胶州湾海域潮流动力特征及其与含沙量的关系

根据2009年胶州湾海域的悬沙、流速、流向的实测资料,应用短期资料的潮流准调和分析方法,对连续海流资料进行了分析,并结合悬沙资料,对含沙量与潮流之间动力关系进行了探讨。研究结果表明:该海域潮流属于正规半日潮流性质,半日分潮流的东分量大于北分量,潮流以带有旋转性质的往复流为主,涨潮流流向偏西,落潮流流向偏东。胶州湾内含沙量分布特征与海底沉积物粒径特征基本一致。含沙量在涨落潮的交替和流速的更迭作用下出现明显的周期性变化,含沙量的峰值基本与海域半日潮流特点相对应,几乎每1个流速峰值对应1个含沙量的峰值,含沙量的峰值一般出现在流速峰值之后。胶州湾口处流速和单宽输沙量都为最大,涨潮单宽输沙量大于落潮单宽输沙量,输沙方向为偏西向。     

浙南巴艚港水沙变化及对水道冲淤影响分析

在巴艚港水沙和冲淤特性分析的基础上，指出潮流对进出港水道泥沙的冲淤起决定性作用，风浪仅影响浅海泥沙起动和含沙量过程。径流集中在梅雨和台风雨季节，能加强巴艚港落潮流作用。巴艚港外水域冲淤基本平衡，港内水道略冲。两侧潮滩微淤。鳌江江南潮滩围垦后，巴艚港琵琶门断面纳潮量减少53．6％，落潮水体含沙量降低至工程前的1，16，水流挟沙力和含沙量同步下降，水道仍将保持工程前冲淤特性。     

胶州湾潮汐潮流高分辨率数值模拟研究

基于采用无结构网格和有限体积方法的FVCOM陆架模式,考虑8个主要的天文分潮,建立胶州湾三维高分辨率数值模型来重现和研究其潮汐潮流变化状况。与实测资料对比验证表明,模拟结果与实测值吻合较好。在此基础上,根据模拟结果计算得到了较以往更为精细的同潮图和潮汐、潮流、余流分布特征。研究结果揭示,最大可能潮流和最大余流都发生在团岛附近,流速分别可达2.14和0.43 m/s;除了湾口附近前人报道过的4个余流系统外,还在中部首次揭示了2个相对较弱的余流系统;潮流能通量在内外湾口呈"左进右出"的结构;胶州湾的平均纳潮量为8.31亿m3;染色试验表明,胶州湾30 d的水交换率为36.8%。     

胶州湾湾口夏季海流时空分布特征

基于2009年夏季中潮时胶州湾湾口薛家岛-团岛断面的走航ADCP观测数据,分析了胶州湾湾口断面海流时空分布特征及影响因素。结果表明:湾口处海水运动以潮流为主,总体表现为驻波性质,强流发生在涨、落潮中间时刻。受岸线诱导,湾口海流在涨潮(落潮)时呈西北(东南)向,流速在断面上主要表现为南北方向上的变化。平流项引起的"潮流调整"效应使得断面北侧西向海流和南侧东向海流被加强,造成海流东西分量在水平方向上存在不对称性现象,即南北两侧海水运动涨、落潮不同步,欧拉余流呈现"北进南出"的形态。同时,东风分量会使得断面中心区域产生"表进底出"形态,而南北方向欧拉余流结构受风影响较小。     

Siltation Prediction for Navigation Channels and Harbour Basins on Muddy Beach

- This paper, after briefly reviewing the experimental research on sediment transport on muddy beach since the 1950s, improves and perfects the method for forecasting siltation in navigation channels and harbour basins which was first put forward in China by the authors. In consideration of silty sediment and sand, some factors in forecasting methods have been changed and modified. Consequently, the modified methods can be used either to compute siltation in navigation channels and harbour basins on muddy beach or to compute siltation and scouring in navigation channels and harbour basins on both silty beach and sandy beach. The verification of field data from eleven large, medium and small natural harbours shows a good agreement between the forecasting by the modified method and the natural conditions. Finally, the paper deals with the rational utilization of water area after the construction of the West Dyke in Lianyungang, the maintenance of water depth of the navigation channel at the entrance, siltation distribution, siltation in the navigation channel and harbour basin for ships of 100 thousand tonnnage. Results once again prove that the prospect of constructing Lianyungang Harbour into a deepwater harbour is bright.     

胶州湾铅-210比活度的分布模式及百年尺度的沉积速率

2006年6月在胶州湾采集柱状岩心并对岩心沉积物中铅-210比活度进行测试分析,结果表明,铅-210沿岩心的垂向分布具有两段、三段模式和异常的多段、倒置模式等。基于铅-210的CIC(constant initial concentration)计年模式和铯-137时标,并且结合历史海底地形对比,计算出近百年来胶州湾海域的现代沉积速率为1.49~24.96 mm/a,沉积通量为0.17~2.62 g/(cm2.a)。除沧口水道末端个别区域外,胶州湾多数区域(包含水道)的沉积速率较低,量级为100mm/a,湾内水道主要呈现出微淤甚至侵蚀,表明近百年来胶州湾沉积环境相对稳定,在可作为航道资源的湾内水道并未出现显著淤积。     

胶州湾潮汐潮流动边界数值模拟

基于普林斯顿海洋模式,通过干湿网格判别法引入潮汐潮流的漫滩过程,考虑M₂,S₂,K₁,O₁,M₄和MS₄六个主要分潮,建立了胶州湾潮汐潮流数值模拟和预报模型,研究了该海域潮汐潮流特征,并讨论了漫滩对潮流模拟的影响。与实测资料的对比验证表明,该模式能够对胶州湾的潮汐和潮流做出较为合理的预测。给出了胶州湾潮汐、潮流、余流等分布特征,模拟的潮流场以及余流场涡旋等现象与观测符合良好;计算了潮波能通量,从能量角度探讨了潮波的传播特性;对潮位与潮流场演变规律,以及潮能通量的分析表明,胶州湾内的潮波以驻波为主。通过数值试验发现,漫滩过程的引入对胶州湾潮流速度的模拟至关重要,不考虑漫滩过程的模式会夸大或者低估潮流流速。对于滩涂面积广阔的海域来说,潮流数值模式中考虑漫滩的影响是必要的。     

胶州湾多分潮漫滩数值模拟研究

在普林斯顿海洋模式(POM)数值模型的基础上加入了漫滩格式,通过对胶州湾1个月实测潮位资料的调和分析,选取了5个较大的分潮,首次对胶州湾进行了多分潮的潮位和潮流数值模拟,模拟结果与实测资料符合较好。     

ADCP measurements of suspended sediment flux at the entrance to Jiaozhou Bay, western Yellow Sea

The purpose of the present contribution is to explore the technique to use Acoustic Doppler Current Pro- filers （ADCPs） for suspended sediment flux measurements, which may be applied to coastal embayment environments such as estuaries and tidal inlets for sediment exchange and budget studies. Based on tidal cycle measurements from the entrance of ]iaozhou Bay, Shandong Peninsula, eastern China, statistical rela- tionships between the suspended sediment concentration （SSC） and ADCP echo intensity output are estab- lished. Echo intensity data obtained during an ADCP survey along two cross-sections during a spring tidal phase were transformed into SSC data. The ADCP current velocity and SSC data were then used to calculate the flux of fine-grained sediment. The results show that net sediment transport at the entrance is directed towards the open sea, with an order of magnitude of 103 t per spring tidal cycle; hence, although Jiaozhou Bay is a low SSC environment, the tidally induced suspended sediment transport can be intense.     

近70年胶州湾水动力变化的数值模拟研究

采用无结构三角形网格海洋模式FVCOM,基于胶州湾不同年代的岸线和水深地形条件,建立胶州湾及其邻近海域各年代的三维潮汐潮流数值模型,从数值模拟角度分析和比较胶州湾不同年代纳潮量、潮汐潮流、水交换率等水动力参数的变化。结果表明:随着胶州湾水域总面积不断缩小,纳潮量在逐渐减小,2008年全湾的纳潮量相对于1935年减少了31.5%,约合3.9×108 m3;海湾流场结构变化很小,流速呈减小趋势;胶州湾欧拉余流"团团转"的多涡结构基本保持不变,最大值都发生在团岛附近;海湾的水交换能力趋弱,对整个胶州湾水体的半交换时间进行海湾平均,不同年代5套岸线下海湾的水体半交换时间分别是37.0 d,36.7 d,39.2 d,39.7 d和40.8 d。     

胶州湾海水中硼的研究

首次实验研究胶州湾海水中的硼,胶州湾表层海水中硼的浓度为３．２４ ～３ ．８７ｍｇｋｇ－ １ ,Ｂ／Ｃｉ比值为０ ．１８１ ～０．２１５ ,平均值为０ ．２０４ ±．０ ．００９ 。Ｂ／Ｓ比值为０ ．１００～０ ．１２０,平均值为０ ．１１３ ±０．００５。湾内硼的分布,低值区在李村河口沧口湾附近,而在湾的东西两侧、东北角及湾口区域海水中硼浓度则较高。湾内海水中的硼主要靠湾外海潮输入。因湾内无常年径流流入,盐度分布变化小,硼浓度随盐度及氯度变化不明显。相对于北黄海水,胶州湾海水硼平均迁出量８．６５％ ,胶州湾海水中的硼表现为非保守性质。     

胶州湾水交换及湾口潮余流特征的数值研究

利用基于普林斯顿海洋模式建立的胶州湾及临近海域潮汐潮流数值模型,结合胶州湾口走航式声学多普勒海流剖面仪(ADCP)测流资料,研究了胶州湾口的潮(余)流特征,并在潮流模型的基础上耦合建立了水质模块,模拟了胶州湾的水交换过程。考虑M2,S2,K1,O1,M4和MS4六个主要分潮,胶州湾口潮流场的模拟与ADCP观测数据吻合较好。外湾口水道上的潮流非常强,大潮期间观测到201 cm/s的峰值流速。团岛岬角的两侧分别存在一个流向相反的余流涡旋,两涡旋在团岛附近辐合,形成了57 cm/s的离岸强余流。整个胶州湾平均水体存留时间为71 d,平均半交换时间为25 d。胶州湾水体交换能力在空间分布上有很大差异:湾口海域最强,向湾顶逐渐减弱。湾内存在两个弱交换区,分别位于湾的西-西南部和东北端,水体存留时间多超过80 d,湾西局部水域最长达120 d,而半交换时间也大多超过40 d。潮流场的结构、强度,以及与湾口距离的远近是造成湾内水交换能力空间差异的主要原因。     

胶州湾大沽河口小型底栖动物分布的季节变动

Sediment samples were collected in the intertidal zone of the Dagu River Estuary, Jiaozhou Bay, China in April,July and October 2010 and February 2011 for examining seasonal dynamics of meiofaunal distribution and their relationship with environmental variables. A total of ten meiofaunal taxa were identified, including free-living marine nematodes, benthic copepods, polychaetes, oligochaetes, bivalves, ostracods, cnidarians, turbellarians,tardigrades and other animals. Free-living marine nematodes were the most dominant group in both abundance and biomass. The abundances of marine nematodes were higher in winter and spring than those in summer and autumn. Most of the meiofauna distributed in the 0–2 cm sediment layer. The abundance of meiofauna in hightidal zone was lower than those in low-tidal and mid-tidal zones. Results of correlation analysis showed that Chlorophyll a was the most important factor to influence the seasonal dynamics of the abundance, biomass of meiofauna and abundances of nematodes and copepods. CLUSTER analysis divided the meiofaunal assemblages into three groups and BIOENV results indicated that salinity, concentration of organic matter, sediment sorting coefficient and sediment median diameter were the main environmental factors influencing the meiofaunal assemblages.     

Si在胶州湾沉积物-海水界面上的交换速率和通量研究

本文应用实验室培养法研究了 Si O3 - Si在胶州湾 1 6个站位沉积物 -海水界面上的交换速率。考虑培养时间、取样时间和间隔等因素 ,采用连续函数的方法计算了 Si O3 - Si交换速率。结果表明 ,Si O3 - Si在胶州湾沉积物 -海水界面上的交换表现为由沉积物向水体的释放 ,交换速率一般在因为 1～5mmol·m-2· d-1范围内 ,平均为 3.3mmol·m-2· d-1。高含量有机质沉积物 ,特别是生物扰动作用可以增大 Si O3 - Si交换速率。考虑胶州湾各种沉积物类型占胶州湾总面积的权重 ,Si O3 - Si在胶州湾沉积物 -海水界面上的交换通量为 1 .0 6× 1 0 9mmol·d-1 ,是河流输入量的 5.3倍 ,可提供浮游植物生长所需硅的 58%。     

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。     

海水淡化排海浓盐水对胶州湾盐度分布影响

为考察海水淡化产生的浓盐水对胶州湾盐度分布的影响,利用POM模式,建立了胶州湾盐度扩散模型,分别以现有海水淡化量和2010年规划海水淡化量所排放的浓盐水量为输入条件,模拟计算了胶州湾盐度的分布和变化。模拟显示,2010年2月、5月、8月和10月胶州湾整个湾内平均盐度分别为30.9895,30.8040,30.0221和30.2306,较2008年分别增加约0.0276,0.0274,0.0212和0.0205。浓盐水排放位置附近局部海域盐度增加明显,如黄岛浓盐水排放点附近海域,2月大潮涨潮时盐度超过31.55的水域面积较2008年增加0.24 km2,并且出现0.08 km2盐度超过32.00的水域;2月大潮落潮时盐度超过31.55水域面积比2008年增加0.53 km2左右,盐度超过32.00的面积增加约0.16 km2。2月、5月、8月和10月最高值分别达到40.23,36.66,37.94和37.87。结合前期室内实验结果可以看出,2月份的盐度最高值超过对胶州湾浮游植物生长有明显影响的非检测浓度(38.62)。这表明,按2010年规划的海水淡化规模所产生的排海浓盐水尽管对整个胶州湾的盐度分布影响不大,但会导致局部海域盐度明显增加,从而可能会对该海域浮游植物生长造成一定影响。     

基于ADP-XR和OBS-3A的潮滩水文泥沙过程研究以胶州湾北部红岛潮滩为例

于2004年8月17~24日在胶州湾北部红岛潮滩上用OBS-3A和ADP-XR观测了水深、浊度、水平和垂直流速、回声强度、波浪、盐度、水温等水文泥沙要素,同时采集了悬沙和底沙样品作粒度分析.结果和结论为:(1)潮流动力较弱,表层和近底层最大流速分别只有31和26cm/s;(2)弱潮流动力导致潮周期大部分时间的悬沙浓度小于30mg/dm3,但浅水阶段近底悬沙浓度为100~1000mg/dm3;浅水阶段的短暂高悬浮泥沙浓度和其余长淹没时段的低悬沙浓度共同构成悬沙浓度的“U”形潮周期过程线;(3)悬沙浓度的垂直成层分布主要发生在潮周期的深水阶段和平静天气;(4)由于潮流弱和风浪的干扰,悬沙浓度未呈现大小潮周期的变化规律;(5)水体盐度为23.6~29.5;(6)淹没期的温度(21.4~28.6℃)比出露期的(19.3~30.9℃)稳定,温度极高值出现在午后出露期,而极低值出现在凌晨出露期;(7)“浅水效应”是弱动力潮滩泥沙运动的重要特点.     

用最小二乘法分析胶州湾海流特征

在胶州湾湾口、西侧、中心、东侧、北侧湾顶五个区域布设测站,利用2018年冬季至2020年秋季潮位、海流等监测数据,基于最小二乘法进行调和分析计算,并结合垂线平均流速流向、可能最大流速、水质点可能最大运移距离等计算模型,研究分析了胶州湾海流特征。结果表明,各区域潮流类型系数均小于0.5,M₂分潮椭圆率绝对值均不超过0.1,接近于0,故胶州湾潮流性质为正规半日潮流,潮流运动形式以往复型为主。湾口区域余流、可能最大流速、水质点可能最大运移位移均最大。不同季节余流流速和流向的差异没有明显的规律性,除湾区西侧测站外,其余位置不同季节余流流向整体上有固定朝向：湾口处东偏北、中心站西偏北、东侧站南偏东、北侧湾顶站东偏北。靠近岸边的湾口、东侧和北侧湾顶站余流流向与邻近海岸垂直。在垂直方向上,各测站可能最大流速和水质点可能最大运移距离由表层至底层整体上呈减小趋势,流向基本一致。     

A simulation analysis on pelagic-benthic coupling ecosystem of the northern Jiaozhou Bay, Qingdao, China

INTRODUCTIONWith the development of economy and the exploitation of coastal resources, the coastal en-vironment of the northern part of China was seriously damaged, especially in the Jiaozhou Bay.More attention was paid to this phenomenon. Five comprehensive investigations on theecological dynamics of the Jiaozhou Bay were carried out from March to November of 1995. Theaim is to study the annual variation characteristics of the ecosystem dynamics of the Jiaozhou Bay.Yu Guangyao et al.…     

A nitrogen and phosphorus dynamic model of mesocosm pelagic ecosystem in the Jiaozhou Bay in China

A nitrogen and phosphorus dynamic model of mesocosm pelagic ecosystem was established according to the summary and synthesis of the models available, in which seven state variables （DIN, PO4-P, DON, DOP, phytoplankton, zooplankton and detritus） were included. Logically it had five modules--phytoplankton, zooplankton, dissolved inorganic nutrients, dissolved organic nutrients and detritus. The results showed that this model could simulate the variations of DIN, PO4-P, DON, DOP, POC and phytoplankton biomass in pelagic ecosystem in mesocosm properly, based on the site experiment data in the Jiaozhou Bay in the autumn of 1999 and the summer of 2000. Not only the logical structure but also the model parameters were feasible, and about 20 parameters were made to fit for the Jiaozhou Bay during the simulation. All of these are necessary to study the control mechanism of nutrients biogeochemical cycling in the Jiaozhou Bay and other China＇ s coastal waters.