孤东油田围堤问题分析与对策

孤东油田地处黄河入海口，是黄河泥沙填海尚示成陆地围海筑堤开有析一个年产原油５００成ｔ的大油田。由于地貌特殊，围堤潜在问题较多。本文叙述了孤东油田围堤建设前后的地域情况，通过计算分析认为黄河洪不、风暴潮对围堤构成的威胁破坏最大，同时指出内涝、软基、坝体质量、植被生态中存在的问题；提出了采取引黄淤临、机械吹填洼地、导沙入海、锥探灌浆等措施，可解决孤东油田围问题。     

潮流作用下洋山港水域悬沙和底沙的交换

通过对泥沙起动流速、淤积流速和不淤流速的计算,划定了悬沙和底沙交换的各个时段,提出了冲刷悬沙浓度、淤积悬沙浓度和不淤悬沙浓度的概念及其计算方法;继而导出了潮流作用下悬沙和底沙在交换层面上单位面积的日交换量计算式,并用于洋山港水域的冲淤计算。结果表明:自然状况下洋山港水域北部年淤积量为37.5 kg/m2,淤高了1.77 cm/a,属微淤;中部年冲刷量为10.0 kg/m2左右,刷深不超过0.52 cm/a,可认为冲淤平衡;南部年冲刷量为55.5 kg/m2,刷深了2.60 cm/a,属微冲。这一结果与该水域海床的自然冲淤状况相吻合。     

1996-2020年黄河口清水沟流路海岸线动态演变及其与水沙量的关系研究

海岸线演变及其动态监测对沿海地区生态保护和可持续发展至关重要。受自然过程和人类活动的影响,黄河三角洲海岸线始终处于动态变化之中。本文基于1996-2020年黄河口Landsat系列卫星影像,利用数字岸线分析系统(DSAS),探讨了近25年来黄河口海岸线动态演变规律及其对黄河输沙量变化的响应关系。研究发现：现行河口地区海岸线平均向海淤进速率为260 m/a,老河口岸线平均变化速率为-167 m/a。调水调沙前,河口岸线整体处于蚀退阶段;调水调沙后,现行河口岸线初期快速淤进,后速率逐渐减缓,老河口始终处于蚀退状态。年内尺度上,现行河口岸线在调水调沙年份汛期前后淤进明显,非调水调沙年份汛期前后淤进缓慢,老河口岸线变化基本与年际变化一致。调水调沙前后,黄河入海泥沙量对岸线演变的影响程度加大,在年内尺度上对汛期前后现行河口岸线变化作用显著(R²=0.93)。     

黄河在调水调沙影响下的入海泥沙通量和粒度的变化趋势

基于1950—2013年的黄河水文泥沙资料,系统研究了黄河实施调水调沙以来入海泥沙在通量、粒度组成和时间分布上的变化特征,揭示了调水调沙影响下黄河入海泥沙的变化趋势。在2002年黄河实施调水调沙以来,6—11月平缓均衡的持续性高水沙量取代了调水调沙之前7—10月峰值尖瘦的汛期特征,汛期与非汛期差异减小,入海水沙通量的季节性特征显著改变。随着调水调沙的逐年实施,河床泥沙颗粒粗化,临界起动功率不断增大,而调水调沙期间的径流量峰值基本稳定,径流对下游河床冲刷效率不断降低,导致入海泥沙通量持续降低、泥沙颗粒变细。可以预见,黄河河口的淤积将会大大减缓,入海的泥沙将更多地沉积在远离河口的区域,维持河口三角洲叶瓣冲淤平衡的临界泥沙量将会加大。     

黄河三角洲孤东近岸冲淤演变及其影响因素

为更好地了解近40年来孤东近岸的演变过程,以研究区剖面水深地形、Landsat影像和利津站水沙数据为数据源,采用遥感技术及数理统计法对研究区域岸线及面积变化进行监测计算,并分析1976—1986年、1986—1996年、1996—2002年、2002—2014年4个不同阶段的冲淤演变及影响因素。结果表明:(1)孤东近岸经历"强淤积-冲淤平衡-侵蚀-强侵蚀"4个阶段。孤东近岸海域由淤积向侵蚀转变始于1996年,且在2002—2014年间侵蚀最为严重,大部分近岸海域蚀深达到6～8 m,侵蚀最大深度超过8 m;(2)等深线变化时空差异明显,蚀退最先出现在北侧,且近岸5 m水深区域内冲淤变化较水深10 m内敏感;(3)研究区近岸侵蚀,离岸淤积,剖面冲淤平衡位置由CS19剖面的11 m水深变化到CS21剖面的5m水深;(4)黄河入海水沙的减少、河口人工改汊、孤东大堤建设和海洋动力作用都对孤东近岸的冲淤演变产生影响,维持研究区冲淤平衡的年均来沙阈值为3.78亿t/a。通过此来进一步探究孤东近岸演变进程,为孤东近岸防护提供科学指导。     

现行黄河口滨海区冲淤时空演变及其影响因素

自黄河入海流路人工改道清 8 汊后,受自然因素变化和人类活动干预影响,入海水沙出现新的情势,河口滨海区水下地形也发生相应调整。本文基于 1997—2018 年实测水深断面资料,建立水下地形数字高程模型 （DEM）,综合研究了黄河 口滨海区冲淤的时空演变及其影响因素。结果表明,1997—2018 年黄河口滨海区整体呈淤积状态,累积淤积量为 5.36 * 108 m3。从时间上来看,水下地形演变经历 3 个阶段：缓慢冲刷 （1997—2002 年）、快速淤积 （2002—2007 年）、缓慢淤积 （2007— 2018 年）。从空间上来看,现行河口区呈淤积状态,而孤东近岸和老河口区呈冲刷状态。在水下地形不同的发展阶段,维持冲淤平衡的临界输沙量也有所不同,调水调沙之前为 1.65*108t/a,调水调沙以来为 1.09* 108t/a。来水来沙对河口滨海区的冲淤演变起着主导作用,2016—2017 年调水调沙中断,河口滨海区大面积冲刷。2018 年防洪调度的实施使水下地形迅速淤积。黄河口滨海区演变除了受来水来沙的直接影响,还受泥沙粒径和口门位置的影响。     

黄河三角洲洪、枯季泥沙冲淤的数值模拟

本文针对黄河三角洲海岸潮间带广阔、黄河入海水沙变化剧烈、近岸及河口区水动力条件复杂的特点 ,建立了 1个潮流作用下的平面二维动边界全沙数学模型。动边界的处理采用窄缝法 ,并利用此模型对黄河三角洲洪、枯季时悬沙分布以及底床的冲淤进行了数值模拟 ,进而据此探讨了黄河三角洲洪、枯季的冲淤变化规律。     

长江口九段沙岸滩的短周期地貌动力过程

根据2006年5～10月(洪季)长江口九段沙上沙两固定断面的逐月滩面高程测量及表层沉积物的粒度分析结果,尤其是应用"碧利斯"台风前后的实测水文地貌资料,结合同期表层悬沙浓度的逐日观测资料,开展了九段沙岸滩地貌动力过程及沉积物对台风响应的研究.结果显示,长江口九段沙上沙东南岸滩演变表现为"岸冲滩淤"的变化规律,即堤岸呈现冲蚀,潮滩在冲淤变化中总体趋于淤积.2006年"碧利斯"台风期间,九段沙上沙波高达2.56 m,增水1 m多,强浪伴随增水,导致滩面平均蚀低6.4 cm,最大蚀深为20.2 cm.台风作用造成滩面冲刷,沉积物粗化,台风过后滩面迅速回淤,粒径变细.这充分表明,暴风浪是引起九段沙上沙岸滩及其沉积物短期突变的重要动力因素.河口潮滩冲淤对流域水沙变化有较敏感响应,长江来水来沙变化是制约潮滩季节性冲淤演化的重要因子.岸滩短期变化主要原因在于波浪掀沙和潮流输沙的联合作用.由于潮流和潮位位相不一致,造成涨潮流携高含沙量水体上滩落淤,落潮流携低含沙量滩水归槽,涨潮输沙淤滩被波浪刷滩所掩盖,如此往复,潮滩淤积.最后分析了上沙抛石堤的护岸保滩作用及不足之处,并提出了加固措施.现有的上沙抛石堤能防御常浪冲刷,受台风浪袭击时仅能抵御堤岸蚀退,石堤自身的毁坏难以避免,需经常修护;在潮沟口应设涵洞;基于台风浪的巨大能量,抛石堤块石需增大增重.该研究结果可为河口湿地的保护和建设提供科学依据.     

围垦对长江口横沙东滩大型底栖动物群落的影响

于2011年4—12月,采用生态学的方法,选择了长江口横沙东滩成陆区、促淤区和自然潮滩三种生境,研究了围垦对其大型底栖动物的影响。结果显示,在横沙东滩共发现大型底栖动物28种,物种分布为自然潮滩(22种)>促淤区(19种)>成陆区(7种),优势种为自然潮滩(6种)>促淤区(5种)>成陆区(2种)。大型底栖动物的年均丰度为促淤区(118.68ind/m2)>成陆区(100.67ind/m2)>自然潮滩(57.56ind/m2),而年均生物量为促淤区(35.71g/m2)>自然潮滩(27.56g/m2)>成陆区(1.52g/m2),三种生境大型底栖动物的丰度和生物量与其种类组成有关。大型底栖动物的多样性指数(H′、J、d)为自然潮滩>促淤区>成陆区。群落聚类和MDS分析显示横沙东滩三种生境的底栖动物群落之间存在较明显差异,同时ABC曲线也证实了成陆区和促淤区的底栖动物群落有明显变化,而自然潮滩的群落结构相对完整。以上结果表明,围垦导致横沙东滩大型底栖动物群落结构发生了明显改变。     

黄河河口输沙条件及其淤积延伸对河道的影响

本文主要根据黄河口的资料为基础,分析了河口输沙条件与流量、含沙量、泥沙粒径、河床边界形态等因素的关系。初步提出改变黄河口的来水来沙过程及保持相应的河床形态,维持平均单宽流量3秒立米左右,约2500秒立米平均流量,可使河口主槽少淤或不淤,从而减缓下游河道淤积速度。黄河输送大量泥沙到达河口,泥沙问题是造成治理黄河全面规划的复杂性和艰巨性的根本原因,必须探索解决泥沙问题的途径和措施,则黄河河口的治理是重要的途径之一。     

潮汐河口坝田长宽比对泥沙淤积特征影响试验研究

在航道治理工程中,往往通过丁坝群来实现其稳定航槽等目的,而坝田作为缓流区,其与主槽的水沙交换主要取决于横向的紊动交换。基于长江口北槽丁坝群实测资料分析和物理模型水槽试验研究发现不同长宽比坝田内的流态、淤积形态、坝田与相邻河段水沙交换的机理均不同,在长江口北槽丁坝群坝田建成后的淤积初期阶段,长宽比为0.30～0.40的坝田内的平均淤积强度最大。水槽试验研究表明,长宽比为0.50的坝田内淤积的主要部位即为主环流所在位置(坝田外侧),而在副环流位置,则出现微淤或冲刷的趋势;而长宽比为0.33的坝田内的淤积分布相对比较均匀。长宽比为0.33的坝田内淤积速率明显大于长宽比为0.50的坝田,长宽比为0.33的坝田达到冲淤平衡的时间较长。坝田淤积强度与随坝田回流强度、坝田与主槽水沙交换系数的增加而增加。     

云南属都湖流域人类活动的湖泊沉积响应

通过对属都湖Esdr1孔沉积物粒度、磁化率等指标研究,利用137Cs建立年代标尺,结合文献和降水数据讨论了人类活动对湖泊沉积环境的影响。结果表明:17~14 cm(1958—1970年)沉积物中粗颗粒的砂含量和磁化率值急剧增加,分析应是20世纪50年代末流域大面积砍伐森林,强烈的水土流失所致;14~8 cm(1970—1988年)沉积物粒径变细,磁化率值降低,指示流域植被逐渐恢复,流域侵蚀减弱;8~0 cm(1988年至今)沉积物黏土含量升高、砂含量降低,应是湖泊出口处修建的水坝改变了湖泊水动力条件所致。     

Morphology, hydrography and sediment dynamics in a mangrove estuary: The Konkoure Estuary, Guinea

The Konkouré Estuary in the Republic of Guinea is a poorly understood atypical mangrove system. Sediment dynamics in tropical estuaries are controlled by a combination of processes including river discharge, morphology, salinity, erosion and deposition processes, the settling of mud, physico-chemical processes and mangrove swamps. Here we present a consistent set of data aimed at characterising the estuary and thus, increasing our understanding of tropical systems, as well as studying the impact of human intervention in the region. Water elevations, current measurements, salinity, suspended sediment concentrations, bathymetry and sediment cover are presented following a 3 year survey of the Konkouré Estuary. Here we provide conclusive evidence that the Lower Konkouré is a shallow, funnel shaped, mesotidal, mangrove-fringed, tide dominated estuary, well mixed during low river discharge. The estuary becomes stratified during high river flows and spring tides whereas a salt wedge appears during neap tides. The Konkouré Estuary has been described as hypersynchronous, and has three terminal outlets, two of which are landward-directed, attesting to a tidal pumping effect, while the third one is seaward-directed, and is controlled by the mangrove. The suspended matter is transported by the tidal effect within the middle estuary and is therefore trapped in the Turbidity Maximum zone (TMZ). The location of the TMZ is river-controlled and is correlated with residual currents but not with salinity front. A dam, constructed 130 km upstream, impacts on the hydrodynamics, and reduces the salinity intrusion by about 25%. It causes an increased low river discharge whereas its efficiency over high river flows is unclear.     

橡胶坝导流堤对高桩码头后方流场影响分析

首次提出了采用充水式橡胶坝导流堤对码头后方进行清淤减载的工程方案,并结合实际工程构建了码头后方三维流场数学模型,研究了垂直导流堤、下挑式导流堤、上挑式导流堤、离岸短堤、正八字型导流堤和倒八字型导流堤6种不同拓扑构型的橡胶坝导流堤对码头后方流场的影响,探讨了码头后方瞬时涡量、三维流线拓扑、时均流速及雷诺应力分布随不同型式导流堤的变化规律。研究结果表明,当布置橡胶坝导流堤后,码头后方流场流速会明显增大,其中垂直导流堤和上挑式导流堤挑流效果最为显著。     

新建水坝对下游已建水工建筑物的影响分析

分析了新建水坝及社会经济发展因素对坝下游水流及泥沙的影响，用一个简易河床模型来说明新建大坝后下游河床的演变规律，通过坝下游河床一般演变分析来阐述局部冲刷对已建水工建筑物基础的影响及对已建水工建筑基础的防护措施。     

黄河三角洲沿岸海浪风暴潮耦合作用漫堤风险评估研究

海浪、风暴潮是重要的海洋灾害因子,过去人们主要对这些灾害因子本身进行研究,而对它们作用的承灾体研究甚少。实际上,只有它们作用的承灾体遭到破坏,才产生海洋灾害。本研究的目的就是要针对海浪风暴潮漫堤灾害,提出漫堤灾害的风险评估标准及风险评估方法和程式,为沿海防灾减灾提供科学依据。针对黄河三角洲示范区,根据漫堤程度,提出了漫堤灾害风险等级标准,并基于建立的海浪和风暴潮潮汐数值模式及长期预测结果,提出了风险评估方法和程式步骤。对黄河三角洲近岸海域主要堤段进行了多年一遇和典型台风过程漫堤灾害的风险评估。得到的结果是:该区沿岸海堤在风暴潮水位下一般都不能发生水位漫堤现象,只有加上波浪作用时,才会出现海水漫堤;当发生五十年一遇的风暴潮、浪时,多数的海堤的风暴潮、浪漫堤灾害风险在3—4级,即有效波高的浪已爬上或接近爬到堤顶;9216和9711号台风所产生的风暴潮、浪灾害约为150—200年一遇的情况。从实际情况看,本研究中提出的漫堤风险评估标准、评估方法是可行的,评估结果为有效防减海浪风暴潮漫堤灾害造成的损失提供了参考。     

长江口北支综合治理刍议

长江口北支治理方案归纳起来有三类：阻隔型，如建坝方案；开敞型，如近年提出的“南隧北桥”中的北桥方案；半开敞型，如坝部结合型方案。本文从盐沙倒灌、水利、交通、围垦、资源保护和生态环境诸方面综合考虑，认为坝闸方案较为合宜。北支有丰富的土地、水产和潮汐能资源，为求得较大的社会、经济、环境效益，对北支应实行综合开发利用的原则。     

长江供沙量减少对水下三角洲发育影响的初步研究——近期证据分析和未来趋势估计

根据1951～2000年大通站实测水文资料和长江口地形图,分析了长江入海泥沙量的变化趋势及其对水下三角洲冲淤演变的影响.从20世纪60年代末开始,长江入海泥沙量出现减少趋势,90年代输沙量相对于60年代下降了1/3.流域大量修建水库是导致河流入海泥沙减少的根本原因.在此背景下,长江口门外的水下三角洲淤积速率从1958～1978年时段的55mm/a下降为1978～1998年时段的11mm/a.考虑三峡工程等多种人类活动的可能影响,估计本世纪上半叶和下半叶的河流入海泥沙量将分别减少约60%和40%.尝试建立了三角洲冲淤对河流供沙量响应的概念公式,并据此对本世纪长江三角洲的演变趋势做了初步预测:三角洲的总体淤涨速率将急剧下降,口门外水下三角洲将出现严重侵蚀.     

Spatial and temporal variations in sediment accumulation and their impacts on coral communities in the Sanya Coral Reef Reserve,Hainan, China

This study investigated the spatial and temporal variations of sediment accumulation and their impacts on coral communities in four sites at two or three depths (3 m, 6 m and 9 m) at the Sanya Coral Reef Reserve by deploying sediment traps on the sea floor during 2007–2009. Rainfall and typhoon events, which appeared to control sediment accumulation in the sea floor of the coral reef, were positively correlated with total sediment and sand-sized (i.e. 63–2000 µm) sediment accumulation. Sediment accumulation rate significantly decreased with the distance far away from the coast in Sanya. The mean sediment accumulation rates in Ximaozhou, Luhuitou and Xiaodonghai during 2007 to 2009 were close to 20 mg cm⁻² d⁻¹, and they were significantly higher than that in Yalongwan, probably as a result of terrestrial soil erosion caused by strong coast human activities (e.g. coastal construction, dredging and hillside clearing). Correlation analysis revealed that silt-clay-sized sediment accumulation rate was highly negatively correlated with total live coral cover and coral cover in some taxa, such as Montipora and branching Porites. whereas, Diploastrea heliopora was positively correlated with silt-clay-sized sediment accumulation. Correlation analysis also suggested that silt-clay-sized sediment accumulation had a higher efficiency in predicting the spatial variation of total live coral cover in Sanya than did the total sediment accumulation. Based on this investigation, we conclude that high rates of sediment accumulation pose a severe threat to the Sanya Coral Reef Reserve, highlighting the importance of integrated watershed management practices in the Sanya Coral Reef Reserve.     

Mobile sand deposits and shoreface sediment dynamics in the inner German Bight (North Sea)

This paper presents a conceptual model for the net bedload transport regime on the shoreface of the German Bight. The model is based on the spatial distribution of the surficial sediment cover (North Sea sands) which is identical to the uppermost layer in the seismic recordings. Sediment thickness was measured using very high resolution seismic profiling (chirp sonar) and vibrocoring. The three-dimensional sediment distribution was estimated using geostatistical methods (cokriging). The results demonstrate a longshore sand distribution with three distinct zones. In Zone 1 (0–10 m water depth) the sediments attain their maximum thickness of 10±2.5 m. Between 10 and 15 m water depth a relatively thin sand layer of 0.4–1.5 m is observed within Zone 2. The seaward adjacent Zone 3 (15–20 m water depth) is characterized by an averaged sand thickness of 2–3 m with local maxima of 5–6 m. Further offshore, the sand layer decreases to about 1–2 m thickness. The net bedload transport directions inferred from this sediment zonation comprise a longshore sediment bypassing in Zone 1 which results in a substantial sediment supply to the innermost part of the German Bight due to bedload convergence. Shore-normal bedload transport shifts sand to and fro across the coastal profile although the net directional transport is seawards. This results in sediment depletion between the 10 and 15 m-isobaths (Zone 2) and an adjacent sediment accumulation in deeper waters (Zone 3).