末次盛冰期以来长江江苏段河道演变与现代冲淤分析

摘要

自然与人为双重影响下的河流变化过程的研究，是当前地球科学研究的一个前沿课题。河道演变与现代河槽冲淤研究，不仅在科学理论方面，而且在生产实践中均有重要意义。 长江作为亚洲季风区最大的河流，对其在末次盛冰期以来古河槽和古流量的研究，将为深入理解末次冰期中亚洲季风区大河流的水文变化特征与过程提供重要依据。 对于长江江苏段末次盛冰期以来古河槽，虽然有一些学者在研究中曾经涉及到，但是由于跨江钻探和勘探少，很难恢复末次盛冰期以来的古河槽形态，也难以获得末次盛冰期的河流相沉积物的样品，对于古河槽的年代，大多都是根据相临地点地层的对比而推测的，缺乏直接的年代数据的支持。本文根据南京长江三桥、长江大桥、长江四桥、润扬长江大桥、扬中长江大桥、江阴长江大桥、苏通长江大桥等的数百个工程钻孔资料及参考文献中的部分钻孔资料，建立了7个河谷沉积层序横断面。对拟建南京长江四桥附近、扬中长江大桥附近的10个钻孔进行了采样分析，获得了18个14C年代数据。通过分析发现：1、南京段末次盛冰期以来存在三个明显的从粗到细的河流沉积韵律，初步确定了几个沉积韵律形成的时代分别为末次盛冰期、晚冰期和全新世以来。确定了南京附近约-60～-90m深度的古河槽的年代为末次盛冰期；2、长江古深槽在南京长江大桥、四桥附近局部深切，宽深比向下游逐渐变大；3、镇江段古河谷体现了河流沉积和河口沉积的特征。镇扬以下段末次盛冰期以来沉积旋回，自下而上由河床相、河漫滩相、河口湾—浅海相、三角洲相组成。 研究表明，末次冰期长江干流古河槽在南京附近很清楚。本文根据南京长江三桥、长江大桥附近断面形态及沉积物颗粒级配，选用沙莫夫公式、河海大学公式等，计算了古长江末次盛冰期(18KaBP)、晚冰期(12KaBP)、全新世中期(7～6KaBP)时的泥沙起动流速。根据流量-流速-过水断面之间的关系式，对南京段上述三个时期的流量进行了估算。该研究不仅为深入理解末次冰期中亚洲季风区大河流的水文变化过程提供重要依据，而且还为末次盛冰期时长江是入海河流提供重要依据。 长江下游干流河床近几十年来的冲淤变化和调整，已经成为国内近期的一个研究热点。但是，长江干流江苏段近几十年河道冲淤演变的研究，由于受水文测站布点的限制及研究技术和方法的制约，往往只局限于某个较小的河段，而对于整个江苏段跨越四十多年的河道冲淤演变研究很少。本文根据1959、1970、1985、1992、2003年的长江江苏段河道DEM，利用GIS技术，对44年来河槽冲淤变化进行了分析。结果表明：1、长江干流江苏段在1985年前后发生了明显的河道冲淤转换，即由1985年之前的平均淤积状态转变为1985年之后的平均冲刷状态，主要原因是上游来沙量的减少；2、长江江苏段1959～1985年之间河道的淤积过程，存在着由上游向下游推进的“顺流堆积”现象；3、深槽冲淤速率大于浅滩;4、节点附近冲淤变化幅度大，河槽的冲淤首先开始于河槽深部，然后向浅部拓展，冲淤转换浅部与深部相比在时间上稍微滞后。节点附近河槽最深，向上、下游逐渐变浅，表现出节点前相对冲刷，节点后相对淤积等现象。 根据1954～2004年大通水文站输沙量资料，运用最大熵谱估计分析，得出大通站输沙量具有8年左右的内含变化周期。建立了大通站输沙量序列的ARIMA(2，1，1)模型。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

第一节选题的意义与研究内容

一、选题的意义

二、研究现状

三、研究目的与研究内容

第二节研究思路与方法

一、研究思路

二、研究方法

三、技术路线

第二章研究区概况

第一节研究区自然地理概况

一、自然地理概况

二、地质、地貌条件对河道发育的影响

第二节长江江苏段现代河床边界条件

一、长江江苏段现代河床边界特征

二、枯水位以上的河岸分类

三、长江江苏段的河型

四、河岸疏松沉积物与各类河型形成演变的关系

第三章末次盛冰期以来长江江苏段的河道演变

第一节古河谷地质剖面分析

一、资料与方法

二、南京段古河谷地质剖面分析

三、镇扬段古河谷地质剖面分析

四、扬中段古河床地质剖面分析

五、江阴段古河谷地质剖面分析

六、南通段古河谷地质剖面分析

第二节末次盛冰期以来长江江苏段古河谷特征

一、末次盛冰期以来长江江苏段古河谷的特征

二、末次盛冰期长江古河槽成因分析

第三节近二千年以来长江江苏段河道的演变

一、近两千年以来长江镇江以下河段发育的模式

二、近二千年以来长江江苏各段河道的变迁

三、近两千多年以来长江江苏段河道演变的特点

第四章末次盛冰期以来长江下游流量的探讨

第一节泥沙起动流速公式的选取

一、几种泥沙起动流速公式

二、本文选用的起动流速公式

第二节末次盛冰期以来长江下游径流量的探讨

一、计算断面的选取

二、流速、流量的计算方法

三、计算结果

四、计算结果的对比与验证

第五章近四十四年来长江江苏段河床冲淤演变分析

第一节河床冲淤计算方法

一、河床冲淤计算的方法

二、DEM冲淤计算方法与步骤

第二节近44年来长江干流江苏段河床冲淤变化

一、不同河段的横断面变化

二、近44年来河流段、过渡段、潮流段的冲淤概况

第三节近44年来长江江苏段主要节点附近河床冲淤变化

一、冲淤资料的获取

二、江苏段主要节点附近的河床冲淤情况

三、节点附近河槽深度的变化情况

四、节点附近冲淤变化分析

第四节近44年来长江江苏段河床冲淤时空特征

一、河床冲淤演变的时间变化特征

二、河道冲淤的空间变化特征

三、节点段河床冲淤变化特点

第五节大通水文站输沙量变化预测

一、最大熵法泥沙谱估计周期

二、大通站输沙量变化预测

第六章结论与展望

第一节主要结论

一、末次盛冰期以来的气候变化是影响长江江苏段河道演变的主要动力因素，但人类活动对河道演变的影响逐渐增强

二、南京段约-60～90m左右的古深槽形成于末次盛冰期，古河槽在南京长江大桥附近形成局部深切，宽深比向下游逐渐变大

三、古河谷有数级埋藏阶地

四、末次盛冰期以来江苏段长江古河谷沉积韵律和沉积相序比较复杂

五、末次盛冰期以来长江南京段流速及径流量的讨论

六、江苏段长江干流河床近44年来表现出先淤后冲的特点，深槽的冲淤速率大于浅滩，节点附近冲淤变化幅度大

七、大通水文站输沙量具有8年左右的变化周期，输沙量未来几年仍存在减少趋势

第二节主要创新点与展望

一、主要创新点

二、存在的不足与展望

参考文献：

论文发表情况：

致谢