黄河入海径流对河口海域盐度影响研究

为研究黄河入海径流变化条件下河口附近海域盐度扩散特征,以更好地保护河口海域生物资源多样性,本文以黄河下游利津水文站的长序列实测径流数据资料为基础,利用近海水动力模型FVCOM,分析径流变化对黄河口海域盐度的影响规律。结果表明：黄河口与莱州湾之间存在顺时针的环流系统,在余流作用以及涨落潮方向的影响下,黄河冲淡水长期向莱州湾扩散;丰水期黄河冲淡水几乎影响了整个莱州湾,27盐度锋可以到达莱州湾中部,27等盐线的表层包络面积为2 665.61 km²,占莱州湾的1/4左右,枯水期低盐度水只有向南扩散的趋势,27以下的低盐度水集中分布在黄河口门附近,27等盐线的表层包络面积只有199.65 km²;5月份,随着入海径流量增加,27等盐线扩散的范围、距离、方向都会发生明显变化。在对近海生物资源有迫切保护需求的情景下,适当减少其他用水户供水量以增加入海生态径流量,可以有效改善黄河口海域附近的盐度情况,为生物资源的生长繁殖创造良好条件。     

黄河口滨海区冲淤演变与潮流不对称

涨落潮不对称是河口滨海区流场的重要特征,在泥沙输运和地貌演变过程中扮演着重要的角色。本文基于实测水深地形、沉积物粒度、水文泥沙观测等资料,分析了黄河口滨海区的冲淤变化、泥沙输运和沉积物特征。同时,本文利用Delft 3D模型模拟了黄河口滨海区的流场,并计算了不同条件下涨落潮流速的不对称分布,结合上述分析,探讨了黄河口滨海区冲淤演变的动力机制。结果表明:现行黄河口至莱州湾滨海区相间分布多个淤积和侵蚀中心;黄河口滨海区存在显著的涨落潮流速不对称现象,现行河口外为涨潮优势流分布区,并呈舌状向南部莱州湾方向伸展,而近岸和莱州湾则普遍为落潮主导;黄河口滨海区的冲淤变化很大程度上受涨落潮流速不对称空间分布及涨落潮优势流转换所控制;强北风作用增强和扩展涨潮优势,促使莱州湾淤积和沉积物粗化。     

2000—2005年莱州湾盐度的变化及其主要影响因素

基于2000年8月,2002年8月,2004年9月,2005年5月,2005年7月及2005年9月莱州湾的大面观测资料以及黄河利津站2000—2005年入海径流量资料,分析了黄河入海径流对莱州湾盐度分布的影响,通过计算莱州湾的平均盐度发现2003年之后莱州湾平均盐度较2003年之前明显降低。在考虑黄河入海径流量、降水、蒸发及与北黄海的水交换等因素的基础上建立了箱式模型,并以此模型模拟了近年来莱州湾平均盐度的变化,同样看到莱州湾平均盐度的显著降低已在2003年发生,其主要原因是黄河入海径流量的增加。分析模型结果得出近年来黄海入海径流量的变化不仅决定着莱州湾平均盐度的年际变化,而且还主导着莱州湾月平均盐度的变化。     

夏季黄河入海泥沙的数值模拟研究

掌握黄河入海泥沙输运、沉积的规律可以为渤海沿岸经济发展的规划及环境保护管理提供理论参考。本文基于FVCOM(Finite-Volume Community Ocean Model)建立了三维水动力、泥沙耦合数值模式,利用实测水位、海流和悬沙资料,对模式进行了检验,模拟结果与观测符合较好。利用该模式研究了2007年夏季丰水丰沙期黄河入海泥沙的输运过程,并对渤海悬沙空间分布特征进行数值模拟。模式较好地再现了夏季黄河口入海泥沙的空间分布特征及底部冲淤状况。结合黄河口附近的潮流和余流特征,对悬沙分布特征和底部冲淤结果进行了分析,结果表明:黄河入海泥沙随余流向南和东南方向输运到莱州湾,在莱州湾中部向外海扩散,很可能沿东北方向进入渤海中部。在这个输运过程中,莱州湾表现为入海泥沙向外海扩散的通道。     

夏季黄河入海径流对黄河口及附近海域环流影响的数值研究

基于区域海洋模式ROMS,建立了一个三维非线性斜压浅海模式,考虑了包括径流、风场、海面热交换以及黄渤海环流等因素,研究了夏季8月份黄河入海径流量对黄河口及附近海域环流结构的影响。数值实验较好地佐证了黄河冲淡水的"北偏"现象,并很好的体现了冲淡水对河口附近海域环流结构的影响。数值研究表明:黄河入海径流量对河口附近海域环流结构有显著影响,径流越大冲淡水向北-西北方向偏转越明显,同时流轴中心余流流速也显著增大;莱州湾顺时针环流受黄河入海径流影响显著,径流量越大越不利于该环流的发育和维持,而径流量越小环流越稳定;径流量越大导致河口附近海域表层余流加大,余流垂向梯度得到加强,底部补偿流增强,河口垂向环流越明显。     

2020年黄河水量调度对河口水文特征的影响及沉积效应

由于水利工程的影响，黄河的调水调沙通常都集中在较短的时间内进行，大量的泥沙与淡水输入到黄河口海域，使得该区域成为水文要素特征和地貌变化最为剧烈的区域之一。根据2020年大量的水文实测和地形资料，分析了黄河口海域温度、盐度时空分布变化规律和水下地形冲淤演变特征，探讨了黄河入海水沙对黄河口海域盐度分布和水下地形的影响。研究发现，2020年黄河水量调度极大改变了河口盐度及其分布，低流量时期盐度整体较高，低盐区分布范围有限；高流量时期盐度显著降低，低盐区水体范围明显扩大，满足了河口环境水流需求。黄河口海域2019-2021年整体呈淤积状态，现行河口区出现淤积，而孤东近岸、老河口区及离岸较深的海域呈冲刷状态，入海泥沙情势的变化对河口及毗邻海域的冲淤特征起着主导作用。     

调水调沙影响下黄河口泥沙异重流过程

利用黄河干流大型水库进行调水调沙,在短期内将大量沉积物快速输送入海,是河口泥沙异重流触发的重要窗口期。根据2010年调水调沙期间黄河口沉积动力现场观测资料,建立覆盖整个渤海海域的ROMS数学模型,以黄河利津站逐日水沙数据和海域潮汐、风场数据作为模型驱动条件,模拟调水调沙期间的河口泥沙异重流发育过程。模拟结果显示,在没有大风扰动的情况下,河流入海悬沙浓度29.0 kg/m~3时会在河口产生高密度泥沙异重流。黄河冲淡水携带大量悬浮物从河口流出后,与海水迅速混合,在潮流影响下,冲淡水舌随时间由西北向东南偏转,输运至莱州湾西侧。淡水和沉积物主要以表层羽状流和底层异重流形式输运:表层羽状流扩展范围较大,输运路径为河口西北方向-远岸(河口东北区域)-莱州湾西侧;底层异重流扩散范围较小,输运路径为河口西北方向-河口沿岸(东)-莱州湾西侧。河口泥沙异重流生消和水体垂向结构存在周期性变化特征:落潮时段异重流发育较好,水体层化增强;涨潮时段异重流逐渐消亡,水体混合增强。估算出黄河口清水沟清8叉流路主泓区内水体由河口径流、潮汐应变和潮汐搅动引起的势能变化率,其中潮汐应变和潮汐搅动起主导作用,比河口径流引起的势能变化率高出2～3个数量级(102～103)。     

莱州湾海域水文特征及冲淤变化分析

研究了莱州湾海域水文、泥沙特征及沉积状况,分析了莱州湾海域不同等深线的冲淤变化。结果表明,莱州湾海域具有显著的大陆性气候特征,潮汐类型属于不正规混合半日潮,海岸泥沙主要来源于支脉河的径流和涨潮流携带来的海相泥沙;0 m等深线1991—1993年是向海淤进,其余年段均为蚀退,蚀退速率与黄河口来沙量和口门入海位置有一定关系;两个断面上不同等深线的淤进(淤积)和蚀退(侵蚀)交替进行,0~2 m等深线总体为蚀退(侵蚀);大于2 m等深线总体为淤进(淤积);两个断面上坡度2~5 m等深线之间最陡,随着水深加大,坡度逐渐变缓,不同年份趋势基本一致。     

广利港海域悬沙分布及黄河口泥沙扩散对其影响

基于遥感影像资料和实测水文泥沙资料,对广利河口海域悬沙分布特征和黄河口入海泥沙扩散进行了分析研究.结果得出,在一般天气情况下,广利港海域工程海域含沙量比较低(＜0.1 kg/m3),黄河口泥沙向南直接扩散距离为10～20 km,对工程区无直接影响,但是在大风天气下,广利河口附近海域含沙量会增高至0.5 kg/m3以上,黄河口入海泥沙扩散向南可达30～40 km,最远可达小清河口,对工程区则有一定的影响;从广利港海域含沙量、底质特征、冲淤性质上来看,黄河口泥沙扩散对工程区是有限的,造成航道和港池淤积的主要泥沙来源为风浪和潮流作用下就地泥沙的搬运输移;黄河入海泥沙呈减小趋势,黄河改由“清8断面”入海,黄河入海泥沙浑水主轴线与广利港的距离增加,对工程区的影响趋于减小.     

黄河调水调沙期间黄河入海水沙的扩散与通量

以2007年夏季黄河调水调沙期间黄河三角洲海域3断面连续站及渤海南部24个大面站观测的流场、温度、盐度及含沙量资料为依据,分析了调查区水沙扩散特征,计算了各连续站的拉格朗日余流及泥沙输送单宽通量。结果表明,黄河入海泥沙扩散范围非常有限,主要分布在南至莱州湾西南部、北至北纬38°附近离岸约20km以内的带状沿岸区域;但黄河冲淡水出现大面积扩散,覆盖了整个莱州湾的北部和中部,最远可至龙口附近,黄河入海水沙扩散不同步。在现行河口和钓口流路废弃河口存在两个高浓度泥沙中心,分别对应于黄河入海泥沙和废弃钓口流路海域底质再悬浮产生的两个泥沙来源。河口及三角洲近岸切变锋的阻隔及辐聚作用,是大部分黄河入海泥沙沉积在河口及沿岸13m水深以内的主要动力因素。受余流方向及水体垂向湍动较弱的影响,两个高浓度泥沙中心很少有泥沙交换。冲淡水的大面积扩散主要受表层余环流的影响。余流及悬浮泥沙通量计算显示,夏季黄河入海水沙在近岸主要向东北方向扩散。     

莱州湾西部沉积物粒度特征及沉积分区

基于莱州湾西部13个岩心柱样粒度组分与参数,运用Flemming粒度三角图,结合系统聚类分析方法,在对岩心柱样进行分类的基础上,将莱州湾西部划分为4个区域,即现代黄河口侧缘、广利河口北潮滩、莱州湾南岸和中部浅海区。根据粒度曲线特征,分析了每个区域内沉积环境的时空变化。结果证明:莱州湾西部百年来沉积特征建立在黄河形成沉积环境之上,沿岸短源河流对沉积环境产生了不同程度影响。现代黄河口侧缘沉积环境受黄河影响至今,沿岸河流改造作用较小;广利河口北潮滩沉积环境形成于黄河行水期间,目前广利河水系对原有沉积环境改造作用明显;莱州湾南岸小清河、弥河取代黄河成为影响沉积环境的最重要因素;莱州湾中部海域则受到沿岸河流的综合影响。沉积环境以广利河口为界限,呈现南北分异。北部沉积环境随时间变化明显,在垂向上反映了黄河多期次行水带来的沉积特征;南部沉积物质来源依次为广利河、小清河、弥河,沉积环境在水平方向上变化明显。     

黄河口附近海区水文要素基本特征

根据大量的实测资料,较详细地分析了黄河口附近海区的温度、盐度、密度时空分布变化规律,探讨了该海区的水流动力结构.阐明了渤海中部区高盐水团较稳定,沿岸冲淡水堆积,其中莱州湾是常年堆积最多的海区,等密度线南下倾斜,有利于黄河入海水偏东扩散.发现在莱州湾口一线有盐度低槽,可能是常流向东的主要路线.     

胶莱运河的修建对莱州湾水交换及海洋环境影响初探

为研究莱州湾水交换对胶莱运河修建工程的响应,以及为海洋污染治理问题提供参考,以莱州湾为重点模拟区域建立了二维平面潮流和对流扩散模型,利用渤海、黄海、莱州湾地形及海洋环境资料,结合2018年莱州湾海水水质监测结果,初步分析了胶莱运河的修建对莱州湾海洋环境现状的影响.模拟结果表明,胶莱运河建成后年径流总量约为7.2×109...     

黄河冲淡水转向问题的初步探讨

黄河自1976年改道清水沟流路,向东流入菜州湾以来,至1988年10月其大嘴已向莱州湾淤进18.8km(钱意颖等,1992),在科氏力的作用下,黄河入海口门也已转成东南方向。随着黄河口海区的开发利用,国内有关单位对黄河口海区的水文环境作过多次调查(朱兰部等,1994;张经等,1985;孙秉一等,198;Yang Zuosheng et al.,1989),从这些调査资料中我们发现,黄河入海径流和长江口一样,在洪水期冲淡水也有转向东北方向的特点。本文根据1976年黄河改道以来中国科学院海洋研究所有关单位在黄河口海区进行调查的水文资料和利津水文站的黄河径流观测资料,对黄河冲淡水的转向现象及其成因进行初步的分析研究,此研究对深入了解黄河口的水文环境及河口有机物、溶解质、悬浮体的输运特征有重要意义。     

基于遥感反演的莱州湾水色变化的多时相分析

悬浮泥沙和叶绿素是海洋水色的重要部分,是反映河口海岸地区生态环境状况的重要指标。本文基于Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像,在不依赖地面实测数据的条件下,结合水文气象数据,利用光谱信息建立水色遥感模型对莱州湾1996—2015年不同时期的悬浮泥沙和叶绿素变化进行研究。研究结果表明:(1)此模型可以快速反演出较大空间尺度内的水色时空分布情况。(2)1996—2015年这一时期内悬浮泥沙浓度变化明显,枯水期的悬浮泥沙扩散范围总体大于丰水期,悬浮泥沙高浓度区主要分布在黄河口附近海域和沿岸区域,泥沙主要来源于陆源输沙和海水中的泥沙再悬浮,悬浮泥沙的扩散主要受潮流的影响,风和波浪等动力因素也在一定程度上影响着悬浮泥沙的扩散;(3)此外,莱州湾叶绿素高浓度区主要分布在莱州湾东—南部海域,其分布具有明显的季节性,春季(5月)海水温度升高,水中营养物质垂直混合好使得叶绿素浓度处于较高态势。     

黄河口烂泥湾的特征及其开发

黄河是我国第二大河。全长5464公里,流域面积75.2万平方公里。年平均迳流为459.4亿立方米,虽然它仅为长江水量的二十分之一,但其含沙量之大却是举世闻名的。据前左水文总站测量,其河口段年平均输沙量高达11.79     

渤海夏季底层氧亏损分布的年际差异分析

通过2014年和2019年观测资料分析了渤海夏季底层水体氧亏损空间分布的年际差异,同时首次揭示了黄河口东侧莱州湾 口区域的氧亏损现象,并利用三维物理生态耦合模式ROMS-CoSiNE探究了氧亏损分布年际差异的影响因素.2014年秦皇岛外氧亏损区(以溶解氧(dissolved oxygen,DO)饱和度小于70％为统计范...     

基于MIKE3的渤海三维温盐数值模拟

基于有限体积法的MIKE3 Flow Model建立了渤海地区水动力和温盐数值计算模型,并考虑了渤海沿岸十六条主要河流径流输入、风、降水、蒸发、太阳辐射(短波辐射、长波辐射、感热、潜热)等因素的影响。输出2010年数据作为结果,水动力和温盐模拟结果验证良好。经分析得到如下结论:模拟得到的2010年渤海温盐全年变化均呈一峰一谷形式。渤海冬季最高温度出现在渤海海峡附近海域,温度约4.5℃;渤海夏季平均海表温度26.34℃,较1970～1996年渤海海区夏季的平均温度区间22.5～26.5℃明显偏高;夏季温跃层集中在5m-15m深度范围内,渤海海峡处跃层深度超过了20m;模拟得到的冬季莱州湾盐度在27.8～30.4PSU的范围,夏季25～29.5PSU;莱州湾和辽东湾在夏季出现低盐区,辽东湾顶的低盐区面积约1364km^2,黄河口处的低盐区面积约448km^2,小清河口附近的低盐区面积约1029km^2;渤海大部分海域夏季盐度分层并不像温跃层那样明显。     

2004-2009年黄河口近岸海域低盐区面积的变化趋势研究

近年来黄河人海淡水量显著降低,而且年内分布极其不均匀,河口区的盐度场发生了重大变化.准确了解河口近岸海域的低盐区面积及其变化趋势,对于河口生态系统的研究极为重要.本文通过对2004-2009年丰、枯水期黄河口近岸海域低盐区面积大小的分析,建立了低盐区面积与黄河径流量的关系.结果表明,2004-2009年丰、枯水期低盐区面积与月径流量均呈现较好的线性关系,增加单位平方千米盐度小于27的低盐区面积需要增加的月径流量约为0.046亿m3;若要维持紧邻河口的3号方区海域的平均盐度小于27,月径流量应保持在50亿m3以上.此外,年内黄河口近岸海域低盐区面积的较大值主要集中在6～11月份,均高于370km2,而4、5月份的低盐区面积却不足200 km2,春季生态补水刻不容缓.