淤泥质潮滩高程及冲淤变化遥感定量反演方法研究——以长江口崇明东滩为例

潮滩是淤泥质海岸最主要的地貌类型之一,淤泥质潮滩特征在很大程度上代表了所在海岸带的性质,查清其性质和分布对于合理开发潮滩资源和研究现代海岸带动态变化具有重要意义.本文以星载多源遥感技术为主要研究手段,结合常规调查资料和野外调查工作,以长江口崇明东滩为研究区,利用淤泥质潮滩水边线提取技术和潮位站实测水位高程进行潮滩地形反演,确定潮滩坡度及其淤积或侵蚀速度,为长江口潮滩资源合理开发利用和环境保护的长远规划提供重要的参考依据.     

风暴过程中潮滩悬沙浓度和悬沙输运的变化及其动力机制——以长江三角洲南汇潮滩为例

悬沙浓度是淤泥质海岸重要的环境指标。为探讨潮滩悬沙浓度和悬沙输运对风暴事件的响应过程及其动力机制,于2014年9月"凤凰"台风过境前、中、后在长江三角洲南汇潮滩进行了现场观测,获得同步高分辨率的水深、波高、近底流速和浊度剖面时间序列(9个潮周期)。结果表明,风暴中平均和最大波高、波-流联合底床剪切应力、悬沙浓度和悬沙输运率可比平静天气高数倍;风暴期间高潮位低流速阶段悬沙沉降导致近底发育数十厘米厚的浮泥层(悬沙浓度大于10 g/L)。研究认为风暴事件中淤泥质海岸悬沙浓度和悬沙输运的剧烈变化其根本动力机制是风暴把巨大能量传递给近岸水体,进而显著增大波-流联合底床剪切应力,导致细颗粒泥沙再悬浮。     

风浪在开敞潮滩短期演变中的作用——以南汇东滩为例

本文以引水船站风和波浪的相关性为理论依据,以南汇东滩滩面实测资料为基础,说明风浪是控制开敞潮滩短期演变的主要动力因子。     

崇明东滩沉积物有机碳的分布及影响因素

对崇明东滩3个柱状沉积物中的有机碳含量、分布变化特征以及影响因素进行了研究。研究结果表明崇明东滩沉积物中有机碳的含量较大,在0．3％～1．07％之间。在垂向分布上,表层／亚表层含量高且变化复杂,主要与该层沉积物颗粒较细并大量接受当地有机质输入有关;中层有机碳含量逐渐变小,下层有机碳含量较小且变化不大,但有几个峰值出现。3个柱样由于所处的位置不同,有机碳含量的分布变化特点也不相同,说明其受物源输入、沉积环境、生物化学作用、矿化程度及物理扰动的共同影响。     

潮滩上的人造沙滩——潍坊滨海旅游区沙滩构建始末

潍坊人造沙滩构建于粉砂淤泥质潮滩上,是我国潮滩养滩的首创工程之一,这里潮流速较小,无法起动滩沙,风暴潮的强浪是破坏人造沙滩的主要因素。一期工程抛沙33万m3,一个冬季2次风暴潮侵蚀掉2/3。二期工程延长了东西丁坝,坝头转向中部,沙滩中部增加了T型丁坝,符合丁坝群构建理论,再抛沙30万m3,改善了沙滩的稳定性,半年来监测知无蚀有微淤迹象。     

基于遥感的北部湾茅尾海岸滩时空变化研究

受全球气候变化以及人类活动的影响,河流入海水沙通量急剧减少,直接影响海域的生态系统。岸线和潮滩作为海岸带的重要组成部分,其演变趋势牵动着整个海湾生态环境的变化。本文基于数字化海岸线分析系统(Digital Shoreline Analysis System,DSAS),研究了广西北部湾茅尾海岸线的时空变化。文中建立了新遥感指数——滩涂指数(Tidal Flat Index,TFI),提取出露水面潮滩范围,并结合历史潮位数据分析茅尾海潮滩变化趋势。研究结果表明:(1)20世纪90年代至今,北部湾茅尾海岸线总体向海推进。其中,受填海造陆影响,钦江区域岸线向海推进速率由0.15 m/a提高到0.98 m/a;因潮流、波浪作用等因素,茅岭江区域岸线一直处于淤积状态,2001年前后受河流来沙减少的影响,岸线向海推进的速率发生突变。(2)由于清淤工程的实施,茅尾海潮滩在2013年后面积显著缩小,在时间和空间上剔除清淤工程影响,研究发现,茅岭江河口三角洲受河流来沙减少的影响较为明显,表现为三角洲面积减少,三角洲南侧遭受明显冲刷。     

砂质海岸岸滩侵蚀演变模式探讨——以山东南部海岸侵蚀岸段的岸滩演变为例

在分析山东南部海岸几十年来的地形观测资料的基础上，运用砂质海岸等深线变化预测理论，建立该区的岸滩侵蚀演变预测模型，研究了该区域岸滩演变规律。实测资料验证表明：预测结果合理，基本反映了本区岸滩演变的特征。     

海岸圈围对雁鸭类种群及生境的影响研究——以长江口横沙东滩为例

滨海湿地是雁鸭类的重要栖息地,然而高强度的海岸圈围工程对滨海湿地生态系统和鸟类栖息地造成了显著影响,因此分析和研究海岸圈围对雁鸭类种群及栖息地的影响,对水鸟保护和滨海湿地资源可持续利用具有重要的理论和实践意义。位于长江口的横沙东滩,于2003年启动了海岸圈围促淤工程,工程的实施导致湿地生境和水鸟种群都发生着快速变化。本研究分别对2013、2015、2016和2017年,横沙东滩雁鸭类种群和生境因子的时空变化进行了调查与分析,通过拟合回归分析了两者的相关关系,探讨海岸圈围后生境的快速变化对雁鸭类种群产生的影响,从而提出海岸带圈围后水鸟栖息地的保护与管理对策。结果表明:1)海岸圈围工程的实施显著改变了滨海湿地的水鸟生境及种群特征。随着工程的推进,自然潮滩的盐沼湿地呈动态变化趋势;促淤区则随着泥沙的补给,新生了大面积的沼泽湿地;成陆区逐渐向淡水生态系统演替。伴随着生境的变化,雁鸭类种群逐渐从成陆区和自然潮滩向促淤区转移。2)不同生境类型影响雁鸭类种群数量特征的生境因子不同。未实施圈围的自然潮滩影响雁鸭类数量的主要因素是海三棱藨草/藨草群落面积;正在实施圈围的促淤区的主要影响因素是挺水植物面积、植被归一化指数(NDVI)和无植被覆盖水域面积;已圈围的成陆区主要影响因素为沉水植物面积。综上,雁鸭类偏向选择具有开阔水域、充足食物供给和相对较低植被盖度的生境类型。对于海岸圈围区域,若能合理利用圈围土地,保留部分区域为湿地,并根据水鸟的生境需求,适当营造水鸟适宜的栖息地,可在一定程度上减缓圈围工程对水鸟的影响,实现滨海湿地水鸟栖息地保护和湿地资源可持续利用的动态平衡。     

岚山海区波浪特征及其对海岸的影响

岚山海岸近年来侵蚀严重,海岸侵蚀的自然因素主要由波浪引起,较大浪出现的季节和波浪尺度决定了海岸侵蚀发生的时间和强度。本文分析了岚山海区的波浪特征,并探讨了岚山海岸侵蚀的原因及波浪作用下海岸侵蚀的过程。     

中强潮海滩剖面冲淤过程研究——以北海银滩为例

揭示中、强潮砂质海滩在波浪和潮汐作用下的剖面冲淤变化过程是理解海岸演变及沿海防护工程设计与旅游资源规划的核心内容。以北部湾北海银滩为例,基于GIS-RTK获取区域2014年7月—2018年2月逐月剖面高程实测数据,结合水文资料分析银滩剖面在外在驱动作用下的变化特征及冲淤机制。结果表明:(1)银滩内滨区域处于净侵蚀状态,低潮带及其以浅区破波带以弱淤积为主,冲流带展现持续、恒定净淤积特征。(2)一年中有263天波浪可引起银滩-3.41 m水深以浅的泥沙频繁扰动,由此造成内滨剖面快速变化,波高0.3～0.5 m的波浪引起的泥沙扰动水深控制冲流带、破波带和低潮带的淤积过程。(3)潮位波动导致波浪作用下海床泥沙活动的范围出现差异,由此引起海滩由陆向海出现"强淤积-弱淤积-弱侵蚀"特征。(4)造成区域较大增水的台风可大幅度提高各级别波浪扰动范围,对银滩整体剖面造成侵蚀。     

长江河口潮波时空特征再分析

长江河口的潮波传播受到近岸及河口浅水地形及长江径流的显著影响,表现出很强的时空变化特征。已有相关研究主要关注徐六泾以下的河口段,还缺少对河口系统的潮波特征分析。本文基于大通、南京、徐六泾和牛皮礁4站的年内连续潮位资料,分析了主要天文分潮和浅水分潮的振幅沿程变化、季节变化特征和规律,认识到洪季大径流对江阴以上的近口段潮汐衰减作用显著大于枯季,而河口段的平均潮差有一定的半年周期变化,年内秋季最大。口内高频浅水分潮振幅在河口下段最大,且洪季大于枯季,低频浅水分潮则在河口上游振幅最大,由此反应径流对潮汐改造的非线性作用。这些认识可为水道航运及相关河口研究提供基础认识。最后本文也指出关于长江河口潮汐特征尚需进一步研究的若干问题,以期下一步工作取得相应进展。     

生物活动对黄河口潮滩表层沉积物扰动作用的研究

以螃蟹扰动作用下黄河口刁口地区潮滩表层沉积物为例,对沉积物的物理力学性质及其运移进行了试验研究,结果表明:螃蟹扰动作用使表层20 cm以内沉积物的含水率明显增加,渗透性略有提高,表层30 cm以内土体贯入强度降低,下层土体贯入强度增高;螃蟹每日掘出的细粒物质达502.08 g/m2(干重),远大于螃蟹洞穴在涨落潮过程中所捕获的细颗粒物质,并使潮滩表层沉积物细化。从螃蟹扰动对沉积物组成、性质和运移产生的作用,可以得出生物活动对黄河口潮滩的稳定性具有一定的影响。     

长江水下三角洲现代沉积速率厘定的新途径:季节性Bio-Si记录

长江水下三角洲沉积层中高分辨生物硅(Bio-Si)曲线具有明显的波动规律,记录了该区硅藻生物量的季节性差异,据此对近14年来的沉积速率进行了估算。在1992～2005年里,该处沉积速率变化于1.2～3.4 cm/a之间,平均沉积速率2.1 cm/a,沉积速率与长江入海沙量具有较好的对应关系。研究结果表明长江水下三角洲Bio-Si沉积记录类似于季节性湖泊中的"年纹",可作为沉积速率估算的新指标。     

Spatial distribution of zooplankton in the intertidal marsh creeks of the Yangtze River Estuary,China

Zooplankton are important grazers of primary production within intertidal marshes and are the optimal prey of higher trophic consumers; however, the patterns of their spatial distribution in marsh creeks are rarely reported. The zooplankton in the intertidal creeks with different salinities at Dongtan marshes of the Yangtze River Estuary was surveyed. The mean zooplankton densities in the intertidal creeks were 53,638 ind. m⁻³ in April and 132,916 ind. m⁻³ in July, respectively, which were as high as in the near-shore subtidal waters of the Yangtze River Estuary. This high abundance implied the important roles of zooplankton in the matter flux between marshes and near-shore waters through complex intertidal creek systems. Zooplankton total densities changed significantly from northern to southern creeks. ANOSIM and CCA analyses revealed that the zooplankton community structure were significantly different among the northern, eastern and southern creeks, and between two sampling seasons. Salinity accounted for most of the spatial variation of zooplankton community, whereas water temperature, chlorophyll a concentration, and pH were the main reasons of the temporal variation observed. Copepods were the most abundant zooplankton group. A total of 24 copepod species, belonging to 15 families and 20 genera, were recorded. Planktonic copepods preferred the northern and eastern creeks, with higher densities in July than in April, while benthic copepods predominated only in the northern creeks in April. Since the role of benthic and planktonic copepods may differ in transporting nutrients in the intertidal creeks, it is suggested that the variations in their distribution may influence the ecological functions of zooplankton in the estuarine matter fluxes both spatially and temporally.     

黄河三角洲海岸线动态变化规律与预测研究

通过10帧黄河三角洲地区不同时相卫星遥感影像对比和利用实测水深资料,对1976年以来黄河三角洲海岸线的冲淤变化规律及过程进行分析研究。利用遥感监测数据构建海岸线演变回归模型,对海岸线的未来形态变化进行预测。研究结果表明,三角洲总岸线长度自1992年来逐年减小;刁口岸段自1976年来由持续侵蚀向冲淤平衡过渡;新河口岸段自1976年来不断淤积扩张,但近年来陆域面积开始出现缩小趋势。     

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。     

长江水下三角洲表层沉积物粘土矿物分布及其影响因素

采用X射线衍射(XRD)分析技术分析了长江水下三角洲地区65个表层沉积物样品的粘土矿物。结果表明,长江水下三角洲粘土矿物主要由伊利石、绿泥石、高岭石和蒙皂石构成;长江水下三角洲亚环境粘土矿物组成则不同,三角洲前缘亚环境中高岭石和绿泥石的平均含量高于前三角洲的含量,而前三角洲亚环境中伊利石和蒙皂石的平均含量高于三角洲前缘的含量。研究区粘土矿物主要来自长江流域,属于长江源,其分布主要受沉积动力环境和粘土本身性质的制约。     

长江口深水航道工程对航道附近海域波浪分布特征的影响研究

本文针对长江口深水航道工程建设前后航道内波浪特征的变化进行了分析研究,首先基于对长江口历史波浪资料分析,确定了E、NE和SE3个浪向为航道内典型代表,采用第3代波浪模型SWAN对工程建设前后的波浪进行模拟计算。研究表明,航道工程建设后航道内的有效波高和周期明显减小,但是其变化的规律基本一致。在不同天文潮影响时,航道内的有效波高和周期大不相同。E向和NE向的浪在大潮期间有效波高和周期均高于小潮时,SE向浪却相反。对于NE向的浪,航道工程对有效波高的影响大致呈现出从右向左逐渐减弱。对于E向和SE向的浪,航道工程对有效波高的影响大致呈现出从右向左先增强再减弱。航道工程对不同方向的浪在不同分段上也有所不同,在右段对NE向的消弱最强,对SE向最弱,在中段和左段对E向消弱最强,对NE向最弱。航道内流场与水位对波要素的影响也略有差别。     

The effects of semi-lunar spring and neap tidal change on nitrification, denitrification and N2O vertical distribution in the intertidal sediments of the Yangtze estuary, China

To explore the influences of semi-lunar spring and neap tidal changes on nitrogen cycling in intertidal sediments, a comparative study among waterlogged, desiccated and reflooded systems was carried out in August 2005 and February 2006 by analyzing nitrification, denitrification and N₂O depth profiles in the intertidal flats of the Yangtze estuary. Laboratory experiments showed that alternating emersion and inundation resulted in the significant changes in nitrification and denitrification rates in the intertidal sediment systems. Due to the desiccation-related effects, lowest nitrification and denitrification rates were observed in the desiccated sediment cores. Highest nitrification and denitrification rates were however detected in the waterlogged and reflooded systems, respectively. It is hypothesized that the highest nitrification rates in the waterlogged sediments were mainly attributed to higher nitrifier numbers and NH₄⁺ being more available, whereas the availability of NO₃⁻ might dominate denitrification in the reflooded sediments. In addition, the highest N₂O concentrations were detected in the reflooded sediment cores, and the lowest found in the dried sediment cores. It was also shown that N₂O in the intertidal sediments was mainly from nitrification under the desiccated condition. In contrast, N₂O in the intertidal sediments was produced mainly via denitrification under the waterlogged and reflooded conditions. It is therefore concluded that the semi-lunar tidal cycle has a significant influence on nitrification, denitrification and N₂O production in the intertidal sediment systems.     

黄河三角洲飞雁滩海岸的侵蚀与机理

飞雁滩海域是1964—1976 年黄河刁口河流路入海区域。根据地形和断面水深监测资料,阐述了该岸段流路废弃后的岸滩侵蚀特征和地貌变化。研究结果表明,刁口河流路废弃后飞雁滩海岸向海凸出的地形特征,是造成该岸段强烈侵蚀的重要原因。进一步结合波、流动力的对应分析认为,波浪以掀沙为主,潮流以输沙为主,波浪和潮流的联合作用是飞雁滩海岸侵蚀的主要动力机制,其中潮流主要通过余流携沙外输,造成近岸泥沙亏损。