年代际尺度海岸演化机制与动力-统计建模方法

发展中长时间尺度的海岸演化预测方法与机理模型,是目前国际海岸演化研究领域关注的焦点和最具挑战性课题。本文系统性地回顾了近半个世纪以来不同时间尺度海岸演化模式的研究发展历程和成果,从动力机制和时间尺度两个方面对海岸演化机理模型存在的主要建模瓶颈问题进行了系统总结。通过对渤海湾西岸近一个半世纪以来海岸演化机制的初步分析,提出了以泥沙收支、环流输送、波浪掀沙以及波气候变化等要素作为年代际尺度海岸演化主要驱动因子,基于驱动力概化与统计升尺度有机衔接的年代际尺度海岸演化机理模型的动力—统计建模方法框架新思路,为推动海岸演化动力学理论体系和中长时间尺度海岸演化预测方法创新,提供了重要科学依据和借鉴。     

河口海岸中长时间尺度动力地貌系统模拟研究与进展

我国河口海岸动力沉积和动力地貌研究以沉积学和地貌学的方法侧重静态描述,动力地貌相互作用的定量研究不多,与缺少动力地貌模型技术有关。本文介绍了中长时间尺度的河口海岸动力地貌模型技术及其发展和应用,讨论了决定动力地貌演变的泥沙余输运及引起泥沙余输运的主要动力因子,介绍了动力地貌模型的应用进展,进而分析了河口海岸地貌过程的机制和地貌平衡系统。本文指出对淤泥质及复杂动力条件下的河口海岸动力地貌过程还有待进一步研究。     

EOF分析在海岸地貌与沉积学研究中的应用进展

海岸地貌形成演化的过程和机制是当今海岸地貌与沉积学研究的核心任务.但是,对于海岸带这样高维数非线性系统行为的认识与研究还很有限,因而预测海岸地区地貌演变与沉积物输运就变得比较困难,尤其是动力数值模型在较大时空尺度上的模拟并不理想.数据驱动模型可以一定程度上解决这一问题,并且在数据驱动模型构建之前,经验正交函数(EOF)分析技术能够有效提取、定量表达数据中的主要型式与它们的时空演变,以及不同型式之间是如何相互联系的.这不但有助于构建数据驱动模型进行模拟,更有益于理解这些主控因素是如何影响海岸地貌演化的.进而不断丰富对于海岸地貌演化的过程与机制的认识.故本文在系统整理大量国内外文献的基础上.首先简要介绍了EOF分析的基本原理.然后从砂质和淤泥质海岸剖面的时空变化特征、河口近岸海底冲淤变化的时空演变特征和预测、海岸海洋地区沉积物粒度分布特征和输运等几个方面综述EOF分析在这些研究中的应用进展,同时比较分析研究实例中的问题,进而分析当前研究中的不足,提出应该主要从提高海岸地貌与沉积数据的野外获取手段与时空分辨率,拓宽可供EOF分析的时间或非时间序列的数据类型:深人挖掘EOF分析结果所显示出的海岸地貌与沉积现象中的物理过程与机制.以期为特定时空尺度的海岸地貌与沉积数值模拟提供有价值的参考信息:多与其他线性或非线性分析技术联合使用以作深入分析解释或模拟这三方面来做进一步改进,为实现EOF分析在海岸地貌与沉积学研究中的深入应用与发展提供借鉴.     

贵州省大方县广木研究区龙潭组沉积环境特征与聚煤规律研究

根据研究区17口钻孔岩芯编录资料及相应测井资料分析,结合野外地质调查,运用沉积学、岩石学、聚煤学等理论方法。详细分析该区龙潭组沉积环境类型及特征、追索沉积演化规律、总结聚煤模式。结果显示:龙潭组共识别出三角洲、有障壁海岸2种沉积相类型,三角洲前缘、三角洲平原、泻湖、潮坪4种沉积亚相。发育区域不整合面、区域海退面及区域海侵面三种层序界面类型,据此将龙潭组划分为2个三级层序,4个体系域。并提出三角洲平原及有障壁海岸成煤模式,认为三角洲平原是龙潭期最主要的成煤环境,在以后的找煤过程中应着重加强对沉积环境的研究。     

海岸风沙地貌台风响应研究的现状与趋势

基于台风对海岸风沙地貌影响研究发展的简要回顾,概括了国外近期在海岸沙丘风暴响应的差异性及其机理、风暴响应沉积特征以及新技术应用等方面的主要进展,认为国内适时开展台风对海岸风沙地貌形态与沉积特征影响研究十分必要,建议以华南为研究区域,通过对台风前后不同类型海岸沙丘形态变化的高精度测量、非台风季风沙运动过程的定位观测以及沙丘沉积物的系统采样分析等,研究华南海岸风沙地貌形态和沉积变化与台风间的相互联系,探究台风对华南海岸风沙地貌的作用规律,建立华南海岸风沙地貌的台风响应模式。     

近40年中国海岸风沙地貌研究回顾

基于20世纪80年代后中国海岸风沙地貌研究的主要发展,总结了包括海岸风沙地貌类型、发育模式、风沙运动、沉积特征、发育演变及海岸风沙防治等中国海岸风沙地貌研究的主要进展,并针对当前研究存在问题提出了包括海岸风蚀地貌调查、风沙地貌形态动力学机制、波浪-海滩-沙丘相互作用、风沙地貌发育演化与全球变化以及海岸风沙资源利用与防治...     

黄河河口泥沙扩散规律分析——以钓口河流路为例

分析黄河口钓口河亚三角洲不同时期泥沙沉积速率和水沙条件变化,发现来沙输沙率是影响黄河三角洲沉积速率的主要因素,随输沙率增加三角洲泥沙沉积速率增大.来水流量和来沙粒度组成变化对沉积速率的影响不明显.还发现来水含沙量与三角洲泥沙淤积占来沙的比例(沉积比)之间为双值关系,在某一含沙量时沉积比达最大值.对比显示,在河口河道畅通,沙嘴突出时期,三角洲泥沙沉积比反而比河口改道初期大,意味着集中水流入海可能降低海流带走泥沙的比例.另外,根据前三角洲的地形测量资料分析发现,进入远海的泥沙随距离增加呈指数递减.对黄河口这些独特的泥沙扩散规律发生机理进行了深入分析.     

废黄河三角洲的演变*

本文主要根据历史文献,论述1194～1855年的古黄河口泥沙堆积形式、速率及其沉积特点,并探讨了废黄河三角洲形成机理和类型,以及尾闾变迁对下游河道的影响。认为在黄河南流夺准入黄海过程中,河口和三角洲发育具有明显的阶段性;前、后两期形成不同类型的三角洲,前期为径流一潮汐型,后期转化为径流一波浪型;后期河口迅速延伸,河口基准面相对抬升所引起的溯源淤积可达河南境内。     

长江入海泥沙的交换和输移过程——兼论泥质区的“泥库”效应

采用粒度谱的计算方法分析高浊度河口混合环境下悬浮泥沙和表层沉积物的交换过程,研究悬浮泥沙在河口—陆架系统的输移和归宿问题。分析表明:(1)大约有47%的悬浮泥沙沉积在长江口拦门沙海域及水下三角洲前缘,超过50%的悬浮泥沙摆脱河口的"束缚"进入杭州湾以及向南沿浙闽海岸输运,122.5°～123°E是长江悬浮泥沙向东扩散的重要界限。本文提供的粒度谱计算方法可适用于多种潮汐环境的泥沙输运和沉积的定量计算。(2)长江口悬浮泥沙与表层沉积物高交换区(交换率>0.6)主要分布在南槽口外的泥质区和杭州湾附近海域,其中长江口外泥质区的交换率高达0.9以上,说明该区域悬浮泥沙大量参与供沙和造床过程。在10～100年尺度上,长江口南槽口外的泥质区和杭州湾存在着一个显著的沉积中心,其泥沙交换速率可高达2～3cm/a以上。(3)由于受沿岸流和台湾暖流的影响,从长江口输出的大部分悬浮泥沙首先沉积在长江口南槽口外的泥质区,随后在潮流的作用下向长江口、杭州湾和沿海岸向南输运,泥质区充当了长江口系统泥沙输运和入海泥沙向南输送的"泥库"。长江口泥质区既是长江入海泥沙向口外输送的泥沙"汇",也是涨潮输入长江河口和杭州湾、浙闽沿岸泥质带的泥沙"源"。(4)由于长江口外余流向南槽口外汇聚,南槽口外含沙量较高,而且长江口水下三角洲前缘潮滩仍处于缓慢淤涨状态,上述水动力和地貌的综合分析证实了长江口外泥质区的"泥库"效应。在长江入海泥沙减少的背景下,"泥库"对河口地貌发育的贡献明显;随着流域减沙的不可逆转,口门附近的"泥库"将发挥愈来愈重要的向河口系统供沙的功能。     

现代黄河三角洲沉积演化与形成机理研究

本文在分析河口三角洲的沉积环境,河口河道演变规律的基础上,重点探讨了河口三角洲不同沉积相特性及三角洲沉积发育规律。主要的结论有:河口河道发展过程中,河床比降与河槽宽深比的变化及对比关系可分为三个阶段,其对比关系影响水流的挟沙力,同时也反映了河槽的冲淤变化;河口三角洲沉积发育规律与河口河道的演变有着密切的关系,并把河口三角洲的沉积发育过程概括为四个阶段;系统划分了黄河河口三角洲瓣沉积相;沉积物中大部分元素含量与粒度组成有很好的关系,Na、Sr、Ba、Ce含量在陆相及滨海相中存在明显差异,Sr/Ba比值的变化与其它河口三角洲相反,从陆向海减小,Sr/Ca、Ga/te比值以海相为大。     

调水调沙以来黄河尾闾河道冲淤演变及其影响因素

2002年开始的黄河调水调沙改变了进入黄河口的水沙条件,必然引起尾闾河道地貌的显著调整。根据黄河尾闾河道利津以下的断面实测高程数据,建立基于正交曲线网格的河道DEM,结合河床形态与水沙条件变化,综合研究黄河尾闾河道冲淤的时空演变及其影响因素。结果表明,调水调沙以来尾闾河道冲刷明显,2002—2017年累计冲刷6240万m ³,根据冲淤速率可以分为3个阶段：快速冲刷阶段（2002—2005年）冲刷速率为1443万m ³/a;冲刷减慢阶段（2006—2014年）冲刷速率为139万m ³/a;以及淤积阶段（2015—2017年）,淤积速率为263万m ³/a。其中,调水调沙初始4年尾闾河道的冲刷量占总冲刷量的80%,2006年以后冲刷强度逐渐减弱,甚至转为淤积。从季节上看,主要表现为汛期冲刷,非汛期淤积;从空间上看,越往口门方向,冲刷强度越小。调水调沙改变了入海水沙的年内分配,造成了尾闾河道的持续冲刷,入海流路也发生多次调整。但经过多年冲刷,河床整体下切,加上河口淤积延伸影响,调水调沙对尾闾河道的冲刷效率在持续降低。受河口海域淤积影响,近口门段在经历冲刷后转为淤积,河道纵比降减缓,增加了尾闾的不稳定性。     

7000年来渤海西岸、南岸海岸线变迁

渤海西岸、南岸从全新世海侵边界至现在海岸线之间的海岸低地是7 000 a B.P.以来多个三角洲进积的结果.由于黄河人海泥沙数量巨大,导致下游河道频繁摆动,活动三角洲(超级叶瓣)位置多次变迁.滦河三角洲活动叶瓣位置也多次变迁.海岸线变迁受三角洲演化控制:活动期推进、废弃初期后退和之后的长期稳定,表现分片突进模式.整体来说研究区各时期海岸线表现出局部突出、局部内凹特点.在这样的三角洲群地区不可能出现近乎匀速的平推式海岸变迁.     

黄河中游土壤侵蚀与下游古河道三角洲演化的过程响应

根据黄土高原土壤侵蚀的周期特点，结合华北平原古河道，古三角洲的演化过程，应用泥沙输移的过程响应,分析了晚更新世以来黄河中游黄土高原土壤侵蚀与下游古河道，三角洲演化的关系，在人类历史之前，黄土高原土壤侵蚀基本上遵循自在生态环境演化规律，强裂侵蚀期发生在干冷向湿湿气候转化的过渡期，在强裂侵蚀的初期是古道形成期，强烈侵蚀期发生在干冷向温湿气候转化的过渡期，在强裂侵蚀的期是古河道形成期，强烈侵蚀的外营力迭加了人为作用，黄河下游河游泳以改道，三角洲横向扩展发生在强烈侵蚀的衰退期，人类历史时期，土壤侵蚀的外营力迭加了人为作用，破坏了地质历史时期的规律性，土壤侵蚀强度越来越强，基本上按照旱涝变化频率而演化，干冷期降雨不均匀系数增加，土训侵蚀加重，径流量较少，河床以淤积为主，是古河道形成期，正常年黄河泥少输移比接近于一，是三角洲进积期，温湿期降雨量增加，径流量加大，下游河流改道，三角洲横向发展。     

Beach morphology and change along the mixed grain-size delta of the dammed Elwha River, Washington

Sediment supply provides a fundamental control on the morphology of river deltas, and humans have significantly modified these supplies for centuries. Here we examine the effects of almost a century of sediment supply reduction from the damming of the Elwha River in Washington on shoreline position and beach morphology of its wave-dominated delta. The mean rate of shoreline erosion during 1939–2006 is ~ 0.6 m/yr, which is equivalent to ~ 24,000 m³/yr of sediment divergence in the littoral cell, a rate approximately equal to 25–50% of the littoral-grade sediment trapped by the dams. Semi-annual surveys between 2004 and 2007 show that most erosion occurs during the winter with lower rates of change in the summer. Shoreline change and morphology also differ spatially. Negligible shoreline change has occurred updrift (west) of the river mouth, where the beach is mixed sand to cobble, cuspate, and reflective. The beach downdrift (east) of the river mouth has had significant and persistent erosion, but this beach differs in that it has a reflective foreshore with a dissipative low-tide terrace. Downdrift beach erosion results from foreshore retreat, which broadens the low-tide terrace with time, and the rate of this kind of erosion has increased significantly from ~ 0.8 m/yr during 1939–1990 to ~ 1.4 m/yr during 1990–2006. Erosion rates for the downdrift beach derived from the 2004–2007 topographic surveys vary between 0 and 13 m/yr, with an average of 3.8 m/yr. We note that the low-tide terrace is significantly coarser (mean grain size ~ 100 mm) than the foreshore (mean grain size ~ 30 mm), a pattern contrary to the typical observation of fining low-tide terraces in the region and worldwide. Because this cobble low-tide terrace is created by foreshore erosion, has been steady over intervals of at least years, is predicted to have negligible longshore transport compared to the foreshore portion of the beach, and is inconsistent with oral history of abundant shellfish collections from the low-tide beach, we suggest that it is an armored layer of cobble clasts that are not generally competent in the physical setting of the delta. Thus, the cobble low-tide terrace is very likely a geomorphological feature caused by coastal erosion of a coastal plain and delta, which in turn is related to the impacts of the dams on the Elwha River to sediment fluxes to the coast.     

三角洲岸线变迁中的河流纵剖面实验

现代三角洲岸线变辽对河口变化频繁的河流有着不可忽视的影响.通过各种进口水沙过程和尾水位过程组合的水槽实验,建立了冲积河流纵剖面的发育模式.     

江苏海岸侵蚀过程及其趋势

江苏省侵蚀海岸的总长度为 30 1 7km ,分为 4段 :废黄河三角洲海岸、港海岸、吕四海岸以及海州湾的沙质海岸。各段海岸侵蚀原因不同。废黄河三角洲海岸是因黄河改道失去泥沙来源 ;吕四与港海岸则因辐射沙洲调整过程中滨岸水道的向岸移动造成的 ;而北部沙岸则是因人类活动 (上游建设水库及开挖海滩沙 )的干扰。江苏海岸是一个沉积物准封闭系统 ,全球性海平面上升将加剧这一侵蚀过程 ,预计未来侵蚀海岸的长度将增加 ,辐射沙洲区的外围沙洲将因侵蚀而向中心区退缩。一些目前是隐型侵蚀的岸段将向显性侵蚀的阶段发展。由于连云港到长江口北支的岸段是软性海岸 ,缺乏硬质节点 ,在没有建造大型人工设施的前提下 ,估计江苏海岸动态及制定开发规划时必须考虑平直化的大趋势。     

黄河、辽河三角洲农业发展的比较研究

黄河三角洲和辽河三角洲是中国北方两个有代表性的大河三角洲，通过比较农业发展的自然条件，结构状况，历史和发展趋势，分析了它们的共性和差异，在此基础上提出了中国北方三角洲实现农业可持续发展的途径；通过水土整治工程，形成农业可持续发展的环境条件和基础设施，通过生态农业和生态工程，形成农业可持续发展的技术模式和良性循环，通过结构调整和农村经济社会的发展，形成农业可持续发展的宏观调控和支持保障系统。     

An empirical–conceptual gully evolution model for channelled sea cliffs

Incised coastal channels are a specific form of incised channel that are found in locations where stream channels flowing to cliffed coasts have the excess energy required to cut down through the cliff to reach the outlet water body. The southern coast of the Isle of Wight, southern England, comprises soft cliffs that vary in height between 15 and 100 m and which are retreating at rates ≤ 1.5 m a^− 1, due to a combination of wave erosion and landslides. In several locations, river channels have cut through the cliffs to create deeply (≤ 45 m) incised gullies, known locally as ‘Chines’. The Chines are unusual in that their formation is associated with dynamic shoreline encroachment during a period of rising sea-level, whereas existing models of incised channel evolution emphasise the significance of base level lowering. This paper develops a conceptual model of Chine evolution by applying space for time substitution methods using empirical data gathered from Chine channel surveys and remotely sensed data. The model identifies a sequence of evolutionary stages, which are classified based on a suite of morphometric indices and associated processes. The extent to which individual Chines are in a state of growth or decay is estimated by determining the relative rates of shoreline retreat and knickpoint recession, the former via analysis of historical aerial images and the latter through the use of a stream power erosion model.     

ENVIRONMENTAL CONSEQUENCES OF HUMAN ACTIVITY ON THE YELLOW RIVER AND ITS DELTA,CHINA

The Yellow River is unique among the major rivers of the world because of its extremely heavy sediment load in relation to its small discharge. The Yellow River has changed courses numerous times during the past 5000 to 6000 years. With its large sediment load, most of which comes from the Loess Plateau of central China, the river has created a number of deltas along the coast of northern China. The abandoned deltas are eroding, whereas the present delta being formed in Bohai Bay is growing rapidly. Human activity, including extensive agriculture, heavy water consumption, the use of river-control structures, and war, has been responsible for many of the changes occurring in the Yellow River and its delta. [Key words: hydrology, loess, floods, Yellow River, Bohai Bay, China.]     

Sediment variability and transport in the littoral area of the abandoned Yellow River Delta,northern Jiangsu

The delta evolution and erosion process of the abandoned Yellow River Delta (AYRD) have been extensively studied. However, the variation of sediment at a large littoral scale along the north coast of Jiangsu is less understood. In this study, the data of surface sediment samples obtained in the littoral area of the Yellow River Delta in 2006 and 2012 is used to study the sediment variability and sediment transport trends by using the geostatistics analysis tool and the grain size trend analysis model. In order to ensure the applicability of the model, the geostatistics method is used to determine the characteristic distance (Dc) with the average range value (Ao) of grain size parameter. Filtering method (removing data that not at a sampling station) is used to improve accuracy of data selection. The results show that sedimentary spatial correlation in Lianyun Port area and southern part of the abandoned Yellow River Delta (AS) is better than that in the northern part of the abandoned Yellow River Delta (AN). Sediment in the area is found to be anisotropy at the northeast-southeast direction. The grain size trend analysis reveals that the sediment trend is towards bayhead and southerly in the Haizhou Bay, southeasterly along the shoreline in the south Lianyun Port, northwesterly in AN and easterly-southeasterly in AS respectively. The investigation of possible relationships between Dc, Ao, sediment transport and delta evolution shows a close link between Dc and Ao of one sediment combination. It is also found that sediment transport trends could reasonably represent the delta evolution to a certain degree.