往复潮流作用下推移质粒径趋势形成模拟初探

粒径趋势分析是一种用于判断海洋环境中沉积物净输运方向的方法,但是至今粒径趋势形成的物理机制尚不够清楚,因而影响了粒径趋势分析适用条件的确定。针对这个问题,本文通过建立一维、推移质、往复流（近岸潮流）条件下的数值模型,采用正演方法模拟粒度参数在输运方向上的分布．以评价沉积动力过程的影响,初步探讨粒径趋势形成的物理机制。数值模型实验的初步结果显示,水动力条件的空间差异导致的沉积物粒度参数的空间分布符合粒径趋势分析的假设,粒径趋势分析中定义的两种粒径趋势可由沉积物输运强度的空间梯度而形成,并且在沉积物净输运方向上出现的频率最高。     

泉州湾表层沉积物粒度特征分析

本文利用福建省泉州湾海域采集的70个表层沉积物样品,分析了泉州湾表层沉积物粒度参数的平面分布特征及输运趋势.对沉积物的粒度参数进行了Q型聚类分析,开展了沉积物曲线特征在横向上的分布研究,并针对沉积物不同粒级组分对沉积物来源做了R型因子分析.粒度分析结果表明,不同粒度参数(平均粒径、分选系数、偏态、峰态)在横向上具有不同的变化特征,很大程度上受到潮汐水流的影响,同时入海河口、岛屿周边和局部凸凹岸都会成为其影响因素.沉积物输运趋势分析结果显示,沉积物主要来源于晋江和洛阳江的输入、研究区南侧海岸侵蚀物向北运移后的沉积及外海海流的带入;Q型聚类分析把沉积物分为两群四类,能很好地反应出沉积物粒度概率曲线的变化特征;R型因子分析进一步探讨了沉积物粒度特征可能的影响因素,以陆源碎屑特征和水动力变化影响为主,其次是生物碎屑沉积和人工采砂.     

多元统计及物源分析支持的北部湾东部海域沉积物输运趋势

通过对北部湾东部海域表层底质样的粒度和重矿物分析,获得了粒度和矿物组成特征。对粒度进行因子分析获得了4个主控因子,其中因子2和3分别代表细颗粒的悬移质组分和陆源粗颗粒推移质组分,指示来自琼州海峡和北部湾西岸、西北岸的物源贡献,而且因子2的高得分区与弱环流背景相吻合;因子4反映了粤西和海南岛东岸沿岸流的物源贡献。采用重矿物组合,将研究区沉积物的物质来源划为4个分区。分别对4个物源分区使用粒径趋势分析模型,把它们合并后获得了整个研究区的趋势矢量,其中海湾北部沉积物输运汇聚中心的位置与余环流的中心位置基本一致,海南岛西部海域沉积物显示为向北输运的特征,与地貌、水动力特征基本吻合,在一定程度上可消除物源混合造成的影响。在使用粒径趋势分析模型获取沉积物净输运方向时,需要综合考虑物源差异和空间尺度对沉积物粒径趋势的影响。     

福建平海湾外湾表层沉积物粒度特征及冲淤变化

通过对平海湾外湾106个表层沉积物样品的粒度分析,阐述了平海湾外湾表层沉积物的物质组成和粒度参数分布特征.利用沉积物粒径趋势模型初步探讨了平海湾外湾的沉积物输运趋势,结合新老海图对比,分析了该海域的冲淤变化特征,并结合平海湾发展规划选取代表站位来分析计算潮流和波浪对海底沉积物的冲刷.结果表明,研究海域表层沉积物可分为5种类型,主要为粘土质粉砂,随着水深的增加,沉积物呈逐渐变细的趋势.沉积物的平均粒径(Mz)、分选系数(σi)、偏态(S_(ki))及峰态(K_g)的分布与研究区海域沉积环境和水动力条件等相对应.粒径趋势分析显示研究区表层沉积物的输运趋势主要为NW向和SE向.对比不同年代海图及观测资料表明,研究海域呈弱淤积状态;经过分析计算,研究区海底沉积物不是受到潮流而是波浪的冲刷.     

浙江内陆架表层沉积物粒度分布特征及运移趋势

基于2013年夏季浙江内陆架区海底表层沉积物的粒度测试资料,运用Gao-Collins粒径趋势分析方法,探讨了浙江内陆架沉积物的粒度分布特征和净输运趋势。结果表明:研究区内沉积物以黏土质粉砂为主,呈条带状沿平行岸线方向分布,总体特征表现为粒径越细,分选越好,偏态正偏;而粒径越粗,分选越差,偏态负偏。粒径趋势分析结果显示沉积物总的运移趋势为由东北向西南输运,在东南边缘处有向海偏移的趋势,三门湾口和椒江河口的沉积物有向海运移的趋势。研究表明浙江内陆架区的沉积物运移趋势与陆源入海泥沙、潮流、环流、地形等密切相关,也表明"粒度趋势分析法"在内陆架区域具有良好的适用性。     

北黄海西部海底沉积物的粒度特征和净输运趋势

根据对北黄西部海底沉积物的粒度测试,运用“粒度趋势分析”方法,分析探讨了北黄海西部（渤海海峡区）海底表层底质的粒度分布特征和净输运趋势,结果表明,本区的细颗粒沉积物主要位于北黄海中部和山东半岛沿岸,大连湾附近,粗颗粒沉积物则主要分布于庙岛群岛以东和大连湾东南侧海区,沉积物的平均粒径、分选系数、偏态系数闰度参数的分布特征有一定的对应性,除庙岛群东侧的砂质沉积,分选较好之外,其它海区的沉积物总体特征是,粒径越粗,分选越差,偏态更正偏;而粒径越细,分选越好,偏态系数也较低。山 岛北侧的沉积物具有向东和向东北的输运趋势,西中沉积物的输运趋势向东南并转向东,北部喾物的输运趋势向南,形成了向北黄海中部汇聚的趋势,本碛研究还表明“粒度趋势分析”方法在大范围的陆架区域具有较好的适用性,在操作中,使用规则的正方形网格可以较全面判     

粒径趋势分析对长江南支口外沉积物输运的指示意义

沉积物粒径趋势分析是自20世纪80年代逐步发展起来的一种粒度分析方法,其核心是从沉积物粒度参数的空间分布变化规律中提取沉积物净输运方向的信息[1].这一方法已经成功地被应用于河流体系、湖泊、海岸带、港口、河口乃至陆架、海底峡谷等多种沉积环境中进行沉积物输运趋势的分析[2~11].目前将该方法直接应用于大河三角洲沉积体系来探讨沉积物在三角洲体系内部的输运趋势的研究还较少见.     

胶州湾沉积物的时空分异特征及运移趋势

2006年6月在胶州湾采集柱状岩芯并对沉积物进行粒度分析,结果表明,胶州湾沉积物存在显著的空间和时间分异.从平面分布上看,由南往北表层沉积物颗粒逐渐变粗,分选变差;粉砂含量逐渐减少,砂含量逐渐增加.粒径趋势分析亦显示了胶州湾内沉积物输运的空间分异特征:内湾西北部浅水区的沉积物存在向南偏东方向的净输运,外湾浅水区沉积物则向黄岛前湾内运移,与10 a前的沉积物运移趋势基本一致;青岛近岸海域沉积物沿沧口水道向湾顶输运.从垂向上看,柱状岩芯的沉积层具有互层层理和多个粒级的环境敏感组分,并且早期(底部)的沉积物颗粒偏粗.根据本文柱状岩芯的210Pb测年结果并与10 a或数十年前的分析数据相比,胶州湾的平均沉积速率有所降低.胶州湾柱状岩芯呈现出的平面与垂向上的时空分异特征不但与局地的水动力变化、沉积物输运有关,还与物源供应、沉积环境的演化和人类活动的影响有关.     

气候变化和人类活动影响下黄河远端泥北支粒度组分变化及其区域沉积效应

受限于海洋动力条件的复杂性,基于陆架泥质沉积重建的古气候或古环境一直存在争议。为此,本文在北黄海地区沿沉积物输运路径采集3根柱样,通过沉积物粒度及其端元组分和基于器测数据的东亚冬季风指数和黄海暖流强度,分析了不同泥区沉积物粒度端元组分对冬季风暴和黄海暖流变化的响应机理和强度,揭示了上述变化在不同区域产生的沉积效应。结果表明,近百年以来黄河远端泥北支的沉积物组分变化受到了自然因素和人类活动的共同影响。1980年以后,人类活动对黄河沉积物入海通量及其组成的影响开始增强,并掩盖了自然演化信息。而1980年以前,不同泥区的不同端元组分对冬季风暴和黄海暖流的响应机理和强度存在差异,具有显著的区域沉积效应：粗端元组分受冬季风暴强度变化主导,能够反映山东半岛北岸跨锋面物质输运强度的变化;细端元组分受到黄海暖流强度变化主导,反映沉积物从北黄海西部泥区到辽东半岛东岸泥区的输运过程。上述结论说明,虽然粒度是表征古气候和古环境变化的重要标志物,但应根据不同泥区沉积物来源和沉积动力环境的特点,谨慎选择敏感端元组分,正确地使用粒度指标。     

青岛市灵山湾海水浴场表层沉积物粒度冬季变化特征及其原因

于2013年11月、2014年1月及3月在青岛市灵山湾海水浴场进行了3次表层沉积物采样,对粒度组分和粒度参数平面分布的变化进行了分析。结果表明,本区沉积物整体有变粗的趋势,细砂组分特别是极细砂和粉砂组分含量下降明显,分选性变好,正偏态及高峰度分布区扩大,粒度参数高值分布区被消除。粒径趋势分析表明,在涨潮流与强盛的冬季风驱动的风浪、沿岸流的综合作用下,研究区沉积物总体呈北东-南西向沿岸输运,运移趋势变化受到波浪、潮流水动力条件与地形相互作用的影响。短期的波能变化足以改变沙滩地貌,从而影响表层沉积物的分布。可为浴场维护提供理论依据。     

The reverse sediment transport trend between abandoned Huanghe River (Yellow River) Delta and radial sand ridges along Jiangsu coastline of China-an evidence from grain size analysis

To reveal the sediment transporting mechanism between the abandoned Huanghe River(Yellow River) Delta and radial sand ridges,"End Member" Model and grain size trend analysis have been employed to separate the "dynamic populations" in the surficial sediment particle spectra and to determine the possible sediment transporting pathway.The results reveal four "dynamic subpopulations"(EM1 to EM4) and two reverse sediment transporting directions:a northward transport tend from the radial sand ridges to mud patch,and a southward transport trend in deep water area outside the mud patch.Combined with the published hydrodynamic information,the transporting mechanism of dynamic populations has been discussed,and the main conclusion is that the transporting of finer subpopulations EM1 and EM2 is controlled by the "anticlockwise residual current circulation" forming during tidal cycle,which favor a northward transporting trend and the forming of mud patch on the north of radial sand ridges,while the transporting of coarser EM3 is mainly controlled by wind driven drift in winter,which favors a southward transporting direction.     

The use of grain size trend analysis in macrotidal areas with breakwaters: Implications of settling velocity and spatial sampling density

In a macrotidal environment with offshore breakwaters (Elmer, West Sussex) a new approach for the identification of the sediment transport pathways with grain size trend analysis (GSTA) was undertaken using statistical parameters (mean, sorting and skewness) directly derived from settling velocities distributions. The same samples were analysed with sieving (quarter- and half-phi resolution) and GSTA was performed again in order to directly compare the resultant sediment transport directions derived with the two analytical techniques. Furthermore, both regular and irregular sampling distributions were used to recalculate GSTA. Hydrodynamic data were collected in different locations around the breakwaters and net sediment transport directions were calculated in order to assess the accuracy of the sediment transport pathway directions derived with the different analytical techniques.The accuracy of settling velocity in determining the statistical parameters of the grain size distribution is identified, especially for the fine-medium sand sediments. Settling velocities produced better results than the sieving; the quarter-phi resolution producing the poorer results in comparison with the coarser half-phi resolution. The results for the different spatial sampling strategies are found to depend upon the number of samples utilised; that shows that the accuracy of the GSTA is based upon the ability of representing, adequately, the spatial distribution of the sediment parameters.     

珠江磨刀门河口底质沉积特征及其泥沙运移趋势

根据珠江磨刀门河口的表层沉积物粒度分析结果,运用Gao-Collins粒径趋势分析方法(GSTA模型),计算河口的沉积物净输运趋势,并分析河口底质沉积特征。结果表明:河口较粗的沉积物分布在交杯沙浅滩和拦门沙顶部,受波浪作用影响分选较好;磨刀门主槽、龙屎窟和口外海滨的沉积物则较细,以粉砂和粘土为主,分选稍差。沉积物在纵向和横向上都表现出细-粗-细的变化趋势。磨刀门主槽泥沙受强径流影响,具有向南的输运趋势;龙屎窟在涨潮流作用下,泥沙净向北输运;在西向沿岸流和东南向浪作用下,拦门沙东侧浅滩泥沙向西侧搬运,口外海滨的泥沙输运趋势则向北。     

南黄海西南部海域表层沉积物粒度特征及其对沉积动力环境的指示意义

对南黄海南部海域414个站位表层沉积物进行了粒度分析,获取了粒级分布和粒度参数。采用Shepard分类方法,将沉积物划分为5种主要类型,以砂和砂质粉砂为主。应用端元分析模型对表层沉积物粒度数据进行了反演,分离出2个端元,根据各端元频率分布曲线和空间分布特征,结合南黄海西南部沉积动力格局,分析了各端元与研究区沉积物物源和水动力环境的对应关系。结果显示:2个端元所指示的物源主要为具有长江和黄河混合物源的沉积物,且反映了海洋动力过程对现代陆源沉积物的改造、输运和分选。较细的端元1和较粗的端元2分布特征分别与现代潮流通道和潮流沙脊在空间上有很好的对应关系。沉积物粒径趋势分析表明,研究区西北部沙脊和南部潮流通道口门延伸至外海的深槽尾部是沉积物集中输运区域,与EMMA分析结果基本一致。粒径趋势分析结果所揭示的沉积物输运格局与研究区水动力条件和物源吻合较好,可为研究区港口航道建设和管理提供科学依据。     

福建诏安湾海域表层沉积物粒度特征及输运趋势分析

通过对诏安湾海域6个站位的水文泥沙观测和181个表层沉积物样品的粒度分析,结合海湾水深地形,应用Gao?Collins粒径输运模型和系统聚类分析方法,分析研究了福建诏安湾海域的粒度参数分布特征、表层沉积物的运移趋势和沉积环境划分及其动力机制.结果表明,诏安湾表层沉积物共6种类型,以黏土质粉砂和砂为主,平均粒径介于0.5...     

Multivariate statistical analysis for characterization of sedimentary facies of Tarakan sub-basin,North Kalimantan

A study of sediment dynamics has been conducted on the Tarakan sub-basin, North Kalimantan, Indonesia using multivariate analysis. Multivariate statistical techniques can be used to determine sediment with similar characteristics and be a good proxy to recognize sedimentary facies and depositional environment. These methods have been applied to characterize the sedimentary facies at Tarakan sub-basin. A total of 23 samples were taken from several locations on the different depths of 56–2554?m that represent varieties of environment. The study is interpreted using compositional data analysis associated with a grain size trend analysis (GSTA), principal component analysis (PCA), and cluster analysis (CA). The GSTA value showed the dominance of poorly sorted silt indicating that the sediment is mostly deposited in low-energy depositional. The CA and the PCA determined three distinct sedimentary facies: shelf facies, upper bathyal facies, and lower bathyal facies. The facies were grouped as similar sediment and depositional environment. Sedimentological variables applied in the characterization were described to be an important tool for the interpretation of depositional environments – indirectly showing hydrodynamic energy.     

南海北部外陆架表层沉积物粒度参数特征及物源分析

为研究南海北部外陆架沉积物来源及沉积特征, 对南海北部外陆架18 个站位进行了表层沉积物取样和分析, 通过对沉积物的分类和粒度参数的计算, 探讨了沉积物类型和粒度参数的分布特征及其指示意义。研究结果表明, 研究区表层沉积物类型包括砾、砂质砾、砾质砂、砾质泥质砂、含砾砂、含砾泥质砂和含砾泥7 种类型。沉积物输运方式在外陆...     

南黄海部分典型海域沉积物粒度特征

为了研究南黄海不同典型海域沉积物的粒度特征及其对沉积环境和水动力条件的响应特征,对南黄海海域6个柱状样沉积物进行了激光粒度测试,得到样品的粒度概率分布曲线、平均粒径、分选系数、偏度和峰度等粒度参数,初步探讨了南黄海不同海域特征水动力条件下粒度的响应特征.结果表明,山东半岛东侧海域具有沿岸流水动力条件强,黄河物质输入量大,导致沉积物具有粒径较粗、极正偏和单峰分布的粒度特征;在山东半岛更靠东的海域,水动力条件减弱,受沿岸流和冷水团的共同作用,沉积物具有粒径较细及双峰分布的粒度特征;靠近冷水团中心的沉积物主要受冷水团的作用,沉积物具有垂向均匀且较细、负偏及单峰分布的粒度特征,与此处非常弱且单一的水动力条件相关联;老黄河口外的水下三角洲主要受到沿岸流的侵蚀与改造作用,在一定范围内,改造作用的强度随离岸距离的增加而随之增强,沉积物粒度也由细变粗;以沿岸流侵蚀作用为主的南黄海西部海域,沉积物粒度较粗,概率分布曲线呈粗端多峰分布.因此,沉积物的粒度特征很好地记录了南黄海不同的典型沉积环境中的水动力条件状态和特征.