胶州湾沉积环境与潮汐汊道演化特征

研究了胶州湾沉积物输运格局，沉积速率和潮汐汊道演化特征，结果表明，胶州湾口门水道内的悬沙净输运是从湾内指向湾外，湾内水体悬沙浓度终年较低，胶州湾的泥沙来源较少，沉积速率较低。历史上的围垦活动虽造成了纳潮量的减少，但口门过水断面面积并未减小。胶州湾是一个地貌演化缓慢，口站过水断面面积小于均衡状态面积的汊道系统。今后，可应用沉积动力学等方法确定维持港口和航道资源所需的纳潮量，结合纳潮海湾的环境保护和生态建设，定量地确定胶州湾的围垦潜力。     

胶州湾近150年来海岸变迁

本文通过多时相卫星遥感结合历史海图、水深资料研究近150年来胶州湾岸线属性和位置变化。1863～1935年胶州湾以自然演变为主导,岸线变化很小,因自然淤积潮间带面积缓慢减小,72年中仅减少了15.68 km~2;而1935年以来受人类活动影响,胶州湾岸线变化很大,大面积的自然潮滩被盐田养殖区和人工填海代替,岸线普遍向海推进,总体上趋于平直造成潮间带面积和纳潮量急剧减小,1935—2005年潮间带面积减小了164.7 km~2,纳潮量减小了0.246 km~2。在近150年的时间里,胶州湾的面积缩小了38.6%,各种岸线类型历史长度变化反映了人类对胶州湾集中开发利用的几个阶段。1863年胶州湾的总水域面积为567.95 km~2,比2008年的大220 km~2,其中,1935年以后胶州湾面积的缩小速率大约是1935年以前的13倍。纳潮量变化规律与潮间带面积变化相似,2005年纳潮量比1863年减小了0.25×10~9m~3,减小了19%,其中1935年以后纳潮量的缩小速率大约是1935年以前的250倍。     

胶州湾近15O年来海岸变迁

本文通过多时相卫星遥感结合历史海图、水深资料研究近150年来胶州湾岸线属性和位置变化.1863～1935年胶州湾以自然演变为主导,岸线变化很小,因自然淤积潮间带面积缓慢减小,72年中仅减少了15.68 km2;而1935年以来受人类活动影响,胶州湾岸线变化很大,大面积的自然潮滩被盐田养殖区和人工填海代替,岸线普遍向海推进,总体上趋于平直造成潮间带面积和纳潮量急剧减小,1935-2005年潮间带面积减小了164.7 km2,纳潮量减小了0.246 km3.在近150年的时间里,胶州湾的面积缩小了38.6%,各种岸线类型历史长度变化反映了人类对胶州湾集中开发利用的几个阶段.1863年胶州湾的总水域面积为567.95 km2,比2008年的大220 km2,其中,1935年以后胶州湾面积的缩小速率大约是1935年以前的13倍.纳潮量变化规律与潮间带面积变化相似,2005年纳潮量比1863年减小了0.25×109 m3,减小了19%,其中1935年以后纳潮量的缩小速率大约是1935年以前的250倍.     

围填海工程对莱州湾水动力条件的影响

本文采用数值模拟的方法研究了2003—2013年10年来围填海工程建设对莱州湾水动力环境的影响。结果表明2003—2013年围填海工程的建设导致了莱州湾海域面积减小7.38%;围填海工程使莱州湾流速整体呈减小趋势,流速减小超过4cm/s面积约占整个海湾面积的24.3%,流速增加大于4cm/s区域仅占4.0%,流向变化整体较小;莱州湾的纳潮量明显减小,平均纳潮量减小了5.57%;围填海工程建设使莱州湾水交换率略有减小。围填海工程弱化了莱州湾的海湾属性。     

海口湾遥感研究1.纳潮量及其变化

通过从遥感影像中提取的水域面积，结合潮汐资料建立纳潮量算式的方法，得到海口湾现有（１９９０年）纳潮量为５．１４×１０￣７ｍ３，１９８４年为５．８０×１０７ｍ３，１９６５年为５．０５×１０￣７ｍ３，文中在分析了决定纳潮量的形态因子和潮差因子后，得出因海口湾形态因子变化而引起纳潮量变化的趋势在１９６５～１９８４年呈减小趋势，递减率为２×１０－３；１９８４～１９９０年呈增加趋势，递增率为１×１０－３．１９８４年前所以呈减小趋势的主要原因是海湾泥沙自然沉淤所致；１９８４年后由于海口港、海口新港进行疏浚，扩充港池等使平均低潮水域面积增加，是引起纳潮量增加的主导因素。     

海口湾遥感研究 Ⅰ.纳潮量及其变化

通过从遥感影像中提取的水域面积,结合潮汐资料建立纳潮量算式的方法,得到海口湾现有(1990年)纳潮量为5.14×107m3,1984年为5.80×107m3,1965年为5.05×107m3,文中在分析了决定纳潮量的形态因子和潮差因子后,得出因海口湾形态因子变化而引起纳潮量变化的趋势在1965～1984年呈减小趋势,递减率为2×10-3;1984～1990年呈增加趋势,递增率为1×10-3.1984年前所以呈减小趋势的主要原因是海湾泥沙自然沉淤所致;1984年后由于海口港、海口新港进行疏浚,扩充港池等使平均低潮水域面积增加,是引起纳潮量增加的主导因素。     

近70年胶州湾水动力变化的数值模拟研究

采用无结构三角形网格海洋模式FVCOM,基于胶州湾不同年代的岸线和水深地形条件,建立胶州湾及其邻近海域各年代的三维潮汐潮流数值模型,从数值模拟角度分析和比较胶州湾不同年代纳潮量、潮汐潮流、水交换率等水动力参数的变化。结果表明:随着胶州湾水域总面积不断缩小,纳潮量在逐渐减小,2008年全湾的纳潮量相对于1935年减少了31.5%,约合3.9×108 m3;海湾流场结构变化很小,流速呈减小趋势;胶州湾欧拉余流"团团转"的多涡结构基本保持不变,最大值都发生在团岛附近;海湾的水交换能力趋弱,对整个胶州湾水体的半交换时间进行海湾平均,不同年代5套岸线下海湾的水体半交换时间分别是37.0 d,36.7 d,39.2 d,39.7 d和40.8 d。     

胶州湾遥感研究——Ⅰ.总水域面积和总岸线长度量算

本文以高分辨力卫星遥感资料(TM861105,TM881025)为依据,量算胶州湾现有总水域面积和总岸线长度,给出历史变迁趋势。结果表明,胶州湾现有(1988年,下同)总水域面积为(390±7)km~2,近60年(1928—1988年)来缩小170km~2;1971年以来缩小62km~2,其中1986—1988两年间急剧缩小13km~2。胶州湾现有总岸线长度为(207±1)km,20年来呈增长趋势,总增长20km,其中1986—1988两年间急剧增长15km。变化最大的岸段为西北和东北部。     

围填海对芝罘湾潮流场和纳潮量的影响研究

本文基于MIKE21水动力数值模型,以1985年、1993年、2010年和2017年4个时期为代表年份,定量识别了芝罘湾围填海工程引起的潮流场及纳潮量的变化情况。结果表明:(1)流场:潮流以往复流运动为主,湾口流速最大可达32.99 cm/s,湾底流速较小,最大为9.49 cm/s,湾口流速远大于湾底流速。围填海工程使湾内流速发生了明显变化,湾内9个代表点位的流速均有所减小,湾口流速变化率较小,湾顶流速变化率较大,2017年湾底流速相比于1985年最高减小量达到39%。(2)纳潮量:芝罘湾在围填海前后4个时期的纳潮量分别为4.701×10~(7 )m~3、4.469×10~(7 )m~3、3.854×10~(7 )m~3和3.690×10~(7 )m~3,对比发现,围填海工程的进行使湾内面积持续减小,纳潮量也持续减小,1985-2017年减小了21.51%,围填海工程弱化了芝罘湾的水动力条件。     

乐清湾近期海岸演变研究

乐清湾是一个与东海相通的半封闭型强潮海湾。通过对1934,1968和1992年的海图对比研究表明:近期乐清湾各等深线所围水域面积持续减小。后一阶段,围垦使岸线推进速度加快,滩涂面积由前一阶段的不断增加转变为不断减小。1934到1968年,西南部最大潮滩华岐潮滩岸线和零米线平均外推速率分别为4.88m/a和13.24m/a;1968到1992年平均淤进速率分别为6.17m/a和8.08m/a。实地采样分析表明:表层水样平均悬沙浓度为0.1043kg/m3,从湾顶向湾口呈不断增加的趋势。悬沙浓度虽较低,但湾内处于低能动力沉积环境,有利于细颗粒沉积物落淤,这是湾内地貌演变的要因。长江入海南移和陆架区再悬浮的细颗粒物质是乐清湾主要的泥沙来源。泥沙自然淤积和人类活动影响是近期乐清湾大部分岸线处于淤进状态的原因。漩门二期工程前后乐清湾的纳潮量减小了5.73%,落潮流相对携沙能力降低为工程前的79%。而根据实测落潮平均流速计算得围垦后落潮流的相对携沙能力减弱为原来的54%。而从1934年到漩门二期围垦工程后,纳潮量减小了22.57%。开辟盐田和围垦造陆工程等人类活动,对海岸演变的影响显著。     

漫话胶州湾海冰

许多人都说胶州湾不淤不冻,其实,世上哪有绝对的东西。不淤不冻,只是相对而言。说它不淤,只是淤轻而已。随着胶州湾面积缩小、纳潮量减少和流速减慢,目前泥沙平均沉积速率是过去(1935～1963年)的2.7倍,泥沙淤积之快,可想而知。说它不冻,更是毫无依据。由于偏北的地理位置,又是伸入陆地的浅水海湾,胶州湾每年都结冰,只是每年冬季气候变化不同,各年冰情轻重不一罢了。国家海洋局北海分局张方俭研究员,从事海冰研究多年,造诣颇     

利用胶州湾的综合开发

胶州湾位于黄海的西缘中部,山东半岛的南岸,近似椭圆形,面积400余平方公里,其中零米等深线以下面积298平方公里,0—2米水深115平方公里,约占总面积的40%,湾口在湾的东南部,宽约3公里,是与黄海相连的唯一通道,湾口及湾的中部为深水区,水深达30米以上;是天然深水航道。胶州湾及周缘地质结构以北东向构造线为主,组成地壳的基底岩     

岸线变迁对大连湾内湾海域纳潮量的影响

根据海图资料统计了1979年、1988年、1998年和2009年大连湾及3个内湾岸线和海域面积变化情况,并运用MIKE21软件建立这4年的潮流场模型。然后,基于潮流场数值模拟的数据计算了1979年和2009年大连湾及3个内湾动态纳潮量,并与用潮差和面积计算的静态纳潮量比较,明确对于水位与潮滩面积关系复杂、海域面积较小的海湾应选用动态纳潮量方法。最后,计算了1988年和1998年3个内湾的动态纳潮量,发现近30年间的围填海工程使得大连湾纳潮量减少15%,3个内湾纳潮量均减少50%。     

半封闭海湾潮间带部分围垦后纳潮量计算的商榷——以胶州湾为例

传统的海湾(泻湖)纳潮量计算方法不能精确地反映潮间带被部分围垦后纳潮量的实际情况,本考虑围堤的影响,将纳潮量分解为堤基以下的“梯形”区和堤基以上的“矩形”区两部分之和,在理论上更加严密。根据改进后方法算出的胶州湾近期纳潮量比传统方法算出的纳潮量大15％左右。可见,半个多世纪以来胶州湾的纳潮量只减少了约15％．而不是传统方法得出的约25％。     

胶州湾纳潮量和水交换数值模拟

基于无结构网格三维有限体积海洋模式FVCOM,采用高精度的水深和岸线资料,建立了适用于胶州湾的三维正压高分辨率数值模型。通过观测与模拟资料的对比,验证了所建立模型的合理性。基于建立的模型,对胶州湾的潮汐潮流进行了精确的数值模拟,探讨了胶州湾潮致余流和纳潮量特征,并首次探讨了胶州湾内各子区域之间的水交换情况。结果表明,分别采用计算一个涨潮或落潮周期内通过特定断面的海水通量和研究区域的水深及水位值直接计算两种计算方法计算胶州湾的平均纳潮量,分别为8.90和8.71亿m~3,结果发现水位对纳潮量的影响最大可达1%以上,不可忽略;大潮时期的纳潮量为小潮时期的2~3倍;纳潮量春季最低,冬季其次,夏秋季较高。以质点追踪法,定量研究了胶州湾内各个子区域之间以及各子区域与外海的水交换情况。结果发现,胶州湾内不同子区域的水交换能力以及达到稳定时间均不同,且投放质点的时刻不同对其具有较明显影响。在涨潮时段,胶州湾西北部海域达到稳定时间较短且交换率高,东北部海域达到稳定时间较落潮时段基本不变但交换率高;落潮时段则相反。     

胶州湾寿命初探

通过胶州湾零线以下面积和总面积的变化及湾口泄潮量变化的规律,预洲未来的变化趋势。重点讨论1935—1985年半个世纪的水域变化,并对胶州湾的开发提出几点看法。     

乐清湾水域纳潮量演变分析

基于1965年以来的不同时期水深地形数据和卫星遥感影像资料,对乐清湾岸线和不同特征值水深所围水域面积的历史变化进行研究,根据GIS技术计算乐清湾近50年的不同水域面积的演变特征。利用实测地形资料和水文数据建立乐清湾海域二维潮流数学模型分析乐清湾水域纳潮量的演变情况。结果表明:(1)乐清湾海域纳潮量近50年减少3.16×10~8 m~3,2013年较1965年减少17.69%,年均递减速率由0.06×10~8 m~3/a增加至近年的1.96×10~8 m~3/a;(2)海湾不同区域围填海造成相应海区水域面积的缩减,但纳潮量对水域面积改变的响应程度有显著差别。内湾滩涂围垦对乐清湾不同湾区纳潮量影响十分有限,外湾围垦对纳潮量的影响由外湾向内湾明显递减。漩门湾二期工程显著改变乐清湾的潮流形态,造成各个湾区纳潮量均出现大幅度的调整。本研究可以为海湾的生态环境保护和预测海湾的发展趋势提供量化的参考数据。     

基于潮沟定点观测的潮间带水、沙、盐交换研究——以长江口九段沙一潮沟为例

为研究潮间带和潮下带的水、沙、盐交换,于夏、秋两季在长江口九段沙一典型潮沟的固定点利用OBS-3A和ADP-XR进行了水深、浊度、盐度、流速流向剖面和回声强度观测。结果表明:(1)夏季大潮、冬季中-大潮、冬季小潮的潮周期垂向平均流速分别为26.5、15.9和8.4cm/s,夏、冬季观测到的最大流速分别为84cm/s和35cm/s。(2)夏季盐度变化范围为0.65—4.91,平均盐度2.14;冬季盐度变化范围为3.5—10.3,中-大潮和小潮平均盐度分别为6.26和7.98。(3)高悬沙浓度出现在涨潮初期和部分落潮末期的低水位阶段;涨潮阶段的平均悬沙浓度是落潮阶段的1.11—7.0倍。(4)涨、落潮阶段的水体和盐输运量大体上趋于平衡;(5)无论是冬夏季或大小潮,潮沟在潮周期内的净输沙方向均指向陆,即落潮输沙量小于涨潮输沙量(平均小40%);平均每个潮周期内净输沙量为6102kg,结合潮盆面积推算的潮周期沉积速率为0.0112mm/tide,或8.2mm/a。     

三门湾猫头深潭及附近海域底床冲淤演变及其动力机制

对1995年采自三门湾猫头深潭及附近海域的原状土样的沉积结构、沉积速率的计算及在历史海图地形对比、剖面重复水深测量等结果进行了分析,研究了该区底床的冲淤演变及其动力机制,结果表明:强劲的水动力条件维持了三门湾猫头深潭及附近海域底床冲淤的动态平衡,近百年来该区冲淤平衡且略有淤积,平均沉积速率为1～3cm/a。由于水体中的悬沙浓度和水动力条件存在季节性差异,使得底床存在冬、春季微淤,夏、秋季微冲的季节性循环。近30年来,围涂等频繁的人为活动使该区内湾纳潮面积和纳潮量分别减少了15%和22%,削弱了落潮优势流,造成深潭中心出现了较快的淤积,平均沉积速率超过10cm/a,且以风暴残留沉积为主。     

大连湾岸线变迁对海域水动力环境的影响

基于1979-1988年、1989-1998年、1999-2009年3个时段的数据资料,对大连湾海域面积和岸线长度的变化进行了统计,给出了30年间大连湾海域面积和岸线长度的变化速率。采用MIKE21软件的HD模块建立了潮流场模型,得到了对应不同时段的潮流场。通过对模拟结果的对比分析得出30年间的围填海工程对大连湾湾口水动力条件的影响很小但对湾顶的水动力条件的影响十分显著。湾顶潮流流速的明显减小,不利于湾顶的水质交换。