强冲刷侵蚀岸段水深地形变化成因分析

海底地形变化是海洋动力变化的直接表征之一,强冲刷侵蚀岸段水深地形变化,主要是由于风暴潮等恶劣天气而形成的波浪扰动起海底表层物质成分,并由海流和风完成了对悬沙的运移所致.风暴潮引起海浪在海岸浅水处破碎,卷破波的水舌向下冲击时,在海底形成很大的旋涡,把泥沙掀动起来,在风流潮和的作用下,致使侵蚀冲刷快速的呈现,造成了水深地形的变化.一般情况下,水深地形变化较大地段由于泥沙的自然盈亏影响较小,人为的因素改变了自然平衡发生变化是重要因素.而冲刷侵蚀岸段的水深地形变化与海洋动力紧密相关,因此,研究分析海洋动力与水深地形变化的成因,对海岸工程及其防护至关重要.     

珠江磨刀门河口水位分布演变特征及其对人类活动的响应*

河口区水位受径流、潮汐、地形、人类活动等多因素影响, 其空间分布结构及变化复杂。作为河口动力结构的重要参数, 水位分布演变特征及机制的研究对水资源高效开发利用和河口治理具有重要指导意义。文章基于珠江磨刀门河口沿程马口、甘竹、江门、竹银、灯笼山和三灶6个测站1965—2016年月均余水位数据及马口站的月均流量数据, 分析人类活动影响下水位空间分布的异变, 采用双变量线性回归模型定量辨识水位分布异变的主要影响因素, 并初步讨论人类活动、动力结构、地形变化之间的相互耦合关系。结果表明, 基于平均水面形态变化参数(即曲率)可较好地指示河床冲淤变化趋势, 河段平均曲率为正, 指示河床趋于淤积, 曲率为负, 河床趋于冲刷侵蚀; 围垦、大规模挖沙、河道疏浚等强人类活动前, 磨刀门河口上、下段坡降大于中段(江门—甘竹段), 即中段存在一个水位坡降变缓的区域, 枯季低流量时中段水位坡降出现由海向陆方向的倒坡降, 强人类活动后, 余水位空间分布结构发生异变, 中段坡降增大、低流量时的逆坡降消失; 强人类活动引起的河床地形变化是磨刀门河口沿程水位空间形态发生变化的主要原因, 使口门段(三灶—竹银)和河口上段(甘竹—马口)水位曲率分别减小0.41×10^-4m·km^-2和1.04×10^-4m·km^-2, 河口中段(竹银—甘竹)水位曲率增大0.21×10^-4m·km^-2, 沿程曲率由正(下凹)-负(上凸)-正转变为负-正-负, 沿程河床也随之由淤积-冲刷-淤积趋势转变冲刷-淤积-冲刷趋势。     

海沙开采工程环境的影响分析预测研究——以绥中县三道砂干开采海沙工程海域使用可行性研究为例

分析了岸滩、海底地形和海岸地貌现代作用过程,用数值模拟方法研究了海沙开采导致的海底地形改变,以及由此引起流场及波浪折射而造成的海岸动力变化,讨论了这种变化对海底和海岸的动态影响。通过计算悬浮泥沙和再释放污染物的浓度变化、扩散和输运途径,预测了环境质量影响范围,以减轻海砂开采活动对周围环境带来的影响。     

黄河现行与废弃河口海岸地貌动力作用差异的数值研究

波浪是塑造黄河三角洲河口与海岸地貌的重要动力因素之一。基于Delft3D模型耦合水动力与泥沙输运模块,模拟了黄河不同入海水沙条件下的表层悬沙浓度的分布变化,通过悬沙浓度差异值(Di值)定量研究了黄河清水沟流路现行河口与废弃河口之间的海洋动力差异,进而揭示了潮流与波浪在不同时期黄河三角洲地貌演变中的塑造作用。研究结果表明,在不同时期不同入海泥沙条件下,废弃河口及其近岸区域Di值普遍较高且为正值;但现行河口近岸的Di值分布普遍为负值。在废弃河口波浪使已沉积的粉砂、黏土起动、再悬浮,由潮流将其搬离海岸,从而使海岸发生蚀退;但现行河口由于大量黄河粉砂、黏土快速输入,潮流无法在短时间内将其全部搬离河口,进而使河口及两侧海岸向海淤进。比较而言,波浪在废弃河口及海岸的地貌作用较强,在现行河口相对较弱。这些研究结果对了解黄河三角洲动力地貌演变机理有重要的理论价值。     

广利河口拦门沙的沉积特征与冲淤过程的研究

为给广利河口航道的建设提供科学依据,通过对研究区现场调查,查明了广利河口拦门沙水动力特征、海底地形、底质特征和地层垂向分布特征。在进行沉积物分析与历史资料对比分析的基础上,探讨了拦门沙体的沉积特征和冲淤过程。分析认为,广利河口拦门沙是在浅海-潮坪基础上接受广利河、支脉河和溢洪河携运泥沙堆积而成,海岸滩涂沉积物和黄河口水下岸坡物质对拦门沙的发育也产生了一定的影响。在河流和海洋动力作用的改造下,现在拦门沙基本进入冲淤平衡时期。但近期由于人工因素的影响,拦门沙顶出现暂时的淤积。研究结果还表明：拦门沙体北侧水动力作用明显强于南侧,航道设计为东偏南较好。     

河口海岸底部边界层和细颗粒泥沙过程??

水动力、细颗粒泥沙过程是淤泥质河口海岸变化的重要物理过程 ;并具有这样的特征 :强密度梯度、高度不稳定和非均匀流、高浓度泥沙、底床与流相互作用、难确定的底床／水界面。淤泥质河口海岸水动力、细颗粒泥沙过程的研究主要起因于：１）海洋科学的基础理论研究 ;２）港口航道的建设、维持（整治、疏浚）、海岸防护工程实践等需要。就淤泥质河口海岸水动力、细颗粒泥沙过程而言 ,水流最重要的部分是底部边界层。为计算河口海岸水流中的底床切应力 ,必需考虑边界层。在淤泥质河口海岸底部边界层内 ,强劲的潮流、波致流可以引起淤泥底床沉积…     

舟山岛马岙岸段海岸演变与水下岸坡冲淤动态

利用不同年份的水深地形资料进行冲淤计算,结合实测水文泥沙、现场岸滩沉积地貌观察、新老海堤分布位置及以往浅地层探测和考古等资料综合分析发现,岸滩地貌形态从大约距今7 000 a前的一个古基岩港湾经受细颗粒泥沙长期不断地充填、淤积转化为近乎平直的岸段.在自然和人类活动的共同作用下,近370 a来海岸线以5.3 m/a的速度向海推移,潮滩以0.25 cm/a的速率沉积.近40余年来水下岸坡平均冲淤速率为-3.8~2.4 cm/a,横向冲淤调整有类似砂质海岸剖面塑造的特性,泥沙经受了在横向剖面"上部微淤、下部微冲"和纵向总体"东侧微冲、中西部微淤"的交替重复调整过程,目前朝着"上部微淤、下部微冲"的均衡剖面调整方向发展.     

现行黄河口水下三角洲海底形貌及不稳定性

高分辨力的声学仪器调查表明,现行黄河口水下三角洲海底的形貌十分复杂,由于高浓度巨量黄河泥沙快速沉积的结果,使河口底坡出现了大量的不稳定性现象,如塌陷冲沟,高密度沉积物重力流,切割—充填结构海底,V形水下河谷、滑塌等。根据海底扰动程度作了分区,划分了地形单元,并对不同的海底形态的成因作了分析。比较了1985和1986年两个航次考查结果的变动,分析了原因。     

庙岛南部海域海砂开采对海底地形的影响

利用庙岛南部海域海砂开采区海底地形实测资料,对比分析了海砂开采过程中历年来海底地形地貌的特征变化,发现采砂活动并未引起该区水深发生较大变化。由于动态补偿作用,采砂以后在潮流和波浪的共同作用下,周围海域的泥沙将不断向采砂导致的深槽内填充,并使深槽逐渐变浅。输沙量计算结果表明,长岛海域净供砂量为9.0×104m3/a。从输沙方向看与潮流和波浪的影响及海底地形的走向密切相关。目前开采量小于3.3×104 m3/a,如果按照目前采砂规模,保证安全生产,采砂工程不会对海底地形、海岸地貌造成明显的影响。     

黄河河口二维泥沙有限元数学模型及应用(Ⅱ)--潮流和泥沙输运沉积过程模拟分析

利用多沙黄河河口潮波平面二维泥沙数学模型,通过典型时刻近海海区潮汐、河口口门河道、河海流场、含沙量、河床变形和海底等值线等图形对入海河口海域潮汐和潮流海洋动力特性、入海泥沙运动扩散输移规律、河口拦门沙形状、形成过程、泥沙冲淤和海底地形变化进行了分析,这些都与实测资料和遥感图像的分析基本一致。     

从潮能通量变化看6000a以来长江口的迁移

引入潮能通量变化的概念,将河口区沉积动力环境、泥沙运移与能量变化联系起来,以东中国海三维高精度潮波模拟为基础,对长江口演变进行研究。模拟结果表明,全新世最大海侵以来,科氏力造成的潮能通量变化在长江口、杭州湾、舟山群岛及其外侧始终为负,减少的方向为西北;其负值区界于东经124°以西及北纬28°以北。说明科氏力的作用是使泥沙在长江和杭州湾口及其外侧邻近海域沉积,且沉积体向东南方向发育;在现代长江口外海区沉积动力环境条件下,长江口向东南迁移的范围不会越过东经124°、北纬28°这一界线。舟山群岛造成的潮能通量变化与科氏力的作用一致,但其作用量较小,仅为科氏力的1／50,影响范围也较局限。     

海南岛南渡江三角洲北部沿岸的泥沙转运和岸滩运动

南渡江三角洲海岸可分为东部废弃侵蚀岸，北部泥沙转运岸西部淤涨堆积岸等三个岸段，北部岸段为了边接东、西部岸段，存在大规模的，有节奏的沿岸泥沙向西和向岸转运及其相应的岸滩运动现象，涨沙主要来自南渡江干流河口及其以东的废弃侵蚀岸。文中还结合对北部岸河口和沿岸泥沙转运规律的分析，讨论了波浪优势型河口三角洲特征及其堡岛海岸的形态、动态和泥沙来源以及人类活动对该岸段的影响等问题。     

海南岛南渡江三角洲北部沿岸的泥沙转运和岸滩运动

南渡江三角洲海岸可分为东部废弃侵蚀岸、北部泥沙转运岸和西部淤涨堆积岸等三个岸段。北部岸段为了连接东、西部岸段，存在大规模的、有节奏的沿岸泥沙向西和向岸转运及其相应的岸滩运动现象，泥沙主要来自南渡江干流河口及其以东的废弃侵蚀岸。文中还结合对北部岸段河口和沿岸泥沙转运现律的分析，讨论了波浪优势型河口三角洲特征及其堡岛海岸的形态、动态和泥沙来源以及人类活动对该岸段的影响等问题。     

山东半岛东部南北岸典型砂质海岸沉积、地貌的横向差异及成因分析———以海阳万米海滩岸段和威海国际海水浴场岸段为例

根据2011年在海阳万米海滩岸段与威海国际海水浴场岸段调查获得的夏、冬两季海岸实测地形剖面与沉积物粒度数据,并收集相关水文资料,对南北两海岸地貌与沉积差异性进行分析,探讨了半岛东部南北岸典型砂质海岸动力环境的差异。研究结果表明,南部海岸宽广平缓,发育滩脊、滩肩、沙波纹等地貌,沉积物在水下岸坡上段以中粗砂、中细砂为主,水下岸坡以下段以粉砂、黏土质粉砂为主;北部海岸地形陡,发育滩肩陡坎、水下沙坝等地貌,沉积物以砾质砂为主。导致这些差异的动力为风、波浪、潮汐及沿岸流堆积。     

潮流作用下河口是沙运动二维数学模型

对于粉沙淤泥质河口和海岸,海底泥沙受潮流作用主要以悬沙形式输运。在这样的海区建港与疏浚航道,需要首先进行泥沙淤积问题的研究。本文采用潮流作用下不平衡方程式、挟沙能力公式和起动流速公式,建立了潮流作用下河口悬沙运动二维数学模型,在对二维悬沙不平衡输沙方程和海底变形方程进行离散时直接采用显式迎风格式,得到了较好的结果。在此基础上,将该模型应用于实际水域,结果表明,该数学模型能够模拟河口的悬沙运动规律和冲淤变化,对于水流较大的海域该模型有一定的应用价值     

重矿物研究在三山岛港泥沙动态调查中的应用

近岸带沉积物的重矿物研究对于揭示泥沙来源,分析动力条件和阐明海岸动态及演变趋势均具有重要意义,在国内外已经得到广泛应用。山东半岛西北部沿岸,泥沙的纵、横向运动形成了一系列典型的沙咀、沙坝、泻湖和水下沙坝等地貌形态。1981年,作者等曾参加三山岛港的泥沙来源及动态调查,并对刁龙咀至界河口长约50公里的岸段进行了基岩、河流和海底沉积物的重矿物研究。     

东营港海域冲淤特征

东营港附近海岸是典型的粉砂质海岸,其周边海域泥沙运动活跃,岸滩冲淤变化显著。近年来,海岸工程建设对其沉积动力环境造成显著影响。基于东营港海域2007年和2015年实测水深数据,利用水深地形对比、数值模拟和流速对比的方法,探讨了东营港海域冲淤特征及其影响因素。结果表明:研究区整体呈近岸侵蚀、离岸淤积的状态,自飞雁滩向东营港。其冲淤平衡点水深由9m变化至6m;飞雁滩附近海域泥沙易于起动,海底侵蚀增强,侵蚀产生的泥沙有随SE向流运移的趋势;研究区最大波浪破碎水深为6m左右,东营港附近海域冲淤平衡点水深与该水深相对应;海岸工程建设造成局部海域冲淤趋势改变,东营港防波堤堤头周围海域侵蚀强烈,堤坝两侧显著淤积。     

琼州海峡的一个三维泥沙扩散模式

通过建立一个三维陆架海数值模式来预报近海潮流和泥沙浓度的对流扩散,并应用于琼州海峡跨海工程的前期数值预测。预测结果表明,海区潮流的涨落、岸线形状、海底地形及源强位置与泥沙在近海的输运扩散关系密切,模拟情形基本合理,表明该模式适合应用于河口、近岸等涉海海洋工程海域的流场及泥沙扩散的三维数值预测,为相关的水动力环境要素和水质影响评价提供一定的参考价值。     

1976年黄河改道以来三角洲近岸区变化遥感监测

通过对黄河三角洲沿岸10个河口、潮汐汉道的23景陆地卫星影像高潮线的解译与对比,探讨自1976年黄河改道以来,三角洲岸线的变化特征;同时,利用GIS软件处理1976年和1992年滨海区水深测量数据,并与黄河利津站同期入海沙量进行对照分析。结果表明：1)目前黄河三角洲总体处于侵蚀破坏阶段,侵蚀岸线长相当于淤积岸线的2倍;2)人类活动对三角洲岸线变化的影响不断增强,人工海岸长度大幅度增加,总岸线长度缩短,岸线趋于平直;3)52．6％的黄河入海泥沙堆积于入海口附近,其中92％的泥沙堆积在15m水深线以内,向外迅速减少,20m水深线以外出现侵蚀;4)87％黄河入海泥沙往东、东南方向扩散与沉积,往南、东北方向扩散与沉积的泥沙很少,河口的北、西北方向整体上处于侵蚀状态。海岸侵蚀与河口泥沙的输移密切相关。     

黄河三角洲清水沟流路叶瓣体演化

根据历年卫星遥感资料和水深资料,对黄河三角洲清水沟流路叶瓣体演化和海底冲淤演化进行研究。结果表明,清水沟流路形成初期河口三角洲快速堆积,淤积中心厚度14m,1984年后河口三角洲淤积速度变缓,河口沙咀在波浪、潮流及科氏力作用下变得细长,并逐渐南偏,莱州湾内出现大面积的淤积,1996年黄河口人工改道后,在新河口处形成淤积中心,厚度4.5m。废弃三角洲遭受冲刷,原淤积中心成为冲刷中心。