海水盐度对沉降泥沙固结过程影响研究

黄河每年输送上亿吨泥沙入海,其中80%以上沉积在河口附近水下三角洲。受黄河入海径流量、气候及海洋动力条件影响,黄河口海域海水盐度变化显著。目前,不同盐度海水环境下入海泥沙沉降形成的海床土,固结过程有何差异尚不清楚。本文在黄河水下三角洲潮坪配制不同盐度的流态沉积物,模拟不同沉积环境下新沉积土的固结过程,利用轻型贯入测试、十字板剪切测试等现场原位试验,实时观测沉积环境盐度对沉降泥沙固结过程的影响。研究发现:随着海水盐度增加,沉积物固结强度增大,沉积环境盐度每增高1‰,沉积物固结后强度可增加0.15倍;海水盐度对沉积物固结速率的影响,在初始阶段表现不明显,在沉积物固结后期,盐度每增高1‰,固结速率可增长1.23倍;海水盐度的增高,还加剧了沉积物固结强度的空间非均匀性。本研究的发现,促进了对河口区海底工程环境的认识。     

黄河口近60年来潮流特征演化过程

本文利用 1962 年、1986 年以及 2015 年的三个典型年代的实测资料建立黄河口数学模型,并对河口潮流场和潮流特征进行模拟,借用 MATLAB 软件进行分潮调和分析,得到黄河口近 60 年潮流特征以及各个阶段的潮流演化过程,得出以下结论：（1） 1962 年河口流场较为平整,有明显切变锋形态,该阶段存在两个较为明显的高流速区并且潮流在河口处呈现为往复流;（2） 1986 年黄河三角洲岸线曲折多拐,从湾湾沟到清水沟滋生了多个小型高流速区群,并且潮流在滨海处呈现往复流的形态而在远海处为旋转流; （3） 2015 年涨落潮时潮流在河口处形成明显的环流,此时在沿线凸出沙嘴处会形成 3 个明显的高流速区,并且潮流在大部分区域呈现旋转流而在河口东北向远海处部分区域呈现往复流的特征.     

波浪作用下黄河口粉土海床粗化室内模型试验研究

利用室内水槽模型实验,对黄河口粉质海床土在波浪荷载下的粗化现象进行了研究,试验中观测了土体表层沉积物的变化,测量了土体内孔隙水压力及土的粒径变化,结合高密度电阻率法探测结果分析探讨了波浪作用下土体粗化机理.研究表明,波浪作用会使粉质海床土发生明显的粗化现象;土体液化是波浪导致粉土粗化的首要条件;土体内超孔隙水压力累积及消散是细颗粒物质迁移的主要动力.该结果对于研究黄河口粉土海床地貌的形成有一定参考意义.     

黄河口外沉积物氧化还原环境的表征

为了评价黄河口外石油开发区沉积物的氧化还原特征,本文根据2002年9月航次所取得的黄河口外41个柱状沉积物样品,研究了该区沉积物氧化还原特征参数Fe^3 ,Fe^2 ,Fe^3 ／Fe^2 及Eh,Es和有机碳、氧化还原度(ROD)等的分布特征,以及这些参数之间的相关关系。研究表明,Fe^3 ,Fe^2 ,Fe^3 ／Fe^2 及Eh,Es和有机碳、氧化还原度(ROD)等在表层沉积物中各站之间的差别不大。Fe^3 和Fe^2 在0～40cm深度范围内变化比较复杂。40cm以后变的相对比较稳定。而Eh和Es有随深度减小的趋势,ROD在整个研究区都小于1,有机碳的含量高于整个渤海的平均值。综合所有氧化还原特征参数的特征,可确认该区沉积物的氧化还原环境为还原性,该还原性特征主要是由有机碳控制的,而活性铁的贡献不明显。     

黄河口附近海区水文要素基本特征

根据大量的实测资料,较详细地分析了黄河口附近海区的温度、盐度、密度时空分布变化规律,探讨了该海区的水流动力结构.阐明了渤海中部区高盐水团较稳定,沿岸冲淡水堆积,其中莱州湾是常年堆积最多的海区,等密度线南下倾斜,有利于黄河入海水偏东扩散.发现在莱州湾口一线有盐度低槽,可能是常流向东的主要路线.     

黄河三角洲泥质沉积区表层沉积物古菌分布特征

通过古菌16S rDNA 基因文库技术, 在黄河三角洲泥质沉积区6 个站位共获得568 个克隆, 经处理得到73 个OUTs(Operational Taxonomic Units), 在此基础上进行系统进化树以及统计学分析。结果显示, 在本次研究的6 个站位的表层沉积物中, 古菌序列均来自于泉古菌(Crenarchaeota)和广古菌(Euryarchaeota): 其中以Marine Crenarchaeotic Group I(MGI)为主, 仅含少量的Miscellaneous Crenarchaeotic Group (MCG), Marine Benthic Group B(MBGB)等其他种属。研究结果表明, 6 个不同站位的沉积物中只有5 个古菌类群, 群落分布较为均匀, 多样性不高。研究结果揭示了黄河三角洲表层沉积物中古菌横向分布特征, 并为今后在黄海区域开展古菌生态学研究提供了数据信息, 特别是在当前古菌研究主要集中在深海区域的背景下, 对相应的近海区域古菌研究具有一定的参考意义。     

黄河口最大浑浊带特征及其时空演变

根据汛期黄河口多船同步水文泥沙实测资料,对黄河口最大浑浊带特征及其时空演变进行研究,得出汛期黄河口最大浑浊带在整个潮周期始终存在,其含沙量和范围形态受潮相的控制,在落急和落平时最为发育.文中还探讨了黄河口最大浑浊带的形成机制,指出其形成主要受河流携带大量泥沙、泥沙异重流、河口密度环流及湍流的作用.     

黄河口湿地潜在溢油污染生态风险评估

黄河口有着我国典型的新生湿地生态系统,生态环境非常脆弱,极易受到陆源和海洋污染事故的影响。本文针对黄河口附近海上油田的开发和运输带来的潜在溢油风险,结合溢油污染概率模型以及河口的生态脆弱性,对黄河口湿地潜在溢油污染风险进行评估。在河口水动力模拟的基础上,采用随机情景模拟法选取300种风和潮流组合作为溢油模拟的强迫条件,分别模拟溢油后72 h和720 h的污染结果,并统计黄河口湿地受溢油污染影响的最大概率和最短时间,采用环境敏感指数表征湿地对溢油污染的敏感程度、危害后果指数量化表征其危害程度及风险矩阵量化风险高低。结果表明黄河口国家公园受潜在溢油污染概率较大,危害后果指数值为29,处于较高危害等级,属于中风险区;河口岸线受潜在溢油污染概率较小,危害后果指数值均小于1,溢油危害后果低,属于低风险区。     

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。     

环境因子对菲在黄河口沉积物上吸附的影响

为研究多环芳烃从河口到近海的环境归趋行为与生态风险,考察了沉积物质量浓度、溶解性有机质、温度、盐度4种典型环境因子对菲在黄河口沉积物上吸附的影响,比较了黄河口与近海两种沉积物对菲的吸附性能。研究结果表明,沉积物质量浓度越低,单位质量颗粒物的菲吸附量越高;共存的溶解性有机质对菲的吸附具有增促作用,且腐殖酸比黄腐酸的作用更显著;温度的升高不利于菲的吸附,而盐度的增加有利于菲的吸附。菲在沉积物上的吸附是分配作用与表面吸附两种行为的耦合,其中黄河口沉积物以表面吸附为主,而近海沉积物以分配作用为主。近海沉积物菲吸附量显著高于黄河口沉积物菲吸附量。基于此,菲从河口到近海的迁移过程中,更易于在沉积物表面发生吸附沉降,从而可能降低水相中的生态危害,但对近海底栖生物具有潜在的健康生态风险。     

黄河入海径流对河口海域盐度影响研究

为研究黄河入海径流变化条件下河口附近海域盐度扩散特征,以更好地保护河口海域生物资源多样性,本文以黄河下游利津水文站的长序列实测径流数据资料为基础,利用近海水动力模型FVCOM,分析径流变化对黄河口海域盐度的影响规律。结果表明：黄河口与莱州湾之间存在顺时针的环流系统,在余流作用以及涨落潮方向的影响下,黄河冲淡水长期向莱州湾扩散;丰水期黄河冲淡水几乎影响了整个莱州湾,27盐度锋可以到达莱州湾中部,27等盐线的表层包络面积为2 665.61 km²,占莱州湾的1/4左右,枯水期低盐度水只有向南扩散的趋势,27以下的低盐度水集中分布在黄河口门附近,27等盐线的表层包络面积只有199.65 km²;5月份,随着入海径流量增加,27等盐线扩散的范围、距离、方向都会发生明显变化。在对近海生物资源有迫切保护需求的情景下,适当减少其他用水户供水量以增加入海生态径流量,可以有效改善黄河口海域附近的盐度情况,为生物资源的生长繁殖创造良好条件。     

长江口及废黄河口海域表层沉积物中多环芳烃分布特征和生态风险评价

2015年10月采集长江口及废黄河口51个沉积物样品,对沉积物中的多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)的含量进行测定,探讨长江口及废黄河口海域表层沉积物中PAHs的分布组成、来源及潜在的生态风险评价。总PAHs的含量范围为4.23~292.39 ng/g,平均值含量为67.40 ng/g。研究区样品的PAHs含量呈现"北部低南部高"的空间分布特征,舟山群岛东部区域PAHs含量普遍偏高,长江口次之,废黄河口最低。与国内其他海区相比,研究区域PAHs总体处于中低等污染水平。运用统计分析和特征比值法对来源进行分析,研究区域沉积物中PAHs主要是以4环、5环为主,来源分析显示PAHs的主要来源为各类燃烧源及石油源的混合来源。根据效应区间低/中值法(ERL/ERM)评价结果显示,长江口及废黄河口海域的潜在生态风险很小,但对生态有一定的潜在威胁,也应该引起重视。     

黄河口埕岛油田周边海域的生态环境特征及变化趋势

为了了解黄河口埕岛油田周边海域的生态环境特征及变化趋势,采用单因子质量指数法和综合指数法对该油田周边海域海水和沉积物历年跟踪监测结果进行了评价,并对该油田周边海域海洋生物的变化情况进行了分析。结果表明:除2009—2011年无机氮,2011年磷酸盐外,埕岛油田周边海域历年监测水质要素均符合《海水水质标准》中第二类水质标准;历年监测沉积物要素均符合《海洋沉积物质量》中的一类标准。2006—2011年调查海域水质和沉积物油类含量的变化趋势与埕岛油田年产油量具有良好的对应关系。调查海域生物环境状况整体水平有所下降,海洋石油开发对埕岛油田周边海域的海洋环境造成了一定的负面影响。     

黄河三角洲海上风机新型吸力锚基础型式分析

海上风力发电是未来风电产业的主要趋势,黄河三角洲沿海滩涂地带风能蕴藏量丰富,多为风能富集型,具有很大的开发潜力。但水下黄河三角洲地域条件复杂,广泛发育着不稳定地形地貌,加上波浪荷载和风荷载的联合作用,极易引起海床土体侵蚀液化,直接影响海上风机基础的安全稳定性。在分析了现有海上风电风机基础的优缺点后,针对现有风机基础存在的弊端,提出了一种新型伞式吸力锚基础,并对其结构优势和安装方法做了说明,该新型吸力锚基础独特的结构设计在黄河三角洲地区风电开发中具有一定的应用前景。     

黄河入海口湿地区底质重金属污染的Pb同位素示踪

利用等离子体质谱仪(ICP-MS)和多接收同位素质谱仪(HR-MC-ICP-MS)等技术,对黄河入海口湿地区3个典型区(湿地保护区、采油区和河道)表层沉积物进行了系统的重金属微量元素和Pb同位素分析。结果表明,湿地保护区、采油区和黄河河道三个子区域表层沉积物重金属含量依次降低,受粒度控制明显,且符合第一类沉积物质量标准,处于较清洁水平。Pb同位素数据表明,黄河入海口湿地保护区表层沉积物样品207 Pb/206 Pb和208 Pb/206 Pb比值(0.839,2.090)与已发表文献的中国黄土207Pb/206Pb和208 Pb/206 Pb比值(0.841,2.083)接近,表明黄河湿地保护区内表层沉积物中的重金属Pb的主要来源为黄河自然源(黄土)。采油区及河道样品207 Pb/206 Pb,208 Pb/206 Pb比值(0.848,2.100;0.849,2.105)均高于湿地保护区样品,介于黄河悬浮体(0.865,2.131)及中国黄土之间,表明采油区和河道表层沉积中的Pb主要来源于自然源和人类生产活动。     

黄河三角洲清水沟流路叶瓣体演化

根据历年卫星遥感资料和水深资料,对黄河三角洲清水沟流路叶瓣体演化和海底冲淤演化进行研究。结果表明,清水沟流路形成初期河口三角洲快速堆积,淤积中心厚度14m,1984年后河口三角洲淤积速度变缓,河口沙咀在波浪、潮流及科氏力作用下变得细长,并逐渐南偏,莱州湾内出现大面积的淤积,1996年黄河口人工改道后,在新河口处形成淤积中心,厚度4.5m。废弃三角洲遭受冲刷,原淤积中心成为冲刷中心。     

差异水动力导致黄河口粉质土微结构分形特征变化实例研究

在黄河三角洲北部潮坪上选择典型研究区。区内通向油井的道路的修建使北侧水动力条件明显强于南侧。对两侧原状土样进行粒度成分测试和微观结构观测,并利用分形理论进行分析。结果发现,在水动力作用强区中,粒度分维值随深度的变化曲线大致呈反“S”型,颗粒分布分维值随深度单调递增(表层除外),颗粒定向性分维值随深度的变化曲线呈“S”型;在水动力作用弱区,粒度分维值和颗粒分布分维值随深度单调增大,颗粒定向性分维值随深度的变化曲线呈平缓的反“S”型。这些参数的变化较好地反映了不同深度处沉积物的层化现象。     

黄河口清水沟流路地貌特征研究

黄河入海流路自1976年5月改道至清水沟流路以来,其地貌形态一直处于剧烈的变化当中,以往的研究虽然关注了典型断面主槽的形态特征及过流能力的变化,但对于清水沟流路范围界限内河道断面整体形态及其沿程变化等地貌特征还缺乏系统研究.本文以2019年10月黄河口现行清水沟流路范围渔洼以下河段加测横断面为研究对象,辨识现状地貌分布...     

Remote sensing estimation of carbon fractions in the Chinese Yellow River estuary

Reliable and consistent carbon fraction estimates are crucial in studying the role of coasts in the global carbon cycle. Remote sensing offers the potential to estimate carbon fractions with its advantages of large spatial coverage and real-time surveys. Colored dissolved organic matter (CDOM) absorption was generally used as a proxy to estimate dissolved organic carbon (DOC). However, the CDOM–DOC relationship varies by region and remains inconstant. Thus, the correlation between the reflectivity of visible band and DOC concentration was directly adopted in DOC estimation and performed well in former studies. Atomic groups of the various components of carbon fractions produce electronic transition by absorbing photons, and this process occurs both in the visible bands and in the near-infrared bands. Thus, the wide range of absorption band provides an approach to estimate carbon fractions using the correlation between the reflectivity of the whole visible/near-infrared bands of optical satellite sensors and carbon fractions. A new ratio band combination was developed and performed well in carbon fraction concentration retrievals, and the yielded estimation accuracies (R²?>?0.77, RPD >2.02) were sufficient to map the spatial distributions of carbon fractions with the moderate resolution imaging spectroradiometer image.     

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