鄱陽湖水系沉積物分布特征與演變

鄱陽湖水系沉積物分布特征與演變

1湖泊體系及構(gòu)造環(huán)境蕪湖位于長江南岸，江西省北部。湖盆地勢低平,四周丘陵環(huán)繞。鄱陽湖及贛江、撫河、信江、饒河、修河五大河流組成了鄱陽湖水系,它以一口通長江,是一個(gè)過水性、吞吐型湖泊,有其獨(dú)特的變化規(guī)律。在地球歷史上湖泊沉積大規(guī)模的發(fā)育和缺失都和一定的構(gòu)造背景相關(guān)及受其所處的自然環(huán)境條件的控制。本區(qū)位處中國東部新華夏系第二巨型隆起帶的西緣和秦嶺巨型東西構(gòu)造東段南緣。以北北東向壓扭性斷裂和近東西拗褶帶分布。由于本區(qū)老構(gòu)造與新構(gòu)造形跡多被松散沉積物掩埋,因此內(nèi)動力作用僅表現(xiàn)為新構(gòu)造運(yùn)動的差異升降,而影響現(xiàn)代沉積和沖刷的主要營力為其外動力作用,其中最活躍的是贛江、信江動力以及湖流、波浪和受長江頂托、倒灌等影響,它們對該區(qū)的沖淤變化起著決定作用。2湖體沉積物類型贛江等五河攜帶大量泥沙匯入鄱陽湖。表1為贛江、撫河、信江、潦河(1952～1984年)29年徑流量和輸沙量年平均值。從表1中可知,贛江入湖徑流量、輸沙量為最多,其次為信江;且有區(qū)間攜帶豐富的陸源物質(zhì)入湖,形成以碎屑為現(xiàn)代沉積特征;湖岸既有剝蝕類型,又有現(xiàn)代堆積類型。沉積物分布特征是五河入湖河口普遍發(fā)育的三角洲沉積體系。這些以沙和粉沙為主的沙體,是五河尾閭?cè)侵奁皆砻媾c湖岸呈高角度展布的典型堆積地貌。如贛江四支(贛江自南昌大橋以下,分南支、中支、北支、主支(西支)入鄱陽湖)入湖河口發(fā)育不同的洲灘。湖體沉積物分為9種類型,見圖1。從圖1可知,表層沉積物以細(xì)顆粒為主,粒度分布略具有五河入湖河口、湖口水道粗,湖體細(xì)之特點(diǎn)。由于五河來沙進(jìn)入湖體后,流速倍減,較粗的顆粒泥沙基本上沉降在五河尾閭?cè)牒?懸至湖中的顆粒較細(xì)。湖口水道受長江洪水倒灌影響,隨江水帶沙入湖,導(dǎo)致湖口水道泥沙粒度較粗。3多因素累積動力學(xué)特征3.1單月降水及水文贛江等五河水位及徑流與降水情況相適應(yīng)。每年4～9月為江西主汛期。4～7月為五河洪水期,7～9月為長江大汛期。五河3月下旬至4月初,雨水逐漸頻繁,流量開始增加;5、6月間,雨量最多,占全年總量的34.2%,水位高,流量大。此間,暴雨量集中,強(qiáng)度大,出現(xiàn)較大洪峰。7月上旬以后,降雨量較少,五河流量逐漸減小。7～9月,湖水位受長江洪水頂托或倒灌影響。鄱陽湖10月至次年3月為河相,來水量小,比降小,流速快,這期間,出湖沙量大于入湖沙量。4月起,五河入湖水量增多,流量增大,湖水位升高,湖中洲灘逐漸淹沒,比降小,流速慢,出湖沙量小于入湖沙量。3.2湖體流速和平均流速鄱陽湖枯水期,湖水落槽,洲灘裸露,呈河相,主流區(qū)(主航道)流速較大。洪水期,湖中洲灘被淹沒,湖水面寬廣,呈湖相景觀,比降減小,湖體流速隨之變慢(見表2)。流向一般為西北向或北向。湖區(qū)平均流速分布情況見表3。鄱陽湖湖流與一般湖泊不同,其特征是低水流速大,高水流速小。從形態(tài)上可分為重力型、倒灌型、頂托型3種類型。在風(fēng)的作用下,還會產(chǎn)生風(fēng)生流等各種類型的湖流,具有不同的特性。從表4可以看出,該區(qū)的北部流速大于中部、南部,主航道流速強(qiáng)于湖洲灘流速,強(qiáng)流區(qū)位于湖口水道。3.3湖體風(fēng)力侵蝕鄱陽湖地處中緯度,季風(fēng)明顯,是江西省境內(nèi)大風(fēng)集中區(qū)域,每年6～8月為南風(fēng)或偏南風(fēng),其他月均為北風(fēng)或偏北風(fēng)。年平均風(fēng)速在3.0m/s以上,最大風(fēng)速達(dá)31.0m/s。鄱陽湖的波浪以風(fēng)浪為主。風(fēng)浪主要出現(xiàn)在6～8月洪水期,平均南南東、南向風(fēng)浪出現(xiàn)頻率為71.4%。其次為北北東、北向的風(fēng)浪,兩者均于夏秋季出現(xiàn)。湖體水域平均波高為0.66m,最大波浪為2.0m。枯水期,星子水位12m以下(吳淞基面、下同),湖內(nèi)洲灘顯露,一般風(fēng)速大于5.0m/s,洲灘上的沙粒就會移動。據(jù)星子縣沙山水保站實(shí)測,1984年受風(fēng)力侵蝕,從鄱陽湖吹上岸來的細(xì)沙33442t/km2,從湖中吹來的沙量大于沙山移走量。中水期(水位12～16m),湖中沙灘被淹沒,漫灘水深不大。一遇風(fēng)浪就蕩滌洲灘上的淤泥,使湖區(qū)含沙量增大,全湖年平均含沙量為130g/m3,部分泥沙隨著水流帶入長江。鄱陽湖的波浪作用雖不強(qiáng)烈,卻是影響鄱陽湖湖體泥沙動態(tài)的重要因素。當(dāng)湖水水深不大時(shí),出現(xiàn)5級以上風(fēng),湖體的波浪掀沙作用便十分明顯。3.4湖域水體流速特征湖體水域含沙量的分布,不僅有區(qū)域性的差異,也有明顯的季節(jié)性。湖流類型和隨水位高低變化見表5、圖2、圖3。從表5、圖2、圖3可知,含沙量在區(qū)域上的分布差異與水位的變化有關(guān)。含沙量在區(qū)域上的分布,以湖口水道區(qū)為最大,一般依次向渚溪河口湖域、主湖域、南部湖域、東北湖灣區(qū)減小。倒灌期受長江較高含沙量影響,湖口水道含沙量陡增。上述湖域含沙量遞減現(xiàn)象特別明顯。含沙量在各湖域的分布,與湖域流速變化關(guān)系密切,在同一湖域,主航道含沙量大,離主航道越遠(yuǎn),含沙量也相對減小。含沙量隨水位而變化。星子水位12m時(shí),全湖含沙量為最大(100～180g/m3);水位12m以上,含沙量隨著水位升高而減小;水位12m以下,含沙量也隨水位降低而減小;水位在20m以上時(shí),全湖含沙量接近于零。水位在10m以下時(shí),水位、流速變化不大,入湖沙量小,主要靠沖刷湖底泥沙和風(fēng)沙吹入,含沙量變化不大;水位在10～14m時(shí),流速隨水位上升而增大,挾沙能力加強(qiáng),沖刷加劇,“五河”來沙逐漸增加,同時(shí)水位12m之間時(shí),正是漫灘之際,流速變化大,沖刷和蕩滌加劇,使含沙量加大,達(dá)到最大值;水位在12m以上時(shí),湖洲灘逐漸淹沒,湖水面寬廣,湖流急劇減小,并隨水位升高或湖水受長江洪水頂托而接近零,使含沙量也相應(yīng)地減小且趨于零。入湖河流含沙量以贛江、信江為最大,歷年平均分別為180g/m3、140g/m3,其他河流均小于100g/m3。汛期(4～7月)含沙量從入湖河口向湖中遞減。泥沙出湖集中于長江大汛期前的2～6月,占年總量的90.4%,3、4月占53%。江水倒灌致使鄱陽湖流態(tài)為頂托型、倒灌型。頂托型時(shí)泥沙以異重流方式入湖,倒灌型時(shí)隨江水入湖。4泥沙沉積嚴(yán)重由于五河來水匯入鄱陽湖總是減小注入水流的動能,從而降低對沉積物的搬運(yùn)能力。受注入水流的慣性力及伴生的湍流擴(kuò)散、底床摩擦以及水質(zhì)密度差產(chǎn)生的浮力的聯(lián)合作用下,河流攜帶的泥沙按重力分異機(jī)制大范圍擴(kuò)散,粗粒級在入湖河口三角洲堆積,細(xì)粒級帶入湖中水下洲灘堆積,形成入湖擴(kuò)散區(qū)的沙堤體系。沉積物的分布與運(yùn)移是水動力強(qiáng)弱的直接反映。贛江尾閭各支汊道兩岸,因?yàn)槭軓?qiáng)河流徑流影響,形成自然沙堤,將蚌湖、南湖伸入陸岸的湖灣與鄱陽湖主體分隔。由于水動力條件及泥沙供給的影響,贛江四支入湖河口淤積趨勢將使湖西迅速淤淺,河口沖積平原迅速增高和向湖東推進(jìn),從而迫使湖泊水體日益向東遷移。撫河輸沙量雖不如贛江,但由于改道直接匯入青嵐湖,使其河口變窄,泥沙淤積較集中,淤速增大。據(jù)有關(guān)資料顯示,塔城附近泥沙沉積率可達(dá)80mm/y。饒河、信江等河流輸沙量較少,河口泥沙淤積不很發(fā)育,但少量的淤積仍然可以使湖盆保持淤淺趨勢,其湖域的擴(kuò)展也受到湖岸地形的阻滯?，F(xiàn)代鄱陽湖的泥沙淤積并不是均勻發(fā)展的,它與入湖河流的輸沙量以及湖區(qū)各地段的微地貌特征等因素密切相關(guān)。湖體水域因供淤沙源相對減小,故淤速小,年平均淤深約1.7mm。東北湖灣遠(yuǎn)離河口,每年只有一次渾水進(jìn)入,供淤沙源更少,年平均淤深約1.6mm,但灣口有“攔門沙”現(xiàn)象。鄱陽湖水下河道一般表現(xiàn)為沖刷,年平均沖刷深度可達(dá)25mm左右。少數(shù)主航道不沖不淤。飄山至龍口、三江口等航道有淤積現(xiàn)象。總之,隨著河流帶來泥沙,使岸線不斷向湖推進(jìn),湖體洲灘不斷淤高,水深變小,湖水位抬升。5湖流成果資料(1)物質(zhì)來源主要為河流、區(qū)間帶來泥沙為主,河流、湖流是輸沙的主要動力。(2)湖泊本身的演變受到構(gòu)造運(yùn)動、氣候變化