風暴過程中三角洲淤泥質海岸泥沙運動探討

《風暴過程中三角洲淤泥質海岸泥沙運動探討》是依託華東師範大學，由楊世倫擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：風暴過程中三角洲淤泥質海岸泥沙運動探討
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：楊世倫
• 依託單位：華東師範大學

項目摘要

風暴引起的強烈泥沙運動常給海岸生態環境和工程帶來極大影響，是前沿科學問題之一。弄清風暴過程中泥沙運動的強度和變化規律可為有關的災害預警和減災策略研究提供科學依據。然而，由於風暴期間野外觀測較困難，人們在這方面的認識還十分有限。本項目擬以長江三角洲前緣淤泥質海岸為例，藉助海底觀測架固定多種先進儀器，結合常規手段，獲取風暴前、中、後高解析度的波浪、流速流向、懸沙濃度、底床沖淤和沉積物粒徑等系統資料，理論上計算波流聯合剪下應力、臨界侵蝕剪下應力、沉降通量、侵蝕通量等參數，建立風暴過程中淤泥質海岸泥沙輸運模型，並用遙感信息反演風暴前、中、後的大範圍表層懸沙濃度，從而系統研究風暴對淤泥質海岸泥沙運動過程影響的強度、規律和機制。本項目可增加風暴過程中海岸泥沙運動的知識，豐富河口海岸地貌學的研究內涵，為相鄰學科（河口海岸生態學、環境學和工程學等）提供借鑑，並為相關的風暴災害應對策略提供參考。

結題摘要

風暴(颶風、颱風、寒潮)引起的強烈泥沙運動（侵蝕、搬運、堆積）往往給三角洲海岸生態環境和社會經濟造成極大影響，是河口海岸前沿科學問題之一。弄清風暴過程中泥沙運動的強度和變化規律可為有關的災害預警和減災策略提供科學依據。本項目以長江三角洲前緣淤泥質海岸為研究對象，藉助海底觀測架上固定的多種先進光學和聲學儀器，成功獲取了風暴前、中、後高解析度的波浪、流速流向、懸沙濃度、底床沖淤和沉積物粒徑等系統資料，通過計算波-流聯合剪下應力、臨界侵蝕剪下應力、沉降通量和侵蝕通量等參數，構建了風暴過程中淤泥質海岸泥沙輸運模型，並藉助遙感信息反演了風暴前、中、後的大範圍表層懸沙濃度，從而系統揭示了風暴對三角洲淤泥質海岸泥沙運動過程影響的強度、規律和機制。重要創新發現有：即便是在千里之外經過的颱風，也能對長江三角洲海岸觀測點的泥沙運動產生可感知的影響。2016年9月雙颱風莫蘭蒂和馬勒卡颱風前、中、後在長江水下三角洲22 m深的海底觀測點上布設的觀測架上記錄表明，颱風發生前的正常天氣下有效波高只有0.5 m左右（波浪作用不能擾動海底），近底（距海底0.5 m和1.2 m兩個探頭）懸沙濃度小於10 mg/l。而雙颱風莫蘭蒂和馬勒卡發生期間（它們距離長江水下三角洲觀測點的最近距離分別為300 km和600 km），在上述測點海底觀測架記錄到的有效波高最大達到8.5 m, 近底懸沙濃度升高2-3個量級，達到5,000 mg/l以上。研究結論包括：風暴對較深水域泥沙運動的相對影響可能比淺水區更大，因為較深水區在正常天氣下不受波浪觸底擾動，而在風暴天氣下就可能出現強烈波浪擾動；相反，淺水區（特別是破波帶移動範圍內）在正常天氣下受到的波浪擾動本身就比較強，儘管風暴使其變得更強，但它引起的相對變化（比如增強倍數）不一定有深水區大。項目豐富了風暴對海岸泥沙運動影響的知識，為風暴災害應對策略提供了科學支撐。已發表論文11篇，其中SCI論文8篇（5篇地學頂級刊物）；培養博士生4人，碩士生6人。