近日，国际知名期刊Journal of Hydrology以《Cumulative impact of human activities on hydro-sediment dynamics and morphodynamics in the highly altered Yangtze Estuary》为题，发表了海洋地质国家重点实验室范代读教授团队博士研究生韩香举与合作者的研究成果。该研究基于Delft3D数值模型，量化研究了不同大型河口工程对长江口水沙动力和地貌动力的影响及其机制。
图1. 模拟的长江口夏季表层、底层和整层的单宽余水通量（RWF）（a-c）、单宽余沙通量（RSF）和悬沙浓度（SSC）（d-f）分布
河口动力过程不仅受到上游人类活动的干预，还受到大型河口工程项目（LSEPs）的显著影响。近几十年来，长江口已经实施了多项LSEPs，已有研究多聚焦解析单一工程的影响，然而多个工程的累积效应尚未得到充分地量化和理解。该研究首先通过历史海图数据分析了1958-2020年间长江口冲淤演变特征，结果显示长江口经历了从快速淤积（1958-1983）、到缓慢淤积（1983-2011）、最后到缓慢侵蚀（2011-2020）的转变，与上游人类活动干预导致的入海泥沙量下降基本同步。同时，该研究发现近 20 年不断增加的LSEPs使河口局部区域的冲淤格局变得愈发复杂。
图2. 模拟的夏季平均流速（a-1-e-1）、底部剪切应力（a-2-e-2）、SSC（a-3-e-3）和RSF（a-4-e-4）在不同大型河口工程前后的差值分布
进一步运用基于 Delft3D的径流-潮汐-泥沙耦合模型，该研究模拟了长江口夏季水沙输运特征，并探究了六种不同情景下 LSEPs 对河口动力过程的影响。模拟结果显示，大部分河流泥沙沉积在河口沙坝区域，并在南槽口形成了一个流场辐合中心，其位置与泥质沉积中心十分吻合；在三项 LSEPs 累积影响下，水沙动力在南槽、北槽及北港上游增强，但在它们的下游减弱。相比之下，正在建设的横沙浅滩保滩堤坝工程（HSOG）将削弱北港上游水沙动力，但会增强其下游的水沙动力。随着 LSEPs 数量的增加，河口泥沙淤积强度逐渐下降，四项工程实施后河口悬浮泥沙净收支下降 ~8.7%。
该研究模拟和量化了大型河口工程对长江口水沙动力的累积影响，揭示了河口局部区域动力地貌演变机制，为全球河口系统在人为干预日益加剧下的可持续发展和规划提供了新视角。
图3. 不同模拟情景下夏季悬浮泥沙辐合和辐散分布特征，及不同断面悬浮泥沙净通量和各分区悬浮泥沙净收支（箭头表示悬浮泥沙输运方向，黑色数字表示对应的净通量，红色和蓝色数字分别表示该分区内泥沙淤积量和侵蚀量）
该论文第一作者为我室博士生韩香举，通讯作者为范代读教授，合作者包括我室涂俊彪副研究员、博士生孟令鹏，以及中国地质调查局南京地质调查中心黄菊助理研究员和华东师范大学陈沈良教授。该研究由国家自然科学基金重点项目和上海市教委重大科研创新项目资助。
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2024.132625