磨刀门滩涂围垦对水动力和河槽冲淤演变影响分析

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磨刀门河口属于珠江流域的西江流域,为珠江水系的出海主通道,是珠江河口八大口门中输水、输沙量最大的口门。45年来位于珠海斗门区的磨刀门滩涂围垦面积达179 km2。围垦使得磨刀门河口岸线边界条件发生变化,河口区径流、潮汐、波浪、沿岸流等水动力条件发生改变,引起涌潮、盐水倒灌等等问题频发。磨刀门河口两岸经济发达、人口密集,以磨刀门河口围垦为样本研究分析围填海工程对河口水动力环境改变进而影响河床冲淤演变过程,从而为之后研究围填海工程影响、河口演变等问题奠定基础,也为今后磨刀门河口两岸的发展、河道整治提供参考。本文采用45年来磨刀门河口的遥感数据及实测水文和地形资料分析磨刀门滩涂围垦对河口地貌的影响,并利用MIKE21_FM构建磨刀门二维潮流数学模型,设定六种方案对比分析磨刀门河口滩涂围垦前后平均潮位、高低潮位、潮差、涨落流速、潮通量和余流的变化,并通过实测床沙资料以及遥感影像悬沙反演分析磨刀门河口冲淤演变。再结合实测地形数据对比分析1970年~2018年滩涂围垦以及河道整治工程实施前后珠江口磨刀门河床冲淤演变特征,证明计算结果的合理性。结果表明:(1)围垦工程是磨刀门河口岸线变迁的主要原因。三灶岛、横洲和横琴岛围垦导致磨刀门河口内海区萎缩,形成“一主一支”的水道格局。1973年至今,磨刀门河口向外海延伸约17 km,河口围垦面积约179 km2。(2)磨刀门河口河槽空间演变在不同时期呈现的变化特征有所区别。磨刀门河口滩涂围垦前,磨刀门河槽地形演变相对稳定;1984~2008年,河道变窄,河床下切;横洲口外单一航道发展成为分汊航道,近年来,东汊道逐渐萎缩,西汊道向西发育延伸。(3)磨刀门围垦工程致使主河槽内径流流速增加,大幅冲刷下切河槽,西汊道内平均余流流速大于东汊,东侧余流强度减小。横洲口外西侧余流轨迹向西南方向移动。近年来,径流出河槽口后向西偏移。(4)磨刀门河口围垦后,汛期主河槽内泥沙被大幅冲刷造成河槽下切,西汊道内下泄量和输沙量大于东汊。枯季悬沙在落潮流与沿岸流交汇形成的缓流区等区域聚集,落淤,致使东汊逐渐萎缩。拦门沙北坡冲刷后退,滩顶及南坡淤积。
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