黄河三角洲北部自然保护区生态补沙定量分析

黄安定; 蒋雪中; 陈沈良

doi:10.16028/j.1009-2722.2019.221

黄河三角洲北部自然保护区生态补沙定量分析

1.
华东师范大学河口海岸学国家重点实验室，上海 200241

2.
华东师范大学城市与区域科学学院，上海 200241

基金项目: 国家重点研发计划（2017YFC0405503）；国家自然科学基金（U1706214）

详细信息

作者简介: 黄安定（1994—），男，在读硕士，主要从事海岸带地貌演变研究工作. E-mail：51173904003@stu.ecnu.edu.com

通讯作者: 蒋雪中（1974—），男，博士，副教授，主要从事流域—海岸带管理研究工作. E-mail：xzjiang@sklec.ecnu.edu.cn

中图分类号: TV148; X171.4

收稿日期: 2019-12-25

刊出日期: 2020-12-31

QUANTITATIVE ANALYSIS OF THE ECOLOGICAL SEDIMENT REPLENISHMENT AT THE NORTHERN NATURE RESERVE OF YELLOW RIVER DELTA

1.
State Key Laboratory of Estuarine and Coast, East China Normal University, Shanghai 200241, China

2.
School of Urban and Regional Science, East China Normal University, Shanghai 200241, China

More Information

Corresponding author: JIANG Xuezhong, xzjiang@sklec.ecnu.edu.cn

Received Date: 25 December 2019

Publish Date: 31 December 2020

摘要

摘要:
自1976年黄河尾闾改道以来，流往黄河三角洲北岸的刁口河段结束行水，海岸失去陆源泥沙补给后在海洋动力的作用下发生持续侵蚀，黄河三角洲北部自然保护区湿地生态资源面临威胁。为了解黄河三角洲北部自然保护区近几十年来水下地形的冲淤变化，并对未来侵蚀形势进行估计，根据黄河三角洲北岸实测水深资料，运用空间插值分析技术，计算各时期研究区水下地形并叠加分析。结合黄河利津站历史来水来沙资料的统计，尝试提出在新水沙形势下对黄河三角洲北岸的分沙补偿侵蚀定量方案。结果表明，1992—2015年，该区常年发生持续冲刷，年均侵蚀量为0.29×10⁸ t，年均侵蚀厚度为0.14 m，侵蚀速率稳定。经计算，在干流水库调水调沙期间通过刁口河道以约1 200 m³/s的流速持续引水19 d，可以有效缓解该自然保护区的侵蚀现状，具体的方案和工程实施仍需后续细化。
- 黄河三角洲 /
- 海岸侵蚀 /
- 引沙治理
Abstract:
The northern coast of the Yellow River Delta has lost its sediment supply from the Yellow River basin and experienced continuous erosion under ocean power since the cut-off of Diaokou River in 1976. The ecological resources of wetland in the Yellow River Delta Northern Nature Reserve (YRDNNR), located at the mouth of the Diaokou River, are thus under threat. The erosion of YRDNNR was evaluated by using spatial analysis technique based on the topography data measured on the north bank of the Yellow River Delta in this paper. The results show that from year 1992 to 2015, continuous erosion occurred in this area, the annual erosion volume reached 2 856×10⁴ t, the annual eroded thickness was 9.3 cm, and the erosion rate remained rather stable. Based on the historical runoff of Lijin hydrological station of the Yellow River, the paper tries to put forward a quantitative scheme to compensate the erosion in the YRDNNR. According to the analysis, during the period of water-sediment modulation, water diversion through Diaokou River at a flow rate of 1 200 m³/s for 19 days can effectively alleviate the erosion of the reserve.
- Yellow River Delta /
- coastal erosion /
- sediment replenishment

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图 1 研究区域和资料

Figure 1.

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图 2 黄河北部自然保护区内水下地形图

Figure 2.

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图 3 黄河北部自然保护区冲淤变化图

Figure 3.

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图 4 黄河北部自然保护区不同年份等深线变化图

Figure 4.

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图 5 黄河三角洲北部自然保护区0 m水深以下容积变化

Figure 5.

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表 1 水下地形水深变化情况

Table 1. Water-depth variation of study area

年份	1992	2000	2007	2015
最大水深/m	4.2	5.9	8.1	8.9
平均水深/m	1.8	2.1	2.8	3.4

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表 2 黄河三角洲北部自然保护区各等深线后退速率

Table 2. The receding rates of isohypses of YRDNNR

时段	时长/a	等深线/m	后退距离/km	后退速率/km·a⁻¹
1992—2000	8	1	1.6	0.20
		2	1.2	0.16
		3	1.1	0.14
		4	−	−
2000—2007	7	1	1.3	0.18
		2	1.6	0.23
		3	1.3	0.19
		4	1.1	0.16
2007—2015	8	1	0.8	0.10
		2	0.2	0.03
		3	0.7	0.09
		4	0.9	0.12
1992—2015	23	1	3.7	0.16
		2	3.0	0.14
		3	3.0	0.13
		4	−	−
注：1992年的4 m等深线在研究区范围外，因此不分析1992—2000、2000—2015年的等深线后退情况。

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表 3 自然保护区各期水下地形0 m水深以下容积

Table 3. The volumes below 0 m of underwater topography in YRDNNR

/10⁸ m³
年份	1992	2000	2007	2015
重合区域	2.95	4.11	5.61	6.89
非重合区域	0	0.40	0.70	0.96
总研究区域	2.95	4.51	6.31	7.85

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表 4 不同时段研究区海域冲淤变化

Table 4. The scour rates in different time period

时段/年	时长/a	冲刷量/10⁸ t	年均冲刷量/10⁸ t	平均冲刷深度/m
1992—2000	8	2.13	0.27	0.09
2000—2007	7	2.44	0.35	0.14
2007—2015	8	2.10	0.26	0.10
1992—2015	23	6.67	0.29	0.14

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表 5 2002—2014年黄河调水调沙利津站水沙信息

Table 5. The water and sediment flux of Lijin Hydroligical Gauging Station during water-sediment modulation period between 2002 and 2014

年份	调水调沙时间/（月.日）	天数	年输沙量/ 10⁸t	调水调沙输沙量/10⁸t	输沙量比例/%	径流量比例/%	调水调沙平均悬沙浓度/（kg·m⁻³）	平时悬沙浓度/（kg·m⁻³）	调水调沙平均流量/m³·s⁻¹	平时流量/ m³·s⁻¹
2002	7.4−7.15	12	0.54	0.25	45.49	25.97	22.67	9.53	1 051.8	101.9
2003	9.6−9.18	13	3.70	0.97	26.33	11.40	44.33	15.96	1 956.2	561.5
2004	6.19−7.13	25	2.58	0.58	22.46	19.94	14.60	12.55	1 835.2	541.8
2005	6.9−7.1	23	1.91	0.52	27.04	15.65	15.97	8.00	1 629.0	590.3
2006	6.10−6.29	20	1.49	0.54	36.33	21.37	13.18	6.28	2 370.5	505.7
2007	6.19−7.7 7.29−8.7	29	1.47	0.82	34.64	17.65	15.23	4.36	2 139.0	518.1
2008	6.22−7.9	18	0.77	0.58	74.89	26.98	14.70	1.82	2 525.9	354.7
2009	6.22−7.10	18	0.56	0.41	72.38	28.23	10.84	1.63	2 411.3	318.1
2010	6.22−7.12	21	1.67	0.66	39.34	23.14	14.74	6.84	2 460.6	499.0
2011	6.24−7.10	17	0.93	0.35	37.64	18.91	10.00	3.87	2 372.4	496.8
2012	6.24−7.16	22	1.83	0.60	33.05	17.05	12.55	5.22	2 533.6	790.7
2013	6.22−7.12	21	1.73	0.54	31.41	21.75	10.53	6.39	2 840.0	623.7
2014	7.3−7.13	11	0.30	0.17	57.26	16.94	8.92	1.36	2 037.3	310.3
多年平均	−	19	1.50	0.54	35.85	20.42	14.71	6.75	2 198.0	477.9

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表 6 设计引沙方案

Table 6. The schemes of sediment transport

方案	流量和引沙天数指标
只于调水调沙期间引沙	= 0， = 0， = 19 d，= 1 200 m³·s⁻¹
只于平时引沙	= 166 d， = 300 m³·s⁻¹， = 0，= 0
调水调沙和平时综合引沙	= 79 d， = 300 m³·s⁻¹， = 10 d，= 1 200 m³·s⁻¹

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