潮汐作用影响下滨海地区地下水位的变化频率和滞后性

为了解潮汐对滨海地区地下水位的影响,为相关水利工程建设和水资源开发利用提供依据,文章根据莱州湾南岸的水文观测井和潮位站的观测数据,采用时间序列分析方法和互相关分析方法,研究地下水位相对于潮位的变化频率和滞后性。研究结果表明:由于受地下卤水开采的人为干扰,与潮位相比,地下水位在较低频率时振幅较高;去长期趋势处理对于排除人为干扰效果明显,地下水位的频率振幅与潮位波动规律一致,即均存在明显的12h和24h的周期,但大部分观测井的地下水位受24h周期影响较大,这与潮位差异显著;互相关分析进一步证实地下水位与潮位具有相同频率,潮汐向陆地侵入对地下水位的影响显著,地下水位相对于潮位的滞后时间随其距平均高潮线水平距离的增加迅速上升,二者呈抛物线关系。     

莱州湾南岸海水入侵变化趋势及成因分析

为了探讨滨海经济快速发展形势下莱州湾南岸海水入侵范围变化及其控制因素,利用2011—2015年4月份(枯水期)莱州湾南岸地下水潜水层TDS(可溶性固体总量)、Cl–质量浓度连续监测数据,结合历史资料,分析莱州湾南岸海水入侵分布特征。结果表明,近5年来研究区地下水Cl–质量浓度均值为13.4 g/L,呈由岸向内陆快速减小趋势;研究区海水入侵呈带状分布,2015年入侵线向内陆伸入超过45 km,入侵范围较1980年向陆扩张约11~30 km。通过对比分析得出,研究区年均降雨量、地下水位埋深及地下水超采面积与海水入侵面积呈显著线性相关,发现持续干旱气候、地下淡水超采是导致海水入侵扩张的主要因素,卤水开发、海水养殖及莱州湾沿岸河流拦蓄工程进一步导致海水入侵的加剧。     

莱州湾南岸海水入侵特征及基于WA-NARX混合模型的动态预测

随着我国海岸带经济的快速发展与人类活动的加剧,地下水超采现象十分严峻,由此引发的海水入侵已成为滨海地区普遍存在的地质问题.本研究以莱州湾南岸海水入侵区为研究对象,根据地下水连续监测数据分析了地下水位和电导率的动态变化特征.在此基础上,基于降雨、蒸发、潮汐及农业排灌用电量等影响地下水动态变化的因素,建立了小波分析(WA)...     

莱州湾海底地下水动态及影响机制研究

地下水监测及数理分析是地下水动态研究的主要方法。但目前海岸带地区多以陆域地下水监测为主,海域部分尤其具有多层含水层系统的海底地下水缺少直接监测数据。本研究通过海域钻孔ZK03与ZK08实时监测不同层位海底地下水动态以及海洋潮汐变化,结合其地层结构和沉积演化背景,分析莱州湾海底地下水动态特征并揭示其影响机制。研究结果表明,莱州湾海底地下水动态具有周期性和分层性特征;全新世含水层与海水关系密切,其海水入侵界面垂向上厚10 m左右。海底地下水分层与沉积地层划分大致相同,其动态特征是在地层结构及沉积演化环境影响下,降水、径流及潮汐驱动不同层深地下水间或地下水与海水间混合作用的结果。本文初步构建了海底地下水分布模式,探讨区域地下水与海水的相互作用关系。莱州湾海底地下水动态研究对于深入分析海(咸)水界面变化机制及探索海底地下水排泄具有推动作用。     

黄河三角洲浅层地下水位年内变化特征及影响因素

基于黄河三角洲地区3个站位的1小时一次的浅层地下水位连续观测记录,将浅层地下水位与同时期ERA5高分辨率再分析实际蒸发量数据结合,并联合潮位、降水量和径流量等数据,通过快速傅里叶变换、时序分析等方法,分析并阐明了黄河三角洲地区浅层地下水位变化的特征及机制。结果表明：（1）不同的沉积环境导致了浅层地下水位整体变化的差异。表层沉积物渗透性相对较强区域,浅层地下水位波动剧烈;而表层沉积物透水性较差地区,浅层地下水位在6月中上旬存在低谷,但总体相对稳定;（2）潮汐对黄河三角洲浅层地下水位在水平方向的影响范围至少可达7km,但不超过15km。在其影响区域内,浅层地下水位波动滞后于潮汐的时间存在年内变化,分为两个时间上持续各6个月的区间,二者数值相差约12h;（3）降水量与实际蒸发量是黄河三角洲浅层地下水位升降最主要的影响因素。此外,农业活动也对浅层地下水位的变化有一定影响。对黄河三角洲浅层地下水位变化规律研究,能够为本地区土地盐碱化、海水入侵灾害防治与生态保护提供科学依据。     

莱州湾海平面上升和潮差增大对工程设计标准的影响

通过对黄河口和莱州湾沿岸的实测潮位分析和不同时期渤海潮波的数值模拟,证明了黄河口和莱州湾的潮波随时间推移明显变化。黄河口泥沙大量沉积造成的海洋环境改变是导致潮波变化的主要原因。海平面上升也是引起潮波变化的原因之一。从不同时间的半日潮同潮图和潮汐调和常数可以明显地看出,莱州湾西部的潮汐性质正从半日潮混合潮性质向正规半日潮性质转变。由此引起的平均高高潮位、平均大潮差、平均低低潮位都有明显的增大趋势。沿     

莱州湾东岸海底地下水来源判别及量值估算

采用稳定同位素——¹⁸O、D, 结合常规离子分析结果确定了莱州湾东岸海底地下水的来源, 并采用数值方法估算了其量值。结果表明: 莱州湾东岸海底地下水主要来源于波浪、潮汐的海水补给, 同时在一定程度上受地下水径流排泄的影响, 三者对海底地下水的贡献率分别为 31.0%, 56.3%和 12.7%。研究结果对于合理开发、科学保护海底地下水具有重要现实意义。     

基于模糊聚类分析的莱州湾南岸地下水化学分布特征研究

针对莱州湾南岸咸水入侵区地下水质连续、渐变和边界模糊的特征,利用规格化变换对莱州湾南岸地下水化学组分数据进行标准化,采用夹角余弦法作为相似系数,用平方法计算传递闭包构造模糊等价矩阵进行模糊聚类分析,将莱州湾南岸地下水划分为3类并绘制其平面分区图.在此基础上,用探索性数据分析技术的箱线图分别识别各类地下水各组分的分位数、中位数、极值等数据分布情况,并结合 Radial 图绘制各类地下水各组分均值;利用基于 CA 舒卡列夫分类方法的 Piper三线图识别了各类地下水的水化学类型;最后在相关分析基础上选取代表性指标绘制等值线图,结合模糊聚类分区探讨了分区各指标的空间结构特征及内在机理.综合上述分析,定义玉区为海水入侵重点治理区,域区为海水入侵综合防范与整治区,芋区为卤水区.     

最近50年来莱州湾西-南部淤泥质海岸地貌演变研究

在野外考察和前人研究基础上,以1976-2009年间4个时相的MSS/ETM+遥感影像和1958、1984、2002年测量的三期海图为主要数据源,运用3S（RS/GIS/GPS）技术,对最近50年来莱州湾西-南部淤泥质海岸地貌演变进行了研究。结果表明：近50年来,以青坨子为界,莱州湾西、南岸虽均为淤泥质海岸,但其海岸地貌演变存在明显的差异性。具体表现在,莱州湾西岸与南岸的海岸线和等深线变迁时间不同步、变迁幅度差距大、岸线形态不同;莱州湾西岸和南岸地貌类型空间分布不同,转换的趋势、净方向、速率和幅度差异也十分明显以及莱州湾西岸和南岸水下地貌冲淤变化差距悬殊等。莱州湾西海岸的地貌演变与黄河河口-三角洲的地貌变迁基本正相关,变化幅度也较大,后期受到人类活动影响较为明显。海湾南岸的地貌演变受人类活动的影响也日益显著,但其海岸地貌的演变与西岸黄河口-三角洲地貌的剧烈变迁基本无关,莱州湾西岸黄河入海水沙的减少乃至断流对南岸冲於状态变迁也未有显著影响。     

莱州湾西部沉积物粒度特征及沉积分区

基于莱州湾西部13个岩心柱样粒度组分与参数,运用Flemming粒度三角图,结合系统聚类分析方法,在对岩心柱样进行分类的基础上,将莱州湾西部划分为4个区域,即现代黄河口侧缘、广利河口北潮滩、莱州湾南岸和中部浅海区。根据粒度曲线特征,分析了每个区域内沉积环境的时空变化。结果证明:莱州湾西部百年来沉积特征建立在黄河形成沉积环境之上,沿岸短源河流对沉积环境产生了不同程度影响。现代黄河口侧缘沉积环境受黄河影响至今,沿岸河流改造作用较小;广利河口北潮滩沉积环境形成于黄河行水期间,目前广利河水系对原有沉积环境改造作用明显;莱州湾南岸小清河、弥河取代黄河成为影响沉积环境的最重要因素;莱州湾中部海域则受到沿岸河流的综合影响。沉积环境以广利河口为界限,呈现南北分异。北部沉积环境随时间变化明显,在垂向上反映了黄河多期次行水带来的沉积特征;南部沉积物质来源依次为广利河、小清河、弥河,沉积环境在水平方向上变化明显。     

莱州湾南岸浅层地下水特征的空间变异性研究

以整个莱州湾南岸区域作为研究对象,运用经典统计学和地统计学相结合的方法研究了该区2007-2009年浅层地下水埋深及矿化度的空间变异特征,并绘制了其空间分布图.结果表明:地下水矿化度和埋深在东西和南北两个方向都呈二阶趋势效应,具有强的空间自相关性,说明主要受自然因素影响;kriging插值表明:离海岸线距离越近地下水矿化度越大,地下水埋深表现为西南部较深,而东南部和西北部较浅,地质构造、河流及海水入侵等自然因素作用是形成该空间格局的重要因素.地下水特征的空间结构性和定量化研究对莱州湾南岸地区地下水资源评价和区域水盐迁移调控有着直接的现实意义.     

渤海海湾纳潮量现状卫星遥感调查与分析

利用14景环境与灾害监测预报星(HJ-1A/1B)CCD相机卫星数据,提取不同潮位下渤海海湾的水域面积.结合潮汐订正的方法,计算获得了2010年辽东湾、渤海湾和莱州湾的纳潮量分别为9.32x1010m3、3.03x1010m3和0.54×1010m3.计算结果将为渤海动力学研究提供参考.     

山东滨海低平原区盐渍土盐分的时空变异研究

文章运用地统计学的方法对山东滨海盐渍土年际空间变异和分布特征差异进行分析研究,结果表明:黄河三角洲表层土壤的盐渍化程度较高且在年际变化上呈积盐趋势,莱州湾南岸则呈脱盐趋势但盐渍化面积增加;山东滨海低平原区盐渍土受结构因素的影响加剧;表层土壤盐分的分布规律与地形有密切关系,盐渍化类型与盐渍化程度的分布特征基本吻合;莱州湾南岸应注意防止土壤碱化。由此提出因地制宜综合开发、减少土壤盐分输入、加强盐分淋洗、改善土体性质和防止土地碱化等建议,对滨海地区后备土地水土资源的开发利用具有指导作用。     

基于数值模拟的强潮海湾潮汐预报模型精度分析：以三门湾为例

全球潮汐预报模型在深水大洋具有较高的精度, 但在近岸强潮海区由于地形岸线、模型分辨率等原因精度不一, 难以直接应用。三门湾海域多年平均潮差4 m, 最大潮差可达7 m,是典型的强潮海湾, 为了评估TPXO9.0、TPXO9.0-atlas TOPEX/POSEIDON TIDES）、NAO.99b（National Astronomical Observatory of Japan）与GTM（Global Tide Model） 4 种预报模型在三门湾海域的预报精度, 本文分别通过上述4 个潮汐预报模型提取水动力数学模型开边界进行对比,并利用提取的开边界潮位对二维水动力模型进行驱动。通过计算分析潮位站实测数据与数值模拟结果的误差, 研究4 种预报模型模拟的三门湾潮汐变化得出, NAO.99b 模型在三门湾海域整体预报精度最佳, 分潮振幅、迟角和实测数据误差最小, TPXO9.0-atlas 分潮振幅模拟较好, 但迟角误差较大。对湾内四大分潮进行潮汐调和分析发现, 三门湾海域以半日潮为主, M2、S2 和K1分潮振幅由湾顶向湾口递减, O1分潮相反。     

莱州湾海水入侵区地下水水化学特征

对莱州湾沿岸(中国东部沿海海水入侵现象最为严重的地区之一)12个观测井(详细列举了4个)内7种主要离子浓度变化进行了分析,得出海水入侵区地下水中的主要离子浓度与地下水位的相关关系;并将莱州湾沿岸分为不同入侵区(海水入侵区和咸水入侵区),分别总结了随着海水入侵的发展地下水水化学类型的变化。     

莱州湾沿岸地下水水化学特征分析

对2009年6月在莱州湾沿岸采集的地下水样品进行水化学特征分析,结果表明:(1)莱州湾东、南岸海水入侵区地下水中的Na+和Cl-与TDS之间呈显著相关,地下淡水中对应的相关系数较小;海水入侵区地下水中K+、Ca2+、Mg2+、SO24-也与TDS有较为明显的正相关关系。(2)根据离子比值特征分析,南岸海水入侵区地下水阳离子交换程度普遍高于东岸,其淡化历史也较东岸长。(3)莱州湾沿岸地下水,由电导率推算的矿化度值同实测值之间的相对误差均较小,在海水入侵监测中可以利用电导率作为矿化度的替代指标。     

莱州湾环境污染遥感信息提取试验

采用Landsat 图像跨度40 多年数据, 利用遥感手段对莱州湾7 大排污口环境污染状况进行了遥感信息提取试验, 结果显示与多年来分析调查的结果一致, 即通过入海排放口水色变化以及像素分析发现自20 世纪90 年代以来, 莱州湾海水污染逐年加重; 通过MODI 数据和ENVISATASAR数据分析提取了莱州湾2011 年的海温变化、叶绿素浓度分布和海面溢油信息, 结果显示该区域近岸海温和叶绿素浓度偏高, 海上溢油风险加大。研究结果表明, 利用遥感技术能有效地提取海区环境污染信息, 可以作为监控海水污染的有效手段之一。     

基于潮位观测的三亚湾海岸侵蚀遥感提取与分析

为了研究20世纪90年代初期至今海南三亚湾的海岸侵蚀情况,基于潮位观测数据,采用遥感与GIS技术,提取了三亚湾1991、2013年两个时期的水边线位置变化信息,用于反映该时期海岸线的相对位置变化关系,完成海岸侵蚀信息提取。综合利用多种遥感指数、高分辨率遥感影像、人类活动记录等多源信息,对海岸侵蚀的原因进行了详细分析。理论分析结果表明:根据潮汐与农历日期的对应关系,选择农历日期最接近、成像时间差最小的遥感影像,能够有效消除潮汐对水边线位置的影响。实验结果表明:三亚湾的砂质海岸存在明显的侵蚀现象,海岸西段最大后退距离达45—60 m,中段最大后退距离达60 m,东段最大后退距离达30 m。分析结果表明:三亚湾海岸侵蚀受人类活动和自然因素的共同影响,海岸工程的建设、近岸原生植被的破坏是海岸侵蚀的重要原因,后续应更加合理开发与利用海岸线资源。     

海水入侵对莱州湾地下水氟释放潜在影响研究

分析莱州湾海水入侵与莱州湾富氟地下水概况,并讨论了海水入侵对莱州湾地下水氟释放的影响。莱州湾海水入侵改变了地下水地球化学性质,这一过程将有利于增加地下水水-岩作用过程中氟释放,从而促进地下水氟释放,莱州湾地下水氟富集与海水入侵存在某种潜在关系,特别是与古海水(咸、卤水)入侵有关。开展相关的模拟及实验研究对沿海地区氟中毒机理以及海水入侵环境效应等具有十分重要的意义。     

渤海南部早-中更新统湖相沉积的粒度特征及其对沉积环境的指示

通过对莱州湾南岸Lz908孔下部47m沉积物的粒度分析,揭示了该地区沉积物的粒度特征:平均粒径介于3.2Φ~7.4Φ,大部分为黏土质粉砂,少部分为砂质粉砂,亦含有少量粉砂质砂;分选系数介于1.1~2.5,分选较差;偏度绝大多数介于0.7~2.4,表现为正偏和极正偏;峰度介于1.9~3.4,表现为平坦和正态。通过粒级组成、粒度象特征、粒度结构散点图等的综合分析,表明:钻孔下部沉积物与上部沉积物相比,指示了相对低能稳定的水动力环境;莱州湾南岸地区在早-中更新统处于浅湖相与深湖相交替存在的沉积环境。因此,本文认为对渤海莱州湾南岸地区沉积物粒度特征的研究可以有效的判断沉积环境,提取古环境信息,是沉积环境的重要替代指标。