根据历史观测资料、卫片和黄河口切变锋的基本分析,在河口区域沿垂直于岸线的方向优选3条自近岸至12米等深线的断面进行水文、泥沙同步观测和底质取样,了解黄河口切变锋的变化过程,记录其运动轨迹;分析切变锋区的水文水动力结构和悬浮泥沙、底质组成等物质分布特征,研究切变锋运动机制及对河口悬浮泥沙输运的影响;在此基础上建立黄河口水动力泥沙输运三维数学模型,利用野外观测资料对模型进行验证;通过数值模拟阐明黄河口切变锋的时空演变过程和切变锋对河口径流量变化的响应,揭示切变锋对河口悬浮泥沙的捕集效应。本项目将野外观测与数学模型相结合,研究黄河口沉积动力学中的关键性界面过程,具有高含沙量河口切变锋的特色,在黄河口泥沙输运、冲淡水扩展和河口生态要素输运等河口动力过程研究中有重要意义,同时为黄河口的治理和开发提供科学的决策依据。
本项目从黄河口切变锋这一沉积动力过程切入,通过现场观测、数值模式和历史资料收集,在黄河沉积物"源到汇"传输主线上开展深入的研究工作,取得重要研究成果。通过沉积动力学现场观测和数值模拟,得出河口切变锋产生于浅水、向深水运动的时空变化特征,阐述切变锋对河口入海泥沙输运的阻隔作用,指出河口泥沙输运及沉积形态是河口异重流沿水下斜坡传输、切变锋阻隔和沿岸潮流的共同作用,揭示水下底坡对切变锋的地貌响应;首次提出黄河口异重流的生消演化过程,阐述其对河口泥沙输运的贡献;揭示废弃三角洲侵蚀的动力机制,发现波致底切应力高值区与三角洲近岸侵蚀区的空间吻合;揭示气候变化(ENSO事件)和流域内人类活动共同导致黄河入海径流快速减少,首次定量估算自然因素和人为因素对入海径流减少的贡献,揭示1950年以来入海沉积物通量变化过程及其内在控制因素,定量估算了各因素对入海沉积物减少的贡献;首次发现黄河调水调沙期间入海主流的快速摆动,指出河口拦门沙群是导致主流快速摆动的主要原因。本项目的研究成果初步奠定了现代黄河沉积物"源到汇"过程的框架,为研究人类活动影响下河流物质通量演变、河口沉积过程及三角洲演化提供了很好的研究范例。