珠江磨刀门河口底质沉积特征及其泥沙运移趋势

根据珠江磨刀门河口的表层沉积物粒度分析结果,运用Gao-Collins粒径趋势分析方法(GSTA模型),计算河口的沉积物净输运趋势,并分析河口底质沉积特征。结果表明:河口较粗的沉积物分布在交杯沙浅滩和拦门沙顶部,受波浪作用影响分选较好;磨刀门主槽、龙屎窟和口外海滨的沉积物则较细,以粉砂和粘土为主,分选稍差。沉积物在纵向和横向上都表现出细-粗-细的变化趋势。磨刀门主槽泥沙受强径流影响,具有向南的输运趋势;龙屎窟在涨潮流作用下,泥沙净向北输运;在西向沿岸流和东南向浪作用下,拦门沙东侧浅滩泥沙向西侧搬运,口外海滨的泥沙输运趋势则向北。     

珠江口磨刀门河口动力平衡特点及人类活动对其影响

应用ECOMSED模型输出、运动方程简化等方法,研究了珠江口磨刀门河口动力平衡的特点。研究表明:在磨刀门河口动力平衡中,纵向的主要平衡项为压力项和垂向涡动摩擦项,侧向的主要平衡项为侧向正压力项和科氏力项。正压力为磨刀门河口动力的主导因素,但在枯季动力平衡中,斜压力也是不可忽略的项。人类活动对磨刀门河口动力最主要的影响是改变了正压力项的大小,近几十年来,磨刀门河口正压力呈减小的趋势。     

珠江口磨刀门枯季表层沉积物特征

根据2003年12月在珠江口磨刀门附近水域采集的河口表层沉积物粒度分析资料,研究了磨刀门河口表层沉积物的组成、分布、运动等特征及其动力环境指示作用。研究表明,磨刀门口枯季表层沉积物组成以粉砂为主,其次为粘土和砂。表层沉积物平均中值粒径为6．356Ф(0．0122mm),表层沉积物的级配与悬沙的级配较接近。口门附近表层沉积物的中值粒径、分选性沿程没有明显的变化。枯季表层沉积物的形成以悬移质沉积为主,跃移和推移运动形式很少。磨刀门由于受人类活动的影响枯季表层沉积物与历史相比出现明显的细化,磨刀门口附近枯季表层沉积物的特征在一定程度上反映了枯季以潮流作用为主的相对较弱的动力环境。     

珠江磨刀门河口潮汐动力变化对人类活动的响应

磨刀门河口是珠江流域西江的主干入海口, 20世纪80年代以来受到网河区无序采砂和磨刀门整治工程的双重影响, 潮汐动力必然发生相应的调整。本文基于多年的水文资料, 结合统计分析、调和分析和数值模拟的方法, 对近五十年以来磨刀门河口的潮汐动力变化过程及其对人类活动的响应进行研究。结果表明, 20世纪80年代以前, 磨刀门河口总体上呈现出高、低潮位缓慢上升、潮差逐渐减小的趋势, 潮汐动力变化呈现出径流优势型入海口门水道向海延展的自然演变趋势; 20世纪80年代以来, 网河区无序采砂使水位下降、诱使潮汐动力增强, 磨刀门整治工程使水位上升、潮汐动力减弱, 由于河口不同段受到人类活动以及外海潮汐多年变化和海平面上升的干扰程度不同, 其潮汐动力变化呈现出不同特征。近口段受网河区无序采砂影响较大, 水位下降, 潮汐动力增强; 河口段受两种人类活动的双重影响, 水位上升, 在整治工程期间(1983—1993)潮汐动力减弱, 在整治工程后(1993—2003)受网河区无序采砂的影响潮汐动力增强; 口外海滨段受外海潮汐多年变化和全球海平面上升以及整治工程的共同作用, 水位上升, 潮汐动力减弱     

十到百年尺度动力形态模型在珠江磨刀门河口的应用

在人类活动的参与下磨刀门河口演变已不再是纯粹的自然过程,而是自然和人类活动共同塑造的过程。建立了一个以过程模拟为主的10~100 a尺度的长周期动力形态模型(PRD-LTMM-10)用于模拟磨刀门河口在人类活动作用下的演变过程。 该模型建立在水体运动方程和沉积物输运方程的基础上,应用约简技术对模型输入和计算进行处理,并包含了用于评价和量化人类活动的抛石促淤模块和航道疏浚模块。应用该模型较真实地模拟了磨刀门河口在1977-1988 年的动力地形演变过程,并且通过模拟结果和情景分析,合理地分离了人类各种工程活动的长期影响和自然因素在河口演变中的作用。研究表明,治理工程对河口自然发展趋势造成了较大的改造,淤积强度表现为西侧大于东侧。抛石和围垦工程使横洲水道主槽逐年冲刷,深槽外移,而龙屎窟深槽上端则表现为严重淤积,深槽不断缩窄。     

十到百年尺度动力形态模型在珠江磨刀门河口的应用

在人类活动的参与下磨刀门河口演变已不再是纯粹的自然过程,而是自然和人类活动共同塑造的过程。建立了一个以过程模拟为主的10~100 a尺度的长周期动力形态模型(PRD-LTMM-10)用于模拟磨刀门河口在人类活动作用下的演变过程。 该模型建立在水体运动方程和沉积物输运方程的基础上,应用约简技术对模型输入和计算进行处理,并包含了用于评价和量化人类活动的抛石促淤模块和航道疏浚模块。应用该模型较真实地模拟了磨刀门河口在1977-1988 年的动力地形演变过程,并且通过模拟结果和情景分析,合理地分离了人类各种工程活动的长期影响和自然因素在河口演变中的作用。研究表明,治理工程对河口自然发展趋势造成了较大的改造,淤积强度表现为西侧大于东侧。抛石和围垦工程使横洲水道主槽逐年冲刷,深槽外移,而龙屎窟深槽上端则表现为严重淤积,深槽不断缩窄。     

磨刀门河口近期演变及其排洪效应

通过分析珠江磨刀门分流河口水动力结构及拦门沙的走向变化,解析磨刀门河口近期演变,并从河口的结构和功能的角度,分析磨刀门河口的排洪功能和行为。结论认为:(1)磨刀门河口正由径流优势型向河流—波浪型转变,波浪成为改造和修饰口门地形的重要动力;(2)磨刀门河口的动力、地貌变化,使得河口对淡水的防御性增强而渗透性减弱,其排洪潜力有限;(3)强径流河口发育支汊是河口延伸中的基本规律,在今后磨刀门的治理开发过程(尤其是排洪)中应注意支汊的保护利用。     

基于高频ADCP资料的磨刀门河口羽状流湍流动力特征

利用1 200 kHz的宽频RDI ADCP于2015年7月在磨刀门河口拦门沙前缘的浅水站和沿岸流影响的深水站进行座底观测,采样频率为1 Hz,数据经滤波去噪处理,应用方差方法分析了磨刀门的羽状流湍流动力特征。结果表明,磨刀门河口水流表现出3层流结构,峰值流速出现在表层的羽状流层,深水区雷诺应力量级为10-3~10-5 m2/s2,小于拦门沙前缘的湍流脉动强度;拦门沙前缘和深水区湍流动能密度参数的范围均在0.01~0.6 m2/s2左右,羽状流的湍动能比底边界层高一个数量级。拦门沙前缘羽状流的湍动能生成率量级约为10-3 W/kg,比底层大2~3个量级,且远强于深水区;垂直涡黏系数的大小约为0~0.15 m2/s。总的来说,羽状流表现出层化稳定、混合强烈,以及高的湍动能生成率,为羽状流携带高浊度悬沙离岸远距离搬运提供了湍流动力条件。     

九龙江口潮滩表层沉积物矿物磁性分异特征及其沉积环境意义

为寻找有效判别潮滩沉积微相的磁学指标,以便将环境磁学更好地应用于河口古环境演变及海平面重建,本研究在九龙江口浒茂洲东部潮滩4个亚带：高潮滩、中潮滩、低潮滩和潮下带,采集23个次表层沉积物样品,进行粒度和磁性测量。结果显示,磁性参数χ、SIRM由陆向海增大且在低潮滩和潮下带呈现显著高值,反映潮滩亚铁磁性矿物的绝对含量由陆向海增加;参数组合χ_ARM、χ_ARM/χ、χ_ARM/SIRM在高、中潮滩呈现高值,低潮滩和潮下带呈现低值,反映细颗粒SP/SD亚铁磁性矿物富集于高、中潮滩,而粗颗粒PSD/MD铁磁性矿物富集于低潮滩和潮下带,揭示九龙江河口潮滩沉积动力对磁性矿物的分选作用。磁性参数组合χ_ARM/χ、χ_ARM/SIRM可作为九龙江口高潮滩和中潮滩的有效识别指标。     

珠江河口磨刀门水道的亚潮振荡特征及其对水文气象要素的响应

根据珠江河口磨刀门水道的三灶站、大横琴站、灯笼山站、竹银站2010年全年的逐时潮位资料,利用小波分析方法研究磨刀门河口区亚潮变化的周期特征。采用小波相干方法,分析亚潮与气压、风速、流量之间的相关关系。研究结果表明:(1)磨刀门河口亚潮主要存在5~6 d、14 d、21 d周期性波动。(2)亚潮5~6 d的周期波动的能量来源于气象要素及入海径流;亚潮14 d左右的周期波动的能量来源于天文大小潮、气象要素及入海径流的叠加效应;磨刀门水道下游站点亚潮21 d的周期性波动受到气象要素及入海径流的联合作用,而上游站点亚潮21 d的周期性波动主要受到入海径流因素的影响。(3)在不同季节,亚潮对气象要素的响应情况会产生不同影响。     

珠江口磨刀门咸潮及其对环境要素变化的影响

于2011年1月25 日-1月26日小潮期间对磨刀门进行26 h定点连续观测,研究了咸潮对环境要素变化的影响.结果表明:调查期间溶解氧没有明显的潮周期变化;NO2-、NH4+浓度随着观测时间的延长不断降低,无明显潮周期变化;底层SiO4-,NO3-浓度具有明显的潮周期变化,且与底层盐度呈显著的正相关关系;溶解无机磷(DIP)、重金属(Zn、Cd)的潮周期变化不明显.当河床剪切力大于0.226N/m2时,发生明显的沉积物再悬浮作用,并对营养盐与重金属的变化产生显著的影响.N,P,si比值分析结果表明,磨刀门水域浮游植物生长受到潜在性的P限制,而咸潮上溯的加强将可能使这种营养盐结构发生变化.磨刀门受N、P的污染仍不容乐观,咸潮不利于污染物质的向海排出,在潮流作用下有发生严重的二次污染的风险.     

珠江口磨刀门泥沙絮凝特征

本文利用激光粒度仪实测得到珠江口磨刀门河口2013年夏季悬浮泥沙现场絮凝及絮凝体特征,同时对比悬沙分散粒径和含沙量,研究表明:悬沙分散粒径平均值为27.9μm,现场实测絮团粒径平均值为91.6μm,表明磨刀门口外的悬浮泥沙絮凝现象显著;实测絮团平均粒径变化范围为13.0~273.8μm,小潮期间絮团粒径平均值为131.5μm,大于大潮平均值76.9μm;絮凝体粒径在垂向上的变化表现为由表及底先变大再变小。絮团体积浓度、沉速与粒径的关系在不同情况下有差异,体积浓度和絮团粒径在表层和中层有明显正相关关系,絮团沉速在大潮时刻随着粒径的增大而增大。综合分析影响絮凝的因素,得知在珠江口盐度对于絮团大小影响不明显;而流速大小的差异是影响大小潮之间絮团大小不同的主要因素。研究结果有助于了解珠江口细颗粒泥沙输移特性和相关生物化学过程。     

Distribution and composition characteristics of heavy minerals in surficial sediment of Minjiang Estuary

Heavy minerals with a size range of 0.125～49.250 mm in the surficial sediment of Minjiang Estuary are studied. Thirty-four heavy minerals have been identified, with an average content of 1.92%. Major minerals include magnetite, epidote, hematite, hornblende, ilmenite, and zircon mica. These types are the same as those in the 0.063～0. 125 mm range; however, the average content is lower, which reveals that the heavy minerals in Minjiang Estuary are mainly enriched in the very-fine sand fraction. According to the content and distribution characteristics of the major heavy minerals, Minjiang Estuary can be divided into 4 mineral assemblage zones. In each zone the assemblage of heavy minerals is greatly affected by the hydrodynamic condition and the sedimentary environment. Heavy mineral types also show that detrital matters in Minjiang Estuary are originated from the weathering and erosion of the bedrock in the Minjiang River drainage area.     

磨刀门口夏冬季沿岸流特征及成因分析

根据2011—2012年磨刀门口的夏、冬季大、中、小潮定点观测资料,对欧拉余流、斯托克斯余流以及拉格朗日余流进行分析。结果表明:（1）外海测点的欧拉余流和拉格朗日余流,冬季在各潮型下均为一致的西南沿岸方向,夏季除东、西汊道点在强径流下表现为顺汊道指向外海方向,其余外海各点仍以西南沿岸方向为主;（2）斯托克斯余流远小于欧拉余流,夏季明显大于冬季,方向基本与欧拉余流相反;（3）冬季磨刀门口海域具有稳定西南向沿岸流特征,南海东北季风的驱动作用是其形成的主要原因;夏季磨刀门口各潮型下沿岸流特征各异,其影响的主要因素为径流和风,同时地形的影响不可忽略,特别是拦门沙形成的汊道分流作用,对强径流作用下水沙输移影响十分显著。     

磨刀门拦门沙区域枯季波流共同作用近底切应力和泥沙运动研究

On the basis of the measurement data pertaining to waves, current, and sediment in February 2012 in the mouth bar of the Modaomen Estuary, the Soulsby formulae with an iterative method are applied to calculating bottom shear stresses （BSS） and their effect on a sediment resuspension. Swell induced BSS have been found to be the most important part of the BSS. In this study, the correlation coefficient between a wavecurrent shear stress and SSC is 0.86, and that between current shear stresses and SSC is only 0.40. The peaks of the SSC are consistent with the height and the BSS of the swell. The swell is the main mechanism for the sediment re-suspension, and the tidal current effect on sediment re-suspension is small. The peaks of the SSC are centered on the high tidal level, and the flood tide enhances the wave shear stresses and the SSC near the bottom. The critical shear stress for sediment re-suspension at the observation station is between 0.20 and 0.30 N/m2. Tidal currents are too weak to stir up the bottom sediment into the flow, but a WCI （wave-current interaction） is strong enough to re-suspend the coarse sediment.     

珠江磨刀门水道咸潮上溯加剧的原因

对磨刀门水道不同年份地形资料和多年枯季潮位资料进行了对比分析,结果表明:大规模的河床采砂,引起磨刀门上游河段河床大幅下切,河道深泓平均加深0.59~2.25 m,河槽容积平均增加8.91×106~12.11×106m3,使该河段枯季潮差增大,进潮量增加,潮汐动力增强,导致咸水界向上游河段推移;口门围垦整治后,磨刀门口门区由众多岛屿环抱而成的内海区变成人工导堤控制的一主一支两条水道,水域面积减少了80%,河槽容积减少了40%,深槽趋于顺直加深,使口门区的调淡作用消失,这是咸潮上溯的重要原因;根据多年水文频率分析,发生严重咸潮灾害时,西、北江枯季流量并非都是枯水流量,因此枯季上游来水量变化并不是近年来咸潮灾害加剧的主要原因。     

埕北海域底质沉积物粒度分布特征及其动力环境意义

通过分析181个埕北海域底质沉积物样品的粒度资料,并应用Flemming三角图示法对研究区进行沉积动力环境分区,结果表明:研究区底质沉积物主要为粉砂质砂、砂质粉砂、粉砂和黏土质粉砂4种类型,整体上由岸向海粒度呈现细-粗-细的分布特征,且呈条带状与岸线平行;粒度相对较粗,粒径频率曲线多以单峰为主,分选中等偏差,多为正偏;沉积动力环境分区表明该海域沉积物多以悬浮和跃移为主;粒度特征和沉积动力强度以6 m和12 m等深线为轴对称分布,12 m水深等值线两侧沉积物的分布类型和运移趋势主要受季节的风浪变化控制,6 m水深等值线两侧沉积物分布和运移趋势主要受波浪破碎的紊流作用控制。