黄河调水调沙影响下河口入海泥沙扩散及沉积效应

基于2013年黄河调水调沙期间四条断面连续25h的温度、盐度、含沙量资料,分析了黄河调水调沙影响下河口入海水沙的扩散的范围。结合2010年调水调沙期间(7月)和调水调沙前后(5、9月)黄河口底质沉积物粒度的变化特征,探讨了黄河调水调沙工程对黄河输沙的影响以及河口沉积效应。结果表明:调水调沙期间,入海泥沙以粗颗粒为主,快速沉积在河口口门附近,扩散范围有限,而河口冲淡水则能够扩散至离岸较远的距离,入海水沙扩散范围不一致。黄河口沿岸悬浮泥沙主要向东北及偏东北方向扩散,最大通量可达2000kg/cm/s,但在距离河口10km以外区域通量锐减。黄河调水调沙期间,入海沉积物源由调水调沙前期粗颗粒的河床沉积物转变为后期小浪底水库排放的细颗粒沉积物,沉积物在河口附近快速堆积,导致河口区沉积环境短期内急剧改变。     

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。     

水库调控下黄河口沉积有机碳的分布、来源与输运特征

黄河是全球输沙量最大的河流之一,陆源颗粒有机碳通量高。然而,近年来流域水库调控对黄河下游水文格局和颗粒有机碳输送产生了重要影响,小浪底水库调水调沙时期成为黄河水沙和有机碳入海的关键时段。为揭示水库调控对河口水动力和有机碳分布的影响机制,基于2020年7月调水期和调沙期黄河口的水动力观测结果,结合沉积物有机碳测试结果,研究了水库调控不同阶段下河口沉积物粒度参数和表层沉积物有机碳的时空分布。研究结果表明,水库不同阶段下悬浮颗粒物的物源和主要扩散、沉积区域的变化,使得黄河口表层沉积物的粒度组成特征发生明显变化;在高径流量的调水期期间,粗颗粒泥沙携带颗粒有机碳在河口距离口门12 km范围内大量埋藏,河口区域表层沉积物的有机碳含量相较于调沙期明显偏低。调水期黄河口陆源有机碳主要来自下游河床冲刷,颗粒较粗,调沙期则转变为水库释放的细颗粒有机碳和流域C₃维管植物碎屑。水库调控的不同阶段使得黄河下游河流水动力格局和泥沙运输机制改变,从而引起黄河口沉积有机碳来源和分布的显著变化。因此,人类活动对调节有机碳向海洋的输送及其在近岸海域的分布具有主导性作用。     

调水调沙影响下黄河口泥沙异重流过程

利用黄河干流大型水库进行调水调沙,在短期内将大量沉积物快速输送入海,是河口泥沙异重流触发的重要窗口期.根据2010年调水调沙期间黄河口沉积动力现场观测资料,建立覆盖整个渤海海域的ROMS数学模型,以黄河利津站逐日水沙数据和海域潮汐、风场数据作为模型驱动条件,模拟调水调沙期间的河口泥沙异重流发育过程.模拟结果显示,在没有...     

2020年黄河水量调度对河口水文特征的影响及沉积效应

由于水利工程的影响，黄河的调水调沙通常都集中在较短的时间内进行，大量的泥沙与淡水输入到黄河口海域，使得该区域成为水文要素特征和地貌变化最为剧烈的区域之一。根据2020年大量的水文实测和地形资料，分析了黄河口海域温度、盐度时空分布变化规律和水下地形冲淤演变特征，探讨了黄河入海水沙对黄河口海域盐度分布和水下地形的影响。研究发现，2020年黄河水量调度极大改变了河口盐度及其分布，低流量时期盐度整体较高，低盐区分布范围有限；高流量时期盐度显著降低，低盐区水体范围明显扩大，满足了河口环境水流需求。黄河口海域2019-2021年整体呈淤积状态，现行河口区出现淤积，而孤东近岸、老河口区及离岸较深的海域呈冲刷状态，入海泥沙情势的变化对河口及毗邻海域的冲淤特征起着主导作用。     

黄河口羽状流对调水调沙的响应

本文基于2010年MODIS卫星遥感数据,研究了黄河口海域海表温度(SST)的季节性变化,分析了调水调沙期间黄河口羽状流向海扩展的时空变化,揭示了黄河口羽状流对调水调沙的响应。研究结果表明:海表温度主要受太阳辐射和临近大陆气候的影响,夏季秋季高,春季冬季低,四个季节羽状流扩散范围都较小。调水调沙期间,羽状流向海传输方向发生摆动,由北向逐渐向东偏转至正东方向,最后又转为北向。随着径流量的增加,羽状流扩散范围和传输距离也迅速增大,传输距离与径流量呈较好的对数线性关系。此外,潮汐变化也会影响羽状流的传输方向和输运距离。     

1996-2020年黄河口清水沟流路海岸线动态演变及其与水沙量的关系研究

海岸线演变及其动态监测对沿海地区生态保护和可持续发展至关重要。受自然过程和人类活动的影响,黄河三角洲海岸线始终处于动态变化之中。本文基于1996-2020年黄河口Landsat系列卫星影像,利用数字岸线分析系统(DSAS),探讨了近25年来黄河口海岸线动态演变规律及其对黄河输沙量变化的响应关系。研究发现：现行河口地区海岸线平均向海淤进速率为260 m/a,老河口岸线平均变化速率为-167 m/a。调水调沙前,河口岸线整体处于蚀退阶段;调水调沙后,现行河口岸线初期快速淤进,后速率逐渐减缓,老河口始终处于蚀退状态。年内尺度上,现行河口岸线在调水调沙年份汛期前后淤进明显,非调水调沙年份汛期前后淤进缓慢,老河口岸线变化基本与年际变化一致。调水调沙前后,黄河入海泥沙量对岸线演变的影响程度加大,在年内尺度上对汛期前后现行河口岸线变化作用显著(R²=0.93)。     

基于GEE的黄河口表层悬浮泥沙浓度时空分布及其影响因素分析

黄河三角洲作为我国重要的生态功能区,探究入海口处表层悬浮泥沙浓度（Suspended Sediment Concentration, SSC）分布及其影响因素对沉积物侵蚀再悬浮、河口海岸带生态过程等具有指导意义。本文基于色度角与SSC之间的关系建立了适于黄河口及邻近海域的SSC反演模型（R2=0.80,MRE=11.0%,RMSE=1.35 mg/L）。借助GEE平台,研究得到2000-2021年黄河口及邻近海域SSC的时空分布特征和变化规律,并从自然和人类活动两方面进行影响因素分析。研究区年均SSC呈波动下降的趋势（-1.83 mg/（L·a））;空间分布表现为由近岸向远岸逐渐降低的趋势;扩散区间（年均SSC> 20 mg/L）仅在距离河口4.8～14.6 km之间,黄河入海泥沙对现行黄河口处泥沙扩散影响有限。波浪与悬浮泥沙浓度存在相同的季节特征,非调水调沙期间,有效波高与SSC年代际月均值呈现正相关关系（r=0.66,p <0.01）;调水调沙期间,现行黄河口门以及莱州湾处SSC受风速、有效波高影响有限,调水调沙占主导地位。调水调沙期间的来沙系数与高浓度区面积变化率呈正...     

2005年黄河调水调沙期间入海泥沙扩散研究

针对黄河调水调沙试验开始前,黄河入海水沙通量非常少,调水调沙试验开始后,入海径流量和泥沙量增加近10倍的情况。通过2005年黄河调水调沙入海泥沙扩散的数值模拟,并结合收集到的黄河口卫星航片解译结果,研究结果表明,调水调沙实验开始后黄河入海水沙量急剧增加,由于地形及射流效应,入海水沙出河口后形成E和SE方向为主扩散的泥沙流,但其扩散范围有限,呈现以河口为中心的扇形分布格局,最大影响距离约20km×40km。风作为悬浮泥沙扩散的驱动力,成为泥沙扩散运动方向和大小的重要决定性因子。     

调水调沙后黄河口邻近海域浮游植物群落响应特征

为研究黄河调水调沙对邻近海域浮游植物群落的影响,2013年7月在黄河第16次调水调沙事件后,开展了水文、化学与生物综合调查。研究结果表明,黄河口邻近海域温度、营养盐浓度整体呈现由河口向离岸区域逐渐递减的分布趋势,盐度呈现由河口向离岸区域逐渐递增的分布趋势,显示了黄河水输入的影响程度。叶绿素a与营养盐浓度在空间分布上呈现出较好的对应关系,在黄河口偏渤海湾侧明显高于偏莱州湾侧,且近河口区明显高于离岸区。营养盐结构分析表明,黄河口邻近海域普遍存在磷酸盐(DIP)的绝对和相对限制;但黄河水沙输入在局部站位缓解了硅(DSi)限制。浮游植物群落结构的空间变化显著受到盐度的影响,在受黄河水输入影响显著的C、D、E断面,蓝藻与绿藻的生物量比例明显增高;影响相对较弱的断面则以硅藻、甲藻为主。浮游植物群落结构与环境因子的主成分分析结果表明,DSi、DIP和盐度是影响该海域浮游植物空间变化的关键环境因子。甲藻、蓝藻与绿藻群落受盐度变化的影响程度明显大于硅藻群落;但甲藻群落对营养盐结构的敏感性低于硅藻、蓝藻和绿藻群落。