近13O年胶州湾自然形态和冲淤演变探讨

以胶州湾不同时代的海图为依据,采用人机交互方式,利用数字化板和地学软件,对胶州湾海底冲淤态势进行了半定量(精确到量级)分析,划分了湾内淤积区、侵蚀区,并给出了历史变迁趋势.结果表明,20世纪80年代以前,胶州湾基本处于淤积缩小状态,沧口水道和环流中心的海湾中部及沿岸各小湾为淤积区,湾口部分和外湾侵蚀;20世纪80年代末90年代初,胶州湾反向发展,转为侵蚀,侵蚀区从湾口向内湾经各水道辐射分布,仅侵蚀区之间分布着小片淤积区.     

近130年胶州湾自然形态和冲淤演变探讨

以胶州湾不同时代的海图为依据 ,采用人机交互方式 ,利用数字化板和地学软件 ,对胶州湾海底冲淤态势进行了半定量 (精确到量级 )分析 ,划分了湾内淤积区、侵蚀区 ,并给出了历史变迁趋势。结果表明 ,2 0世纪 80年代以前 ,胶州湾基本处于淤积缩小状态 ,沧口水道和环流中心的海湾中部及沿岸各小湾为淤积区 ,湾口部分和外湾侵蚀 ;2 0世纪 80年代末 90年代初 ,胶州湾反向发展 ,转为侵蚀 ,侵蚀区从湾口向内湾经各水道辐射分布 ,仅侵蚀区之间分布着小片淤积区     

泉州湾泥沙运移特征的初步研究

泉州湾属于潮流、径流和波浪综合作用下的山地海湾,根据两次(1994年6月和2001年12月)水文泥沙实测资料,分析泉州湾悬浮泥沙和沉积物分布特征,研究其沉积物来源,并探讨北水道的沉积速率。悬浮泥沙含量自河口(湾顶)-湾口-外海逐渐降低。高值区出现在水道和河口,冬季高于夏季,大、中潮高于小潮。泉州湾沉积物分布与水动力强弱环境呈很好的对应关系。晋江携带入海的泥沙是研究区的主要物源：海岸侵蚀来沙与湾外来沙也提供了部分物源。南、北水道分别属于落潮槽与涨潮槽两种不同性质的水道。北水道沉积物较细,以沉积作用为主,其入口处淤积程度较轻,而在上游淤积程度相对较重;南水道流速较大,沉积物较粗,是泥沙输运主要通道,地形变化不明显。     

胶州湾铅-210比活度的分布模式及百年尺度的沉积速率

2006年6月在胶州湾采集柱状岩心并对岩心沉积物中铅-210比活度进行测试分析,结果表明,铅-210沿岩心的垂向分布具有两段、三段模式和异常的多段、倒置模式等。基于铅-210的CIC(constant initial concentration)计年模式和铯-137时标,并且结合历史海底地形对比,计算出近百年来胶州湾海域的现代沉积速率为1.49~24.96 mm/a,沉积通量为0.17~2.62 g/(cm2.a)。除沧口水道末端个别区域外,胶州湾多数区域(包含水道)的沉积速率较低,量级为100mm/a,湾内水道主要呈现出微淤甚至侵蚀,表明近百年来胶州湾沉积环境相对稳定,在可作为航道资源的湾内水道并未出现显著淤积。     

胶州湾水交换及湾口潮余流特征的数值研究

利用基于普林斯顿海洋模式建立的胶州湾及临近海域潮汐潮流数值模型,结合胶州湾口走航式声学多普勒海流剖面仪(ADCP)测流资料,研究了胶州湾口的潮(余)流特征,并在潮流模型的基础上耦合建立了水质模块,模拟了胶州湾的水交换过程。考虑M2,S2,K1,O1,M4和MS4六个主要分潮,胶州湾口潮流场的模拟与ADCP观测数据吻合较好。外湾口水道上的潮流非常强,大潮期间观测到201 cm/s的峰值流速。团岛岬角的两侧分别存在一个流向相反的余流涡旋,两涡旋在团岛附近辐合,形成了57 cm/s的离岸强余流。整个胶州湾平均水体存留时间为71 d,平均半交换时间为25 d。胶州湾水体交换能力在空间分布上有很大差异:湾口海域最强,向湾顶逐渐减弱。湾内存在两个弱交换区,分别位于湾的西-西南部和东北端,水体存留时间多超过80 d,湾西局部水域最长达120 d,而半交换时间也大多超过40 d。潮流场的结构、强度,以及与湾口距离的远近是造成湾内水交换能力空间差异的主要原因。     

泉州湾泥沙运移与冲淤变化

运用"粒径趋势分析"方法研究泉州湾泥沙净输运趋势,借助210Pb测年法测定湾内北水道的沉积速率,并通过海图对比计算海湾冲淤变化.结果表明,泉州湾总体处于淤积之中,但湾内冲淤分布不平衡:北水道淤积程度重,其中上游是湾内的现代沉积中心;南水道是泥沙输运出湾的主通道,局部略微侵蚀.湾内涨、落潮流路的平面分异和地形条件的制约是北水道淤积的主要原因,强劲的落潮流以及径流是南水道成为泥沙输运主通道的主要动力条件.     

灌河河口河道冲淤演变及航道自然条件分析

通过对近20 a实测水文地形资料的深入分析,得到了灌河干流河道及出口水道的冲淤演变规律:干流河道在盐东控制闸建闸前,以响水为界上段冲刷下段淤积,建闸后,从多年平均来看上段明显淤积下段冲刷;近10 a来,陈家港以下的干流河道弯道凹岸处均为深槽逼岸的冲刷区,且处在持续稳定冲刷状态;自20世纪80年代以来,灌河口外岸滩冲刷强度减弱,近10 a来,河口外冲淤近于平衡状态。这些研究为灌河口码头、航道等工程建设提供科学依据。     

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。     

胶州湾表层沉积物重金属元素分布特征及其影响因素

利用胶州湾高密度网格化的306个表层沉积物样品地球化学分析数据,研究了胶州湾表层沉积物重金属空间分布规律,探讨了影响其空间分布差异性的因素。研究结果表明:Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As重金属元素由近岸向湾内呈现出差异性的分布规律,值得注意的是,Cu、Pb、Zn、Hg和Cr5种重金属元素在黄岛北部也存在一个明显的高值区;20世纪80年代以来人类活动的加强使得胶州湾的物质来源发生了明显的改变,其成为影响胶州湾表层沉积物重金属空间分布的最主要因素,此外,胶州湾的底质类型、复杂海洋水动力环境、底质类型多样性及生物作用等因素也对重金属的空间分布起到了不同程度的影响。     

胶州湾浅表地层沉积物粒度特征及其环境意义

对采集于胶州湾内的2个柱状样进行了粒度、210Pb测年等实验测试,分析其粒度特征并结合计算得出的沉积速率探讨其环境意义。结果表明:胶州湾浅表沉积层具有双层结构,上部为黏土质粉砂,反映了沉积动力较弱的海湾相沉积环境;下部为含砾中—粗砂,反映了沉积动力较强的河流相沉积环境。上部海湾相沉积速率的差异反映了沙脊区水流速度较小,淤积厚;潮沟水道内水流速度较大,淤积薄。     

胶州湾网采浮游植物群落结构的长期变化

依据20世纪80年代以来胶州湾浮游植物的调查资料,系统分析网采浮游植物群落的长期变化特征。结果表明,自1981年以来,胶州湾浮游植物总量呈现增加的趋势,但空间分布格局没有发生明显改变。胶州湾的浮游植物优势种组成发生改变,洛氏角毛藻、密联角毛藻、波状石鼓藻、叉角藻与梭角藻等成为近5年来新的优势种。胶州湾浮游植物优势类群数...     

胶州湾的生态环境演变与营养盐变化的关系

作为我国人为影响海洋研究与海洋学基础研究的典型海域，胶州湾历经90年的科学调查和研究，获得了系统的对胶州湾海洋学的认识。本文总结归纳了近年来胶州湾的生态环境变化状况、营养物质输入以及百年来生态环境演变的主要结果和结论。近年来，胶州湾海水呈现“高氮-低磷-低硅富营养化”状况较明显，浮游生物生物量有增加的趋势，输入到胶州湾营养物质的量巨大，总溶解态氮的年输入通量为6 945.4 t/a，其中无机氮、有机氮分别为4 453.1 t/a，2 492.3 t/a。点源和河流是总溶解态氮的主要输入方式，分别占无机氮输入通量的39%和20%，有机氮输入通量的31%和41%。总溶解态磷的年输入通量为160.6 t/a，其中无机磷的输入略高于有机磷，二者分别为88.0 t/a，72.6 t/a。河流和点源是无机磷的主要输入方式，分别占无机磷输入通量的40%和30%，而对于有机磷而言，河流是其主要的输入方式，可占其输入通量的51%，而地下水和点源也分别占输入通量的24%和15%，这些大量输入的营养物质对胶州湾生态环境变化起了关键作用。胶州湾百年来经历了三个阶段的演变，20世纪70年代以前，胶州湾受人为影响很小，其化学要素水平基本呈现“背景值”且比较稳定，从20世纪80年代起，胶州湾明显受到人为活动的影响，其沉积物中的化学组分持续增加，直到20世纪90年代中到2000年达到高峰，2000年后，由于环保治理措施的加强，沉积物中的化学组分呈明显降低趋势，基本稳定在较低的水平。     

辽河油田太—葵管道路由区海底冲淤变化研究

辽河油田太—葵管道路由区位于辽东湾顶潮汐水道区。通过不同时期实测水深对比,得出该区海底冲淤变化趋势:海区总体呈微淤态势,潮汐水道两侧浅滩淤积,两侧边坡一侧侵蚀另一侧淤积,发生平面迁移。管道路由一线蚀淤幅度较小,一般不超过0.5 m,最大侵蚀区发生在水道底和两侧边坡,是海底输油管道容易冲刷悬空的潜在危险区,需采取深埋措施提高安全性。     

胶州湾初级生产力周年变化

根据2003年5月—2004年4月逐月对胶州湾初级生产力的调查研究,分析讨论了胶州湾初级生产力的周年动态变化特征。结果表明,胶州湾初级生产力存在着明显的季节变化:夏季是一年中的高峰,平均为835.72mgC/(m2.d),春、秋季次之,分别为286.00mgC/(m2.d)和247.81mgC/(m2.d),冬季最低,平均为102.27mgC/(m2.d)。初级生产力平面分布特征为:夏季高值区一般位于湾西北部和东北部近岸水域,秋季至次年春末的高值区一般位于湾东北部近岸水域,湾中部和湾口海域较低。湾外海域除夏末秋初与湾中部水平接近外,其它季节比湾中部和湾口低,呈自湾内向湾外递降的分布趋势。6月下旬记录到7213.48mgC/(m2.d)初级生产力的最高值,位于湾东侧近岸,该高值持续时间很短,在时间上恰巧对应于一周前的一次强降雨过程。温度是影响胶州湾初级生产力季节变化的决定因子。     

胶州湾营养盐的长期变化及其生态效应

依据改革开放40 a来胶州湾营养盐状况历史资料以及2018—2019年的现场调查,对胶州湾营养盐历史变化过程及其生态效应进行了系统分析。结果表明:营养盐的浓度变化大致以2008年为分界节点,在2008年前胶州湾溶解无机氮(DIN)浓度呈现持续上升趋势,而溶解无机磷(DIP)、活性硅酸盐(DSi)浓度则先略有减少后快速增加;2008年后胶州湾3种营养盐浓度均快速减少。营养盐限制状况由20世纪80年代初期的氮限制、20世纪90年代的硅限制转变为目前的磷限制。胶州湾Chl a年均质量浓度一直在3μg·L^-1上下波动但近年来则呈下降趋势,浮游动物生物量1994年后大幅度增加。分析发现,入湾营养盐通量的增加和海域面积缩小是2008年前胶州湾营养盐浓度增加的主要原因,而近十几年来胶州湾环境综合整治措施的大力实施则是氮、磷营养盐浓度减少的主要原因。2010年以前贝类养殖是控制胶州湾浮游植物生物量的主要因素,但近年来溶解无机磷浓度的减少和浮游动物生物量的增加是Chl a质量浓度呈下降趋势的主要原因。     

胶州湾营养盐环境容量计算

根据营养盐在多介质海洋环境，包括海水、浮游植物、浮游动物、悬浮颗粒和沉积物中分布动力学模型建立了胶州湾溶解无机氮（DIN）和磷酸盐（PO4-P）自净容量、环境容量和剩余环境容量的计算方法。结果表明，胶州湾营养盐自净容量夏季最大，冬季最小，春秋居中，这主要是海洋中物理、化学和生物自净过程共同作用的结果。胶州湾DIN剩余环境容量和PO4-P剩余环境容量在20世纪70年代末至80年代中期变化较小，相对一级海水水质标准下的环境容量还具有约60％的容纳能力。但自80年代中后期至90年代中后期，营养盐剩余环境容量迅速减小，其中至1997年DIN剩余环境容量已超过1级海水水质标准下环境容量的70％，而自90年代末开始DIN剩余环境容量又有所增加，而PO4-P剩余环境容量减小速度趋缓。胶州湾营养盐环境容量计算不仅可以深入了解海洋各种自净过程对特定海域容纳营养盐能力的作用，而且更为重要的是可以为排海营养盐总量控制方案的制定提供直接、科学和实用的理论基础和技术支撑。     

1958年以来莱州湾南部海岸线及水下地形演变

莱州湾南部自20世纪80年代以来海岸地貌发生了显著变化，研究海岸地貌的演变规律对海岸防护和海岸带资源可持续利用具有重要意义。本文以不同时期测量或成像的海图和遥感影像为数据源，基于RS和GIS技术对海岸线和水下岸坡演变进行定量研究。结果表明：(1)1958–2021年自然岸线逐渐减少，人工岸线逐渐增加，到2021年人工岸线长度约占总长度的87%，海岸线演化与海岸带建设密切相关；(2)以1984年为界，1984年前以自然演变为主，1984年后人类活动起主导作用，自然演变下海岸线以向陆蚀退为主，人为干预下以向海推进为主；(3)水下岸坡冲淤分布极不平衡，总体呈侵蚀–淤积–淤积减缓的趋势。南部河流入海口处在1984年后基本呈侵蚀状态。0 m和2 m等深线有前进有后退，但变化幅度相对较小；5～9 m等深线在堤河以西海域向海前进显著，其冲淤演变复杂；10 m等深线以堤河为界表现出西淤东蚀的状态。河流来沙是导致海岸线和水下岸坡演变的重要物质基础，波浪和潮流是主要的驱动力。人工设施在引起河流输沙减少的同时，也导致海岸线大幅向海推进、入海河口受到侵蚀。东北部莱州浅滩附近受人为影响处于侵蚀、解体状态，未来将...     

胶州湾氮、磷浓度的三维数值模拟

考虑了近岸海域影响氮、磷含量、时空分布的主要物理、生物化学过程,建立了胶州湾海域非保守物质(氮、磷)的水质预测模型。模型将氮、磷及与其相关的浮游植物、浮游动物作为状态变量,模拟了胶州湾海域夏季各状态变量浓度的时空分布。结果表明胶州湾北部氮、磷浓度最高,湾中央及湾口海域水质较好,各变量垂向分布均匀。数值模拟结果与监测结果及历史资料较为符合。     

柘林湾多口门潮汐汊道动力地貌的演变

潮汐汊道是连接内湾和外海、维持港口通航和水体交换的枢纽,其演变特征是整个澙湖、海湾地貌体系研究的基础。选取典型多汊型潮汐汊道系统——柘林湾为研究对象,以实测资料和历年海图、地形图为基础,结合SELFE(semi-implicit Eulerian-Lagrangian finite-element)模型,研究多汊型潮汐汊道水动力结构、泥沙运动及自然和人类活动影响下的演变特征。结果显示,20世纪70年代澄饶大联围之前,共享柘林湾125km2纳潮水域的5个汊道同时维持稳定;围垦工程后,西侧2个汇潮口门封闭,纳潮面积减少50%,导致湾内动力减弱,韩江来沙中断,湾外浅滩冲刷,泥沙向湾内输送,30多年来三百门水道显著淤积,小金门稳定,大金门冲淤调整,小门水道淤积不稳。围垦工程后小金门水道的纳潮面积变化甚少,水动力及输沙仍为落潮占优,汊道环流发育,汊道断面冲淤微调,维持稳定;大金门汊道所控制的纳潮面积减小1/3,口门涨、落潮流速不对称性减弱,汊道冲淤调整;小门水道纳潮面积剧减一半以上,汊道延长弯曲,大金门与小门水道的环流结构加剧了该汊道的淤积和不稳定。     

石岛海域潮流通道及岬湾的泥沙动力机制研究

石岛海域潮流通道的动力条件强劲,潮流通道向岸一侧的黑泥湾敞开性高,波浪作用明显,水道、岬湾底质类型包含砾石、砂、粉砂、淤泥各种类型,因而泥沙运动具有特殊性。基于FVCOM的泥沙模块,采用拟合希尔兹曲线改良模型的泥沙起动条件,同时采用多组分泥沙百分含量分布来反映不同地区的底质类型,研究黑泥湾海域夏季泥沙运动规律。模型参数采用2010年沉积物粒度分析资料率定,潮汐、潮流、波浪、悬沙模型采用2006年观测资料及遥感图验证,冲淤模型采用1980—2006年测深资料进行趋势比对。结果显示,黑泥湾整体呈弱侵蚀状态,潮流通道西侧出现N—S向带状侵蚀区,半月潮周期内最大冲刷深度3.5mm。潮流通道水动力条件强,但沉积物成分较粗,侵蚀较弱。镆铘岛东侧近岸海域冲淤变化复杂,冲刷或淤积趋势交替占据优势,半月潮周期内,潮差高于1.4m时潮流较强,冲刷为主导趋势,潮差下降后,非本地起动的泥沙逐渐在此淤积,淤积为主导趋势。