东省水文总站河口实验室于1 9 6 4 年1 1 月2 5 2 6 日及1 9 6 5 年5 月3 _ 4 日所进行的 磨刀门海区水文同步观测资料，中科院南海海洋研究所于1 9 7 7 年洪季( 6 月底7 月初) 和枯季( 1 2 月) 所进行的磨刀| 、j 海区水文同步观测资料。1 9 8 8 年以后磨刀 门海区有关的水位资料来源于省水文局，其他的水文资料为近几年的巡测资料， 包