天津地区的相对海平面上升与地面沉降

本文在有关学者以往研究工作的基础上，对天津地区的相对海平面上升和地面沉降问题作了分析探讨。相对海平面上升已经在该区造成了种种危害，随着未来全球理论海平面的上升和该区地面沉降的存在，这些危害还将继续威胁着天津地区的社会和经济生活。天津地区的地面沉降主要由人类活动引起，是该区影响相对海平面上升诸多因子中贡献率最大的因子，也是该区不容忽视的地质灾害之一。由于采取了积极的控制措施，天津地区人为引起地面沉降在相对海平面上升中的贡献率已从上世纪七、八十年代的90％以上降至60％以下。可以预计，在未来几十年中，人为引起地面沉降在相对海平面上升中仍将占相当大的比例，必须引起人们的高度警觉，采取更为积极的防治对策。     

海平面上升对沿海城市的影响

全球气候变暖引起的海平面上升是沿海城市发展的共同环境背影，政府间气候变化委员会新近对海平面上升的最佳估计是，到２１００年全球海平面将上升５０ｃｍ，而大河三角洲区和沿海低平原区，由于沉积物压实，构造沉降过量开采地下水引起地面沉降，相对海平上升远远高于比值。     

黄河三角洲地面沉降机理与海岸防护

综述了黄河三角洲地面沉降的研究现状、影响因素、沉降机理及造成的危害,并对减缓地面沉降的方法和海岸防护工程措施等方面进行了讨论。分析显示,受自然和人为因素的影响,黄河三角洲的地面沉降具有显著的时空变异性。影响三角洲地区地面沉降的人为因素主要是地下水抽取和油气开采,但它们引起的地面沉降是区域性的;三角洲松散沉积物的固结压实是三角洲进积过程中地面沉降的主导因素,三角洲软土、黏性土的压缩延迟特征以及河道的频繁摆动致使三角洲的压实沉降过程的时空差异明显,但各个三角洲叶瓣体的平均沉降速率将随时间推移逐年递减。地面沉降将造成或加剧黄河三角洲及沿海地区的区域性洪水灾害、农田和水资源污染、土地排水难度、基础设施受损以及海岸侵蚀等环境问题,需制定有效的地下水资源保护和补救方案,修建防护堤坝等工程是当前行之有效的缓解措施。然而,沿海堤坝等工程建设引起的环境问题与其防护作用目前还存在较大争议,因此,制定有效的海岸防护战略对于应对在海平面上升背景下的三角洲沉降引起的沿海地区环境灾害至关重要。     

天津市海洋灾害及其影响分析

根据主要致灾因子,将天津市沿海海洋灾害分为水文气象灾害、海洋地质灾害和海洋环境灾害3大类型,并在统计资料分析的基础上,综合归纳出天津市海洋灾害具有发生频繁和损失严重,以及致灾因子和各灾害间关系复杂的基本特点;从地理位置、地形、气象、天文潮因素和全球海平面上升、区域构造沉降、沉积物压实、人为地面沉降因素,以及海区生物、环境、人为污染等因素,分别分析阐述了风暴潮、相对海平面上升和赤潮这3种主要海洋灾害的形成原因和发展趋势,及其对天津市沿海地区社会、经济和生态环境方面施加的严重影响。     

蒙特卡洛模型在现代黄河三角洲浅层沉积物压实速率模拟中的应用

在进行黄河三角洲浅层沉积物固结压实研究中,过去传统的方法通常基于钻孔和剖面,进行局部计算分析。为克服钻孔分布不均的局限性需研究整个现代黄河三角洲地区浅层沉积物的压实沉降特征,基于1987年黄河三角洲地区综合工程地质勘察获取的钻孔资料,采用了数学地质中的蒙特卡洛方法,结合土力学的分层总和法对整个现代黄河三角洲浅层沉积物的压实速率进行模拟,并分析了压实模拟的具体影响因素。结果表明当前浅层沉积物的90%累积概率(P90)的压实速率变化范围为0.18~9.07mm/a,影响模拟沉积层的压实速率主要因素为沉积物的初始孔隙比、压缩系数和平均沉积速率,上述要素均与压实速率呈显著正相关,软土层应是浅沉积地层压实沉降的主要贡献层。提出按照时间序列分别对不同流路时期叶瓣进行模拟,更符合现代黄河三角洲地区的沉积环境和历史,并对比23个地面沉降水准监测数据,定量分离了浅层沉积物固结压实分量,其约占沉降总量的13%。     

粤西阳江—电白近岸海域第四纪沉积和晚更新世以来海平面变化

笔者以粤西阳江－电白近岸海域地质调查的大量资料基础上，对该区沉积进行了较详细研究。本文重点论述调查区第四纪沉积物分布特征，形成时代、海平面变化以及未来海面变化趋势进行探讨，认为本区近代海平面与珠江三角洲有异，相对而言海平面在下降，而不是在上升。     

深沪湾末次冰期以来的地层结构及古环境演变

通过深沪湾高分辨率浅地层剖面声学地层和地质钻孔沉积地层的对比,并结合沉积物的粒度、微体古生物以及AMS14C测年的综合分析,揭示了研究区晚更新世末次冰期以来的地层层序,探讨了深沪湾的古环境演变。深沪湾高分辨率浅地层剖面自上而下划分的5个声学地层单元与钻孔岩芯划分的5个沉积地层单元具有较好的对应关系。8.2 ka BP左右,全新世海侵使得海水进入深沪湾海域,海平面低于现今海平面10~12 m,气候凉爽;7 ka BP左右海水到达现今海平面位置,并于6 ka BP左右到达最高,约比现今海平面高2~3 m,气候温暖湿润,这一时期,近岸大量裸子植物被海水淹没并被沉积物快速掩埋;5 850~5 642 a BP研究区温度降低,该降温活动持续到2 ka BP左右,气候凉爽干燥;2 ka BP以来温度逐渐上升,600 a BP左右有一个相对冷期,之后温度又逐渐上升至现今水平。     

琼州海峡西段第四纪沉积相与环境

对琼州海峡西段表层和柱状采样的沉积物,进行了~(14)C放射性年代、氨基酸年代估计及微体化石、矿物与地球化学分析。初步划分了柱状沉积物层序、确定了所研究的沉积物的年代和沉积类型。研究结果表明,本区在早更新世早期为浅海环境,气候温暖,形成了富含微体化石的浅海相地层;随后本区东部隆升为陆,而西部及北部湾部分区域,随着气候波动、海平面相对升降则交替出现了滨海相与陆相环境。全新世期间,该区形成了浅海海峡环境。     

黄河三角洲沉积物压实固结及其对地面沉降贡献估算

利用1987年黄河三角洲综合性工程地质水文地质勘察中的152个钻孔与土力学中的分层总和计算法,对研究区域由沉积物自重压实引起的地面沉降进行了计算。结果表明:整个研究区范围内都不同程度地受到沉积物自重压实影响,总沉降量最小157mm,最大1 398mm,平均值669mm,呈现由西南向东北逐渐增大的趋势。软土层是自重压实沉降的主要贡献层,其占到沉积物压实沉降总量的65%。与研究区内水准监测数据对比显示,沉降量估算结果是合理可靠的。根据对比结果进一步估算了沉积物压实固结分量对地面沉降总量的贡献比,最小值为2.1%,最大值为15.0%,平均值为4.0%,沉积物自重压实固结对今后区域的地面沉降仍将产生长远的影响。     

中国近海海平面变化研究进展

通过对近10年来中国近海海平面变化研究成果的分析得出:(1)中国海域海平面变化时空差异明显,沿海海平面高值出现在8—9月,最低值出现在2—3月,季节最大差值可达20.75 cm;黄海和东海海区东南高、西北低;南海夏季西低东高,冬季东低西高;从辽宁到广西海平面上升速率差异大,范围在-2.1~10 mm/a之间;相对海平面上升较快区域主要是黄河三角洲、长江三角洲和珠江三角洲,2050年3个地区海平面预计分别上升980、720、520 mm。(2)地面沉降已经成为中国东部沿海相对海平面上升速率高的重要影响因素,在黄河三角洲和长江三角洲人口密集地区尤为突出。(3)每年8—9月为我国一年中的海平面最高月份,此时也正是热带气旋影响中国东南沿海的高峰时段,在季风、热带气旋等共同作用下,东南沿海高海平面将对东南沿海城市安全构成严重威胁。     

现代黄河三角洲地面沉降对洲体演变的影响

对现代黄河三角洲地区地面沉降的特点和对三角洲发育演变的影响进行了分析研究。分析认为,现代黄河三角洲地区普遍发生的地面沉降具有多因素和时空不连续性的特点,给沉降区带来了一系列的危害,使多种海岸带灾害的破坏和影响加剧;地面沉降不仅可以造成地面标高损失,影响三角洲的垂向发育,还通过改变地面坡降来影响河道的演变和尾闾的摆动,同...     

Spatial and temporal variations in subsidence due to the natural consolidation and compaction of sediment in the yellow river delta,china

ABSTRACT

The Yellow River Delta, which is the second-largest delta in China, has experienced varying degrees of land subsidence since the late 1970s. Although recent studies have identified the natural consolidation and compaction of sediment among the most important contributors to geologic processes, their processes have rarely been quantified. We estimated the sediment compaction over different time ranges to determine the temporal evolution of subsidence parameters (i.e., cumulative compaction). Estimates of primary consolidation, secondary consolidation, and the degree of consolidation in 152 boreholes revealed the spatial–temporal characteristics of sediment compaction and consolidation using geotechnical parameters collected from 152 boreholes, soil mechanics equations and the Kriging interplolation method. In addition, these estimates were partially constrained and cross-validated using the interferometric synthetic aperture radar (InSAR) results from early 2007 to late 2010 which were provided in a previous study. By performing a comparison analysis between theoretical evaluations of compaction for borehole data and InSAR observations, we were able to quantify subsidence due to sediment compaction. The comparison results suggest that the theoretical solutions agreed well with the measurements recorded by the well-validated, advanced InSAR method and that the deviations between the InSAR technique and geotechnical evaluations ranged from ?22 to 3?mm. The results reveal that the land subsidence of the chosen borehole sites during the investigative period was dominated by the primary consolidation and compaction of sediment. The underprediction of subsidence may be explained by fluid withdrawal, oil exploitation and engineering construction. To speculate, more geological disasters may occur if the current subsidence condition extends into the future.     

黄河三角洲滨海湿地损失和退化的自然因素

黄河三角洲滨海湿地的损失和功能退化是对环境变化的响应,主要受自然因素控制.黄河入海水沙是形成滨海湿地的物质基础.自20世纪70年代以来黄河水沙减少,新生湿地的形成速率变小;波浪、潮汐、风暴潮、地面下沉和海平面上升等因素导致了滨海湿地的损失,湿地的面积呈减小趋势.由于淡水资源的短缺导致滨海湿地土壤严重的盐碱化和干旱灾害,...     

Fragmentation effects of oil wells and roads on the Yellow River Delta, North China

Oil exploitation and road development have strongly fragmented the coastal landscapes, leading to profound ecological consequences. The dynamic relationships between oil wells, roads, and landscape fragmentation indices in the Yellow River Delta, China were explored. Oil wells, roads and land cover were mapped from TM images in 1992, 2000, 2006, and 2009, respectively. Changes and relationships were compared among three selected typical sections using linear regression models. We also evaluated the fragmentation effects of oil exploitation on protected wetlands in the Yellow River Delta Natural Reserve (NR). The results showed that oil wells and roads increased greatly. Oil well density and road length density were positively related to patch number and negatively related to patch shape indices. Both drivers have cumulative effects on landscape fragmentation. Influences of old oil wells and roads were stronger than those of new ones. Current management strategies of the NR have failed to effectively prohibit the disturbances of oil activities at the regional scale. The ecological function of protected wetland systems has been damaged by the increase of oil wells. Therefore, based on the principles of landscape ecology, effective approaches were proposed to minimize the negative effects of oil exploitation on the coastal area.     

现代黄河三角洲地区地面沉降的机理分析

利用前人在现代黄河三角洲地区进行的大量的野外调查和研究结果,对黄河三角洲地面沉降与第四系沉积体系、构造之间的对应关系进行了研究。研究结果表明现代黄河三角洲地区地面沉降除了因人类活动导致地面缓慢沉降外,新构造运动、第四系沉积相的分布也与三角洲沉降存在很好的相关性。研究区沉降区域的分布与主要断裂带相对应,软土的分布基本上控制了主沉降区的边界。研究结果可为以后三角洲的开发利用和管理以及其他三角洲地面沉降或地质灾害的监测提供必要的基础资料。     

黄河三角洲浅层地下水位年内变化特征及影响因素

基于黄河三角洲地区3个站位的1小时一次的浅层地下水位连续观测记录,将浅层地下水位与同时期ERA5高分辨率再分析实际蒸发量数据结合,并联合潮位、降水量和径流量等数据,通过快速傅里叶变换、时序分析等方法,分析并阐明了黄河三角洲地区浅层地下水位变化的特征及机制。结果表明：（1）不同的沉积环境导致了浅层地下水位整体变化的差异。表层沉积物渗透性相对较强区域,浅层地下水位波动剧烈;而表层沉积物透水性较差地区,浅层地下水位在6月中上旬存在低谷,但总体相对稳定;（2）潮汐对黄河三角洲浅层地下水位在水平方向的影响范围至少可达7km,但不超过15km。在其影响区域内,浅层地下水位波动滞后于潮汐的时间存在年内变化,分为两个时间上持续各6个月的区间,二者数值相差约12h;（3）降水量与实际蒸发量是黄河三角洲浅层地下水位升降最主要的影响因素。此外,农业活动也对浅层地下水位的变化有一定影响。对黄河三角洲浅层地下水位变化规律研究,能够为本地区土地盐碱化、海水入侵灾害防治与生态保护提供科学依据。     

黄河三角洲河口区滨海湿地面积动态变化与影响因素分析

采用遥感和地理信息系统技术,根据遥感影像数据和实测水深数据,分析了现代黄河三角洲河口区滨海湿地面积的变化规律,并计算了研究区湿地面积与黄河入海沙量之间的相关性。结果表明,黄河改道清水沟流路初期,三角洲河口区滨海湿地面积呈快速增长之势,但滩涂面积变化较复杂,1996年实施清8出汉工程后,低潮线至水下-2,-5和-6m湿地...     

电阻率法监测黄河口海床沉积物固结过程现场试验研究

为了研究黄河口海床沉积物固结过程中电阻率同工程力学性质指标的对应关系,探索海床土体固结过程的新型原位监测技术,本文在黄河刁口流路三角洲叶瓣潮坪上,现场取土配置黄河口快速沉积形成的流体状沉积物和观测研究粉质土海床的固结过程。利用静力触探、十字板剪切试验、孔隙水压力监测等原位土工测试手段,实时测定固结过程中海床土强度变化和孔隙水压力消散过程;同时通过埋置自行研制的环形电极探杆,实时测定海床土固结过程中的电阻率变化。通过对比分析海床土电阻率与工程力学性质指标的同步测定数据发现:黄河口饱和粉土的电阻率与微型贯入试验测得的土体贯入强度,静力触探试验测得的比贯入阻力,十字板剪切试验测得的不排水抗剪强度(峰值强度、残余强度)均呈乘幂关系,且相关性良好;海床沉积物在固结过程中的电阻率与孔隙水压力呈负线性相关性。     

苏北中部滨海平原成陆机制研究

苏北中部滨海平原位于废黄河三角洲和长江三角洲之间，其形成与全新世最大海侵之后长江、古黄河的供沙历史和供沙状况密切相关，并且现今海域南黄海辐射沙洲的辐聚点也位于这段海岸，故探讨其成陆机制具有重要意义。本文数值模拟了公元８世纪时该区的Ｍ２潮汐、潮流，在此基础上，计算了７种粒径泥沙在当时潮流场中的净输运状况，划分了海底冲淤区。计算结果表明，公元８世纪时苏北岸外存在大致以东台为顶点的辐射状古潮流场，其分布格局与现今苏北岸外大致以京港为顶点的辐射关潮流场基本一致，该辐射状潮流场的存在是由当时台东岸外的独特驻潮波波腹所决定的。进入苏北岸外古辐射状潮流场中的泥沙，在辐聚、辐散的潮流作用下，每一个潮周期均自ＮＥ、ＳＥ方向向东台附近海域净输运泥沙，在东台附近海域发生淤积。由此认为，苏北中部滨海平原是大致以东台为顶点的辐聚、辐散潮     

Evolution and preservation potential of fluvial and transgressive deposits on the Louisiana inner shelf: understanding depositional processes to support coastal management

The barrier-island systems of the Mississippi River Delta plain are currently undergoing some of the highest rates of shoreline retreat in North America (~20 m/year). Effective management of this coastal area requires an understanding of the processes involved in shoreline erosion and measures that can be enacted to reduce loss. The dominant stratigraphy of the delta plain is fluvial mud (silts and clays), delivered in suspension via a series of shallow-water delta lobes that prograded across the shelf throughout the Holocene. Abandonment of a delta lobe through avulsion leads to rapid land subsidence through compaction within the muddy framework. As the deltaic headland subsides below sea level, the marine environment transgresses the bays and wetlands, reworking the available sands into transgressive barrier shorelines. This natural process is further complicated by numerous factors: (1) global sea-level rise; (2) reduced sediment load within the Mississippi River; (3) diversion of the sediment load away from the barrier shorelines to the deep shelf; (4) storm-induced erosion; and (5) human alteration of the littoral process through the construction of hardened shorelines, canals, and other activities. This suite of factors has led to the deterioration of the barrier-island systems that protect interior wetlands and human infrastructure from normal wave activity and periodic storm impact. Interior wetland loss results in an increased tidal prism and inlet cross-sectional areas, and expanding ebb-tidal deltas, which removes sand from the littoral processes through diversion and sequestration. Shoreface erosion of the deltaic headlands does not provide sufficient sand to balance the loss, resulting in thinning and dislocation of the islands. Abatement measures include replenishing lost sediment with similar material, excavated from discrete sandy deposits within the muddy delta plain. These sand bodies were deposited by the same cyclical processes that formed the barrier islands, and understanding these processes is necessary to characterize their location, extent, and resource potential. In this paper we demonstrate the dominant fluvial and marine-transgressive depositional processes that occur on the inner shelf, and identify the preservation and resource potential of fluvio-deltaic deposits for coastal management in Louisiana.