發(fā)布時間：2020-11-20 10:06

　　 近年來,長江三角洲在流域筑壩攔沙和海岸帶人類活動的影響下開始出現(xiàn)退化跡象。隨著全球氣候變暖導(dǎo)致的海平面的進(jìn)一步上升,長江三角洲的海岸侵蝕問題將會對社會經(jīng)濟發(fā)展構(gòu)成潛在的威脅。鑒于該區(qū)域在我國社會經(jīng)濟發(fā)展中的重要性,有必要開展海岸侵蝕災(zāi)害管理決策支持技術(shù)的研究,以防患于未然。基于這一考慮,本文主要利用遙感和GIS技術(shù)對長江三角洲海岸侵蝕決策支持系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究,為進(jìn)一步建立業(yè)務(wù)化運行的決策支持系統(tǒng)提供理論和技術(shù)保障。主要研究內(nèi)容包括4個方面： (1)在系統(tǒng)討論了基于GIS的岸線變化分析方法的基礎(chǔ)上,考慮到岸線演變與海岸地形間的相關(guān)性,就淤泥質(zhì)非平直岸線提出了基于地形梯度的正交斷面方法。以崇明東灘鳥類國家級自然保護(hù)區(qū)為例,對該方法進(jìn)行了驗證。我們選擇1987年至2006年間的6景TM遙感影像,以植被線作為岸線指標(biāo),在eCognition和ArcGIS軟件的支持下,解譯出了對應(yīng)年份的數(shù)字岸線,并利用所提出的正交斷面方法進(jìn)行分析。結(jié)果顯示：崇明東灘以東南角節(jié)點為界,分為南側(cè)的侵蝕岸段和其余的淤漲岸段。總體淤漲速率呈減慢的趨勢。最大侵蝕速率為22.0m/a,最大淤漲速率為247.2m/a。北側(cè)自東旺沙水閘向東約4km長的岸段存在明顯的沖淤交替現(xiàn)象,但總體上呈現(xiàn)緩慢的淤漲趨勢。此外,兩個岸線演變受抑制區(qū)段都位于島影緩流區(qū)的邊界。 (2)長江是全球范圍內(nèi)受水利工程影響最為嚴(yán)重的河流之一。入海泥沙通量自1960年代以來就持續(xù)降低,已經(jīng)導(dǎo)致了長江口水下三角洲的局部退化。崇明東灘作為長江口少有的自然淤漲潮灘且處于長江河口的中心位置,其岸線的演變必然受到了流域來沙減少趨勢的影響,而且崇明東灘對流域來沙變化的響應(yīng)模式將對長江河口水下三角洲的演變具有一定的指示意義。我們選擇1987、1990、1995、1998、2002、2006、2008七個年份的TM遙感數(shù)據(jù),利用所提出的正交斷面法計算了崇明東灘的岸線變化率,將其與大通站泥沙通量相關(guān)聯(lián),間接地研究了崇明東灘岸線變化與流域大型水利工程之間的關(guān)系。分析顯示,崇明東灘的岸線變化率與大通站泥沙通量之間具有明顯的相關(guān)性(P0.03)。進(jìn)一步計算表明,對于崇明東灘的淤漲變化而言,大通站泥沙通量的臨界值約為0.24/0.29億噸。根據(jù)其他研究者的預(yù)測結(jié)果,我們計算發(fā)現(xiàn),在2003-2005年間三峽大壩導(dǎo)致崇明東灘岸線變化速率平均降低了15.3m/a,相當(dāng)于1987年以來岸線變化速率總降低量的15%。同時,南水北調(diào)工程潛在的影響約為三峽大壩的5-10%。崇明東灘在未來的20-50年內(nèi)將達(dá)到其淤漲極限,屆時侵蝕將占主導(dǎo)地位�？紤]到其它在建和規(guī)劃中的大型水利工程項目,及其可能的級聯(lián)效應(yīng),這一周期將會大大縮短。 (3)沿岸輸沙率是海岸工程中最重要的物理量之一,與岸灘演變、港口航道回淤、以及岸灘對海岸工程的地貌響應(yīng)等許多問題有關(guān)。傳統(tǒng)的沿岸輸沙率估算方法所需要的水動力學(xué)參數(shù)很難精確獲取,而且針對淤泥質(zhì)海岸的研究較少。為此,我們以南匯邊灘南槽岸段為例,研究了在GIS環(huán)境下對一線模型進(jìn)行修正進(jìn)而估算沿岸輸沙率的方法。主要步驟包括：(a)以海圖數(shù)據(jù)中的0m等深線作為岸線指標(biāo)計算岸線變化速率；(b)針對試驗區(qū)的特點,設(shè)計計算單元,并在此基礎(chǔ)上對一線模型進(jìn)行合理的修正；(c)將岸線變化速率、閉合深度等參數(shù)代入修正后的模型,反算出沿岸輸沙率。與地形法的計算結(jié)果比較顯示,估算結(jié)果的總體相對誤差為8.77%,證明了所提出方法的有效性。 (4)根據(jù)長江三角洲海岸侵蝕的復(fù)雜性,建立了適用于長江三角洲的海岸侵蝕決策支持框架模型,該框架由人與計算機系統(tǒng)構(gòu)成,其中計算機系統(tǒng)主要包括海岸侵蝕綜合數(shù)據(jù)庫、基于GIS的海岸侵蝕風(fēng)險評價模型、可視化工具集和情景生成器4個主要部分。在該框架下,重點討論了基于GIS的海岸侵蝕風(fēng)險評價模型。首先,選擇行政單元、人口密度、底質(zhì)類型、海岸特征4種自然和社會因子對研究區(qū)域的岸線進(jìn)行分割,得到相對同質(zhì)的評價單元。其次,利用DPSIR (Driving forces, Pressure, State, Impact, Response)指標(biāo)框架模型分析了與長江三角洲海岸侵蝕密切相關(guān)的自然和社會因素,建立了適合于長江三角洲實際情況的海岸侵蝕風(fēng)險評價指標(biāo)體系,該指標(biāo)體系包括10個脆弱性因子(近岸高程、岸灘坡度、沿岸輸沙率、岸線變化率、平均潮差、有效波高、相對海平面變化、潮灘寬度、潮灘植被類型、潮灘植被帶寬度)和3個影響因子(人口密度、主要土地利用類型、重點生態(tài)區(qū)域)。然后,利用本文所討論的方法和相關(guān)研究成果對各因子進(jìn)行量化分級。并引入層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)結(jié)合專家知識計算了各評價因子的權(quán)重。進(jìn)而,針對脆弱性因子和影響因子分別計算得到脆弱性指標(biāo)和災(zāi)害指標(biāo)。將兩個指標(biāo)加權(quán)平均得到風(fēng)險指標(biāo)。評價結(jié)果表明,寶山區(qū)岸段、浦東新區(qū)五號溝至三甲港岸段和金山區(qū)金山咀以西岸段風(fēng)險水平最高；浦東新區(qū)的其余岸段、奉賢區(qū)至金山區(qū)金山咀岸段、橫沙通道沿岸、崇明島西南角正對白茆沙的岸段以及江蘇啟東市連興港以西正對顧園沙的岸段為高風(fēng)險水平；啟東港沿岸、崇明島南岸、長興島大部分岸段和橫沙島北岸、太倉市沿岸以及南匯區(qū)大治河口以南岸段為中等風(fēng)險水平岸段；崇明東灘、九段沙以及北支沿岸的部分岸段風(fēng)險水平最低；其余岸段的為低風(fēng)險岸段。
【學(xué)位單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2010
【中圖分類】：P737.1;P208;P237
【部分圖文】：

尤其關(guān)注的是非平直淤泥質(zhì)岸線的變化分析方法。3.2試驗區(qū)概況崇明東灘位于長江入海口，崇明島的最東端(圖3一l)。長江河口是世界上最大的河口之一，巨量的入海泥沙近一半沉積于河口區(qū) (Cheneta!.， 1985)。來自于流域的大量泥沙供給，使得長江三角洲整體呈向海淤漲趨勢，崇明東灘成為近百年來淤漲最快的區(qū)域之一。上海市政府分別于1700、1950、1960、1970、1980年代和1991、1998、2001年在東灘開展了多次大規(guī)模的圍墾 (Yangetal.，2005)。近年來，由于長江來沙的減少，潮間帶的淤積速率大大降低。隨著流域及河口大型水利工程的修建并投入運行，這一趨勢有望加劇。其中，三峽大壩、南水北調(diào)和深水航道三大工程將對三角洲岸線的運動產(chǎn)生重要影響 (ChenandZong， 1998; Chenetal.

proxy)來代表真實的岸線位置。只要能夠用來指示真實岸線位置的特征都可以用作岸線指標(biāo)，岸線指標(biāo)分為可見和不可見兩大類。Boak和丁恤mer(20腸)總結(jié)了常用的45個岸線指標(biāo)的實例，共28種不同的岸線指標(biāo)(圖3一2)�？梢姷陌毒�指標(biāo)可以通過測量手段或者直接從遙感影像上解譯得到，包括植被線、干濕線、護(hù)岸工程向陸一側(cè)的邊界、瞬時水邊線、海崖的邊界等。而不可見指標(biāo)通常無法直接觀測得到，需要通過一些數(shù)據(jù)推導(dǎo)得出，如平均高潮線、等深線(見第五章)、基于video的岸線等。其中，平均高潮線通過海灘DEM數(shù)據(jù)和潮位數(shù)據(jù)計算得到;等深線由水下地形數(shù)據(jù)插值得到;基于video的岸線指標(biāo)則是通過記錄一個潮周期內(nèi)多條水邊線，結(jié)合海灘高程數(shù)據(jù)、潮汐、波浪條件推算得出(Aarnillkllof etal.，2000)。具體岸線指標(biāo)的選取應(yīng)當(dāng)依據(jù)研究區(qū)域自身的環(huán)境條件和針對的研究問題，同時充分考慮到岸線在時間和空間上的動態(tài)性。不同的岸線指標(biāo)產(chǎn)生的誤差也各不相同，Morton(2004)比較了高潮線和平均高潮線作為岸線指標(biāo)之間的差異。越是向陸的和地理位置越高的岸線特征

畚某そ??侵蘚０肚質(zhì)淳霾咧С窒低橙舾曬丶?際躚芯?圖3一4提取得到的矢量岸線Fig.3一 4VeetorshorelinesextraetedfromTMimages3.5傳統(tǒng)的垂直斷面法由于海岸近岸帶泥沙、動力條件的差異，沿岸方向上各處的岸線演變模式并不一致，因此需要一種采樣策略來獲取研究區(qū)內(nèi)各岸段及總體的岸線變化情況。斷面法就是一種常用的方法。斷面的合理性關(guān)系到岸線演變速率的計算，和對沖淤規(guī)律的正確認(rèn)識。己發(fā)展的斷面方法有中心輻射狀斷面(郭永盛等，1992;尹明泉，李采，2006)、垂直斷面(Ali， 2003:earterandouy， 1984:Thiele:etal.
【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 賴婷;楊為民;田波;;遙感與GIS支持下杭州灣北岸濕地空間威脅性分析與評價研究[J];復(fù)旦學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 范學(xué)忠;崇明東灘基于生態(tài)系統(tǒng)的海岸帶管理[D];華東師范大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 袁慶;長江口的河口海岸數(shù)據(jù)服務(wù)一體化系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華東師范大學(xué);2011年

2 管梅芳;矢量—柵格數(shù)據(jù)混合的海籍管理系統(tǒng)建設(shè)[D];華東師范大學(xué);2012年

3 王寧;氣候變化影響下長江口濱海濕地脆弱性評估方法研究[D];華東師范大學(xué);2013年

本文編號：2891259