潮汐对河控三角洲形态的控制作用

1、前言

河控三角洲是受控于陆源河流及沉积物输入变化的一类地貌。除了湖泊三角洲是由河流流向湖泊形成的,大部分河控三角洲同时受海洋作用包括潮汐、风浪、风暴潮以及平均海平面变化等的影响。人类出现后,频繁的活动以及气候变化影响着河流流量和平均海平面变化,进而使得三角洲的环境更加多变。在世界范围内,对地下水和油气资源的开采导致一些三角洲地区开始下沉。三角洲河道两旁筑堤以及在内陆地区建设大坝,都会阻碍三角洲平原的自然沉积过程,也就减慢了三角洲向下游发展的速度。这里的三角洲平原是指从海岸线一直向陆延伸到潮汐消失带的区域。鉴于对相关洪泛事件危险性的认识,人们往往会选择在这里建设风暴潮和洪泛防御设施。甚至在一些洪水多发的沿海环境,例如荷兰的莱茵默兹河三角洲、中国的珠江三角洲还有孟加拉国的恒河-布拉马普特拉河三角洲,仍有大量土地被复垦,或是为通行大型船只而将航道拓深,甚至挖采大量沙泥用于建筑材料。港口的发展或是河流径流向海输送的需求使得三角洲不能够完全封闭。因此,潮汐等海洋作用可能越过防御设施而贯穿三角洲水道网络,并改造其形态。

在原始自然条件下,三角洲平原的特征反映了过去6000~8000 年来影响水道网络变迁的一些地质过程。诸如沉积物组成以及河流动力学、潮汐、波浪的相对重要性等信息就隐藏在三角洲水道的特征中。面对人类引起的快速变化,三角洲通常需要经过几个世纪而非几十年才能完全适应。因此,现在很多三角洲的形态特征并不能很好地反映出当代的持续沉积过程。由于泥沙量减少以及相对海平面的上升,三角洲正遭受海洋过程的改造。当波浪作用力强于潮汐时,利用河流输沙量与波浪在沿岸的最大运沙量的比值可以定量估算由沉积物搬运所引发的三角洲退化的情况。若潮汐作用强过波浪且河流输沙量不断减少时,由于潮汐与河流径流作用方式的不同,三角洲的发展过程会十分复杂。本文将回顾近年来有关潮汐作用对河控三角洲形态影响的研究,讨论形态动力建模的方法,并提出三角洲对人类活动的滞后响应的观点。

2、行文思路

接下来就潮汐作用对三角洲的影响、三角洲形态的动态平衡、稳定性,洪水灾害脆弱性以及三角洲的退化展开叙述。

3、结论

潮汐对三角洲形态有着很强的控制作用。尽管分流水道及河口坝地区的形态变化活跃,但最近很多研究都表明,如果在景观尺度上三角洲普遍都接近平衡状态的话,那么潮汐作用可能有助于保持三角洲的稳定。受潮汐影响的分流水道的河曲迁移率相当低,这是因为逆向水流降低了对点砂坝的推动效应。此外,潮汐作用还可以降低分流水道中沉积物分布的不对称性。如果分流水道分成了大小两条水道,那么较大的一支将受到更强的潮汐作用影响,而且河流径流也会增加。河流径流和潮汐运动的相互作用能够阻止较小水道的逐渐闭合,这也经常能在潮汐运动受限的三角洲支流处观察到。由于河流与潮流相对,在三角洲内部往往不易发生洪水。而在潮汐作用较弱的地区,水道容量被河流径流占满,这也就是在未抵达三角洲的河流上游地段容易引发洪水的原因。从湄公河流域和恒河-布拉马普特拉河流域的洪水频率图也可以看出,这些流域的潮控三角洲比临近上游河段地区的平原发生洪水的频率更低,这也说明了在形成平滩流量(bankfulldischarge)的情况下发生洪水的频率也很低。在卡普阿斯三角洲平原的最新研究也证实
了这一观点,分流水道的稳定性要强于上游的供给河流。人类在三角洲地区的干预行为,例如修建风暴潮防御工事,已经破坏了三角洲动态平衡状态,例如在莱茵河-默兹三角洲就出现了很严重的冲刷坑,值得引起人们的注意。

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