發(fā)布時(shí)間：2020-11-20 10:06

　　 近年來(lái),長(zhǎng)江三角洲在流域筑壩攔沙和海岸帶人類活動(dòng)的影響下開(kāi)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(zhǎng)江三角洲的海岸侵蝕問(wèn)題將會(huì)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展構(gòu)成潛在的威脅。鑒于該區(qū)域在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要性,有必要開(kāi)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(duì)長(zhǎng)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(yùn)行的決策支持系統(tǒng)提供理論和技術(shù)保障。主要研究?jī)?nèi)容包括4個(gè)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(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)為例,對(duì)該方法進(jìn)行了驗(yàn)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(duì)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(diǎn)為界,分為南側(cè)的侵蝕岸段和其余的淤漲岸段�？傮w淤漲速率呈減慢的趨勢(shì)。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(zhǎng)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(shì)。此外,兩個(gè)岸線演變受抑制區(qū)段都位于島影緩流區(qū)的邊界。 (2)長(zhǎng)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(lái)就持續(xù)降低,已經(jīng)導(dǎo)致了長(zhǎng)江口水下三角洲的局部退化。崇明東灘作為長(zhǎng)江口少有的自然淤漲潮灘且處于長(zhǎng)江河口的中心位置,其岸線的演變必然受到了流域來(lái)沙減少趨勢(shì)的影響,而且崇明東灘對(duì)流域來(lái)沙變化的響應(yīng)模式將對(duì)長(zhǎng)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(gè)年份的TM遙感數(shù)據(jù),利用所提出的正交斷面法計(jì)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(jì)算表明,對(duì)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(cè)結(jié)果,我們計(jì)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(lái)岸線變化速率總降低量的15%。同時(shí),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(lái)的20-50年內(nèi)將達(dá)到其淤漲極限,屆時(shí)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(xiàng)目,及其可能的級(jí)聯(lián)效應(yīng),這一周期將會(huì)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(duì)海岸工程的地貌響應(yīng)等許多問(wèn)題有關(guān)。傳統(tǒng)的沿岸輸沙率估算方法所需要的水動(dòng)力學(xué)參數(shù)很難精確獲取,而且針對(duì)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(duì)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(jì)算岸線變化速率；(b)針對(duì)試驗(yàn)區(qū)的特點(diǎn),設(shè)計(jì)計(jì)算單元,并在此基礎(chǔ)上對(duì)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(jì)算結(jié)果比較顯示,估算結(jié)果的總體相對(duì)誤差為8.77%,證明了所提出方法的有效性。 (4)根據(jù)長(zhǎng)江三角洲海岸侵蝕的復(fù)雜性,建立了適用于長(zhǎng)江三角洲的海岸侵蝕決策支持框架模型,該框架由人與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成,其中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要包括海岸侵蝕綜合數(shù)據(jù)庫(kù)、基于GIS的海岸侵蝕風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型、可視化工具集和情景生成器4個(gè)主要部分。在該框架下,重點(diǎn)討論了基于GIS的海岸侵蝕風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)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(huì)因子對(duì)研究區(qū)域的岸線進(jìn)行分割,得到相對(duì)同質(zhì)的評(píng)價(jià)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(zhǎng)江三角洲海岸侵蝕密切相關(guān)的自然和社會(huì)因素,建立了適合于長(zhǎng)江三角洲實(shí)際情況的海岸侵蝕風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,該指標(biāo)體系包括10個(gè)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(duì)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(gè)影響因子(人口密度、主要土地利用類型、重點(diǎn)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(duì)各因子進(jìn)行量化分級(jí)。并引入層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)結(jié)合專家知識(shí)計(jì)算了各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重。進(jìn)而,針對(duì)脆弱性因子和影響因子分別計(jì)算得到脆弱性指標(biāo)和災(zāi)害指標(biāo)。將兩個(gè)指標(biāo)加權(quán)平均得到風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)。評(píng)價(jià)結(jié)果表明,寶山區(qū)岸段、浦東新區(qū)五號(hào)溝至三甲港岸段和金山區(qū)金山咀以西岸段風(fēng)險(xiǎn)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(duì)白茆沙的岸段以及江蘇啟東市連興港以西正對(duì)顧園沙的岸段為高風(fēng)險(xiǎn)水平；啟東港沿岸、崇明島南岸、長(zhǎng)興島大部分岸段和橫沙島北岸、太倉(cāng)市沿岸以及南匯區(qū)大治河口以南岸段為中等風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)水平最低；其余岸段的為低風(fēng)險(xiǎn)岸段。
【學(xué)位單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)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(yàn)區(qū)概況崇明東灘位于長(zhǎng)江入海口，崇明島的最東端(圖3一l)。長(zhǎng)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(lái)自于流域的大量泥沙供給，使得長(zhǎng)江三角洲整體呈向海淤漲趨勢(shì)，崇明東灘成為近百年來(lái)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(kāi)展了多次大規(guī)模的圍墾 (Yangetal.，2005)。近年來(lái)，由于長(zhǎng)江來(lái)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(yùn)行，這一趨勢(shì)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(duì)三角洲岸線的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生重要影響 (ChenandZong， 1998; Chenetal.

proxy)來(lái)代表真實(shí)的岸線位置。只要能夠用來(lái)指示真實(shí)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(jiàn)和不可見(jiàn)兩大類。Boak和丁恤mer(20腸)總結(jié)了常用的45個(gè)岸線指標(biāo)的實(shí)例，共28種不同的岸線指標(biāo)(圖3一2)�？梢�(jiàn)的岸線指標(biāo)可以通過(guò)測(cè)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(shí)水邊線、海崖的邊界等。而不可見(jiàn)指標(biāo)通常無(wú)法直接觀測(cè)得到，需要通過(guò)一些數(shù)據(jù)推導(dǎo)得出，如平均高潮線、等深線(見(jiàn)第五章)、基于video的岸線等。其中，平均高潮線通過(guò)海灘DEM數(shù)據(jù)和潮位數(shù)據(jù)計(jì)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(guò)記錄一個(gè)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(duì)的研究問(wèn)題，同時(shí)充分考慮到岸線在時(shí)間和空間上的動(dòng)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(dòng)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(lái)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(jì)算，和對(duì)沖淤規(guī)律的正確認(rèn)識(shí)。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)】

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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(zhǎng)江口濱海濕地脆弱性評(píng)估方法研究[D];華東師范大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2891259