黄河口毗邻海域细粒级沉积物特征及沉积物入海后的运移

黄河沉积物入海后的运移一向引起人们的关注,这不仅是因为其多年平均入海泥沙量高达11亿吨左右,居世界第二位,还因为黄河是世界泥沙浓度最高的河流,多年平均入海泥沙的浓度为24.5公斤/立方米,居世界各大河之冠。在每年约11亿吨的泥沙中,有3亿多吨进入开阔海域。研究这一巨大数量沉积物入海后的运移,对认识其影响所及海域如渤海中南部、黄海以至更远海区的沉积过程以及黄河口三角洲的开发利用、沿岸工程建设、近海油田的开发及水产农牧化等,均有重要意义。     

滦河口径流量和含沙量的年际变化

河流的径流量和含沙量从时间的演变上来说是有其周期变化规律的,研究这种周期性的变化对于河流水文预报和沿河水利工程的设计及管理都是非常重要的。滦河汇流于渤海,每年都有大量的河水和泥沙流入海中,因此研究该河口处径流量和含沙量的周期变化,对于河口区海岸带的开发和利用也是非常重要的。本文拟在利用滦河滦县水文站多年水文观测资料分析河口径流量和含沙量的周期变化规律。     

黄河在调水调沙影响下的入海泥沙通量和粒度的变化趋势

基于1950—2013年的黄河水文泥沙资料,系统研究了黄河实施调水调沙以来入海泥沙在通量、粒度组成和时间分布上的变化特征,揭示了调水调沙影响下黄河入海泥沙的变化趋势。在2002年黄河实施调水调沙以来,6—11月平缓均衡的持续性高水沙量取代了调水调沙之前7—10月峰值尖瘦的汛期特征,汛期与非汛期差异减小,入海水沙通量的季节性特征显著改变。随着调水调沙的逐年实施,河床泥沙颗粒粗化,临界起动功率不断增大,而调水调沙期间的径流量峰值基本稳定,径流对下游河床冲刷效率不断降低,导致入海泥沙通量持续降低、泥沙颗粒变细。可以预见,黄河河口的淤积将会大大减缓,入海的泥沙将更多地沉积在远离河口的区域,维持河口三角洲叶瓣冲淤平衡的临界泥沙量将会加大。     

黄河调水调沙影响下河口入海泥沙扩散及沉积效应

基于2013年黄河调水调沙期间四条断面连续25h的温度、盐度、含沙量资料,分析了黄河调水调沙影响下河口入海水沙的扩散的范围。结合2010年调水调沙期间(7月)和调水调沙前后(5、9月)黄河口底质沉积物粒度的变化特征,探讨了黄河调水调沙工程对黄河输沙的影响以及河口沉积效应。结果表明:调水调沙期间,入海泥沙以粗颗粒为主,快速沉积在河口口门附近,扩散范围有限,而河口冲淡水则能够扩散至离岸较远的距离,入海水沙扩散范围不一致。黄河口沿岸悬浮泥沙主要向东北及偏东北方向扩散,最大通量可达2000kg/cm/s,但在距离河口10km以外区域通量锐减。黄河调水调沙期间,入海沉积物源由调水调沙前期粗颗粒的河床沉积物转变为后期小浪底水库排放的细颗粒沉积物,沉积物在河口附近快速堆积,导致河口区沉积环境短期内急剧改变。     

2005年黄河调水调沙期间入海泥沙扩散研究

针对黄河调水调沙试验开始前,黄河入海水沙通量非常少,调水调沙试验开始后,入海径流量和泥沙量增加近10倍的情况。通过2005年黄河调水调沙入海泥沙扩散的数值模拟,并结合收集到的黄河口卫星航片解译结果,研究结果表明,调水调沙实验开始后黄河入海水沙量急剧增加,由于地形及射流效应,入海水沙出河口后形成E和SE方向为主扩散的泥沙流,但其扩散范围有限,呈现以河口为中心的扇形分布格局,最大影响距离约20km×40km。风作为悬浮泥沙扩散的驱动力,成为泥沙扩散运动方向和大小的重要决定性因子。     

黄河口的变迁对黄河冲淡水分布的影响

利津站的水文资料显示,黄河流入渤海的平均年径流量为4.93×1010m3,输人海中的平均年输沙量为1.34×1012kg(钱意颖等,1993)。黄河的年径流量仅为长江的二十分之一，但其年输沙量却为长江的2.26倍,如此大量的泥沙流入海中,不仅造成了河口区的严重淤积,而且也对口门外滨海大陆架区的海洋生态环境造成了很大的影响。因此研究黄河尾闾不同流路时期黄河冲淡水的分布与变化将有助于了解河口外余流场的分布变化及泥沙运行机制。研究表明,黄河冲淡水的分布变化除了取决于其径流量的变化外,还受到黄河口门变迁的影响。要了解黄河冲淡水分布的变化规律,需要对1855年以来不同流路多年逐月的滨海大陆架区的水文资料进行系统分析,由于资料的限制,本文仅分析钓口河流路和清水沟流路时期黄河冲淡水的季节变化特征。     

黄河调水调沙期间入海泥沙沉积动力过程的数值模拟

本文根据2007年黄河调水调沙期间黄河三角洲及其毗邻海域的水文、泥沙调查数据资料,使用Mike 3三维水沙数值模型模拟了黄河调水调沙全过程(低流量、高流量、高含沙量)入海水沙输运过程,揭示了人造洪峰下水沙扩散范围和特征,分析了泥沙入海后的沉积动力学机制。研究发现:入海淡水和表层细颗粒泥沙主要以异轻羽状流形式向外海和河口两侧沿岸扩散,中、底层粗颗粒泥沙向外海扩散非常有限,有少量向河口两侧沿岸扩散,扩散范围小于表层;河口区在涨-落、落-涨潮流转换时刻分别存在着潮流切变锋,切变锋均形成在浅水区,而后向深水区移动,切变锋的发生对泥沙向外海扩散有着明显的阻隔作用。     

调水调沙影响下黄河口泥沙异重流过程

利用黄河干流大型水库进行调水调沙,在短期内将大量沉积物快速输送入海,是河口泥沙异重流触发的重要窗口期。根据2010年调水调沙期间黄河口沉积动力现场观测资料,建立覆盖整个渤海海域的ROMS数学模型,以黄河利津站逐日水沙数据和海域潮汐、风场数据作为模型驱动条件,模拟调水调沙期间的河口泥沙异重流发育过程。模拟结果显示,在没有大风扰动的情况下,河流入海悬沙浓度29.0 kg/m~3时会在河口产生高密度泥沙异重流。黄河冲淡水携带大量悬浮物从河口流出后,与海水迅速混合,在潮流影响下,冲淡水舌随时间由西北向东南偏转,输运至莱州湾西侧。淡水和沉积物主要以表层羽状流和底层异重流形式输运:表层羽状流扩展范围较大,输运路径为河口西北方向-远岸(河口东北区域)-莱州湾西侧;底层异重流扩散范围较小,输运路径为河口西北方向-河口沿岸(东)-莱州湾西侧。河口泥沙异重流生消和水体垂向结构存在周期性变化特征:落潮时段异重流发育较好,水体层化增强;涨潮时段异重流逐渐消亡,水体混合增强。估算出黄河口清水沟清8叉流路主泓区内水体由河口径流、潮汐应变和潮汐搅动引起的势能变化率,其中潮汐应变和潮汐搅动起主导作用,比河口径流引起的势能变化率高出2～3个数量级(102～103)。     

夏季黄河入海径流对黄河口及附近海域环流影响的数值研究

基于区域海洋模式ROMS,建立了一个三维非线性斜压浅海模式,考虑了包括径流、风场、海面热交换以及黄渤海环流等因素,研究了夏季8月份黄河入海径流量对黄河口及附近海域环流结构的影响。数值实验较好地佐证了黄河冲淡水的"北偏"现象,并很好的体现了冲淡水对河口附近海域环流结构的影响。数值研究表明:黄河入海径流量对河口附近海域环流结构有显著影响,径流越大冲淡水向北-西北方向偏转越明显,同时流轴中心余流流速也显著增大;莱州湾顺时针环流受黄河入海径流影响显著,径流量越大越不利于该环流的发育和维持,而径流量越小环流越稳定;径流量越大导致河口附近海域表层余流加大,余流垂向梯度得到加强,底部补偿流增强,河口垂向环流越明显。     

近期盖州滩地貌演化

盖州滩是典型的潮流浅滩,其发育受双台子河的制约。1958年双台子河建闸后,入海径流量逐年减小,洪水期的冲刷作用减弱,潮流作用趋于占主导地位。潮流将大辽河、大凌河、小凌河等河流入海泥沙向双台子河口区搬运,由于涨潮流速大于落潮流速,盖州滩不断淤积。1999年双台子河截流,纳潮量进一步减小和无洪水期的冲刷作用,随潮流进入双台子河口区的泥沙大部分沉积下来,淤积具有加快的趋势,海洋动力塑造了今日盖州滩。     

长江入海沉积物的输送及其入海后的运移

长江和黄河是世界著名的多沙河流,每年入海泥沙分别为5亿吨和11亿吨,分别占世界的第四位和第二位。千万年来由她们发育了广大的冲积平原,浩浩荡荡东流入海,形成东中国海大陆架沉积物的主要来源。研究长江和黄河沉积物搬运入海的沉积动力过程,不仅对东海大陆架的了解和开发有重要意义,也给陆上经济发展提供科学依     

黄河调水调沙期间黄河入海水沙的扩散与通量

以2007年夏季黄河调水调沙期间黄河三角洲海域3断面连续站及渤海南部24个大面站观测的流场、温度、盐度及含沙量资料为依据,分析了调查区水沙扩散特征,计算了各连续站的拉格朗日余流及泥沙输送单宽通量。结果表明,黄河入海泥沙扩散范围非常有限,主要分布在南至莱州湾西南部、北至北纬38°附近离岸约20km以内的带状沿岸区域;但黄河冲淡水出现大面积扩散,覆盖了整个莱州湾的北部和中部,最远可至龙口附近,黄河入海水沙扩散不同步。在现行河口和钓口流路废弃河口存在两个高浓度泥沙中心,分别对应于黄河入海泥沙和废弃钓口流路海域底质再悬浮产生的两个泥沙来源。河口及三角洲近岸切变锋的阻隔及辐聚作用,是大部分黄河入海泥沙沉积在河口及沿岸13m水深以内的主要动力因素。受余流方向及水体垂向湍动较弱的影响,两个高浓度泥沙中心很少有泥沙交换。冲淡水的大面积扩散主要受表层余环流的影响。余流及悬浮泥沙通量计算显示,夏季黄河入海水沙在近岸主要向东北方向扩散。     

长江入海沉积物的输送及其入海后的运移

前言 长江和黄河是世界著名的多沙河流，每年入海泥沙分别为5亿吨和11亿吨，分别占世界的第四位和第二位。千万年来由她们发育了广大的冲积平原，浩浩荡荡东流入海，形成东中国海大陆架沉积物的主要来源。研究长江和黄河沉积物搬运入海的沉积动力过程，不仅对东海大陆架的了解和开发有重要意义，也给陆上经济发展提供科学依据。     

全新世渤、黄、东海陆架泥沙输运演变过程模拟研究

模拟了全新世9个特定时期潮流作用下渤、黄、东海陆架上的泥沙输运状况，结果表明，东海外陆架梳状古沙脊形成的盛期在-80m至-52m海面期间，主要是潮流将侵蚀的海底晚更新世物质与河流的入海泥沙向东南方向输运而形成；-52m海面之后，该古沙脊逐渐停止发育，扬子浅滩形成于-52m海面之后，至-30m海面时已发育比较成熟，它主要是旋转流将海底晚更新世物质与全新工河流入海泥沙中的细粒物质呈扇形向外毛皮选掉，粗粒物质留在原地而形成，南黄海中部泥在-52m海面时已开始形成，该泥是细粒物质的汇，泥沙来源具有多源性但泥沙来量不足，西朝鲜湾沙脊与江华湾沙席、辽东浅滩沙脊与渤中浅滩沙席、海州湾中砂质沉积、南黄海辐射状沙脊以及北黄海西部泥、渤海中央泥、浙漫漫岸外泥主要形成于全新世最大海侵以来，西朝鲜湾沙脊与江华湾沙席分别是强往复流与旋转流主要侵蚀海底的晚更新世物质而形成，辽东浅滩沙脊与渤澡浅滩沙席主要是强潮流将老铁山水道中的晚更新世物质带到辽东半岛西侧海域沉积而形成，海州湾中的砂质沉积是潮流将海底晚更新世物质与河流入海泥沙中的细粒物质带往外海留下粗粒泥沙而形成，南黄海辐射状沙脊是辐射状潮流场改造北来的黄河泥沙与南来的长江泥沙而形成。北黄海西部泥的物源主要是黄河入海泥沙通过渤海海峡南部向北黄海的扩散分量，该泥非细粒物质的汇，而是处于黄河入海泥沙由渤海向黄海输运的过路地段，渤海中央泥的沉积中心位于其南、北两端，其物源主要为黄河入海泥沙向渤海中部的扩散分量，浙闽岸外泥的物源主为长江南水泥沙与浙闽沿岸来沙，南黄海中部泥、北黄海西部泥、渤海中央泥以及浙闽岸外泥基本与弱潮流区相对应，济州岛西南泥、黄海东部泥的形成最迟始于-30m海面时，长江入海泥沙有为其提供物源的可能，全新世某一特定时期渤、黄、东海陆架不同海区的泥沙输运状况受潮流的强弱、类型以及不对称性等的控制。全新世渤、黄、东海陆架泥沙输运场的演变受控于潮流场的演变。     

长江和黄河入海沉积物的物源识别研究进展

长江和黄河每年输送近16亿t泥沙入海,是中国东部陆架海区最主要的陆源物质供应者.长江和黄河沉积物的物源识别一直是中国东部陆架海区沉积学热点问题之一,受到了广泛的关注.近年来,众多国内外学者运用矿物学、地球化学以及环境磁学等方法,对长江和黄河入海沉积物的物源识别做了深入研究,已经取得长足进展.在综合前人研究成果的基础上,...     

用BHC法研究东海大陆架的现代沉积速率和沉积作用

长江口外的东海大陆架,是世界上最宽广的大陆架之一,它承受着中国最大河流——长江的巨大径流,同时,大量泥沙随径流进入陆架区,其中很大一部分泥沙沉积于图1中的Ⅰ_ο区,致使该区水下三角洲迅速演变发育,历史上曾从苏北而现在从渤海入海的黄河,也对本海区的沉积作用有很大的影响,这些沉积物对本海区沉积状况的演变起着很大的作用.沉积物现代沉积速率的测定,是河口陆架区沉积动力学研究的基本问题之一,为了更好地了解发生在河口陆架区现代沉积物表层的地质和化学过程,对海水-沉积物界面间的物质交换作出定量估价,有必要对不同沉积环境中现代沉积速率进行定量研究[1].     

海水盐度对沉降泥沙固结过程影响研究

黄河每年输送上亿吨泥沙入海,其中80%以上沉积在河口附近水下三角洲。受黄河入海径流量、气候及海洋动力条件影响,黄河口海域海水盐度变化显著。目前,不同盐度海水环境下入海泥沙沉降形成的海床土,固结过程有何差异尚不清楚。本文在黄河水下三角洲潮坪配制不同盐度的流态沉积物,模拟不同沉积环境下新沉积土的固结过程,利用轻型贯入测试、十字板剪切测试等现场原位试验,实时观测沉积环境盐度对沉降泥沙固结过程的影响。研究发现:随着海水盐度增加,沉积物固结强度增大,沉积环境盐度每增高1‰,沉积物固结后强度可增加0.15倍;海水盐度对沉积物固结速率的影响,在初始阶段表现不明显,在沉积物固结后期,盐度每增高1‰,固结速率可增长1.23倍;海水盐度的增高,还加剧了沉积物固结强度的空间非均匀性。本研究的发现,促进了对河口区海底工程环境的认识。     

黄河河口三角洲海岸的发育及其对上游河道的影响

河口三角洲河床演变的特点主要是泥沙在河口区堆积而造成的河口延伸。各河口的河流及海洋条件差别很大,河口延伸的情况也迥异。河流输沙量小的河口三角洲,其延伸速度很慢,往往要数百年、甚至数千年才能表现出明显的变化。多沙的河口三角洲,情况则大为不同。亚马孙河、密西西比河、布拉马普特拉河及长江都是入海沙量较大的河流,     

三峡工程对长江口区沉积结构及地球化学特征的影响

长江是我国第一大河,每年入海径流量平均近1万亿立方米,入海泥沙达4.9亿吨。三峡工程建成后将使长江中下游及河口地区的水、沙运行规律发生一系列的变化,这对长江口及其邻近海域的生态环境和水下三角洲的沉积环境和沉积过程将产生什么样的影响,是人们所关注的问题之一。 1985年8月-1986年10月中国科学院海洋研究所开展了“三峡工程对长江河口区生态与环境的影响和对策”的研究,“三峡工程对长江口区沉积结构及其地球化学特征的影响”的研究为其主要组成部分。先后进行了5个航次的调查。本专题调査区西自121°30''E,东至123°30''E,南起舟山群岛北(30°45''N),北达启东咀外(32°00′N),面积约2万平方公里。航线及站位示于图1。通过调查获得长江洪水期与枯水期的大量沉积物、悬浮体及箱式沉积物样品和浅地层剖面资料,经过室内沉积物粒度、重矿物、粘土矿物、化学、能谱、光谱及沉积物ⅹ光构造照相等分析研究,初步了解了长江口水深5-10m以外和邻近海域的沉积环境及地球化学特征;结合有关资料,通过综合分析,初步提出了三峡工程对河口区沉积环境可能产生的影响的报告。调查研究海区处于河海相互作用的水域,情况十分复杂,在如此短的时间内,对其错综复杂的过程难以作出全面深人的了解和论断,还有很多问题有待进一步的调查研究。     

全新世渤、黄、东海陆架泥沙输运演变过程模拟研究

模拟了全新世 9个特定时期潮流作用下渤、黄、东海陆架上的泥沙输运状况。结果表明 ,东海外陆架梳状古沙脊形成的盛期在 - 80m至 - 52m海面期间 ,主要是潮流将侵蚀的海底晚更新世物质与河流的入海泥沙向东南方向输运而形成 ;- 52m海面之后 ,该古沙脊逐渐停止发育。扬子浅滩形成于 - 52m海面之后 ,至 - 30m海面时已发育比较成熟 ,它主要是旋转流将海底晚更新世物质与全新世河流入海泥沙中的细粒物质呈扇形向外簸选掉 ,粗粒物质留在原地而形成。南黄海中部泥在 - 52m海面时已开始形成 ,该泥是细粒物质的汇 ,泥沙来源具有多源性 ,但泥沙来量不足。西朝鲜湾沙脊与江华湾沙席、辽东浅滩沙脊与渤中浅滩沙席、海州湾中砂质沉积、南黄海辐射状沙脊以及北黄海西部泥、渤海中央泥、浙闽岸外泥主要形成于全新世最大海侵以来。西朝鲜湾沙脊与江华湾沙席分别是强往复流与旋转流主要侵蚀海底的晚更新世物质而形成。辽东浅滩沙脊与渤中浅滩沙席主要是强潮流将老铁山水道中的晚更新世物质带到辽东半岛西侧海域沉积而形成。海州湾中的砂质沉积是潮流将海底晚更新世物质与河流入海泥沙中的细粒物质带往外海、留下粗粒泥沙而形成。南黄海辐射状沙脊是辐射状潮流场改造北来的黄河泥沙与南来的长江泥沙而形成。北黄海西部泥的