基于原位观测的胶州湾沉积物侵蚀再悬浮过程研究

海洋动力作用下,河口海岸地区海床通常处于动态变化之中。作为地质环境的控制因素,海床沉积物侵蚀再悬浮过程的研究具有重要意义。为阐明胶州湾海域水动力条件对海床侵蚀再悬浮的作用,本文利用海底原位观测三脚架进行了现场观测。观测结果显示：通常条件下,潮流导致的最大海床剪应力可达0.35 N/m²,高于波浪引起的剪应力。涨潮期间,海床发生侵蚀;退潮期间,海床发生淤积。风速达到5 m/s时,波浪引起的剪应力近似等于流致剪应力。风速达到7 m/s时,有效波高为26 cm,波浪对海床侵蚀再悬浮过程起主要作用;此时也会导致海水浊度显著上升,高于通常条件下的2-8倍。分析表明：通常条件下,周期性海流影响海床侵蚀再悬浮过程;而大幅度沉积物再悬浮过程由偶发的波浪事件控制。针对胶州湾沉积物动力学机制的深入研究仍待进一步开展。     

东营港海域表层沉积物分布及其运移趋势

根据2008年10月东营港海域表层沉积物粒度取样,结合水文观测和相关波浪资料,通过粒度分析以及粒径趋势矢量和掀沙动力等计算,探讨了沉积物的分布特征及其运移趋势。研究表明:东营港海域表层沉积物以黏土质粉砂为主,由岸向海呈"粗-细-粗-细"的条带状分布,相应地形成了沿岸最粗、近岸次细、远岸次粗和外海最细的4个沉积区,呈现出沉积物由粗沉积区向细沉积区运移的趋势;引堤阻隔了两侧潮流运动和波浪传播的连续性,引起引堤-引桥连接部位水流的辐聚或辐散,对于来自NE向的常强浪,引堤北侧为迎波区,南侧为波影区,致使沿岸和近岸的局部水动力场改变,从而造成了引堤南北侧沉积物分布和运移的差异。进一步研究显示,沉积物在总体上呈离岸运移,与余流呈偏东向的离岸流动基本一致。     

地下水对浅滩沉积物搬运及海滩剖面变化影响的模拟分析

1　前言在浅滩区 ,沉积物搬运过程对海滩地貌及海岸线变迁有相当重要的意义。其最终的结果是 ,沉积物的净搬运方向决定了海滩现在所处的状态 ,侵蚀状态、淤积状态还是处于平衡状态(Hughes等 ,1 997)。潮间浅滩波浪的往复运动 (即向岸运动和离岸运动 )为沉积物的横向搬运提供了动力。波浪向岸运动时 ,沉积物也向海岸移动 ;反之 ,波浪离岸运动时 ,沉积物也离岸移动。在整个过程中 ,水动力条件相当复杂 ,如作用在海底面上的破碎波或非破碎波的形变 (Guza和Thorn ton,1 982 ;Kobayashi等 ,1 987)。同时 ,波浪运动也与海滩地下水相互作用。在波…     

凤凰岛东侧海域表层沉积物粒度分布特征与运移趋势分析

为了对凤凰岛近岸海域的工程建设和岸滩防护提供支持,通过凤凰岛东侧近岸海域的表层沉积物粒度组成及粒度参数的分析,结合Flemming三角图示法和Gao-Collins二维的"粒度趋势分析"方法,研究了该区域沉积环境及沉积物运移趋势。结果显示该区有5种沉积物类型,呈条带状分布,以黏土质粉砂为主体;研究区沉积物整体较细,分选较差,偏态多为正偏;研究区整体水动力较弱,表层沉积物中各级配泥沙分布与不同区域沉积环境关系密切。该区表层沉积物输运主要受潮流和波浪控制,北部区域沉积物运移主要受潮流控制,运移方向呈现由海向岸运输,南部区域沉积物运移受潮流波浪共同作用,运移方向呈现与岸线大致平行向东北方向运移,金沙滩、银沙滩沉积物动力过程主要受波浪控制,近岸处运移趋势呈现由岸向海运输,离岸处运移趋势由海向岸。     

黄河三角洲埕岛海域底质特征与泥沙净输运研究

本文通过对黄河三角洲埕岛海域146个表层样的粒度分析,表明该区有5种沉积物类型,以砂质粉砂为主体,呈斑块状分布,极细砂与粗粉砂是沉积物的主要粒级,普遍分选差。运用"粒径趋势"分析的方法,分析探讨了埕岛海域表层沉积物净输运趋势。研究区的沉积物的净输运趋势大致以12 m水深为界,深水区沉积物的净输运趋势向岸,12 m以浅海域的沉积物具有离岸的净输运趋势,说明深水区沉积物受冬季风浪作用向岸运移作用显著,12 m以浅海域的沉积物受夏季风浪作用离岸运移作用显著,沉积物运移的季节变化已成为研究区海域沉积物净运移的主要控制因素。     

黄河三角洲埕岛海域底质特征与泥沙净输运研究

本文通过对黄河三角洲埕岛海域146个表层样的粒度分析,表明该区有5种沉积物类型,以砂质粉砂为主体,呈斑块状分布,极细砂与粗粉砂是沉积物的主要粒级,普遍分选差.运用"粒径趋势"分析的方法,分析探讨了埕岛海域表层沉积物净输运趋势.研究区的沉积物的净输运趋势大致以12 m水深为界.深水区沉积物的净输运趋势向岸,12 m以浅海域的沉积物具有离岸的净输运趋势,说明深水区沉积物受冬季风浪作用向岸运移作用显著,12 m以浅海域的沉积物受夏季风浪作用离岸运移作用显著,沉积物运移的季节变化已成为研究区海域沉积物净运移的主要控制因素.     

广东阳西面前海岬角附近海域泥沙沉积特征与搬运趋势

对广东阳西面前海西侧白虎岭岬角附近海域的表层沉积物进行了分析,结果表明,该海区平均粒径由岸向外呈现出从粗到细的变化规律;沿海岸沉积物分选性较好,在双山岛与海岸之间有一个分选较好的沉积区;近岸及双山岛以西的海域沉积物偏度为负偏,其他区域为正偏。利用粒径趋势分析显示白虎岭岬角东西两侧沉积物的净输运趋势具有汇合向南的离岸输运趋势,其原因是西侧受波浪破碎产生的沿岸流作用,东侧受到海陵湾较强的落潮流作用,这一结果与海陵岛岬角泥沙汇聚趋势显著不同。     

潮汐河口桥墩群对波浪传播影响的数值研究

为研究河口桥墩群的消波作用,以李村河口段胶州湾快速路桥墩群为例,建立了基于波作用守恒方程的二维波浪模型,精细模拟了100年一遇高潮耦合100年一遇波高情况下,波浪通过河口桥墩群后波浪变化及波高分布,并利用物理模型试验结果对其进行了验证,二者吻合较好。数值模拟结果显示:桥墩群对河口波浪具有明显的消减作用,其透射系数随桥墩挤压面积比的增大呈线性减小趋势。     

黄河三角洲工程防护区海床侵蚀过程与不稳定性评估

近年来受入海水沙减少、海岸带高强度开发和海洋动力作用等的影响,黄河三角洲近岸海床侵蚀凸显。基于实测地形和波浪资料,研究了黄河三角洲工程防护区海床侵蚀过程及稳定性变化。工程防护区海床侵蚀主要分布在近岸10 km内,2007—2015年距岸8 km区域内表现强烈侵蚀,堤前海床较2000—2007年时段侵蚀量增大,海床侵蚀向岸加剧。随着现行河口沙嘴的淤积延伸和孤东浅水区的不断侵蚀,孤东南大堤外海逐渐形成了"近岸区深,远岸区浅"的反剖面形态。随着工程防护区近岸持续侵蚀,等深线不断向岸移动,堤前海床不稳定性逐渐加剧,2015年84.20%的堤前海床处于强或极强不稳定状态。本研究可为新形势下黄河三角洲综合治理提供科学依据。     

黄河三角洲潮滩剖面特征

利用验潮、潮滩水准测量、沉积物分析和遥感资料,分析了黄河三角洲不同岸段潮滩的特征。水准测量表明,侵蚀潮滩剖面形态为下凹,而淤积潮滩则上凸,由高潮线至低潮线,潮滩沉积物均变粗,这种变粗趋势在北部侵蚀岸段和河口侧缘明显,在河口南侧稳定海岸则不明显。潮滩沉积物含水量为12.2%~32.2%,平均为21%,海滩表层沉积物不排水剪切强度在0.1~0.35 kg/cm2之间。受局限岸滩的平面形态和剖面形态受到周围大坝地形影响,具有和砂质海滩类似的形态,显示波浪对该潮滩的作用强烈,根据剖面测量结果与遥感图像,发现河口北侧有一个小的冲积扇。     

水动力对越南巴达棱湾表层沉积物和岸滩的影响

基于越南巴达棱湾2007年4月采集的42个表层沉积物样品及实测水文资料,分析越南巴达棱湾表层沉积物特征,并结合GSTA模型分析表层沉积物的运移趋势。结果表明:越南巴达棱湾表层沉积物以粗颗粒为主,在潮流和波浪的作用下呈中西部粗、东部细的分布特征;其西侧表层沉积物沿岸线自西南向湾内运移,中西近岸区沉积物垂直于岸线做离岸输移,在湾的东侧存在自东北向西南的运移趋势,并与从湾西运移过来的底沙相遇,形成运移辐聚区,并在余流的作用下,向西运移;"波浪掀沙,潮流输沙"是该地区表层沉积物输运的主要作用机制;在波浪的作用下,研究海域的海岸线处于侵蚀状态,有后退的趋势。     

厦门湾海域表层沉积物分布特征及其动力响应

沉积物分布对河口海岸地区的地貌演变和岸线变化非常重要。本文收集了2008年9月厦门湾海域的230个表层沉积物样品的数据,研究其表层沉积物空间分布和运输特征。厦门湾海域表沉积物的粒度分布特征非常明显。同时在应用GSTA模型对沉积物进行输运趋势分析的基础上探讨该区域泥沙运移趋势。结果表明,该海域有八种沉积物类型,粘土质粉砂占有比例最高,为65.22%;而且在不同的分区,由于不同的沉积物源和水动力条件,粒度参数特征也有所不同。径流、潮汐和波浪是海床表层沉积物、滩涂变化的主要控制动力,泥沙运动趋势与水动力条件密切相关。     

波浪作用下沉积物中总石油烃的迁移释放规律

海底石油管线泄漏可能导致海床内部形成高浓度石油污染。在波浪作用下,海床沉积物易发生再悬浮甚至液化失稳现象,进而导致海床内部石油类污染物通过多种途径向水体再次释放并在土体内部发生迁移,造成更大范围的石油扩散。本研究以总石油烃（Total Petroleum Hydrocarbon,TPH）设为代表性污染物,将污染泥浆以椭球状埋设在沉积物内部,采用波浪水槽试验研究不同强度波浪作用下TPH向上覆水体的释放规律及在沉积物内部的迁移规律。结果表明,在沉积物静置固结阶段前期,TPH随孔隙水由沉积物向上覆水体迁移释放,固结阶段前期TPH向上覆水体的释放量高于后期。在波浪作用未引起沉积物液化阶段,波浪促进石油类污染物向水体释放的作用较弱,由于悬浮泥沙对石油类污染物的吸附作用,水体中石油类污染物的浓度略低于静置固结阶段。在波浪作用引起沉积物液化阶段,随着悬浮泥沙浓度升高,TPH向上覆水体释放量加大;TPH在沉积物内部垂向迁移及平面扩散迁移距离加大,平面迁移距离大于垂向迁移距离,垂向扩散深度与液化深度基本一致,污染土体体积占比约为土体未液化时的3倍。     

潍坊港附近海域表层沉积物粒度分布特征与动力环境响应

随着开发利用海洋活动的加剧,潍坊港附近海域的沉积动力环境发生了明显变化,利用表层沉积物粒度调查资料,对研究区的沉积物粒度参数分布特征及沉积动力环境进行了研究。结果表明:研究区表层沉积物主要由砂质粉砂、粉砂质砂和砂组成,粉砂零星分布其中,粒径整体上呈由岸向海逐渐变细的趋势;表层沉积物粒度参数等值线在潍坊港西侧附近海域向岸弯曲,具有明显的细化趋势,而在潍坊港东侧及引堤端头附近海域呈明显的相反趋势;沉积动力环境分析结果表明研究区沉积物的搬运方式以跃移和悬移为主,随着水深和离岸距离的增加,跃移组分含量逐渐减少,悬移组分逐渐增加。     

书海拾贝

<正>黄河河口钓口河流路亚三角洲岸滩演变与抗冲性试验李九发,时连强,应铭,李为华著海洋出版社出版本书以大量实测资料、实验数据为基础,对黄河河口钓口河亚三角洲发育及岸滩蚀退过程进行分析总结。内容分为7个部分,主要内容为:河口来水来沙条件,钓口河亚三角洲岸滩发育过程,近岸水域潮汐、潮流、波浪、含沙量、沉积物特性,亚三角洲岸滩地形剖面形态和冲刷蚀退过程,原型土抗冲性试验和冲淤演变     

现代黄河三角洲沉积物动态变化过程的特征与机理

黄河入海沉积物自河口进入海洋后,在重力、水动力、生物改造等一系列外部作用下,经历着堆积、固结、液化、侵蚀再悬浮、海床变形滑动以及后期改造等一系列动态变化过程。研究团队近十几年来针对现代黄河三角洲沉积物的动态变化过程,开展了一系列的室内外物理模拟试验与水下三角洲现场原位长期观测等研究工作。在各动态变化过程的特征与机理方面,主要得到了以下认识:快速堆积后沉积物的固结速度很快,1—2天便可达到甚至超过原始海床强度,海床发育有显著的各项非均匀性,并发育有"硬壳层"。粉质土海床易于累积孔隙水压力,发生沉积物"液化"现象,一方面会改变海床表层沉积物的抗侵蚀性;另一方面,在海床内部垂向渗流的驱动下,海床内部部分细粒沉积物会被"泵送"输运到海床表面,进而进入上覆水体成为再悬浮沉积物,即部分再悬浮沉积物来源于海床内部。黄河三角洲坡度极缓,海底滑坡可以在近于水平的坡度条件下发生。波致海床液化引起的地层重构或海床渗流导致的内部土颗粒运移,可能会将相对均匀的海床改造为层化结构,这对河口地区沉积层理的解读具有新的启示。     

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。     

广利河口北潮滩重金属分布特征及评价

基于广利河口北潮滩45个表层沉物和2个岩心柱样重金属、粒度、TOC数据,分析了广利河口北潮滩沉积物重金属分布规律及其来源,采用内梅罗综合指数法进行质量评价。结果表明:Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、Hg、As 7种元素含量低于国家一类标准;在空间分布特征上,距岸一定范围内数值相对较高,主要受沿岸余流作用的影响;就来源而言,Cr元素明显为广利河注入,表层、Z1和Z2沉积物粒度对重金属的控制作用有明显差异;研究区内Cr和As污染指数最高,Cu污染指数变化最大,综合污染指数呈"哑铃状"分布,靠近现代黄河口和广利河口各高值相对较高。目前广利河口北潮滩重金属含量没有到达污染的程度,但有向轻度污染发展的趋势。     

可渗透海床单桩孤立波破碎波浪力数值研究

当波浪传播至近岸浅水区时易发生破碎,波浪破碎后水体直接拍击单桩结构,其波浪作用力显著增大,可能导致结构失稳破坏。首先建立包括斜坡海床的数值波浪水槽,并与已有研究进行对比验证。进而开展考虑斜坡海床可渗透性的孤立波数值模拟,分析孤立波传播与浅水化破碎特征,着重研究竖直单桩上破碎波浪力的特性,及其与单桩位置、海床渗透率的关联性。数值研究发现:对于低渗透率海床,随着单桩位置由深水向岸线位置变动,其所受波浪力先增后减,所受波浪力最大的桩体位置随海床渗透率增加而从波浪破碎点前方移动至破碎点后1D处,而在高渗透率海床上不同位置处桩体所受波浪力均较小;随海床渗透率等梯度增加,海床消波作用逐渐增强,波浪破碎进程延缓,波浪破碎点向岸线方向加速移动,单桩上破碎波浪力呈整体下降趋势,但可能因波浪破碎点的位置变动导致部分位置桩体所受波浪力异常增大。     

长江口北支的沉积物输运趋势

2007年9月在长江口北支采集表层沉积物样品,进行粒度和重矿分析,并利用Gao-Collins粒径趋势分析模型计算沉积物净输运趋势。结果显示,北支上口的沉积物有向下游输运的趋势;大新港至河口处,沉积物大致呈由北支下段向中、上段输运的趋势;北支河口外的沉积物,存在着向河口内输运的趋势。重矿物中稳定矿物与不稳定矿物比值的变化也显示,北支上口、下口处沉积物均向北支内输运,与粒径趋势分析的结果基本吻合。上述结果均显示,沉积物向北支内净输运,导致北支河段逐渐淤积。