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1、泥沙研究2014年8月JournalofSedimentResearch第4期九段沙尾淺灘沖淤演變對(duì)長江人海沙量變化的響應(yīng)茅志昌，張?zhí)锢?，郭建?qiáng)(1．華東師范大學(xué)河13海岸學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海200062；2．交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所，天津300456；3．上海市九段沙濕地自然保護(hù)區(qū)管理署，上海200136)摘要：根據(jù)1958—2007年的長江河口地形圖和大通站輸沙量資料，應(yīng)用GIS、DEM和ANN方法，探討了九段沙沖淤趨勢(shì)對(duì)長江人海沙量變化的響應(yīng)。結(jié)果表明，引起研究區(qū)域沖淤轉(zhuǎn)化的大通年均輸
2、沙量臨界值約為3．0×10t，2000年為由淤轉(zhuǎn)沖的轉(zhuǎn)折年，大通年均輸沙量與九段沙沙尾以東典型斷面沖淤率呈非線性關(guān)系，當(dāng)大通年均輸沙量低于1．6×10t時(shí)，沖刷率反而減小。關(guān)鍵詞：長江河口；九段沙；沖淤演變中圖分類號(hào)：TV148文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：0468．155X(2014)04-0055-05目前，世界上許多大河的河口三角洲，由于流域來水來沙的改變導(dǎo)致不同程度的沖淤變化。例如埃及尼羅河，因修建了一系列大壩(特別是阿斯旺大壩)后，引起河口三角洲強(qiáng)烈蝕退。我國的黃河近年來由于入海泥沙銳減，而使快速
3、淤漲的黃河三角洲前沿出現(xiàn)嚴(yán)重侵蝕引。河口水下三角洲是河口潮灘發(fā)育擴(kuò)展的基礎(chǔ)，因此研究河口水下三角洲的沖淤變化，將有助于了解流域來沙量變化對(duì)其的響應(yīng)程度，也有助于掌握河口潮灘的淤漲擴(kuò)展或沖蝕縮小趨勢(shì)。圖1長江河口Fig．1ChangjiangRiverEstuary九段沙為長江河口第三代沙洲，具有典型的河口沙洲地質(zhì)地貌特性和豐富的河口濕地生態(tài)資源(圖1)，引起了國內(nèi)外專家學(xué)者的重視和社會(huì)各界的關(guān)注。近20年來，對(duì)九段沙的成因、發(fā)育演變和濕地資源的保護(hù)利用等方面陸續(xù)開展了調(diào)查研究，取得了一系列豐碩成果-1
4、0]。但專門針對(duì)九段沙沙尾淺灘沖淤演變對(duì)長江人海沙量變化的響應(yīng)研究，尚未見之報(bào)道。收稿日期：2013-09-22基金項(xiàng)目：上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)資助項(xiàng)目(10dz1200802)作者簡(jiǎn)介：茅志昌(1949一)，男，上海市人，教授，主要從事河口海岸動(dòng)力地貌、潮灘資源保護(hù)利用等方面研究。E-mail：zcmao@sklec．ecnu．edu．cn551資料與研究方法所用海圖分別由中國人民解放軍海軍司令部航海保證部(1958，1：15萬)、上海航道局(1976，1：1萬)、交通部上海海上安全監(jiān)督局(1989，
5、1：12萬)、中華人民共和國交通部安全監(jiān)督局(1994，1998，1：12萬)、中華人民共和國海事局(2000、2001、2004、2007，1：7．5萬，2011，1：8萬)測(cè)繪，水深基準(zhǔn)面為理論最低潮面。研究方法采用了地理信息系統(tǒng)、數(shù)字高程模型以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)用動(dòng)力地貌學(xué)、泥沙運(yùn)動(dòng)力學(xué)理論對(duì)研究成果進(jìn)行分析。地理信息系統(tǒng)(GeographicalInformationSystem)是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)軟硬件的支持下，對(duì)空間相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、分析、模擬和顯示，并采用地理模型分
6、析方法，適時(shí)提供多種空間和動(dòng)態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務(wù)而建立起來的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。數(shù)字高程模型(DigitalElevationMode1)是數(shù)字地形模型(DigitalTerrainMode1)中的一種。DTM是空間數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)、管理的空間地形數(shù)據(jù)集合的統(tǒng)稱，是帶有空間位置特征和地形屬性的數(shù)字描述。一般GIS中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)只具有二維的意義，高程是地理空間的第三維坐標(biāo)。我們采用GIS與DEM相結(jié)合，建立水深數(shù)字地形庫，繪制地形沖淤圖，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行沖淤分析。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Artificial
7、NeuralNetworks)既是一個(gè)非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，又是自適應(yīng)組織系統(tǒng)，可用來逼近及模擬復(fù)雜的自然系統(tǒng)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有集體運(yùn)算的能力和自適應(yīng)的學(xué)習(xí)能力，還具有很強(qiáng)的容錯(cuò)性和穩(wěn)健性，善于聯(lián)想、綜合和推廣。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，即誤差反傳訓(xùn)練算法，其中第一層稱輸入層，最后一層為輸出層，中間層為隱含層。在前向傳遞中，輸入信號(hào)從輸入層經(jīng)隱含層逐層處理，直至輸出層。每一層的神經(jīng)元狀態(tài)只影響下一層神經(jīng)元狀態(tài)，如果輸出層得不到期望輸出，則轉(zhuǎn)入反向傳播，根據(jù)預(yù)測(cè)誤差調(diào)整網(wǎng)絡(luò)權(quán)值和閾值，從而使BP神
8、經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)輸出不斷逼近期望輸出。，神經(jīng)元是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最基本的組成部分，其模型可以表述為Y=∑+6)=l121。OOE122。0OE式中；(i=1，2，?，R)為神經(jīng)元輸入；W；(i=1，2，?，R)為神經(jīng)元之間的連接權(quán)值；b為閾值；f為傳遞函數(shù)(或激勵(lì)。。4。N函數(shù))；y為神經(jīng)元輸出。傳遞函數(shù)，，常用的有線性傳遞函數(shù)purelin和正切型傳遞函數(shù)tansig，表達(dá)式為，’tansig函數(shù)Y=一1，1一epurelin函數(shù)Y=。。00N2研究區(qū)域自1958年
