基于数值模拟与统计学方法的南黄海近岸沙脊与水道稳定性评价

以南黄海江苏岸外辐射沙脊群为对象,基于已验证的该区域沉积动力学数值模型模拟近30 a(1979~2011年)的水下地形演化,计算辐射沙脊区域海底地形年际变化标准偏差,对沙脊和水道的地貌稳定性进行定量评估。研究发现,地形变化标准偏差愈小,地貌愈稳定;标准偏差愈高,地貌愈不稳定。定量地确定了南黄海辐射沙脊区域内沙脊与水道稳定性系数的时空分布,发现主要淤积区域位于沙脊周围,近岸沙洲有淤高的趋势;主要侵蚀区位于水道,沙脊间水道逐渐冲刷加深,如西洋水道和黄沙洋水道。本研究提出的基于海底地形年际变化标准偏差确定地貌稳定性评估方法,可为海岸陆架地貌稳定性研究、区域资源开发和环境保护等提供参考。     

中国陆架潮流沉积体系和模式

在1991年中法合作渤海潮流沉积研究的基础上,查阅了国内外有关研究成果,分析了中国陆架的水深地形、沉积地貌与潮流动力的关系,认为潮流对中国陆架的海底地貌和沉积的形成发育起了主导作用。当潮流流速大于3节时,潮流的侵蚀作用是主要的,往复潮流多形成冲刷深槽,大大刷深了海峡或水道。当潮流流速1－3节时,潮流的沉积作用是主要的,多形成浅滩,即潮流沙脊和潮流沙席。以M2分潮椭率绝对值0．4为界,大于0．久者意味着潮流旋转性强,多形成潮流沙席;小于0．4者意味着潮流往复性强,多形成潮流沙脊。提出了我国邻近陆架发育了5个现代潮流沉积地貌体系：（1）黄海东部潮流沉积体系,它由西朝鲜湾潮流沙脊和其南部的沙席两者组成;（2）渤海东部潮流沉积体系,它由老铁山水道冲刷槽,辽东浅滩沙脊和渤中浅滩沙席三者组成;（3）长江口外潮流沉积体系,它由江苏滨外潮流沙脊和长江口浅滩潮流沙席组成;（4）台湾滨外潮流沉积体系,它由台湾海峡冲刷槽、台湾浅滩沙脊、澎湖水道冲刷槽和台中浅滩沙席四者组成;（5）琼州海峡潮流沉积体系,它由琼州海峡冲刷槽、东浅滩沙脊和西浅滩沙脊三者组成。此外,在东海陆架上还有冰后期海侵早期形成的残留潮流沉积体系。全新世陆架浅海潮流沉积模式可分海峡一浅     

中国基岩海湾潮流地貌模式及其沉积动力特征

对我国基岩海湾内的潮流沉积和地貌进行了系统研究。根据潮滩、潮流水道、潮流沙脊等地貌单元的组合特征，概括出3种潮流地貌模式：潮滩型、滩-槽型和滩槽-脊型。通过各模式海湾环境特征的对比分析，设定紊动射流系数Rbjet做为判别潮流水道形成发育程度的水动力参数，发现潮流水道较为发育的滩-槽型和滩-槽-脊型海湾往往开敞度较小，纵深较长，而平均潮差较大，Rbjet大于45。潮流沙脊是区分滩-槽型和滩-槽脊型潮流地貌模式的标志地貌，粗颗粒泥沙来源是其发育的必备条件：残留沉积、海岸侵蚀来沙丰富的海湾内潮流沙脊发育；河流来沙则可以改造形成小规模现代潮流脊；而靠近大河河口，细颗粒来源丰富的海湾则不利于潮流沙脊发育，湾内形成滩-槽型潮流沉积。     

冰消期海侵进程中南黄海潮流沙脊的演化模式

南黄海东侧底形资料、浅地层剖面和YSDP-102钻孔揭示了冰消期海侵初期的古潮流沙脊群；南黄海QC2孔上部岩心又揭示了全新世中期的埋藏古潮流沙脊群；8422柱状岩心补充了若干现代南黄海沙脊群-苏北岸外辐射状沙脊群的特征，根据^14C测年、ESR测年及突变事件的分析，获得了不同时期沙脊形成的年代标尺，并获得以下结论：（1）沙脊沉积在层序地层中属上海侵体系域（UTST），其发育与海平面密切相关，最佳发育深度在-20--30m水深范围内，很少有超过-40m者，南黄海沙脊群随着陆架海侵进程自东向西跃迁，沙脊群广泛发育预示海平面的相对稳定或小幅度波动期；海平面急剧上升期实现了沙脊群的跃迁，南黄海沙脊演化可划分为3期；早期（约12-9ka)是据新仙女木期（YD）的海平面波动，以南黄海东侧古潮流沙脊群为代表，中期（约6.3-4ka)包括了中全新世高温期气候突然衰退事件（MHCR）的海平面波动，南黄海中部QC2孔揭露的埋藏潮流沙脊是这一期的代表；晚期为2ka至今的海平面缓慢波动期，以现代苏北岸我辐射沙脊群为代表。（2）潮流沙脊沉积物特征反映了水动力条件的变化，早期沙脊处于强动力作用下，随着海侵范围扩大，形成沙脊的动力条件愈来愈弱。（3）南黄海、东海与北黄海沙脊发育与演化有着相似的历史，因此，南黄海沙脊演化与海平面关系模式适应于整个中国东部陆架区。     

辽东半岛南岸海域潮流沙脊及影响因素

通过系统分析北黄海西部实测浅地层剖面资料,结合前人研究成果,探讨了辽东半岛南岸海域潮流沉积体系的特征,分析结果显示,研究区潮流沙脊剖面上呈不对称丘状分布,多为斜交前积反射,顶部叠置活动沙丘,属于仍在活动的侵蚀型和侵蚀-堆积型潮流沙脊。研究区存在4条彼此平行的NE—SW向展布的潮流沙脊,与M2分潮流椭圆长轴方向平行或呈小角度相交,沙脊长35～75km,高3～17m,脊宽3～7km,沙脊分布区的水深为40～50m。辽东半岛南岸海域潮流沙脊沉积特征受控于潮流的性质和海平面变化,物源显示多元化特征:落潮流携带老铁山水道侵蚀物质、沉积区附近和近岸岛屿的侵蚀物质、沿岸河流输入和沿岸流的搬运物质。     

渤海东部潮流动力地貌特征

渤海东部发育了典型的潮流动力地貌体系，它由老铁山水道冲刷槽、辽东浅滩沙脊和渤中浅滩沙席三者组成。前者为潮流侵蚀区，后两者为潮流沉积区。老铁山水道表层最大流速可达５ｋｎ，潮流强烈侵蚀海底；辽东浅滩表层最大流速１．３～２．３ｋｎ，Ｍ２分潮椭率绝对值小于０．４，潮流往复性强，形成潮流沙脊；渤中浅滩表层最大流速为１．２～１．６ｋｎ，Ｍ２分期椭率绝对值大于０．４，潮流旋转性强，形成潮流沙席。６号沙脊南端详测区的旁侧声纳镶嵌日显示的微地貌形态有海底沙丘、沙条、彗星尾标志和冲刷沟，表明沙席和沙脊均是现代潮流作用形成的底形。该潮流动力地貌体系中，净沉积物搬运从老铁山水道至两潮流浅滩；在详测区净沉积物搬运从南向北。     

龙口湾水动力特征及其对人工岛群建设的响应

基于龙口湾及附近海域的水文实测资料,利用Mike21数学模型模拟了人工岛建设前后的潮流、波浪、纳潮量及水交换率等水动力特征,探讨了人工岛群建设对龙口湾水动力环境的影响。结果表明,人工岛建设显著改变了龙口湾潮流场特征及水体运动路径,湾内受到人工岛的阻挡,流速普遍减小,局部区域潮流运动形式由往复流变为旋转流,流向变化较大,余流形成多个涡旋;湾外由于堤头挑流作用导致局部区域流速增大且余流流速增大,潮流运动形式未发生明显改变。受人工岛的掩蔽作用,人工岛及附近区域的波浪有效波高普遍减小。龙口湾潮位出现北部最大潮差变小、南部最大潮差增大的格局,壅水作用导致人工岛内部水道潮差变化明显。人工岛建设直接占据了龙口湾海域面积,导致其纳潮量明显减小,水交换率呈现南部和北部增大、人工岛北侧以及内部水道减小的特征,人工岛造成的水动力环境的改变是影响水交换率变化的主要原因。人工岛群建设导致龙口湾内的潮流、波浪、纳潮量以及水交换等水动力特征减弱,是引起龙口湾水动力条件变化的根本因素。     

东海陆架区潮流沙脊的沉积动力学

通过对东海陆架潮流沙脊中部地区连续26小时的测流资料，对该地区的水动力条件进行了初步分析，并探讨了水动力条件对该区水下潮流沙脊的影响。结果表明，研究区水动力条件对形成潮流沙脊有利，潮流流向为NWW—SSE与潮流沙脊发育方向NWW—SEE基本吻合；潮流流速虽然相对较小，近底平均流速为12．52cm／s，但仍能起动东海陆架区中细砂以上的沉积物，尤其在天文大潮和风暴潮天气下，水动力的加强必然会对潮流沙脊的发育和变化起到更大的作用，潮流沙脊仍然具有活动性。     

山东半岛成山角海域潮流沙脊的初步研究

根据侧扫声纳和浅地层剖面资料对成山角海驴岛附近典型剖面进行了分析研究。该剖面水深地形变化较大,发育有 海蚀平台、冲蚀沟、残余地貌、潮流沙脊等地貌类型。分析讨论了潮流沙脊的形态和沉积特征、发育过程,并对潮流沙脊的 物质来源、形成的水动力条件和形成时代进行了初步的研究。潮流沙脊为侵蚀-堆积型沙脊,由强潮流侵蚀近岸基岩经搬运、 改造、再沉积后形成。潮流沙脊形成于全新世中期海平面相对稳定时期。     

围（填）海工程对厦门湾潮流动力累积影响的初步研究

利用2007年厦门湾岸线和地形,对数学模型的参数进行验证,在验证结果达到规范要求的基础上,对厦门湾5个典型历史时期岸线和地形下的潮流场进行模拟计算,并根据数值模拟结果分析不同期间围（填）海工程对厦门湾潮流动力的累积影响.到2009年,通过嵩鼓断面和厦鼓断面的潮量分别减少了54.9%和24.5%,而通过同安湾湾口断面的潮量减少了23.7%.围（填）海工程对厦门湾湾内流速大小的影响比较明显,厦门西海域和同安湾海域的主要航道及湾口流速变化尤为明显.嵩鼓水道流速减少了40%以上,厦鼓水道流速减少了20%以上.结果表明：由于诸多围（填）海工程建设,致使海域面积大量缩小,进而引起了厦门湾纳潮量显著减少,潮流动力条件明显降低.     

海阳中心渔港建设对附近海域冲淤的数值模拟预测

利用MIKE21二维水动力模型,对海阳中心渔港建设前,以及两种预选方案建设后海域潮流分别进行数值模拟。在潮流模拟验证正确的基础上,建立了海底冲淤预测模型,预测了工程建设前后静风条件下全年冲淤趋势。并运用MIKE21Coupled ModelFM模块,模拟了极端天气条件（SE15m/s大风）浪流共同作用下工程附近海域的冲淤情况。根据方案建设前后潮流场、冲淤趋势进行分析,确定最优方案,为海阳中心渔港的规划设计提供决策参考。     

上海洋山深水港区12年来海床冲淤变化分析

洋山深水港区海域是由大、小洋山两条岛链围成的喇叭口型的海域,是以落潮流为主、高含沙量、强潮流的潮汐水道,泥沙运动主要以悬沙为主。通道内潮流基本为东南-西北向往复流,潮流平均流速为1.0～1.5 m/s,最大流速可达2.0～2.5 m/s,平均含沙量在1.4 kg/m3。对上海洋山深水港区的水文地貌特性、海床冲淤演变以及冲淤变化原因等作了分析。结果认为,伴随着工程建设的进程,陆域边界不断地改变,海床的冲淤演变也随着不断地调整,逐步形成了目前"南淤北冲"的海床冲淤格局。洋山港竣工后三年又步入了稳定的调整期,冲淤变化幅度趋于逐年减小。     

金山三岛滩涂水下地形演变浅析

文章采用GPS-RTK技术进行2016年金山三岛滩涂水下地形测量,绘制金山三岛滩涂水下地形云图,并与2014年和2015年滩涂水下地形测量结果进行对比,得出以下结论:金山三岛连线左右1km之内的地形起伏变化大,小金山岛南北侧各有一条深坑,大小金山岛之间有一条贯穿东西向的深槽,它的形成与涨落潮流不一致以及人为活动有关,大金山岛与浮山岛之间有一类似山脊样的地形,浮山岛南侧也有一深坑存在。近3年金山三岛滩涂水下地形变化不大,局部小范围内有淤积和冲刷。定期对三岛滩涂水下地形进行测量可以掌握其变化规律,为管理部门提供管理基础资料。     

射阳港区双导堤建设前后冲淤变化及成因研究

基于近年来射阳港区水下地形数据和定点全潮水文观测资料,分析了双导堤建设前后冲淤变化特征,并对其成因进行了初步探讨。研究结果表明,研究区近6年来总体上以淤积为主,净淤积量约为65.23×106m3,年均净淤积速率约为7.9 cm/a;淤积区域主要分布于导堤两侧浅水区,侵蚀区域主要分布于导堤口附近。2008-2013年间研究区冲刷、淤积和相对稳定区域面积分别占15%、55%和30%。堤口东侧的SSW02站实测最大流速为1.54 m/s,北堤北部的SSW01站为1.4 m/s,无论是涨潮还是落潮,堤口均大于导堤北侧;导堤产生了沿堤水流和口门回流,改变了导堤两侧附近海域潮流方向并增大了口门处的沉积动力。研究区泥沙运动方式主要表现为波浪掀沙、潮流输沙;区域海流泥沙的沿程落淤和导堤挡流效应导致导堤两侧出现淤积,导堤产生的回流促使堤口冲刷和堤内泥沙回淤。导堤引起的局部流场变化是海底冲淤格局重新分布的主因。     

黄河三角洲北部贝壳堤岛的近期演变

通过不同年代地形图、卫星影像的对比及野外实地测量等,综合分析了黄河三角洲北部开敞型和潮沟型两类贝壳堤岛近50年来的数量和面积变化及其演化特征。结果表明,该区两类贝壳堤岛自20世纪50年代以来在自然和人为因素的共同作用下发生了明显的变化,但其演化特征因岛屿成因的类型差异而各不相同。目前,该区贝壳堤岛群逐渐萎缩,人类活动已成为影响三角洲北部两类贝壳堤岛发育演变的主导因素,特别是潮沟型贝壳堤岛,基本上结束了自然演化的历史,呈现出新的演化特征。     

海口湾人工填海前后冲淤演变数值模拟

为了解近年南海明珠项目、葫芦岛、秀英港扩建工程等人工填海工程对海口湾冲淤变化的影响,基于FVCOM海洋数值模型,对研究区人工填海前后潮流场、波浪场及冲淤变化进行了数值模拟。人工填海后,综合各条件下的冲淤情况,海口湾受潮流和波浪共同作用大部分区域处于淤积状态,年淤积量预测值为0.1～1.0 m;白沙角等局部区域处于侵蚀状态,年冲刷量预测值为0.1～0.3 m;受海口湾人工填海工程的影响,秀英港航道的水动力条件减弱,对通航条件改善有利,需加强航道的水深监测和定时的清淤工作;在南海明珠人工岛南侧波影区泥沙堆积会形成向海的舌状的突出体,其两侧海岸形成侵蚀后退带,需人工补沙等措施以保证岸线稳定。     

长江河口南汇嘴潮滩近期演变分析

南汇嘴潮滩位于长江口和杭州湾的交汇地带,受长江口和杭州湾北岸两股潮流的控制,近年来由于低潮滩促淤围垦工程导致其水流和泥沙运移、沉积和地貌发生了显著的变化。根据近期水文泥沙观测资料及1993年、1998年、2003年、2005年的实测地形图资料,分析了南汇嘴潮滩近期演变特征。研究结果表明:1993-1998年为淤涨期;1998-2003年为冲淤调整期;2003-2005年呈现向外淤涨的趋势。而造成这一趋势的原因主要包括潮滩海洋动力作用、长江入海泥沙变化及近岸海岸工程建设等。     

琼州海峡汽车轮渡港区泥沙运动数值模拟研究

采用Delf t3D软件建立了琼州海峡汽车轮渡改扩建工程海区风浪、潮流和泥沙耦合计算数学模型,并采用实测潮位、流速、含沙量和地形变化资料对模型进行了率定。在数值计算成果与实测资料达到精度要求后,首先对潮流场分布进行了分析,然后对工程前后工程海域含沙量分布及变化进行了研究,最后给出了工程区域地形冲淤变化。     

河口挡潮闸对三角洲潮汐不对称时空变化的影响*

三角洲内部潮汐不对称性与三角洲地貌演变方向有重要关系。目前诸多研究关注海洋、陆地边界的改变对三角洲内的潮汐不对称性演变规律的影响。实际上, 大规模的河口工程也会对三角洲内的潮汐不对称性产生影响。在众多河口工程中, 河口挡潮闸由于直接削弱口门处海洋潮动力, 影响最为直接。荷兰三角洲是潮动力主导型三角洲, 受洪潮灾害影响较为严重, 为此在荷兰西南部修建了世界上著名的三角洲挡潮闸工程。文章以荷兰莱茵河-默兹河三角洲为研究对象, 分析以挡潮闸为主的河口工程对三角洲内河网潮汐不对称性演变特征的影响。选取莱茵河-默兹河三角洲13个潮位站点的50~60年的水文资料, 利用非平稳调和分析方法计算分析三角洲内部潮汐传播特性, 并进一步研究潮汐涨落潮历时不对称性演变特征, 揭示河口挡潮闸工程对潮汐河网中潮汐动力和潮汐不对称性的影响。研究表明, 莱茵河-默兹河三角洲为显著的涨潮占优型河口, 潮汐不对称现象总体向上游沿程增强。河口挡潮闸修建后受河网径流量和潮动力剧烈变化的影响, 封闭的南部通道内的潮波大幅度削弱, 潮汐不对称现象在下游增强在上游减弱。北部、中部通道其他站点则因为通道径流增大, 潮汐不对称现象增强, 中部站点变化更为显著。     

舟山群岛册子水道现代潮流沙脊的初步研究

Geopulse甚高分辨率浅地震剖面记录和水深测量结果显示,在舟山群岛册子水道北部东侧发育有一条现代潮流脊,宽度约1~1.2km,研究部分长度超过2km(沙脊两端超出研究海域),脊顶水深50~60m,外翼高20~25m,水深65~85m,内翼高约10m,水深50~70m;脊内层理发育,以向海倾斜为主,表明潮流脊是由岸向海方向堆积发育的。根据地震剖面记录特征和沉积环境,推断潮流脊以细砂和粉砂为主组成,来源于册子水道轴部晚更新世陆相地层的侵蚀物质;由落潮流向东南搬运,再由涨潮流向西北搬运,在潮流脊上沉积而成。潮流脊的发育可能与外钓山岛和舟山本岛在研究海域向西突出有关,造成册子水道显著缩窄、流速加大、底质变粗。