南海北部海底沙波地貌动态研究

南海北部水深80～250m的外陆架和上陆坡海底,有大片沙波地貌分布,它们主要是晚更新世末次冰期低海面时遗留下来的滨海沙波、沿岸沙丘、沙堤和沙垄,属残留沙体地貌,它们的分布规律明显沿着末次冰期时形成的最低海岸线两侧分布,但在现代海底底流作用下,其两翼及沙波谷部发育有次一级的小型沙波或沙纹,它们的形态细小、排列紧密,与残留沙体地貌组成复式海底沙波。人们称这些沙体地貌为流动沙波,它们是不稳定的地质因素,对海底工程有一定危害。但根据外陆架实侧底流数据,运用计算机数学模型方法计算,表明在细砂和中细砂大面积覆盖区,其海底沙波每年均以0.168～0.534m的速度向深海方向迁移,其移动速度相当缓慢,对海底工程实施不会造成直接危害。     

南海北部海底沙波地貌

南海北部水深８０—２５０ｍ的外大陆架和上大陆坡海底，有大片沙波地貌分布，它们主要是晚更新世末次冰期低海面时遗留下来的滨海沙波、沿岸沙丘、沙堤和沙垄，属残留沙体地貌。它们明显沿着本次冰期时形成的最低海岸线两侧分布，但在现代海底底流作用下，其两翼及沙波谷部发育有次一级的小型沙波或沙纹，它们的形态细小、排列紧密，与残留沙体地貌组成复式海底沙波。这就是流动沙波，是不稳定的地质因素，对海底工程有一定危害，但根据外大陆架实测底流数据，运用计算机数学模型方法计算，表明在细沙和中细沙大面积覆盖区，海底沙波每年均以０．１６６—０．５３４ｍ的速度向深海方向迁移，移动速度相当缓慢，其对海底工程设施不会造成直接危害。     

台湾海峡的潮流沉积沙体研究与展望

海底沙体是海洋资源开发利用、环境保护、灾害防治和军事行动等必须密切关注的底质类型。台湾海峡沙体面积分布广泛,主要有台湾浅滩、台中浅滩及海峡内受中小型山溪性河流影响的沙体。近年来,台湾浅滩沙体空间分布、大型沙波与小型沙波形态特征及剖面结构研究等领域取得了许多新进展;台中浅滩不同区域的沙体演化对应了地貌发育的不同阶段;而海峡西侧陆架上残留的中小河流沙体地貌也获得了一些新发现。本文归纳了台湾海峡窄陆架上不同沙体的平面分布特征、剖面结构及成因。今后工作的重点应聚焦于进一步获取不同区域高分辨率的地层、地貌证据,并进行对比研究。这些工作能深化对末次盛冰期以来台湾海峡不同地区沙体成因、关联及演化的认识,并有助于了解人类海洋活动与海底沙体演化的响应关系,丰富海底沙体发育和演化理论。     

基于近底原位观测的小尺度海底沙波地形小波分解

浅海海床发育着不同尺度的活动性砂体,在大型活动性砂体上常叠加发育着大量小尺度沙波(纹),分析这些小尺度沙波(纹)有助于揭示活动性砂体的成因机制。但它们的尺度较小,常规分析方法往往将其作为高频噪声滤除,难以对该尺度海底沙波(纹)进行分离量化研究。为了解决这个问题,本文设计并实现了一种基于小波分析的小尺度海底沙波地形分解方法,并以台湾浅滩典型区域的高精度近底原位观测数据为例,实现了小尺度海底沙波地形的分解和定量分析,分解出背景地形、小型沙波和沙波纹(波长小于0.6 m)3种地貌类型。本文提出的小尺度海底沙波地形分解量化方法,可广泛应用于浅海高活动性地貌发育演化和海底边界层沉积动力过程研究,对评估海洋工程的稳定性也具有一定的实用价值。     

台湾浅滩多尺度沙波地貌的地形傅里叶分解

海底沙波在全球广泛分布、成因复杂，但往往多种尺度的沙波叠加在一起形成复杂的沙波地貌体系，导致难以进行量化研究。针对该问题，本文提出一种实用的傅里叶分析方法，设计了巴特沃斯滤波器，将水深数据变换到频率域，进而将复杂沙波地貌分解成不同频率的单一类型沙波。并以台湾浅滩复杂的沙波地貌体系为例进行了分析研究，分解量化出3种空间尺度的沙波:巨型沙波(波长>100 m，波高>5 m)、中型沙波(波长5～100 m，波高0.4～5 m)和沙波纹(波长<5 m，波高<0.4 m)。本文提出的海底沙波地貌量化分析方法，有助于研究不同尺度海底沙波的成因与机理，对沙波区海洋工程的安全评估也具有实用价值。     

南海北部海底沙波研究

南海北部水深100~250 m的陆架和陆坡斜坡海底分布着大片沙波地貌,本文采用底形相图参数近似计算和泥沙起动流速2种计算方法,结合海底微地貌的实际形态,研究了沙波的沉积特征及其成因机理。研究认为,区内的沙波为现代沉积地貌;控制沙波形成发育的主要水动力因素是潮流与风暴条件下风海流的叠加;区内泥沙颗粒粒径适宜,海底坡度平缓,有利于海底沙波的发育。     

南海东沙群岛以北海底沙波稳定性分析

利用在南海东沙群岛北部至西北海域为工程目的所采集的海底地形测量、底质取样、海底底流测量资料,以及以往的区域地质、地球物理资料,采用沉积学、构造学和海洋水动力学综合研究方法,对该区海底沙波形成及稳定性进行了综合分析。认为该区海底沙波是在目前水动力环境下所形成,为今生,海底表层沉积物为晚更新世地层受到冲刷改造的再沉积。沙波形成主要受潮流底流的水动力作用控制,并与构造抬升有关。沙波具有一定的活动性,主要由SE向NW方向移动,且活动性逐渐减弱。北区段海底沙波稳定,中区段海底沙波较稳定,它们对海底工程建设不会造成影响;而南区段海底沙波较为活动,当沙波发生较大规模移动时,对海底工程建设会造成一定影响。     

南海北部的潮波传播与海底沙脊和沙波发育

阐述了太平洋潮波传入南海北部的途径与海底沙脊和沙波的区域分布 ;分析了各沙脊和沙波区的潮流动力环境和地貌沉积特征 ;讨论了海底沙脊和沙波发育演变问题。     

辽东湾海底残留地貌和残留沉积

全新世以来,世界海面大幅度上升,渤海海区发生了明显的海侵,玉木冰期低海面时期的近海广大陆域皆沉溺于海平面以下。辽东湾由于地质构造复杂及沉积作用速度分布不均匀等因素,海底保存了一部分玉木冰期低海面时期陆地或滨海区的地貌形态及相应的老沉积物的遗迹。它们虽然经过了后期水动力条件及沉积作用的改造,但是,仍不同程度地反映出原始地貌的迹象和某种残留沉积的特征。 关于辽东湾残留地貌和残留沉积的问题,过去曾有报道;本文在以往调査的基础上,结合近期有关资料,对此作进一步的探讨。     

南海北部的潮波传播与海底沙脊和沙波发育

阐述了太平洋潮波传入南海北部的途径与海底沙脊和沙波的区域分布;分析了各沙脊和沙波区的潮流动力环境和地貌沉积特征。讨论了海义莎脊和沙波发育演变问题。     

海南东方西部海域沙波和沙脊分布特征

海南东方西南部海域海底发育大量沙波、沙脊,严重影响该海域海底工程安全。为探明该区域的海底地貌概况及微地貌特征,本论文通过侧扫声呐、浅地层剖面等方法进行了探测。探测结果表明：区域内沙波、沙脊十分发育;受沙波、沙脊等地貌单元的影响,该区域内水深多变化,地形条件复杂。根据沙波发育形态、规模等特征,共识别出沙脊、巨型沙波、大型沙波、中型沙波、小型沙波以及沙纹六个地貌类型。根据沙波沙脊发育特征及其空间组合关系推测,研究区内的沙脊发育于低海面时期的浅水高能环境,活动性较弱,沙波则主要形成于末次海侵以来高海面低能环境中,当前仍处于发育过程中。该研究结果可为区域内海底管线、桩基础等海洋工程设计、防护工作提供参考。     

海底沙波地貌演变及其对管道工程影响研究进展

海底沙波是一种常见近似规则的起伏地貌形态,通常具有较强的活动性,能引起海底管道的裸露和悬空,进而造成管道的疲劳失效甚至断裂等重大危害。根据近几年海底沙波领域的最新研究成果,介绍了当前海底沙波的主要研究方法,包括现场实测观测、稳定性模型分析和数值计算模拟等的适用性和局限性以及未来发展方向。对海底沙波的成因和迁移机制进行了归纳分析,明确了多种主要的水动力环境因素,以及对于极端天气因素的考虑。从海底管道施工期和服役期分别讨论了海底沙波对于海底管道工程的影响,并建议将沙波活动和局部冲刷两种不同尺度的海床地貌改变耦合分析,以评估海底管道稳定性,最后提出了悬空海底管道的一些有效治理和维护手段。     

南海北部陆架主要地貌特征及灾害地质因素

利用最新高精度多波束水深资料,对南海北部陆架地貌类型和特征进行了系统的识别和分析,发现研究区活动沙波、滑塌体、隆起脊、沟槽和麻坑等灾害地质因素发育。沙波多为直线型沙波,小、中、大型沙波均有发育,自北向南随着水深增大,沙波规模增大,沙波的活动性显著增强。底流内波特征变化与沙波规模和迁移情况具有一致性,沙波的形成和迁移与内波活动密切相关。根据滑塌特征地貌识别出7处滑塌,新老滑塌均有发育,新滑塌多呈线状延伸,梯状滑塌特征明显,分析认为新滑塌近期并无进一步滑动的趋势。受古岸线残留地貌控制,南部地形起伏较大,发育一系列隆起脊,K1—K4隆起脊近NE—SW走向平行排列,K5隆起脊为E—W走向与之相交。另外,研究区发育大量麻坑,直径30～100m,麻坑深度1.0～3.0m。     

胶州湾口海底沙波的类型、特征及发育影响因素

采用多波束资料对胶州湾口的海底沙波类型、特征进行了研究,发现研究区主要有线性沙波(二维)、沙丘(三维)2种沙波类型。结合水流流速、海底构造和表层沉积物综合分析发现:海底沙波缓坡朝向与优势流向不完全一致,为强流作用的产物,在涨、落潮作用下均可形成;沉积物的多寡是研究区海底沙波类型分布的决定因素,海底松散沉积物较为丰富的地区形成二维沙波。在水动力强大的胶州湾口,沉积物多分布在构造低洼地带,使二维线性沙波的分布与海底断裂延伸方向一致。     

莱州湾东部沙波地貌分布特征及其形成演化

由2009年海底地形地貌调查资料,对莱州湾东部海底沙波的分布和形成进行探讨研究。结果发现：该地区发育大面积海底沙波地形,沙波主要为二维直线型沙波,陡峭度为0．001,对称指数为1．2,对称指数较好。沙波的形成和海底坡度以及水深有密切关系,在平坦海底易于形成,且与水深有一定的负相关关系。莱州湾东部沙波是10m等深线的古海...     

海底沙波特征线的最优方向剖面自动识别方法

海底沙波是发育在近海陆架上的一种常见海底地貌类型,海底沙波特征与运动规律的研究具有重要的科学意义与工程应用价值,沙波脊线与谷线是表征海底沙波的最基本特征,也是精确描述沙波运动的基本参量。本文提出了一种基于复合数字水深模型的沙波特征线自动识别方法——最优方向剖面法,基于水深曲面归算得到最优剖面方向,再依据最优剖面方向求导并判定极值,自动提取沙波形态特征点,最终形成沙波脊线和谷线。以台湾浅滩复合型沙波为例进行对比实验研究,结果表明,该方法能基于不同分辨率的数字水深模型自动准确地提取海底沙波脊线与谷线,勿需设置阈值,地形自动化识别程度得到进一步提升,具有重要的实际应用价值。     

潮流及单向流作用下海底沙波形成和运移试验

基于量纲分析理论进行水槽试验,研究了潮流以及单向流作用下海底沙波的形成和发展过程。通过分析 海床地形数据,对海底沙波的特征尺度和发展过程进行定量描述,得出了潮流流速、周期、水深以及叠加单向流等因素对沙波特征尺度的影响。结果表明,潮流作用产生的海底地貌由大尺度的沙波和小尺度的沙纹共同组成,大尺度沙波在地貌形态塑造中占主导地位。从平坦海床开始,沙波波高和波长随水流作用逐渐增大,增长速度越来越慢,最终达到动态平衡。沙波特征波高和特征波长随流速和水深增大而增大,同时随往复流周期的增大而增大,并不断趋近于单向水流的情况。进一步对小尺度的沙纹地貌进行分析,得出了沙纹特征尺度随水流条件的变化规律。     

空间互相关方法在分析海底沙波迁移规律中的应用

海底沙波具有显著的活动性并能够对海底工程设施造成潜在威胁，因此对海底沙波活动性的评估一直以来受到广泛关注。目前大多数研究者仍利用平面剖面对比来分析海底沙波的迁移特征。然而，该方法难以全面高效地获取海底沙波二维平面迁移矢量。本文基于2007年和2009年的高分辨率多波束测深数据，详细阐述了空间互相关方法在分析北部湾东南海域海底沙波迁移规律中的应用过程。利用实测数据进行对比分析，获得了研究区海底沙波的活动特征，并进一步讨论了空间互相关算法中不同参数的选取对结果的影响。结果显示，利用空间互相关分析方法能够有效获取海底沙波二维迁移矢量，获得的海底沙波迁移速率和迁移方向与前人研究成果吻合，表明了该方法的可行性和可靠性。但在对实际DTM数据进行空间互相关分析时，需根据海底沙波形态、数据质量等因素选取合适的参数及矢量获取方法。本研究实验了一种确定海底沙波迁移规律的新方法，该方法将有效提升获得海底地形变化规律的效率和准确度，可获得更加精细的海底地形动力过程。     

海南乐东陆架海底沙波分布特征及对海底管道的影响

海底管道是海上油气开发系统的重要组成部分,是油气输送的主要手段。海底沙波普遍发育于海底,特别是陆架地区。因为沙波的迁移往往会引起海底管道、海底构筑物等方面的灾害,随着海洋油气勘探开发工作的不断进行,浅水陆架区的海底沙波越来越受到人们的关注。文章以海南乐东陆架区域为研究区,利用海洋物探手段对本区的海底沙波分布做了初步的监测和研究。     

中国海海底沙波对海缆埋设施工的影响分析

基于中国海大陆架区海底沙波的分布、形态和移动特征,分析了沙波对海缆施工的埋设张力和埋设深度的影响。提出了在沙波区进行海缆施工时应注意的事项和需要采取的必要措施,为在中国海海底沙波区进行海缆施工提供参考和借鉴。