河海大学河口与海岸演变-20161205.ppt

1、港口海岸与近海工程学院 COLLEGE OF HARBOR COASTAL AND OFFSHORE ENGINEERING,河口与海岸演变,授课教师： 张 蔚 南京 2016.12,第四章 河口泥沙,4.1 河口泥沙的基本概念 4.2 河口泥沙的来源 4.3 河口泥沙的基本特性 4.4 半潮平均输沙的经验关系 4.5 河口泥沙与河口演变的关系,第五章河口水动力特征及其河口锋系,河口潮汐现象 河口潮汐现象的定性解释 河口中的盐淡水混合 最大浑浊带 河口锋系,第六章 河口演变,河口主要的地貌拦门沙和潮流深槽 河口三角洲 河口三角洲的演变 侵蚀基准面及其对河口发育的影响 河口形态的演变 河口纵剖面

2、的塑造 河口的冲淤变化,6.1 河口主要地貌,6.1.1 拦门沙 barrier barbar shoal 概念： 广义：河口口门附近堆积地貌的统称。 狭义：潜没于水下横于河口的沙滩或横在河口或港湾入口处，和海岸大体上平行的沙洲,第六章 河口演变,6,第五章河口水动力特征及其河口锋系,6.1 河口主要地貌,6.1.1 拦门沙 barrier barbar shoal,拦门沙是河口分汊范畴中的一个特定部位的淤积体，它的形成机理与河口分汊大同小异，没有本质的区别 河流进入河口开阔的水域 水流扩散 流速降低 泥沙落淤,第六章 河口演变,6.1.2 拦门沙形成机制,拦门沙是河口分汊范畴中的一个特定部位

3、的淤积体，它的形成机理与河口分汊大同小异，没有本质的区别 径流与潮流相互顶托 动力平衡带 泥沙大量堆积 浮泥层( floating sludge, fluid mud) 滞流点附近出现高含沙量 沿岸输沙与落潮流汇合 流速减缓 泥沙落淤,第六章 河口演变,6.1.2 拦门沙形成机制,边界条件 河口外形（冲积平原上的河口，具有典型的喇叭形） 来水条件：径流与潮流的对比 来沙条件：据钱宁等人计算： Q1/Q20.1 口门以外或口门附近 长江口 Q1/Q20.02 口门内形成沙坎钱塘江口 0.02Q1/Q20.1 过渡状态 河床纵剖面平整,第六章 河口演变,Q1径流的造床流量（年平均流量的2倍） Q2

4、潮流的造床流量（涨潮平均流量）,6.1.2 拦门沙形成机制,6.1.3 拦门沙形态 (p129) 与入海水流的性质惯性力、浮力和摩擦力之间的相互关系所控制的入海水流扩展型式密切相关。分为 放射状： 沙体强烈扩散，摩擦力为主,第六章 河口演变,新月形：分汊少、河道单一、惯性力为主、摩擦力也起作用,拦门沙或分汊型: 沙体分布极广 浮力和摩擦力为主 水下栈桥型: 分布不广 惯性力为主，浮力为辅 潮脊型: 潮差大，造成强烈的双向搬运，在河口的向海方向形成大型线状潮脊。,第六章 河口演变,6.1.3 拦门沙形态,12,第六章 河口演变,2. 成因：科氏力，潮流运动的惯性,6.1.3 潮流深槽,概念： 强

5、潮河口，海底受潮流冲刷，形成复杂的冲刷深槽。,6.1.3 潮流深槽,3. 潮流的深潮方向大致于潮流平行，在河口湾口门较开阔处，分为： 涨潮深槽：向海一端较深，向陆一端变浅变窄 落潮深槽：相反， 潮流循深槽向陆，循落潮向海循环系统。,第六章 河口演变,6.2 河口三角洲,第六章 河口演变,6.2.1 定义：河口三角洲是指河口段的扇状冲积平原。 河流入海时，因流速减低，所挟带的大量泥沙，在河口段淤积延伸，填海造陆，洪水时漫流淤积，逐渐形成扇面状的堆积体。,15,6.2.2 组成： 陆上部分 三角洲平原 海滨部分 三角洲前缘 水下部分 三角洲平台、 三角洲斜坡、海底堆积扇,第六章 河口演变,16,第

6、六章 河口演变,6.2.3 影响因素： 1）河水、海水的相对密度 河水含沙量极高，密度远大于海水，异重流，三角洲面积较小黄河 密度相近，典型的三角洲，沉积体具有清楚的底积层、顶积层和倾角较陡的前积层。 河水密度小于受纳水体， 在弱潮海岸，形成较大的水下三角洲； 在强潮河口，水下三角洲规模较小。,第六章 河口演变,2）径流所挟带的泥沙数量,第六章 河口演变,3）海洋能量的大小： 主要是波浪能量，其实是潮汐 4）河口附近海底的构造,6.2.4 形态划分,三角洲形态：流量有效系数: （P118） D.E.I=每一英尺的河口宽度的平均流量（立方英尺每秒）/P P波浪能量,第六章 河口演变,鸟足状三角洲

7、：bird foot delta 动力特点：弱潮河口，河流作用占绝对优势，流量有效系数高。 地貌特点：岸线曲折，呈锯齿状，伸出体之间为凹入海湾，是淤泥沼泽的烂泥湾。 整个三角洲形如鸟足，水下岸坡平缓，呈凸形。 例：黄河、密西西比河。,三角洲的类型,第六章 河口演变,b) 尖咀状三角洲（鸟咀状三角洲）bird beak delta 动力特点：径流占优、潮流、波浪都起作用。 地貌特点：形成在开阔的海岸带，明显的尖咀向海凸出，由一个河道及两旁的河口尖咀（或沿岸堤）所形成。,第六章 河口演变,三角洲的类型,弧形三角洲：curved delta 动力特点：由河流与海洋动力强度大体相等的条件下形成，波浪冲

8、刷改造。 地貌特点：向海凸出的弧形堆积体，岸线圆滑有规则的形状。海岸基本上为沙堤或堡岛封闭。 形成过程： 1.泥沙入海就被海流及波浪所扩散，潮流及裂流将泥沙带到流中较深处； 2.而波浪作用使泥沙横向分选，砂粒返回岸边，堆成滩脊海滩及海岸沙坝。,第六章 河口演变,平直状三角洲：smooth delta 波浪力占优势，海岸形态由海洋作用塑造，岸线平直。三角洲平原由沙堤、沙丘组成，是一广阔的波浪堆积沙堤平原。 港湾充填三角洲harbor filling delta 潮流三角洲在潮流特别强的区域，受潮流控制（潮流沙坝） 湾顶充填三角洲：珠江三角洲由径流及潮流作用在湾顶堆积的三角洲,第六章 河口演变,河

9、流占优势：伸出的堆积体明显，三角洲的轴向海伸出很长，沙体主要为指状沙坝，与海岸大致垂直，水下岸坡呈凸形坡。 波浪占优势：伸出的堆积体很小或没有，海线平滑而有规则，沙体主要为沙坝等，与海岸大致平行，水下岸坡呈凹形。,第六章 河口演变,f) 强潮海岸 tidal domain estuary 径流量不大，含沙量较小的河流。无三角洲发育，是三角港河口。,6.3河口三角洲的演变,三角洲演变的总趋势 沉积量大于侵蚀量 三角洲海岸的进退决定于当时该段河流的泥沙供给量（输沙量）与海洋动力间的对比关系。从地质史来看，三角洲海岸总的是淤进，但是在最近时期内，由于三角洲海岸各段的动力平衡关系的不同，有的地段淤进，

10、有的地段蚀退。,第六章 河口演变,6.3河口三角洲的演变,三角洲演变的总趋势 河流主要分流河口的位置及流量是变化的: 主要分流河口向海伸长到一定长度，河床坡度减小，流速减慢，河流必将另找一条更直接的河道，排泄入海。旧的分流必将为新的分流所代替。涨岸与坍岸随时间而互相转化。,第六章 河口演变,河口三角洲成因的理论,1）C.C.Bates :从流体动力学角度，河流注入相对静止的蓄水体中，忽略波浪、潮汐和海流的影响，三种混合形式三种三角洲：海底、湖泊、入海 等密度流 低密度流 高密度流,第六章 河口演变,2）从沉积学观点,根据河流营力和海洋营力的相互作用，解释海岸河口三角洲基本形态序列的成因。 高建

11、设性 伸长状 elongate 朵状/叶状 lobate 高破坏性 浪成三角洲 潮成三角洲,第六章 河口演变,3）L.D.Wright等：从地质意义。 12种因素：气候、流域盆地的地形起伏、流量、沉积数量、河口作用、近滨波浪功率、潮汐、风、近岸流、陆架坡度、受水盆地的大地构造、受水盆地的形态。选用6个具有代表性的三角洲说明了三角洲作用背景及其形成的沉积序列间的关系。,第六章 河口演变,4）W.E.Galloway： 以搬运方式为根据 河流搬运为主的三角洲 海浪搬运为主的三角洲 潮汐搬运为主的三角洲,第六章 河口演变,（Edmonds, 2010, Nature Geoscience）,5）黄胜

12、等：从水动力学及泥沙来源的角度，结合地质地貌条件。,根据我国20各通航河口资料，从径流与潮流，流域来沙与海域来沙进行综合分析，计算一个全潮内进入河口段径流量与潮流量的混合指数M和河床演变分类指标。 值反映了水流因素和泥沙因素：,多年平均径流量(m3/s),全潮周期 ( s),多年平均含沙量 (kg/m3),多年平均涨潮平均流量(m3/s),涨潮流平均含沙量 (kg/m3),涨潮周期 ( s),第六章 河口演变,随着海域来水来沙的递减和陆域来沙的递增，由小变大,0.5，弱混合陆相河口，e.g. 黄河,5. ）中国河口的混合类型,第六章 河口演变,6）周志德、乔彭年：从河床演变角度，考虑河口作用的

13、主要动力条件、输沙条件及河口形态特征 河口湾 溺谷型三角洲 组合型三角洲 过渡型 三角洲 潮汐型 径流型 网状 过渡型 圆弧状 采用径流潮流比值及径流输沙作为表征河口特性的定量指标,第六章 河口演变,河口三角洲发育的一般特征,普遍的共同规律：河口三角洲向海发展的总趋势 动力条件改变，河口附近的河床断面亦发生调整河口两岸边滩的淤涨，河宽缩窄，河床可能冲深。 汊道发育比较普遍,第六章 河口演变,三角洲河网的发育：,游荡型三角洲汊道 网状三角洲,第六章 河口演变,水道发育体系：三种类型,主要特征：呈树枝状分汊和有许多彼此靠近的出海河口 动力特点：径流作用较强，波浪作用较弱，岸外坡度缓，潮差小以及沉积

14、物比较细。例：密西西比河,第六章 河口演变,水道发育体系：三种类型,主要特征：河道分汊与再汇合，呈辫状型。 动力特点：流量变幅大，波浪能量中等、潮差大和岸外坡度较陡。例：尼日尔河,第六章 河口演变,水道发育体系：三种类型,主要特征：是由单一河道或少数几条河道组成，这些河道均发源与靠近三角洲首部，在平面上，三角洲像个钟形。 动力特点：波浪能量高、潮差大和岸外坡度。例：湄公河,第六章 河口演变,6.4侵蚀基准面及其对河口发育的影响,河流侵蚀基准面（erosion reference level )： 河流侵蚀的限制面 1. 局部侵蚀基准面：对局部河道纵剖面起控制作用的基岩河床地段或河床不断淤积的地

15、段。 位置：基岩型 位于上中游 淤泥型 支流的汇流口、河道的放宽段以及干流入海处。 典型：河口拦门沙及河口三角洲,第六章 河口演变,6.4侵蚀基准面及其对河口发育的影响,河流侵蚀基准面 （erosion reference level )： 河流侵蚀的限制面 2. 终极基准面：是指流水侵蚀能力消失的理想面，此面以下河流作用不能再加深河床。一般把海面作为外流河的终极基准面。 位置：大洋的平均海面,第六章 河口演变,3. 终极基准面变化对河口三角洲影响,海平面下降河口区的河床发生侵蚀加深或使海相沉积逐步变为陆相沉积。 海平面上升河口区的河床则出现陆相沉积，逐渐向海相沉积变化。,第六章 河口演变,6

16、.5 河口形态的演变,第六章 河口演变,溺谷型河口: 形成：在玉木冰期以来的海平面上升浸没了玉木冰期加深的河谷而形成。 动力特点：纳潮量大，潮流势力向湾口方向逐渐增大；径流势力相对较弱 纳潮量大，径流量小，其性质接近于泻湖 纳潮量小，径流量大，其性质接近于三角洲 在形态上不一定是喇叭状，而可能是窄长形的地带。如果河口湾内有较高含沙量的河流汇入，那么，在湾头或湾内某侧就可发育成三角洲，从而促进河口湾的淤积，终有一日将河口湾淤满，向三角洲转化。,第六章 河口演变,组合型河口湾 形成：径流小、潮流强的河口，当与其毗邻的两侧河口形成三角洲淤积“岬角”，突出海岸，使之组成中间河口的两岸。 从海湾发育而成

17、。一般在海湾一侧是不易侵蚀的岩岸、或发育缓慢的海积冲积平原，而另一侧有一条或多条的河流汇入，发育着三角洲，因而，随着海湾一侧的三角洲发展，海湾水域逐渐被缩小，发展成具有暂时未被河流泥沙填满的河口湾。,第六章 河口演变,河口湾的演变： 慢淤进型目前不少河口湾的面积在缩小。 随着湾头河道缓慢淤积，湾内沙洲与汊道相继形成发育，而后发展至沙洲归并，使汊道淤废，整个河口湾束窄变浅。,第六章 河口演变,关于珠江三角洲整治规划问题报告 提出了“水沙西调 ”,河口湾的演变： 慢淤进型目前不少河口湾的面积在缩小。 河口湾河床横向变化游荡型与稳定型。 游荡型：河床极不稳定，河床宽浅，主流摆动强烈，迁徙无常，滩地坍

18、涨不定，河床冲淤幅度较大， 稳定型：河床断面相对窄深，主流摆动较慢，滩地冲淤幅度不大，江心洲与主流或汊道呈有规律的或周期性的变化。 侵蚀型,第六章 河口演变,4. 三角洲河口 可分为：游荡型、河网型和喇叭型（P137）,第六章 河口演变,6.6 河口纵剖面的塑造,1. 从小尺度角度分析，河口的纵剖面并非是一条圆滑的曲线，而是一条起伏的折线，起伏的高差有时还相当大。这使水流与河床边界条件相互作用的结果。,第六章 河口演变,河口的河床纵剖面的重要特征拦门沙,在一些河口地区的河床纵剖面上，亦可同时出现两个堆积的隆起段。一个位于河流过渡段的内堆积带，另一个是口外的拦门沙。 河口内堆积带的形成:主要是此河段出现最大浑浊带引起的淤积作用与来自支流的粗颗粒泥沙堆积等多因素综合作用的结果 口外拦门沙的形成：主要是由于汛期流域来沙及冲刷内堆积带的来沙，造成河道水流挟沙过饱和而在口门附近和口外附近淤积所致,第六章 河口演变,6.6 河口纵剖面的塑造,2.河床纵剖面的变化，主要表现在比降的变化,大流量的河床河床淤积速率慢的。 河口侵蚀基准面下降的河床河口侵蚀基准面抬升的。 山溪性的河床平原区的河床,第六章 河口演变,6.6 河口纵剖面的塑造,大河河口三角洲地区的河床比降一般是比较平缓的,4.影响入海河口的河床纵剖面变化的因素(P139),流域的来水来沙 河床边