淤泥质潮滩表层沉积物稳定性时空变化的探讨──以长江口南边滩东海农场潮滩为例

潮滩表层沉积物稳定与否直接影响潮滩的稳定性.根据有效应力理论(Effective Stress Theory),本文选择沉积物抗剪强度作为其稳定性指标进行研究,并对沉积物其他特性(如含水量、湿容重)进行了同步测定.针对与潮间带滩面的有规律出露和浸没有关的表层沉积物稳定性时空变化,文中提出了包括外动力(波、流)作用与内在稳定性(抗冲刷能力)两方面的潮滩表层沉积物稳定性概念模式,从微观上合理地解释了潮滩发育过程.     

港湾淤泥质潮滩的周期变化

浙江三门湾为典型半封闭强潮港湾,淤泥质潮滩十分发育,存在沉积地貌相带分异。潮滩发育过程中,冲刷和淤积状态交替,形成涨落潮周期、大小潮周期、年周期、多年周期和风暴的“潮滩循环”,与动力环境因素的周期变化相关;台风引起剧烈滩槽交换,是其重要的非潮汐因素。由于毗邻潮汐汊道,湾内宽广蓄潮区导致强劲落潮优势流,自然状态下潮滩及潮下带淤积缓慢。据²¹⁰Pb和¹³⁷Cs分析,近百年来长期平均沉积速率为0.56～0.81cm/a.但自60年代以来,湾内大量围涂堵港,导致潮下带浅滩与深槽淤积加快。     

上海潮滩沉积物重金属的动力学累积特征

１９９３年７－８月，在上海长江口南岸和杭州湾北岸淤泥质潮滩不同地貌部位，采集表层沉积物和柱状沉积物样品，采用筛析法，离心法、火焰原子吸收法，＾２１０Ｐｂ法等分别对沉积物粒度、重金属总量，不同粒级重金属含量以及沉积速率等进行了和测定。结果表明，潮滩沉积物重金属的空间分布格局并不受沿岸排污的直接影响，而与沉积动力作用密切相关。在水动力条件较弱的淤涨岸段和高潮滩部位，伴随着细颗粒起泥沙的大量堆积，Ｃｕ，     

长江口九段沙上沙潮滩沉积物短期时空变化特征

根据 2006 年 6 月至 2007 年 6 月在长江口九段沙上沙潮滩两断面 9 个固定观测点逐月采集的 108 个表层沉积物样品的粒度测定,结合动力地貌过程分析了潮滩沉积物短期时空变化.结果表明:①潮滩沉积物在时间上具有明显的洪枯季变化:丰水期潮滩淤积,沉积物粒度较细;枯水期潮滩冲刷,沉积物粒度较粗.②流域来水来沙和风浪是沉积物年周期变化的主导因子,而台风浪是沉积物短期突变的决定性因子.③潮滩沉积物在空间上表现出明显的纵向差异和横向分异特征,这是由于人工抛石筑堤改变了潮滩泥沙来源及水动力条件.该研究结果可为河口湿地的保护和建设提供科学依据.     

东山乌礁湾海滩表层沉积物粒度时空变化分析

为了进一步了解海岛岬湾海岸表层沉积物粒度的时空分布特征和形成机制,作者以福建东山岛乌礁湾为典型研究区,通过秋、春、夏3个不同季节海滩表层沉积物的采集和点位测量,综合应用激光法和筛析法进行粒度测定。结果表明,东山乌礁湾海滩表层沉积物以0.16～0.50 mm之间的中、细砂为主,并含有少量的粗砂和细砾,这与区域砂质沉积背景有关;湾内从南到北剖面沉积物粒径由粗砂到细砂逐渐变细,主要受剖面地形、局地物源、季节性风浪作用和近岸往复水动力的影响。时间变化上,各取样站位表现出沉积物粒径粗、细不同程度的多种变化趋势,以秋季为参考,整体上表现为由南到北粒级的变小、增大和稳定,这与东北、南南西季风影响下的浪、潮作用以及沿岸流系格局变化下的水动力环境有关。     

淤泥质潮滩沉积物含水量遥感反演模型研究

潮滩沉积物含水量是表征潮滩地物信息的一个重要特征量,它影响着遥感提取潮滩地物信息的准确性。利用含水量-反射率指数衰减模式建立单波段模型,同时参考4种植被指数的形式构建含水量指数,建立适用于潮滩环境的含水量反演波段组合模型,实现了沉积物含水量的遥感反演。研究结果显示:对反射率数据利用干土反射率进行归一化处理后构建的NEWCI(Normalized Enhanced Water Content Index)归一化增强型含水量指数模型的含水量反演效果最佳。在含水量结果中,除了砂类别反演的确定性系数R2为0.675以外,粉砂、砂质粉砂、粉砂质砂、粘土质粉砂等4种沉积物类型反演的确定性系数均在0.83以上;当不考虑沉积物类型时,NEWCI指数模型的反演精度也达到0.8,RMSE为0.059,表明NEWCI指数模型对沉积物类型不敏感,且能够保持较高的含水量模拟精度,因而适合潮滩沉积物含水量的大范围预测。其反演结果可在潮滩地物信息遥感反演时有效削弱水分的影响,进而提高地物信息提取的效率。     

潮滩表层沉积物光谱的实验室测量方法研究

潮滩沉积物样品的实验室光谱测量是对潮滩沉积物野外光谱测量的重要补充,但是不同的实验室测量条件会产生不同的光谱测量结果,进而影响到沉积物光谱特征分析。针对可能对潮滩沉积物样品实验室光谱测量产生影响的因素,设计了培养皿内壁光线反射影响实验、不同视场角及不同高度对光谱测量结果的影响实验以及培养皿摆放位置影响实验,通过分析不同实验方案下测量得到的光谱差异,确定合理的沉积物光谱室内测量方案。实验结果表明:(1)培养皿内壁暴露部分需要做涂黑消光处理,否则玻璃壁对光线的反射会使沉积物反射率测量结果整体增加,增加幅度约为黑壁条件下测量结果的4.1%;(2)在保证沉积物样品探测范围的前提下,测量高度对小视场角的光谱测量结果有较大影响,但是不同高度下的光谱曲线之间存在显著的线性相关关系,相关系数为0.954;(3)测量干土光谱时培养皿摆放位置对测试结果影响很小,而当测量湿土光谱时,在靠近人工光源的位置测量会产生较大测量偏差,需要通过多点位测量求平均来减小沉积物表面不均一性对光谱测量结果的影响。     

兴化湾表层海水和沉积物中重金属含量的时空变化特征

根据福建兴化湾2006年12月（冬季）和2007年4月（春季）表层海水以及2007年3月表层沉积物的监测资料,分析了该海域表层海水和沉积物中重金属Cu、Pb、zn、Cd、Hg和As含量的时空变化特征,评价了该海域重金属的污染程度．结果表明：冬季,调查海域表层海水中cu、Pb、zn、cd、Hg、As的含量范围分别为〈0．20～2．42、〈0．03～1．08、〈3．1～16．5、〈0．010—0．043、〈0．007～0．170、0．82～4．00肌g／dm’;春季其含量范围分别为0．91～3．80、0．18～3．40、8．7～36．0、〈0．Ol～0．22、〈0．007～0．063、0．63～1．58~g／dm’．这两季表层海水重金属的测值均低于《海水水质标准（GB3097—1997）》第二类标准值,其中春季cu、Pb、zn、cd含量的均值高于冬季,可能与陆源重金属污染物入海的影响有关．兴化湾表层沉积物中cu、Ph、zn、Cd、Hg和As的含量范围分别为7．60～22．oo、22．4～39．1、54．2～114．0、0．045～0．082、0．020～0．066、5．00～10．20mg／kg,均低于《海洋沉积物质量（GB18668_2002）》的第一类标准值．该湾表层海水和沉积物中重金属含量的平面分布特征呈近岸海域较高．此外,对其历年来监测结果的比较表明,兴化湾表层海水和沉积物中cu和Ph含量的多次监测值较接近,但重金属zn含量的监测值存在着波动现象．     

江苏中部淤泥质海岸岸线变化遥感监测研究

海岸线监测是了解海岸冲淤变化的基础。针对淤泥质海岸潮间带坡度平缓的特点,考虑到潮汐对遥感海岸线监测的影响,基于多潮位站插值校正的水边线离散点潮位赋值及坡度计算对水边线方法进行了改进,并结合潮间带实测坡度资料校正,推算遥感海岸线。选择江苏中部冲淤变化频繁、自然岸线保有率较高的扁担河口至川东港岸段开展海岸线变迁遥感监测研究。结果表明,研究区坡度主要在0.001~0.002之间,潮间带宽度由北向南越来越宽。北部扁担河口至射阳河口岸段处于冲刷环境中,大量以养殖塘围堤为主的人工岸线不断被侵蚀后退;射阳河口至四卯酉河口岸段以海岸线在自然状态下的动态变化为主,2010-2015年平均冲淤速率小于10 m/a,变化幅度较小;南部四卯酉河口至川东港岸段,自然岸线淤长明显,同时人工围垦导致岸线不断向海推进。根据监测结果,认为新洋港至斗龙港岸段应为研究区由北部侵蚀转向南部淤长的过渡带。     

淤泥质潮滩剖面冲淤演变数值模拟分析——以河北省沧州市为例

为全面剖析淤泥质潮滩变化规律及演变特征,运用修改后的输沙公式建立了淤泥质潮滩演变数值模型。经2000,2007年野外实测数据验证,表明该模型各参数设置准确,较真实地反演了滩涂剖面变化过程,可用于淤泥质潮滩的模拟计算。根据数值模型计算结果得出如下结论:1987-2010年河北省沧州市淤泥质潮滩坡度不断增大,但增长速率变化不大,为0.002×10-3。0 m等深线上部坡度逐渐变缓,年均降低0.021×10-3;下部坡度不断变陡,年均增长0.022×10-3。研究区潮滩未达平衡状态,其坡度将进一步变陡。该输沙模型及研究结论对淤泥质潮滩的保护具有重要的理论指导意义,为其科学开发管理提供实际参考依据。     

河口潮滩沉积物磷的季节性累积和生物有效性

对长江口潮滩表层沉积生磷的赋存形态和含量的研究表明,碎屑态磷为沉积物中磷的主要形态,约占总磷的62.52%;铁结合态磷和有机磷次之,分别占总磷的18.06%和14.69%;自生磷灰石加钙结合态磷和吸附态磷最少。综合研究区内的各种理化条件,指出弱吸附态磷、铁结合态磷和有机磷是长江口潮滩潜在生物可利用磷,约占总磷的33.16%,是导致水体富营养化的潜在因素。上覆水的盐度效应是影响沉积物铁结合态磷含量的关键性因子;而自生磷灰石加钙结合态磷的含量变化则与上覆水的温度、溶氧量及沉积物有机质的分解有关;有机磷在时间和空间尺度上都存在较大变化,主要与潮滩生物动态过程,即磷的再矿化有关。     

闽江口琅岐岛潮滩沉积物粒度时空变化特征研究

潮滩位于陆地与海洋相互作用的敏感地带,其沉积环境变化与海岸带生态系统演化、海岸带开发利用等密切相关。为了清晰认识河口潮滩时空变化特征,选取闽江口琅岐岛东侧潮滩作为研究区域,通过采集和分析不同季节表层沉积物粒度组成,探讨琅岐岛潮滩沉积物粒度的时空变化特征,为深刻理解河口潮滩沉积过程对环境变化响应提供科学依据。研究结果表明,琅岐岛潮滩沉积物组成总体以粉砂为主,砂和黏土含量呈现较大的时空差异;时间上,琅岐岛潮滩表层沉积物平均粒径为2.2～7.4Φ,呈现出显著的季节性差异,夏季节沉积物平均粒径Φ值大,冬季节沉积物平均粒径Φ值小,春季和秋季位于过渡期间。空间上,由西向东,随着离岸距离的增加,沉积物平均粒径Φ值总体呈现出先减小后增大的趋势;由北向南,表层沉积物粗颗粒组分的分布范围逐渐增大。闽江口琅岐岛潮滩沉积物分布格局与国内外其他河口、海湾及开放型潮滩沉积物分布格局一致,是物源、水动力和地貌综合作用的结果,但研究区水动力强度、植被覆盖和沉积物供应季节差异显著,引起潮滩沉积物组成的季节变化十分显著,沉积物粒度组成对环境变化响应非常敏感。     

削弱水分影响的潮滩表层沉积物遥感分类方法研究

潮滩沉积物中的水分掩盖了沉积物本身的光谱信息,不利于沉积物遥感分类。利用江苏大丰潮滩沉积物在不同含水量下的398条实测光谱曲线数据,基于线性光谱分解方法定量化分析了沉积物光谱对含水量变化的响应,建立削弱水分影响的潮滩表层沉积物组分(砂、粉砂、黏土)含量反演模型,应用于Hyperion高光谱遥感影像,获得沉积物组分的空间分布,并结合Shepard三角分类法实现了潮滩表层沉积物的自动分类。研究结果表明:(1)当沉积物含水量增加时,沉积物光谱中水分权重以含水量的2倍速率增加,含水量大于25%,则水分对光谱的影响占主导作用;(2)2 143 nm波段反射率对沉积物的含水量变化敏感,利用2 143 nm波段反射率进行潮滩沉积物的含水量反演,模型拟合度r2可达0.81;(3)983,1 134 nm波段反射率对沉积物组分含量反演敏感,将含水量与沉积物组分敏感波段一起建立多元线性回归方程,可有效削弱水分的影响,适用于高含水量潮滩区的沉积物组分含量反演;(4)将组分反演结果结合Shepard分类,可实现潮滩沉积物分类,得到潮滩沉积物类型的空间分布特征,分类精度为75.93%,Kappa系数为0.6。     

苏北废黄河三角洲沉积物的时空变化特征

基于苏北废黄河三角洲近岸冬夏两季的表层沉积物粒度参数分析结果,研究了沉积物的时空变化特征。结果表明,沉积物分布具有显著的时空变化特征:空间上由岸向海、由北侧至南侧,沉积物粒度呈变粗的趋势;时间上,沉积物粒径冬季粗于夏季。沉积物分选普遍较差,偏态为正偏,峰态尖锐。受季节性风的影响,冬季沉积动力环境比夏季复杂,沉积物粒度参数变化幅度较夏季大,冬季样品粒度参数等值线梯度明显大于夏季。在粒级-标准偏差曲线上,高峰值在52.55～88.39μm,为敏感粒级。研究区在潮流和季风驱动的风浪作用下,沉积环境具有波-流联合作用复杂的特点。     

生物活动对黄河口潮滩表层沉积物扰动作用的研究

以螃蟹扰动作用下黄河口刁口地区潮滩表层沉积物为例,对沉积物的物理力学性质及其运移进行了试验研究,结果表明:螃蟹扰动作用使表层20 cm以内沉积物的含水率明显增加,渗透性略有提高,表层30 cm以内土体贯入强度降低,下层土体贯入强度增高;螃蟹每日掘出的细粒物质达502.08 g/m2(干重),远大于螃蟹洞穴在涨落潮过程中所捕获的细颗粒物质,并使潮滩表层沉积物细化。从螃蟹扰动对沉积物组成、性质和运移产生的作用,可以得出生物活动对黄河口潮滩的稳定性具有一定的影响。     

现代废黄河口表层沉积物的年代际空间分布与主控因素

基于现代废黄河口的不同年代表层沉积物粒度资料,研究了废河口区表层沉积物的年代际空间分布特征及变化趋势;结合水动力、地形地貌资料,探讨了影响表层沉积物空间格局的主控因素。研究结果表明,现代废黄河口表层沉积物空间分布存在限制的年代际变化特征,不同年代空间分布总体表现出近岸较粗、离岸变细的趋势。1992年研究区表层沉积物粒度总体较细;1992—2000年研究区表层沉积物显著粗化;2000—2007年大部分区域表层沉积物进一步粗化;2007—2015年研究区表层沉积物空间分布无明显变化。研究区表层沉积物的年代际空间分布特征受沉积动力环境及其导致的年代际冲—淤演变格局影响,随着研究区的抗侵蚀能力增强,其表层沉积物的空间分布基本无较大变化。     

丁坝间潮滩地貌变化的经验正交函数分析

经验正交函数(EOF)是用来处理原始数据、进行多元统计分析的一种方法.本文将原始距平矩阵分解为空间特征函数和相应的时间特征函数,并用前3个经验正交函数,即表示潮滩总体冲淤变化的第一特征函数,表示季节性冲淤变化的第二特征函数和表示偶然因素扰动引起冲淤变化的第三特征函数的线性组合来反映潮滩的变化,分析浙江瑞安淤泥质潮滩在建立丁坝后的演变规律.初步探讨了动力过程和地貌之间的关系,分析了淤泥质潮滩在丁坝工程影响下的时空变化特征与动力过程的关系;并对第二特征函数对应的动力过程进行详细阐述,结果显示波浪作用是影响浙江瑞安淤泥质潮滩季节性变化的主要因素.     

杭州湾淤泥质海岸岸线变化及其动态模拟

通过对杭州湾北岸南竹港-龙泉岸段实测岸滩断面资料的统计分析,进而对淤泥质海岸岸线变化、影响因素及其动态模拟预报进行探讨。结果表明:因长江来沙减少以及侵蚀/淤积波自东向西移动,导致近10a来该岸段岸滩处于侵蚀状态,其中岸线整体后退;因季节性的波侯作用,岸滩具有冬淤夏冲的特征,岸线则表现为冬涨夏退,因局部工程作用影响的岸线则具有冬退夏涨的特征。此外,基于-3m和-8m等深线构建的径向基函数神经网络模型预报岸线的变化是可行的。     

长江口潮滩表层沉积物对NH4+-N的吸附特征

沉积物对NH₄+-N的吸附是氮素生物地球化学循环的关键过程之一,它在河口潮滩生态系统内氮素循环过程中起着非常重要的作用.以长江口滨岸潮滩为研究区域,运用实验模拟的方法,研究了沉积物对NH₄+-N的吸附特征,结果表明,在长江口潮滩上覆水和孔隙水中NH₄+-N含量的变化范围内,沉积物对NH₄+-N的吸附呈线性变化;研究区域内沉积物对NH₄+-N的吸附系数为3.81~9.00,且与沉积物中有机碳(TOC)含量有良好的相关关系,它揭示了有机质控制着长江口潮滩沉积物中NH₄+-N的吸附行为.实验模拟与实测结果对比发现,在潮滩自然环境条件下,研究区域内沉积物对NH₄+-N的吸附处在非热力学平衡状态过程中.盐度是影响NH₄+-N吸附过程的重要环境因子,且导数方程关系式在低盐度范围内,盐度的微小变化对NH₄+-N的吸附有显著的影响.     

江苏淤长型淤泥质潮滩的剖面发育

本文根据江苏射阳河口—长江口淤长型淤泥质潮滩布设的19个测量断面连续10年(1980—1989年)的观测资料,对其潮滩的沉积特征和剖面的形成过程进行了研究分析,提出了影响这里潮滩剖面发育的主要因素有泥沙供应、风浪、潮流以及围垦等;而江苏淤长潮滩双凸形剖面形态的形成是由潮滩的两个沉积峰区所造成的,同时,风浪、供沙等季节性因素,潮汐变化周期性因素,围垦等人为因素也使潮滩剖面形态不断调整变化。