长江口北支有孔虫组合及其环境意义

通过对长江口北支XL1、XL2和CY孔有孔虫组合进行对比分析,综合沉积物粒度特征和环境磁学特征,探讨了长江口北支沉积环境水动力条件演变特点.揭示了长江口北支各沉积相所对应的有孔虫组合,即潮流沙脊以E. naraensis、E. magellanicum和F. decorus组合为主;潮汐水道以A. convexidorsa、E. naraensis、E. magellanicum 和A. beccarii vars.组合为主;潮滩有孔虫组合则以A. beccarii vars.、E. magellanicum、E. naraensis和滨海沼泽特征种T. inflata及J. macrescens组合为主;河口沙坝则以A.beccarii vars.、E.naraensis等组合为主的沉积特征.     

长江河口区上段水、悬沙通量及其对北支演化的意义

2007年9月在长江河口3条控制断面的全潮观测结果表明,长江口南支均以落潮流和落潮输沙占优,而北支大、小潮期间的水沙输运特征迥异;其特征与长江径流、河口地形地貌特征密切相关.小潮期间,长江口北支以落潮流占优;大潮期间,则以涨潮流占优,且悬沙输运率比小潮期间增大一个数量级.分析结果进一步表明,从1958年至今,长江口北支的分流比呈下降的趋势,已由11.8％降至目前的1.9％;长江口北支也由早期的悬沙输入(与径流方向相反)通道变为输出通道,目前其分沙比仍达6.4％ ～7.9％左右.总体上,分流分沙比呈显著减小趋势,这是长江口北支萎缩的重要特征之一.此外,北支分沙比显著大于分流比,将可能造成北支的进一步淤积.     

长江口南支河段盐水入侵规律的研究

依据实测资料分析和数学模型计算分析了上游径流、外海潮流以及河势变化对长江口南支河段盐水入侵的，同时着重研究了长江口北支以及南支下游的南、北港三个盐水入侵源对南支河段盐水入侵的影响。研究表明：徐六泾水域基本不受盐水入侵的影响；浏河口以上主要为北支倒灌盐水所控制；钱泾、七丫口河段受北支倒灌的影响；宝钢水域受到三个人入侵源的共同影响，其含氯度峰值一般发生在中、小潮期，主要取决于北支倒灌南支的过境盐水。综     

长江口水下三角洲沉积物粒度组成及其在减沙背景下的响应

近年来长江口水下三角洲对入海泥沙减少的响应问题越来越受到关注。通过分析长江水下三角洲百年沉积速率的分布特征及位于水下三角洲泥质沉积区不同位置4个浅孔的粒度、~(210)Pb和~(137)Cs数据,探讨其对流域入海水沙变化及水动力变化的响应。研究结果显示,1954年后长江口北支萎缩是导致CDZS10孔所在区域沉积物粒度较其他3孔明显粗的主要原因。而CDZS10孔沉积物上粗下细则是由20世纪80年代三峡蓄水后长江入海泥沙显著下降、海洋动力明显增强引起的。另外,北支萎缩及三峡水库调蓄作用导致泥质区南移,并向杭州湾和嵊泗列岛延伸发展。     

长江口北支水道萎缩淤浅分析

根据1958～2009年长江口北支水下地形实测数据,基于GIS技术进行计算分析,结果表明：长江口北支水道趋于萎缩淤浅,其发展特征表现在河道宽度缩窄、水深变浅、水域面积减少以及河槽容积缩小;其驱动原因为1955年左右的自然河势调整以及几十年来沿岸人工围垦工程;北支萎缩淤浅造成了水道消亡加速、水沙倒灌风险加大。拟应采取修闸建坝等水利设施,充分利用北支水道的价值,减小其负面风险。     

长江口北支兴隆沙XL2孔沉积物的磁性特征

通过对兴隆沙XL2孔沉积物磁性特征研究,发现该地区沉积物的磁性矿物以低矫顽力的亚铁磁性矿物为主。按磁化率χ等磁参数曲线的变化特征将XL2孔划分出4个磁性层,同时对比沉积物的粒度特征和微古分析结果,探讨了长江口北支兴隆沙沉积环境的演化过程,以及沉积物磁性特征与沉积环境的关系。     

三峡水库对长江河口北支咸潮倒灌影响探讨

为了解三峡水库的运行对长江河口北支咸潮倒灌的影响,对三峡水库初步运行前后北支咸潮倒灌的变化进行了分析.结果表明:三峡水库运行后,受水库下泄水量变化影响,北支咸潮倒灌时间提前,10~11月咸潮倒灌强度增加,12月至次年4月倒灌强度减弱,咸潮倒灌强度的降幅小于增幅;在咸潮倒灌最为严重和长江口淡水利用最为重要的1~4月,水库的实际运行所引起的北支咸潮倒灌减弱的幅度并不大;三峡水库的实际运行使得北支咸潮倒灌的强度在各月重新分配,但对一年中整个咸潮期咸潮倒灌的总强度影响不大;水库运行后,北支极端咸潮倒灌的强度降低,这对提高长江口水源地的供水安全及保证率有利.     

近年长江口北支涌潮变化及其成因分析

长江口北支的围垦使北支上、中段形成了河宽沿程变率较小的弯曲河槽,沿北支北岸的深槽水深条件得到改善,减弱了涌潮发生的条件,导致青龙港涌潮自2003年以来大为减弱。通过引进局部地形指数,建立了局部地形指数与青龙港平均涨率之间的良好相关关系。研究表明,青龙港平均涨率的年际变化与人类活动(围垦)在北支的进程以及青龙港附近的局部地形变化相应,并认为对于复式断面,采用全断面水力指标并不能很好地反映局部地形对涌潮的影响。由于长江口北支涌潮的近年变化将对长江南、北支分流点水域的河床演变产生重大影响,因此本研究对北支的航道整治和岸线开发利用具有现实意义。     

长江口动量系数分布特征研究

基于长江口1996年3月和9月共23个测点实测水流资料,计算了动量系数的时空变化,并应用线性回归法,计算了特征时间段内的平均动量系数,获得了长江口动量系数时空分布的基本特征:时间上,涨潮大于落潮,洪季大于枯季,而大、中、小潮则依次递增;空间上,自口外向口内,北支呈逐渐增大,而南支呈先增大后减小、口门附近最大的基本特征.由动量系数分析了潮流的摩阻特性,为数值模拟合理选取曼宁系数提供参考.     

长江口水下三角洲表层沉积物有机质分布特征

根据对长江口水下三角洲31个表层样沉积物粒度、总有机碳(TOC)、总氮(TN)的测定,得出了粒度及有机质的分布特征,利用C/N比分析有机质来源及不同来源的贡献率.研究结果表明:1)长江口水下三角洲表层沉积物平均粒径介于3 ～8Φ之间,存在由陆向海变细的趋势;2)TOC含量在0.1％ ～1.2％之间,平均值为0.52％;TN含量介于0.02％ ～0.08％之间,平均值为0.057％.TOC和TN含量的分布特征相似,具有自陆向海、由低至高的变化趋势,这主要是受到沉积物粒径的影响,但是TOC在崇明岛东侧和九段沙东侧有两个高值点,可能与人类活动或局地因素有关;粒度校正之后,TOC含量在0.40％～1.67％之间,平均值为0.68％;TN的含量介于0.05％～0.10％之间,平均值为0.07％.TOC含量在近岸地区略高,TN含量是北部地区略高于南部地区,并且TOC和TN都在崇明岛东侧和九段沙东侧有两个高值点;3)C/N比值在6～16之间,平均值为9.6;利用C/N比值估算得到的陆源有机碳含量在35％ ～ 90％之间,平均值为60％.C/N比和陆源有机碳含量在长江口南支外围邻近海域表层沉积物中较高,表明南支带来了大量的陆源有机质入海,并呈舌状向东北方向凸出;而在长江北支附近其值相对较低,表明北支径流影响相对减弱,潮流作用相对增强.研究表明,长江南支是主要的陆源有机质入海通道,而进入水下三角洲之后陆源有机碳分布受到了河口混合过程的显著影响.     

莱州湾悬沙输运机制研究

基于2012年实测的潮流、含沙量及表层沉积物数据及资料等,分析了潮流、余流、潮流底应力及底质类型对含沙量变化的影响,并运用物质通量分析方法,探讨了莱州湾悬浮泥沙的输运机制.研究结果表明:研究海域受半日潮控制呈往复流特征,涨、落潮期间近底含沙量与流速及潮流底应力显著相关,存在明显的再悬浮现象,含沙量呈现潮周期变化特征;底质类型与含沙量大小密切相关,细颗粒物质更容易发生悬浮;平流输运与潮泵效应是莱州湾海域的悬沙输运的主要动力因素.     

潮间带滩涂沉积物与水体热通量模拟

为了揭示滩涂对近岸水温影响,开展潮间带滩涂沉积物与海水之间热量交换研究。以韩国西南海岸的滩涂为例,建立滩涂沉积物温度模型,模拟不同潮汐状态下沉积物垂向剖面温度以及沉积物与水体间的热通量,并分析了季节、滩涂位置、潮位-太阳辐射相位对热通量的影响。研究表明:模拟出的沉积物温度与实测值吻合较好。沉积物与水体存在大量热量交换,且集中在淹没后的前3 h,最大热通量可达398.7 W/m2。冬季月份海水向滩涂净传热。夏季月份滩涂向水体净传热,且当滩涂淹没时刻发生在当地正午或正午过后3 h内,滩涂传递给水体的热量相对较大,达2.0 MJ/（m2·d）;累积热通量随滩涂干滩率的减小而减小。研究成果为进一步深入研究滩涂影响下近岸水温变化提供了技术支撑。     

波流共同作用下潮滩剖面沉积物和地貌分异规律——以长江口崇明东滩为例

通过对崇明东滩两个海滩剖面、表层沉积物和悬沙粒度以及同步水沙资料的分析,探讨波流共同作用下表层沉积物和地貌的分异规律。受波流共同作用的影响,表层沉积物中值粒径由破波带向两侧逐渐变细,分选由破波带向两侧逐渐变差,偏度由极正偏变为正偏,峭度由很窄尖变为宽平和中等峭度。由破波带向岸方向,流速逐渐减小,含沙量逐渐增加。悬沙和表层沉积物粒度特征的对比分析表明,潮间带上部的悬沙主要来源于破波带泥沙的再悬浮。破波带内泥沙以“波浪掀沙”引起的分选运移为主,而破波带两侧的泥沙以潮流对破波带水体的“平流输移”为主。以潮汐水位和高精度海滩剖面数据对崇明东滩微地貌类型按高程进行了新的划分。     

福建安海湾表层沉积物粒度特征及其现代沉积过程分析

通过对福建安海湾表层沉积物的粒度分析和对比,应用系统聚类分析、粒径趋势模型和切应力计算公式,探讨了研究区粒度的分布特征、沉积环境分区、表层沉积物输运趋势及其影响因素.研究结果表明,研究区包括6种表层沉积物类型,以黏土质粉砂和粉砂为主,沉积物大体呈现自海湾两侧潮滩向潮汐通道变粗的分布趋势.表层沉积物粒度的分布特征与水动力条件和物质来源密切相关,湾口附近及湾内深槽内,细颗粒的沉积物被再悬浮带走,粗颗粒的含量增大;在湾内潮滩上,悬浮物质因水动力作用逐渐减弱发生分选沉降,形成向岸变细的横向分异.海湾外泥沙随潮流不断地向海湾东侧岸滩运移,海湾周边陆源来沙由湾顶部往湾口方向下泄,两者是导致表层沉积物出现明显的顺时针方向汇聚趋势的原因之一;表层沉积物的输运趋势、悬浮泥沙的输运、潮滩植被与湾口沙嘴的遮蔽效应共同影响了研究区内浅滩地形的形成和变化.研究区可分为四类沉积环境区,以潮滩和潮汐通道环境为主,不同沉积区内的粒度参数、粒级频率和敏感粒级均有差异,动力条件差异和不同物源的影响程度是现代沉积环境格局的主要影响因素.     

淤长型潮滩剖面形态演变模拟: 以江苏中部海岸为例

在泥质、砂质物质共存的淤长型潮滩, 其剖面的塑造受到潮流作用下堆积过程的控制.为探讨这种潮滩剖面的演变过程, 以江苏中部海岸为研究对象建立了大小潮周期性作用下的潮滩剖面演变模型, 模拟了潮滩均衡态剖面形态与初始坡度、潮差、沉积物供应量之间的关系及潮滩的持续淤长剖面.模拟结果表明: (1)淤长型潮滩剖面达到均衡态时的形态是上凸的, 且与初始形态无关; (2)在外源一定的条件下, 潮滩的宽度与潮差呈正相关; (3)外源物质供应越丰富, 潮滩宽度越大; (4)潮滩的冲淤状态由沉积物的供应量决定; (5)对大潮高潮位附近的无沉积带进行充填可实现对其长期持续淤长剖面的模拟; (6)有丰富沉积物来源的潮滩, 在调整至均衡态后仍持续向海淤长, 并在淤长过程中保持均衡态; (7)当在模型中输入有关江苏海岸的参数时, 模拟的潮滩宽度和坡度与江苏海岸的潮滩一致.      

江苏中部沿海潮滩对台风暴潮的响应

通过近年来对江苏沿海有影响的台风暴潮作用前后的滩面高程观测,结合台风浪资料分析,探究了江苏中部沿海潮滩对风暴潮的响应过程。结果显示:潮滩剖面在风暴潮期间呈现"低滩侵蚀、沿岸输运、高滩稳定",明显区别于沙质海岸在台风浪作用下"高滩侵蚀、离岸输运、低滩淤积"的演变特征。应用Delft3D平面二维水沙动力数学模型,模拟了正常天气和台风浪情况下的滩面演变,从动力学角度解释了潮滩间不同区域演变特征差异的原因,论证了台风浪对地貌演变的短历时"插曲式"作用,阐明了涨潮优势流是风暴侵蚀后泥沙沿岸向输运的主控因子。     

渤海湾曹妃甸港区开发对水动力泥沙环境的影响

针对渤海湾曹妃甸海域波浪、潮流、泥沙及海床演变特点,应用波流共同作用下二维泥沙数学模型研究港区开发方案。2006年冬季和夏季大、小潮潮流泥沙验证表明,该海域潮位及15条同步垂线流速、流向、含沙量过程的计算值与实测值吻合良好,并进行了矿石码头港池前沿海域在潮流与波浪共同作用下悬沙引起的冲淤验证,计算的冲淤厚度及其分布趋势与实测值比较接近。在此基础上,研究了曹妃甸前岛后陆的港区围垦方案对水动力环境的影响问题,包括该工程引起的曹妃甸甸头以南深槽、老龙沟深槽及各港池的流速变化及底床的冲淤变形等。     

Wave and tidal current sorting of shelf sediments southwest of England

The relative roles of waves and tidal currents in transporting bottom sediment on the continental shelf off Lands End, southwest England, are evaluated by study of (a) sediment grain size in relation to boundary layer measurements in tidal currents, (b) regional variation in sediment parameters in relation to peak tidal and wave-induced currents, and (c) visual observation of bedforms. (a) The sediments are mainly zoogenic sands. The average hydraulic equivalent median diameter is Mdφ=1.40φ (medium grade sand), and two-thirds of the median grain sizes fall between 0.97φ and 1.83φ. The linear bottom current which will just move this range of sizes is exceeded only slightly by the highest tidal drag velocities ū* measured in the area. Thus, sediment movement by tidal currents alone is restricted to areas of high bed roughness and strong peak tidal flows. In contrast, wave-induced oscillatory currents at 100 m depth (typical of the area) attain sufficient speed to disturb the same particle sizes over 3% of the time. This includes storm periods when much greater velocities occur. (b) The average Mdφ of the sediment decreases southwest and northeast from south of the Lizard. This correlates well with the pattern of maximum tidal current speeds, suggesting that tidal currents control the areal distribution of sediment median grain size. Most sediments are well sorted (mean σ_i=0.48φ). Sorting improves at shallower depths but does not improve in areas of faster tidal currents, suggesting that wave-induced currents exert the major control on sorting. Silt and clay proportions increase west of the Scilly Isles and are influenced by both wave and tidal currents. (c) Photographs and television pictures show that symmetrical bedforms due to wave action are dominant north and west of the western Channel. Asymmetric bedforms are more common in the western Channel itself, where tidal currents and bed roughness are both high. Results are used to construct a sediment transport model for the study area. Since medium grade well sorted sands occur in depths of over 100 m, many ancient, extensive, well sorted sand sheets may have been deposited at depths greater than previously suspected.     

Sediment distribution and depositional processes along the fluvial to marine transition zone of the Mekong River delta,Vietnam

The area of coastal rivers with a combination of fluvial, tidal and wave processes is defined as the fluvial to marine transition zone and can extend up to several hundreds of kilometres upstream of the river mouth. The aim of this study is to improve the understanding of sediment distribution and depositional processes along the fluvial to marine transition zone using a comprehensive dataset of channel bed sediment samples collected from the Mekong River delta. Six sediment types were identified and were interpreted to reflect the combined action of fluvial and marine processes. Based on sediment‐type associations, the Mekong fluvial to marine transition zone could be subdivided into an upstream tract and a downstream tract; the boundary between these two tracts is identified 80 to 100 km upstream of the river mouth. The upstream tract is characterized by gravelly sand and sand and occasional heterolithic rhythmites, suggesting bed‐load supply and deposition mainly controlled by fluvial processes with subordinate tidal influence. The downstream tract is characterized by heterolithic rhythmites with subordinate sand and mud, suggesting suspended‐load supply and deposition mainly controlled by tidal processes with subordinate fluvial influence. Sediment distributions during wet and dry seasons suggest significant seasonal changes in sediment dynamic and depositional processes along the fluvial to marine transition zone. The upstream tract shows strong fluvial depositional processes with subordinate tidal influence during the wet season and no deposition with weak fluvial and tidal processes during the dry season. The downstream tract shows strong coexisting fluvial and tidal depositional processes during the wet season and strong tidal depositional processes with negligible fluvial influence during the dry season. Turbidity maxima are present along the downstream tract of the fluvial to marine transition zone during both wet and dry seasons and are driven by a combination of fluvial, tidal and wave processes.     

浙闽沿岸泥质潮滩沉积磁性特征及其物源判别

潮滩沉积的物源一直是沉积学领域重要的研究内容。近30年长江入海泥沙量持续减少,致使长江入海泥沙对浙闽潮滩沉积的物质贡献降低。在此背景下,探究浙闽沿岸潮滩沉积的物源具有重要的现实意义。对杭州湾至福州湾沿岸的泥质潮滩表层沉积开展了详细地磁学研究,结果显示,研究区沉积物的磁性主要受磁铁矿主导,但磁性矿物含量、磁畴和矫顽力等磁性特征存在一定差异,这可能意味着沉积物受到多物源影响。皮尔森相关性分析进一步表明,沉积物磁性特征受粒度效应影响有限,主要与物源差异有关。物源判别结果指示,浙闽泥质潮滩沉积的物源包括长江、海岸基岩和浙闽河流。杭州湾至福宁湾,沉积物普遍受到长江和浙江诸河混合物质的影响,且浙江诸河的物质贡献较大;隘顽湾和象山港沉积物还受到其附近海岸基岩的影响;福宁湾沉积物可能还受到闽江源物质和其附近海岸基岩的影响;罗源湾和福州湾沉积物的潜在物源是闽江和其附近海岸基岩,长江和浙江诸河的物质贡献相当有限。