黄河三角洲飞雁滩沉积物颗粒度分布和粒度参数特征及水动力解释

黄河三角洲飞雁滩因入海河口改道而缺乏泥沙来源,导致海滩蚀退10余km。近30a来,蚀退后的浅滩在不同潮流和风浪的作用下,浅海滩沉积物颗粒在空间分布上出现明显的差异,表现为浅水区沉积物粗于深水区,来沙少的沉积区粗于来沙多的沉积区。根据2004年实测沉积物颗粒度参数和实测水流及风浪资料分析,该海滩可以分为三个沉积区:I号沉积区,水深较浅,泥沙补给较少,主要受不同风浪的影响,沉积物颗粒组成较粗,以细砂和粉砂为主,分选良好,目前抗冲能力较强;II号沉积区,水深较浅,水流较弱,常受来自高中低潮滩下泄水流携带的细颗粒泥沙影响,沉积物组成粗细混合,以粉砂质粘土为主,分选较差;III号沉积区,水深大,在潮流和风浪作用下,常有来自沿岸尤其I号沉积区的细颗粒泥沙影响,沉积物组成粗细混合,以粘土质粉砂为主,分选较差。黄河三角洲飞雁滩桩106海滩沉积物空间分布较好地反映了泥沙来源和沉积动力条件,该成果可为海岸海滩防护工程规划设计提供科学依据。     

渤海及邻近海区表层沉积物粒度组成及沉积分区

通过渤海及邻域海区表层沉积物粒度实测数据,采用Folk三角图解分类方法,对比已有Shepard分类沉积物类型图对近岸的沉积物类型进行相应补充,编制沉积物类型图,并进行沉积分区。沉积物类型主要为砂质粉砂、粉砂质砂、砂质泥、泥质砂、粉砂和砂。根据沉积物类型分布特征、海洋环流、地形地貌及物质来源(入海河流物质影响程度),划分为4个沉积区,分别是辽东湾混合沉积区、渤海湾-莱州湾及周边泥质沉积区、老铁山水道-辽东-渤中浅滩砂质沉积区和北黄海西部泥质沉积区。渤海表层沉积物的分布受控于近源河流物质和海洋环流变化。渤海的潮流场控制泥沙输运,弱潮流区对应细颗粒沉积物沉降,强潮流控制区发育粗粒级潮流沙脊和沙席沉积。     

近百年来黄河改道及输沙量变化对山东半岛泥质楔沉积物粒度特征的影响

对山东半岛泥质楔柱状样进行沉积物粒度分析,并在210Pb测年基础上结合黄河年输沙量、悬浮泥沙粒径、河口位置及沿岸流强弱替代指标等数据研究近百年来黄河改道及输沙量变化对远端沉积区沉积特征的影响。研究结果显示,研究区沉积物粒度的变化是黄河入海泥沙特征和沿岸流等水动力作用共同影响的结果。1884–1939年及1947–1999年,研究区沉积物粒度特征的变化主要受到沿岸流强弱的影响;1939–1947年及1999–2012年,受1938–1947年花园口决堤以及20世纪90年代末以来黄河年输沙量持续偏低致使源区泥沙不足的影响,沉积物粒度相对粗化,与沿岸流强度的相关性减弱。与黄河入海泥沙近端沉积区不同,研究区粒度特征对黄河尾闾改道事件不敏感,且对花园口决堤及年输沙量低于临界值的响应有一定程度的延迟,这与该区沉积物经历了再悬浮过程及中间复杂的物质混合有关。黄河改道及输沙量变化仍然是远端沉积区沉积特征演化不可忽视的因素。     

虾峙门水道口门区动力和动力沉积特性

根据浙江舟山群岛东部峙门口门区的水文泥沙和沉积资料,在分析水动力特性和和悬沙特性的基础上,结合沉积物采样资料,论述了虾峙门口门区的动力沉积特性。文章指出,虾峙门口门区水动力条件的变化和以长江口粘性细颗粒泥沙为主体的泥沙供给,形成以细颗粒泥沙絮凝沉积为主,粗粉沙以上粒级泥沙单颗粒重为沉积为副的沉积机理,这种沉积机理与口门区不同地貌部位水动力对沉物改造的差异相结合,发育了水道口门区的动力学沉积特性。     

龙口屺(山母)岛海区重矿物分布——泥砂运移趋势

通过本海区156个表层沉积样品和主要河流自然重砂的鉴定分析,掌握了本区重矿物的分布规律。主要矿物有角闪石、绿帘石、金属矿物;标志性矿物有屑石、石榴石、辉石和自生黄铁矿。根据主要矿物和标志诖矿物含量变化及分布特征,划分五个矿物组合区,各组合区矿物组合特征指明了海区物质来源及泥沙运移趋势。海区物质主要来源于河流,除此,少量的物质来源于岛岸海蚀物质和特殊海区的化学或生物化学沉积。     

珠江河口及邻近海域表层沉积物特征及其泥沙运移趋势

根据现场采集的1 309个表层沉积物样品,分析了珠江河口及邻近海域的表层沉积物特征。在此基础上,应用Gao-Collins的粒径趋势分析模型(GSTA模型),计算了珠江河口及邻近海域表层沉积物的净输运趋势,并结合有关动力沉积背景讨论了其实际意义。结果表明:珠江口及邻近海域表层沉积物类型共有8种,其中以粘土质粉砂和粉砂分布最广泛。受径流、潮流、沿岸流、波浪和陆架环流等动力作用,表层沉积物颗粒呈现出研究区西南部及北部口门附近的泥沙较粗,中部和东部的泥沙较细。东部(即大鹏湾及大亚湾以南的陆架区域)和西南部的分选略好于珠江河口及近岸10 m以浅区域,珠江河口及近岸10 m以浅区域的分选又略好于研究区的中南部区域(万山群岛的东南面及担秆列岛以南的区域),但泥沙总体分选差。不同级配的泥沙分布和沉积特征不一致。珠江河口及邻近海域泥沙运移规律较复杂,珠江河口及近岸区域(10 m以浅)泥沙主要向南和西南运移;外海陆架区泥沙主要向东运移;大亚湾和红海湾以南至60 m以浅区域的泥沙呈现向南运移的趋势。黄茅海北面的泥沙向西南运移;大襟岛和荷包岛以南及两岛之间是高盐陆架水入侵通道,泥沙整体向北运移;黄茅海中部泥沙以垂直落淤为主,水平运移趋势不显著,只略微向西输运,故黄茅海河口湾中西部床面有淤浅的趋势。在(113.52E,21.76N)点附近存在一个巨大的泥沙辐聚中心,其东北、西北和南面泥沙均向该点运移辐聚;在万山岛至桂山岛周边区域泥沙呈现出逆时针方向的环流运移。     

现代黄河三角洲表层沉积物的空间分布特征

基于近期在黄河三角洲附近海域采集的97个表层沉积物样品的粒度测试结果,研究了黄河三角洲海域表层沉积物的类型和空间分布特征,探讨了沉积物粒度分布特征与物源和沉积动力环境之间的关系。研究结果表明,研究区表层沉积物类型以砂质粉砂和粉砂为主,在绝大部分海域,表层沉积物的偏态表现为正偏和极正偏,分选程度较差,峰态表现为宽和很宽。现行河口三角洲叶瓣周围的表层沉积物以砂质粉砂为主,粒度较粗;而在远离河口的区域表层沉积物以粉砂为主,粒度较细。与20世纪80年代的观测结果相比,受物源供应和沉积环境的共同影响,近期黄河三角洲沿岸的表层沉积物有粗化的趋势,且河口口门区域表层沉积物粗化趋势最为明显。表层沉积物粒度粗化的主要原因是黄河入海泥沙供应不足,导致三角洲沿岸侵蚀加剧;黄河调水调沙以来入海泥沙的粒度变粗,粗颗粒组分在河口口门附近快速堆积。黄河水下三角洲现代沉积速率的分布特征表明,黄河入海沉积物主要在现行河口及三角洲的近岸区域沉积,在15m以深的区域沉积速率较低。同时,还可看出入海泥沙有向北和东北向的运移趋势,与渤海中部泥质沉积以及通过莱州湾向渤海海峡的泥沙输运相对应。粗颗粒沉积物在现行河口三角洲叶瓣的堆积范围与潮流切变锋的位置基本一致,反映了物源供应和沉积动力环境对研究区表层沉积物分布特征的控制性影响。     

黄河钓口河口行水期泥沙输运过程的三维数值模拟

由于钓口流路行水时期普遍缺乏对河口和近海的系统观测,基于1976年黄河三角洲实测水深数据和汛期水沙数据,采用EFDC三维数值模式对钓口河口泥沙沉积动力过程进行了数值模拟研究。模型结果表明,钓口河口的羽状流和异重流的时空分布具有显著的潮周期变化特征。受与岸线平行的涨落潮流作用,表层羽状流的侧向摆动幅度较大,河口羽状流输沙主要平行于岸线方向,跨等深线的泥沙输运受到限制。汛期黄河入海的高浓度泥沙在钓口河口形成潜没的异重流,在底层沿河口轴线向北输运泥沙至三角洲前缘区域,泥沙输运通量比表层羽状流的输送通量高出一个数量级,且随着离岸距离的增大而呈指数形式快速衰减。随着水深增大,单宽泥沙通量的衰减速率逐渐减小。计算结果显示,由于汛期高浓度泥沙入海,钓口河口的异重流稳定存在,导致约75%的入海泥沙沉积在10m水深以浅的区域,25%的入海泥沙淤积在三角洲前缘外侧,异重流过程对汛期钓口河口泥沙向深水区输运和沉积具有控制作用。数值模拟结果与前人根据水深变化揭示的三角洲冲淤分布格局一致,与钻孔的沉积记录基本吻合。     

渤海沿岸风暴沉积体的成因及分布规律

渤海沿岸的沉积动力环境有利于形成风暴沉积体。因地理环境和沿岸入海泥沙的差异,形成不同的风暴沉积体,其分布依沉积物及风暴沉的积体的不同而呈规律性延伸。     

闽浙沿岸东部海域表层沉积物粒度特征及其沉积环境

对闽浙沿岸东部海域83个表层沉积物样品进行了粒度分析,探讨了沉积物类型和粒度参数的分布规律,并分析了物源和水动力条件对沉积物分布格局的影响。结果表明,研究区底质主要有砂、粉砂质砂、泥质砂、砂质粉砂、粉砂和泥6种类型。表层沉积物平均粒径为2.01~7.58Φ,呈现由岸向海粒度变粗、砂含量明显增加、粉砂和黏土含量明显减少的趋势;标准偏差0.48~2.86Φ,分选较差,但由中部向东西两侧分选性变好。研究区近岸细粒沉积物主要来源于长江等沿岸河流携带来的泥沙,外部粗粒沉积物主要是具有滨岸沉积特征的陆架源残留改造沉积,而闽浙沿岸流和台湾暖流对沉积物的分布起着主要的控制作用。依据粒度及其参数特征,综合考虑物源和水动力条件的影响,将闽浙沿岸东部海域划分为3个沉积区:近岸泥质沉积区、中东部混合沉积区和外陆架砂质改造沉积区。     

长江口及邻近海域细颗粒沉积物中重金属的空间分布及沉积通量

长江每年输送大量的泥沙进入东海,其中细颗粒沉积物具有搬运距离远、扩散范围大的特点,成为示踪河口及近海沉积物源汇过程的良好载体。本文基于采自长江口及邻近海域的44个表层沉积物样品,分析了细颗粒组分中重金属的空间分布和沉积通量,探讨了重金属来源和搬运沉积过程。研究表明:长江口及邻近海域细颗粒沉积物中Cu、Cr、Ni、V和Zn含量、沉积通量的空间分布具有高度的相似性,总体表现为长江口及浙闽沿岸高,向外急剧降低;该区细颗粒沉积物中的重金属主要来自长江,入海后向两个方向扩散,其一为向西南方向扩散,沉积于内陆架泥质区;其二是向东的跨陆架输送,沉积于长江冲淡水影响的海域。从长江口向西南方向的输送和沉积是长江入海重金属最重要的汇。     

辽东湾表层沉积物粒度分布特征及其地质意义

对辽东湾140个表层沉积物进行了粒度分析,探讨了辽东湾表层沉积物的粒度分布特征和沉积物类型的分布格局,结合该区沉积物物源和沉积动力环境,探讨了两者对辽东湾海域沉积过程的控制作用。结果表明,研究区表层沉积物类型以砂质粉砂、砂质泥和泥质砂为主。研究区表层沉积物平均粒径变化范围较大(-0.06～7.42Φ),大多数站位集中在4～6Φ,平均粒径有两侧向中部逐渐变细的趋势。整体上,辽东湾东侧表层沉积物粒度比西侧粗,砂含量明显增加。研究区沉积物主要来源于沿岸河流携带的入海泥沙,而潮流和沿岸流对沉积物的分布起到控制作用。根据沉积物底质类型、物源及区域水动力强弱,将研究区划分为湾顶泥质、西岸砂质、渤海泥质、辽东浅滩砂质以及残留过渡沉积等5个沉积区。     

山东半岛东部海域泥质区冬季悬浮泥沙时空变化及输运机制

根据2015年12月山东半岛东部海域4个站位25h同步连续定点海流观测和悬浮泥沙取样资料,分析了研究区悬浮泥沙浓度、粒度时空分布特征和变化规律;通过计算再悬浮与沉积通量、理查森数并结合通量机制分解法,探讨了影响悬浮泥沙变化的因素,揭示了悬沙输运机制。结果表明,涨潮时段悬浮泥沙浓度略大于落潮时段,悬浮泥沙浓度与潮流流速大致呈正相关关系,且存在轻微的滞后现象;悬浮泥沙类型均为粘土质粉砂,分选差,存在再悬浮现象;悬浮泥沙垂向混合剧烈,个别时段有轻微的层化现象,平流输运是造成该海域悬浮泥沙输运的最主要因素。     

黄河河口泥沙输移分布特性及其回归计算

在分析黄河河口泥沙输移和分布影响因素的基础上,分径流区域、径流潮汐区域和外海区域3个不同区域对黄河河口泥沙的输移和分布规律进行了系统探讨总结;利用实测资料对河口清水沟流路的泥沙分布特征进行了分析,并据此得出了河口泥沙沉积分配的回归计算式。     

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].     

福建九龙江口入海泥沙的扩散和河口湾的现代沉积

本文阐述了40年来九龙江入海泥沙量增加了两倍,入海泥沙在海门岛—鸡屿一带的浅滩区,其年平均淤积8—10cm,一次洪水流域搬来悬浮泥沙,使河口湾新淤积层厚2—3cm.并指出、进入河口湾的三条汉河各有独立的扇形粗粒冲积浅滩;悬移质的粉砂、粘土粒扩散至鼓浪屿以南海域;构成三角洲沉积主体的河口浅滩区的沉积速度由入海泥沙倍增而相应地加快进行.     

南汇近岸水域近底层泥沙运动和边滩沉积

根据长江口南汇近岸水域17个站的水文泥沙同步观测资料,阐述了该水域近底层泥沙的流速、悬沙浓度的分布和变化。经无量纲潮流动力值的计算表明,研究区存在一个包络南汇边滩先向东南继而向南延伸的舌状高能量区,与高悬沙浓度分布区相一致。通过对悬沙运动和涨、落潮周期流向的分析,揭示了长江口向杭州湾底层泥沙输移的规律,其底层泥沙输移主要集中在低潮位时段,输移时间约占潮周期的36%,其中以南汇边滩向杭州湾输移的时间为最长,大、小潮都在5h以上,与其相关联,在芦潮港水域下层存在着一股东西向的高悬沙浓度的水体。据盐度、潮流、悬沙浓度等要素,并结合絮凝沉降分析得出,南汇边滩的沉积强度是潮滩>潮下带>深水区;边滩舌尖前缘水域的泥沙沉积时间与水体出现向东偏南或向西流的时间一致,这可视为近年来南汇水下沙嘴向东偏南伸展的原因之一。     

长江口航道柱样沉积物特征及泥沙来源

根据2014年1月北槽航道坝田区采集的13组浅钻柱状样(柱长为19~107cm),着重分析了浅钻柱状样沉积物的粒度特性。研究结果表明:北槽上段和中段呈南粗北细的沉积物分布格局,南北侧沉积物中值粒径分别为29~40和14~18μm;北槽下段南北两侧沉积物粗细差异趋同,中值粒径范围为23~27μm。沿北槽纵向,南侧沉积物中值粒径和砂的含量自口内向口外呈减小趋势,而北侧正好与此相反,表明北槽内涨落潮流路分歧影响泥沙的沉积和分选。北槽柱状沉积物大多存在三组关键组分,即细组分7.8~26.3μm、粗组分37.4~126.0μm及更粗组分193.5μm,分别代表流域及海域来沙中的悬沙沉积、周围浅滩越堤供沙及风暴作用所致的泥沙沉积。其中粗组分37.4~126.0μm为北槽坝田区沉积物的环境敏感组分。相关成果,从沉积的角度可以为深化研究长江口北槽深水航道的泥沙来源和淤积原因提供依据。     

潮流作用下蓬莱近岸海域悬浮泥沙的时空分布及变化特征

水体中悬浮泥沙浓度的变化过程是泥沙运动的重要表现形式,客观反映了不同的水动力环境。根据蓬莱近岸海流、悬浮泥沙等实测资料,分析了研究区悬浮泥沙浓度时空分布特征和变化规律,并初步探讨了悬浮泥沙浓度变化对潮流的响应。研究结果表明,时间上,研究区平均含沙量落潮段大于涨潮段,大潮期大于小潮期;不同层位悬浮泥沙浓度随时间的周期性波动大潮期强于小潮期,悬浮泥沙浓度时间周期变化的9~16h尺度在研究区具有全域性。空间上,研究区各层平均悬浮泥沙浓度由表层至底层递增,悬浮泥沙浓度垂向梯度变化大潮期群岛区最小,海峡区最大,小潮期西部区最小,东部区最大,悬浮泥沙浓度的垂向分布类型以指数型、斜线型为主;潮周期平均悬浮泥沙浓度群岛区最大,海峡区次之,西部区最小;悬浮泥沙浓度潮周期变化与该海域潮流流速周期变化具有较好的相关性,潮流流速超过40cm/s时,发生明显的再悬浮现象。     

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。