珠江三角洲及河网形成演变的数值模拟和地貌动力学分析:距今6000~2500a

珠江三角洲是我国一个极其复杂的大尺度河口系统,具有独特的河网体系和河口湾.为了探讨距今6 000 a以来珠江三角洲和河网的形成演变,提出一个长周期动力形态模型(PRD-LTMM)并讨论长周期模拟方法的建模和验证思想,重建了距今6 000 a海进盛期的古珠江河口湾的水下地形作为模型的初始边界.在模型中考虑的驱动力和控制因素包括代表潮、河流流量、泥沙输入、海平面变化、沉积物压实率及新构造运动等.分析和计算了三角洲总沉积量、有效堆积空间和沉积速率,用于模型控制和校验.应用必要的模型约减技术,实际模拟了长周期模型.34个14C测年钻孔资料初步验证了模型的正确性,一些古文化遗迹证据可以印证模拟结果.地貌动力学分析进一步论证了计算结果的合理性,阐述了模型输出的地学意义.现阶段的研究揭示出海进盛期以来珠江三角洲的时空演进过程具有一些与已有研究成果大不相同的新的特征.提出距今6 000 a以来珠江三角洲等沉积时间线和若干沉积模式.珠江三角洲发育演变及其特征在很大程度上源自其继承性的地质地貌构造所造成的独特的古海湾构造形态及其对河流和海洋动力分布的重塑.珠江河口的“门”及其双向射流动力体系对珠江三角洲和河网主干,特别对口门的形成演变起了控制性的作用,模拟结果还表明,古珠江河口湾中散落的众多基岩岛丘边沿沉积是影响珠江三角洲长期演变的重要因素.     

全新世以来珠江三角洲快速沉积体的初步研究

根据珠江三角洲代表性钻孔资料以及PRD-LTMM长周期"动力-沉积-形态"模型分析了珠江三角洲形成发育过程中的快速沉积现象,提出了珠江三角洲快速沉积体的概念,并且对典型快速沉积体的成因进行了初步分析。快速沉积体有明确的沉积环境和特定的沉积动力成因,沉积速率为每年厘米级,研究它可以深入地揭示珠江三角洲基本沉积单元的形成过程,为探索珠江三角洲的形成、发育机制打下基础。初步发现的快速沉积体有古汇潮点快速沉积体、古涨潮射流快速沉积体和台地周边快速沉积体。研究结果表明,快速沉积体的形成多与特定的地形边界条件下形成的中、小尺度动力结构有关,具有高度的时空变化。掌握珠江三角洲地形边界的特点、变化过程及其作用下的中、小尺度动力结构是研究珠江三角洲快速沉积体的关键。     

珠江三角洲河网一维水动力模拟的有限元法

仿照四点隐式差分法在每个单元内部形成独立的单元方程组,改进有限元软件包RMA对潮汐河网水动力进行一维数值模拟.通过空间、时间上的离散,利用Galerkin法弱形式构造圣维南方程组的有限元控制方程组,运用Newton_ Raphson 法和FRONT法求解非线性总体方程组,结合边界条件和初始条件求得数值解.根据2001年实测数据,对珠江三角洲河网进行了水动力数值模拟计算,其计算结果与实测值、经典FDM计算值相符.     

全新世以来珠江三角洲海鸥沙形成过程的地貌动力学分析

海鸥沙是珠江三角洲一个极富特色的沉积砂体。本文基于钻孔资料并结合长周期“动力-沉积-形态”模型, 从沉积学和地貌动力学角度对全新世以来海鸥沙的形成演变过程进行了探讨。海欧沙在全新世的沉积层序自下而上分别为河流相、河口湾浅海相和三角洲相。全新世海侵盛期以来, 虎门涨潮射流和东北—西南向涨落潮流是影响海鸥沙形成演变的主要动力。6000—2500a BP, 受东北—西南向涨落潮流的影响, 海鸥沙中北部地区一直处于冲刷无沉积状态, 由虎门涨潮射流带来的泥沙主要在海鸥沙南部沉积, 沉积速率约为0.67mm·a ^-1; 2500—1700a BP, 随着番禺平原的发育, 东北—西南向涨落潮流逐渐消弱, 海鸥沙进入一个快速沉积期, 平均沉积速率约为15mm·a ^-1, 沉积由两端向中间发展; 1700—600a BP, 随着沙湾水道的形成, 海鸥沙中部迅速发展, 至600a BP左右, 海鸥沙基本形成并出露水面。     

闽江口拦门沙砂体的演变及其沉积年代

本文介绍了闽江口拦门沙砂体的~(14)C年代、沉积速率、堆积趋势及其变化,从历史的演变规律推测现代闽江口拦门沙砂体堆积的可能发展趋势,指出航道整治的重点地段。     

不同周期分潮簇对复杂河网潮位分布的影响

在不规则半日潮为主的河口,半日和全日周期的分潮簇在很大程度上影响了潮位的振幅。但当潮波向三角洲河网内部传播时,由于不同周期分潮簇的振幅沿程变化速率存在差异,特别是半月周期分潮簇振幅作用得到增强,使得不同周期分潮簇对河网内潮位分布的影响具有明显的区域性特征。通过珠江三角洲河网一维水动力模型得到研究区域内高频且长周期的潮位资料,基于小波分解重构出主要周期分潮簇的振幅,采用谱聚类图像分割算法,通过像素分割计算确定综合相似度,从图像学等角度论证了不同周期分潮簇与复杂河网潮位分布的空间关联性。研究发现,半日和全日周期的分潮簇影响了复杂河网口门潮位振幅的量值,但半月周期的分潮簇却影响了复杂河网整体潮位分布的形态特征。     

不同周期分潮簇对复杂河网潮位分布的影响*

在不规则半日潮为主的河口, 半日和全日周期的分潮簇在很大程度上影响了潮位的振幅。但当潮波向三角洲河网内部传播时, 由于不同周期分潮簇的振幅沿程变化速率存在差异, 特别是半月周期分潮簇振幅作用得到增强, 使得不同周期分潮簇对河网内潮位分布的影响具有明显的区域性特征。通过珠江三角洲河网一维水动力模型得到研究区域内高频且长周期的潮位资料, 基于小波分解重构出主要周期分潮簇的振幅, 采用谱聚类图像分割算法, 通过像素分割计算确定综合相似度, 从图像学等角度论证了不同周期分潮簇与复杂河网潮位分布的空间关联性。研究发现, 半日和全日周期的分潮簇影响了复杂河网口门潮位振幅的量值, 但半月周期的分潮簇却影响了复杂河网整体潮位分布的形态特征。     

北黄海盆地东部坳陷西北区新近系河道—扇体沉积体系识别

以沉积学基本原理为指导,借助三维地震资料,综合相干技术和属性提取技术对北黄海盆地东部坳陷西北区的沉积体进行了识别。精细刻画了新近系底部砾岩之上河道—扇体沉积体系的平面及剖面特征,从而建立了河道—扇体沉积古环境展布图。研究表明:河道—扇体沉积期,来自西北部的物源在研究区的平缓地势下持续演化形成了稳定曲流河。河道上游下切深度大、侧向迁移不明显;中游下切深度小、侧向迁移距离大,点坝及废弃河道等发育;下游段单河道变为两个或多个并置,主河道数增加。河流的末端逐渐向片流转化从而堆积形成了类似末端扇的沉积。该河流—扇体沉积体系的发现,证明研究区存在持续一定时间的暴露性沉积间断,沉积古环境由原地或近原地堆积的近源冲积沉积转变为典型的远源曲流河道—扇体沉积,为今后环境地质研究提供佐证。     

粤西博贺沙坝潟湖海岸体系形成发育与现代演变

粤西博贺湾地区发育一典型的沙坝潟湖海岸体系。通过对比分析,1932~2000年,博贺潟湖面积减少45.3%,人类活动已成为影响该区海岸演变的主导因素;滩涂围垦、海岸采沙与水产养殖等人类活动加剧了沙坝海岸的侵蚀后退,且使得潟湖面积迅速减少,不断淤浅萎缩,大大加快了海岸体系的演化进程。根据钻孔地层剖面和14C测年资料分析,对该区沉积环境演变过程的研究结果表明,自晚更新世中期以来,博贺沙坝潟湖海岸体系经历了初步形成、遭受破坏、再次形成、发育、现代演变等5个主要阶段。     

珠江河口特征认知的发展

人们对珠江河口的认知发生过几次飞跃。第一次认知飞跃,柯维廉（W.Olivecrona）1915年首次提出了珠江三角洲的概念;第二次认知飞跃,吴尚时1937年证明海水曾深入广州形成珠江河口湾并发育三角洲,1941和1947年先后著文肯定了珠江三角洲的存在,并确定了其主体范围;第三次认知飞跃,曾昭璇1980年提出了冲缺三角洲的概念,1997年提出了串珠状冲缺三角洲发育模式,揭示了珠江三角洲发展的时间与空间位置;第四次认知飞跃,赵焕庭1982年揭示了珠江三角洲叠置晚更新世晚期老三角洲与全新世中期现代三角洲,新资料显示还存在晚更新世中期三角洲;第五次认知飞跃,赵焕庭等于1973-1982年间运用西蒙斯优势流概念和河口盐水楔理论研究了口门和河口湾滩槽地形的发育演变;第六次认知飞跃,吴超羽等于2006年创造性应用自己研发的长周期机理模型和沉积学、地貌动力学等多学科互证,量化再现了珠江三角洲6~2.5 ka BP"镶嵌式"演变过程。     

珠江口盆地白云凹陷珠江组深水牵引流沉积特征及其地质意义

研究深水牵引流对古大洋环流重建、陆坡位置判断及沉积矿产和能源资源勘探具有重要意义。珠江口盆地白云凹陷中新统珠江组取心段发育丰富的、与远洋低密度浊流和半远洋-远洋悬移沉积有明显区别的深水牵引流沉积,产物包括平行层理细砂岩、双泥岩纹层、双向交错层粉-细粒砂岩、波状层理和脉状层理灰质粉-细粒砂岩、波状层理和脉状层理抱球虫灰岩、透镜状沙纹层理粉砂岩等岩石相类型。珠江组深水牵引流沉积的发现具有重要地质意义,由其可以推测自渐新世末(23.8 Ma)白云凹陷陆架坡折带形成之后就开始存在沿着陆架坡折带活动的深水牵引流,并可能影响和改变沉积物的物质组成和区域分布,这将为南海北部古大洋洋流循环重建起到重要启示作用。     

珠江三角洲河道近期冲淤特征初步分析

近20多年,在人为因素影响下,珠江三角洲网河区和口门区的水沙分配发生了 重大变化．水沙东输,加速了伶仃洋的淤积,其年均淤积量、水域缩减面积、滩涂的年 均增长率,分别为磨刀门的2．4倍、1．7倍、6.4倍．网河区河道由淤转冲,过水断面面 积扩大13．9％～31．9％;冲刷速率12～21cm／a．     

香港与珠三角地区海陆联合地震探测的数据处理

介绍了香港与珠三角地区海陆联测地震数据处理的一般流程及方法,讨论了导航数据记录时间存在误差的问题及其解决方法,对数据处理程序进行了改进,使之更加通用化。提出了数据处理中需要改进之处,对较远的地震台站采用滤波、均衡、剪切等处理手段,突出弱震相,压制强噪音。广东和香港地区的大部分固定台站均可清晰识别出有效信号,这是首次利用固定台站记录到远距离海上气枪信号,最远接收距离达到240多公里,获得了较好的观测结果。     

从溺谷湾到三角洲:现代珠江三角洲形成演变研究辨析

现代珠江三角洲经历了从溺谷湾到三角洲的形成演变,富有区域特色.本文提出百余年来珠江三角洲的研究可归纳为4种范式:历史描述、实地考察-学术推理、器测-学科理论和"动力-沉积-地貌"跨尺度范式,各以范例说明.基于笔者及其团队研究,对现有文献关于珠江三角洲形成演变若干重要观点提出不同意见并从多视角作必要辨析,包括:海侵盛期以...     

冰后期珠江三角洲沉积物通量的初步研究

从珠江三角洲283个钻孔资料中识别出了冰后期海侵旋回底界面,从269个钻孔中识别出了最大海侵面,记录了它们的埋深值,并由此计算了冰后期及其海侵和海退期间的沉积物总量,结果表明,珠江三角洲在冰后期及其海侵和海退期间的沉积物总量分别为114.09,36.70,77.39Gt.海退期沉积量大于海侵期.以现今珠江输沙量的约84%沉积在三角洲范围内计算得到冰后期珠江年均输沙量约为9.91Mt,6000a以来的年均输沙量约为15.35Mt.     

珠江三角洲网河区径流潮流相互作用分析

在大量实测资料基础上采用小波分析方法对珠江三角洲网河区径流与潮汐的相互作用进行分析,得出如下结果:网河区潮差和潮位的周期变化既有典型潮汐的半日周期和全日周期以及半月周期,也有径流量的周期变化如64.8 d的周期变化,即同时具有径潮的周期变化.不同河段潮差及各分潮波振幅与径流量的大小具有明显的反相关关系,径流量越大,潮差越小,三水站潮差随流量以-0.0002的速度减小,网河区下游河段则减小得较慢.上游径流量越大,因克服径流的阻碍作用而消耗的能量越大,潮汐作用强度迅速减弱,各分潮潮波振幅和潮差沿程减小越快.随着径流量的增大,三水站潮簇D₁,D₂和D₄的振幅明显减小,D₂的振幅衰减得最快.     

近几十年来珠江三角洲网河水位时空变化及原因初探

根据珠江三角洲网河区25站的验潮序列,应用功率谱分析和正、反傅氏变换方法对网河区月均水位序列的周期变化和趋势变化进行研究,探讨大规模人类采砂活动对珠江三角洲网河区近几十年来水位变化的影响。结果表明:水位序列中包含0.2~11.7 a多尺度的显著周期波动;应用正、反傅氏变换方法消除月均序列中的短周期波动(消除6 a以短的周期),由低通序列进行一元线性回归分析确定水位变化率,变化率从－3.8到3.7 mm/a不等,珠江三角洲网河区水位总体呈上升趋势。从网河区上段到下段再到口门,水位变化趋势由下降转为上升;变化率由负转正,并逐渐增大。网河区上段部分验潮站水位下降主要与西北江网河上段大规模无序采砂引起的河床大幅人为下切有关;大规模采砂导致局部水位下降,使不同时段的水位变化率发生波动,甚至造成部分验潮站的水位变化由缓慢上升转为大幅下降的"逆变"。