黄河水下三角洲沉积物输运及海底冲淤研究

根据黄河水下三角洲的特点,建立了一个垂直平均二维沉积物输运数学模型,结合潮流和沉积物资料,模拟研究了沉积物输运机制和海底冲淤演变过程。模拟结果表明,垂直河口射流的潮流决定了本区沉积物净输运的总体格局,风应力对悬浮泥沙和推移质泥沙运动也起到重要作用。潮流底应力和活动层厚度分布表明,黄河口门和埕岛油田附近海域是潮流底应力和活动层厚度高值区,为沉积物活跃区,海底稳定性弱,易于侵蚀再搬运。冲淤计算表明,埕岛油田附近海域为冲刷中心区;现在河口水下三角洲在断流时为冲刷区,正常行河时则转为淤积区。     

现代黄河三角洲沿岸泥沙运移与岸滩侵蚀态势研究

现代黄河三角洲的泥沙运移是河-海动力相互作用下的泥沙分配和再分配结果。现行水口门区岸滩和水下岸坡仍以不大的速率向海淤进,三角洲西段和南段沿岸基本处于动态平衡状态,三角洲中段广大岸段大都处于不同程度的冲刷蚀退态势。冲刷蚀退已严重地恶化了黄河现代三角洲的发育功能和三角洲经济开发环境,对油田的滩海工程和海上设施造成了严重威胁。     

Sediment discharge of the Yellow River,China: past,present and future——A synthesis

The Yellow River cut through Sanmenxia Gorge and discharged into the sea via the North China Plain in 150 ka BP; since then, around 86 000 × 108 t sediment has been transported passing Sanmenxia Gorge. Based on land use and land cover changes in Loess Plateau and other available evidence, an estimate of the Yellow River sediment budget is presented here: about 72% of the sedimentary material was trapped in the North China Plain and the remainder(i.e., 26%) escaped to the sea. At the present stage, 0.2×108 t/a suspended sediment of the Yellow River enter the northern Yellow Sea. The transport pattern is determined mainly by the shelf current system. Annually 0.2×108–0.3×108 t of suspended particles are carried to the East China Sea; the materials are derived mainly from coastal and subaqueous delta erosion associated with the abandoned Yellow River on the Jiangsu coast. Since 1972, the lower Yellow River started to have a situation of continuous no-flow. During 1996–2000, the annual water flow and sediment discharge are only 19%, as compared with normal years(i.e., average for 1950–1979). In response to global warming and increase of water diversion from the Yellow River for industrial and urban use, the sediment flux of the Yellow River to the sea will most likely remain small in the next two to three decades.     

黄河三角洲飞雁滩沉积物颗粒度分布和粒度参数特征及水动力解释

黄河三角洲飞雁滩因入海河口改道而缺乏泥沙来源,导致海滩蚀退10余km。近30a来,蚀退后的浅滩在不同潮流和风浪的作用下,浅海滩沉积物颗粒在空间分布上出现明显的差异,表现为浅水区沉积物粗于深水区,来沙少的沉积区粗于来沙多的沉积区。根据2004年实测沉积物颗粒度参数和实测水流及风浪资料分析,该海滩可以分为三个沉积区:I号沉积区,水深较浅,泥沙补给较少,主要受不同风浪的影响,沉积物颗粒组成较粗,以细砂和粉砂为主,分选良好,目前抗冲能力较强;II号沉积区,水深较浅,水流较弱,常受来自高中低潮滩下泄水流携带的细颗粒泥沙影响,沉积物组成粗细混合,以粉砂质粘土为主,分选较差;III号沉积区,水深大,在潮流和风浪作用下,常有来自沿岸尤其I号沉积区的细颗粒泥沙影响,沉积物组成粗细混合,以粘土质粉砂为主,分选较差。黄河三角洲飞雁滩桩106海滩沉积物空间分布较好地反映了泥沙来源和沉积动力条件,该成果可为海岸海滩防护工程规划设计提供科学依据。     

苏北废黄河三角洲海岸线动态演变分析

以苏北废黄河三角洲海岸1989、1995、2006和2010年4期Landsat TM影像为数据源,运用一般高潮线法,对各期影像分类处理后提取海岸线,分析了研究区海岸线21年间动态演变的时空分布特征,并初步探讨其主要控制因素。结果表明:(1)北翼灌河口—中山河口岸段在1989-2010年21年间整体表现为蚀淤交替,淤积岸段逐渐向南迁移,主要集中分布于普港和新滩港岸段,平均淤积速率最大达39.82 m/a(2006-2010);中部岬角中山河口—扁担河口岸段在研究期间平均蚀退速率为13.79 m/a,其中南段侵蚀强度最高,可达23.23 m/a,为整个研究区海岸侵蚀最快的岸段,北段次之,中段最低,随时间推进,总体侵蚀渐缓;南翼扁担河口—夸套河口岸段21年间平均蚀退速率达17.30 m/a,夸套河口以南则呈现快速淤积-缓慢淤积-蚀淤基本平衡的过渡态势。(2)近20多年来,废黄河三角洲海岸由于受到海岸轮廓形态、动力作用(波浪、潮流、沿岸流与重力等)及人类活动(保滩护岸工程、盐田与围垦工程及港口工程等)的影响,各岸段呈现出不同的侵蚀-淤积特点。     

长江、黄河沉积物物源研究综述

众多学者用不同方法对已知的长江和黄河沉积物进行了分析比较，以期获得区分两者的有效指标。由于两河物源区物质成分的差异和所处气候带不同造成的后期风化的不同，其沉积物在化学元素和矿物组成等方面存在较大的差别。但是运用这些差别来判识陆架海区物质来源的问题则复杂得多，目前仍处在不断探索之中。通过对这些资料的归纳总结，提出应尽量运用多个指标进行物源判识。     

渤海动力对黄河入海泥沙输移的影响

海洋动力过程对黄河入海泥沙的淤积和扩散具有决定性作用 ,利用三维斜压动力 -泥沙模型分析了黄河口外海域潮流动力变化与黄河入海泥沙淤积、扩散特性之间的响应关系。季节环流以及涨落潮的分布和变化很好地解释了黄河口南北浮泥的形成和消长变化以及黄河入海泥沙向海扩散的机理。结果表明 ,入海泥沙在洪季、枯季和表底层都具有不同的输移特性     

现代黄河水下三角洲土体工程性质及固结沉降特性研究

现代黄河水下三角洲沉积速度快,具有含水量高、密度低的特点,极易因固结压实产生沉降,从而导致地形变化。本文通过收集位于现代黄河水下三角洲的2个钻孔资料,分析了2个钻孔的工程性质,计算了土体的最终固结沉降量和沉降速率。结果表明,由于黄河改道及钻孔所在位置不同,2个钻孔的10m以浅沉积物有明显的差异,ZK-1的表层沉积物有明显的粗化现象,相应的工程性质也有所差别;根据Terzaghi一维固结理论,计算得到ZK-1和ZK-2孔的最终固结沉降量分别为2.08和1.70m,单位厚度土体的沉降量在0.2~9.6cm/m之间;土体达到稳定状态大约需要15~20a,厚度50m以内土体的平均沉降速率为6.5~8.5cm/a。     

2010年黄河调水调沙期间河口泥沙输运过程的数值模拟

利用EFDC三维数学模型,以整个渤海的水动力环境为背景,加入利津站逐日水沙数据和河口区域的风场数据,模拟了2010年黄河调水调沙期间河口入海泥沙输运过程。黄河调水调沙期间,河口泥沙的输运方式主要受到径流输入的悬沙浓度的变化的影响。通过模拟结果估算了不同传输方式相互转化的悬沙浓度阈值。在没有强风浪扰动的情况下,径流输入悬沙浓度小于13.5g/L时,河口泥沙的传输方式为表层羽状流;输入的悬沙浓度在13.5g/L-24.5g/L之间时,羽状流遭到破快,河口淡咸水由于密度接近发生混合;当输入的悬沙浓度在24.5g/L-29.0g/L时,在底层河口泥沙以低密度异重流的方式传输,在表层则同时形成羽状流;输入的悬沙浓度大于29.0g/L时,黄河入海径流在河口处迅速潜没,形成高密度异重流。高密度泥沙异重流携带大量沉积物沿着海底斜坡向海输运,其初始速度可达1m/s以上。异重流在传输过程中受到底床摩擦力的阻碍作用和泥沙沉降,速度和密度降低,逐渐向混合状态转化,最后以羽状流的形势向海传输。黄河入海泥沙在夏季主要堆积在河口三角洲附近的一个相当有限的区域。     

近、现代黄河三角洲发育演变研究进展

系统综述了1980年以来国内有关近、现代黄河三角洲发育演变的研究进展。总结了三角洲变迁对黄河下游近口河段的反馈影响和三角洲发育模式等研究成果。重点评述了黄河三角洲的形成影响因素和冲淤演变过程,肯定了数值计算方法和遥感与GIS技术已经成为定量计算与半定量分析黄河三角洲冲淤演变的重要研究手段。并指出今后研究的主要问题,包括突发性事件在潮滩冲淤变化中的作用、人类活动影响程度的定量表达、岸滩处于不冲不淤时的最佳剖面形态、现有冲淤数值模型的完善和GIS与数值模型系统的集成研究等。     

黄河口粉质土矿物成分特征及对水动力条件响应的研究

黄河三角洲沿岸水域波浪对潮滩有强烈的扰动作用,滩面沉积物的后期改造直接由水动力条件决定。潮坪上构筑的道路与波浪传播方向近垂直,使得两侧水动力条件迥异。在道路两侧各选典型区域,取样进行X射线衍射物相分析,概略分析潮坪沉积物的矿物成分及含量对水动力条件响应而变化的一些特征,发现了强水动力环境使碎屑矿物含量增大的一些规律,此规律对于表层沉积物更为明显。     

黄河三角洲堤前泥沙起动现场观测研究

使用波潮仪、流速计以及浊度计现场测量记录海堤前的波高、潮高、流速和浊度值,与室内测定的浊度和水中悬浮颗粒物含量对应值比较,分析计算浊度与现场测量波高、潮高、流速水动力因素间的相关性,得出堤前泥沙起动的决定性水动力因素。在悬移质运移为主情况下,由于海堤的阻挡,波浪破碎产生的旋涡和紊动是泥沙起动的主要动力因素,泥沙起动量与波高值呈现较高相关性;海堤前复杂水动力条件中,波浪破碎前的流速值与悬移质泥沙起动量相关系数较小,启动流速的主要组成部分是破波产生的旋涡和紊动的流速。     

黄河三角洲埕北海域底质沉积物粒度特征及泥沙输运分析

通过黄河三角洲埕北海域表层沉积物的粒度资料、实测潮流数据以及50 a一遇的波浪要素,分析了埕北海域表层沉积物的分布类型以及粒度参数特征,并计算了表层沉积物的临界起动应力、日平均单宽输沙通量以及波流共同作用下的单宽推移质输沙率。结果表明:研究区表层沉积物主要是粉砂质砂、砂质粉砂、粉砂和泥四种,分选中等偏差,近对称到正偏,中等尖锐到尖锐峰态;对大潮期间埕北海域潮流底应力和表层沉积物的临界起动应力的计算说明潮流在大部分区域具有起动和输运泥沙的作用;秋季潮流作用下的日平均单宽输沙通量均值为372.32 kg/（m·d）,方向为涨潮流向。利用贝克尔（Bijker）和经典的Van Rijn公式计算出的50 a一遇的波流共同作用下单宽推移质日平均净输沙率结果近似相等。     

现代黄河三角洲潮滩原状沉积物冲刷试验

在海岸防护工程决策中,沉积物的抗冲能力成为需要考虑的重要因素之一。以2004年4月在黄河三角洲北部海岸高潮滩取得的一个30 m沉积物柱状样为例,在测定沉积物的结构、颗粒组成、密度、含水率等基础上,进行了分层沉积物的冲刷试验。结果表明,沉积物临界起动切应力与含水率、中值粒径成一定的负相关关系,与粘土含量呈显著正相关关系,同一类型沉积物的临界起动切应力与密度成一定的正相关关系。同时,近表层沉积物抗冲性最差,9.1~13.5 m深度存在抗冲性较强的沉积层。沉积物的颗粒组成、结构、密度、含水率等决定了冲刷率与剪应力的变化关系。     

黄河三角洲北部岸滩的侵蚀演变

为研究黄河三角洲海底冲刷演变规律,2004年6月和9月,在黄河三角洲北部、飞雁滩以东岸段进行了2次共21条水深剖面测线的调查工作。通过1985年、1999年两期历史水深资料与本次实测水深资料的对比研究发现:自1985年以来,研究区一直处于冲蚀状态,1999年以后局部区域出现微弱淤积,侵蚀中心逐渐向东南、向岸迁移。测区总体演变趋势以侵蚀为主,强度逐渐减弱,并向冲淤平衡缓慢过渡。     

黄河三角洲地区地下水分析

在全面收集有关黄河三角洲地区水资源方面文献资料的基础上，从含水层、地下水水质、地下水循环和地下水年内动态变化4个方面，详细论述了黄河三角洲地区地下水的基本特征，并将黄河三角洲地区地下水含水层划分为3个大的水文单元，提出了地下水以河道为分水岭呈扇形向海排泄的特征。     

黄河三角洲浅海滩涂湿地鸟类多样性调查研究

1 996— 1 998年、1 997— 1 999年分别对黄河三角洲及其湿地鸟类多样性进行了全面调查 ,分析了浅海滩涂湿地鸟类种群组成、区系组成、季节居留型 ,研究了鸟类多样性及其特点 ,确定了鸟类多样性分布中心 ,提出了加强鸟类多样性保护的建议     

鸭绿江河口地区沉积物特征及悬沙输送

根据鸭绿江河口区4个站位的潮周期测量数据和3个柱状样的粒度数据，对悬沙的输送规律以及口门地区最大浑浊带的形成机制、悬沙输送方向以及物质来源和动力条件进行了分析。计算分析表明，鸭绿江是一条落潮流占优势的河流，平均流作用、斯托克斯漂移效应以及水深与悬沙浓度的潮变化引起的悬沙输送是其河口区最主要的悬沙输送机制。3个柱状样粒度参数自东向西的变化反映了鸭绿江辽口西侧沿岸地区动力条件和沉积环境的变化：沉积物的平均粒径变小，分选变差，并且更正偏，物源的多元化特征逐渐增强。物源和河口区沿岸沉积动力环境的差异以及潮相的周期变化使3个柱状样中的环境敏感粒度组分对应着不同的粒径分布区间。     

黄河三角洲海岸剖面类型与演变规律

根据1976-2002年黄河三角洲滨海区36个断面的地形实测资料以及利津水文站的水沙资料,运用动力地貌学的方法,对黄河三角洲海岸剖面形态及冲淤演变进行了研究。结果表明,黄河三角洲海岸剖面可分为建设型、破坏型和稳定型三种基本类型。建设型海岸分布于行水河口,等深线向海推进的距离取决于入海泥沙的堆积过程与海洋动力对泥沙的侵蚀过程两者之间的对比;破坏型海岸主要分布于停止行河不久的废弃河口附近,剖面侵蚀深度与海洋动力条件尤其是潮流流速大小密切相关;而稳定型海岸主要分布于长时间不行河的湾湾沟口附近和广利河以南岸段,前者受河海动力因素影响较小,而后者主要与莱州湾潮流流场有关。     

黄河三角洲海岸侵蚀与防护技术

黄河过去每年平均有lO亿多吨泥沙入海，淤积塑造了黄河三角洲，然而20世纪90年代以来由于水沙锐减甚至断流干河，造成海岸严重蚀退。分析了黄河三角洲目前海岸蚀退的3种状况；推荐采用水力插板柱坝新技术建设防潮堤；提出了黄河三角洲海岸工程建设应注意的问题。