水动力条件差异导致潮坪分形特征变化实例研究

研究区位于1964～1976年黄河由刁口流路入海时形成的三角洲潮坪.为进行石油开采在潮坪上构筑的交通设施对波浪形成了良好的屏障,水动力条件具有显著差异的屏障两侧潮坪是研究潮坪特征对水动力条件响应的天然实验场所.在屏障两侧各选择一典型区,实测地貌形态,取样品进行粒度成分分析,根据实测资料分析确定潮坪分形特征.发现水动力环境的强弱决定着潮坪的形貌、沉积物粒度分维值的变化规律.水动力环境强的一侧潮坪滩面分维值高,且随着初始计算网格宽度增大迅速降维;表层沉积物粒度分维值小,且离散性大.相反,在另一侧潮坪滩面分维值低,且随着初始计算网格宽度增大分维值无显著变化;表层沉积物粒度分维值高,且具有较好的一致性.当初始计算网格宽度增大到某个值时,两侧潮坪形貌分维值渐趋一致.在屏障两侧各沿一条与屏障大角度相交的测线取样,并各选择一点采取不同深度的样品做分析计算,发现在水动力条件弱的一侧,样品的粒度分维值表现为远离屏障逐步降维、随深度增加分维值增大的规律;相反一侧粒度分维值变化的规律性很不明显.讨论了水动力环境对潮坪分形特征影响机理.     

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。     

黄河三角洲区域水动力条件下岸滩侵蚀研究

An ideal nature system for the study of post-depositional submarine mass changing under wave loading was selected in the intertidal platform of the subaqueous Huanghe River Delta, a delta formed during period from 1964 to 1976 as the Huanghe River discharged into the Bohai Gulf by Diaokou distributary. A road embankment constructed for petroleum recovery on the inter-tidal platform in 1995 induced the essential varieties of hydrodynamic conditions on the both sides of the road. With both sides sharing similarities in （1） initial sedimentary environment, （2） energetic wave loading, （3） differential hydrodynamic conditions in later stages, （4） enough long-range action, and （5） extreme shallow water inter-tidal platforms; the study is representative and feasible as well. Two study sites were selected on each side of the road, and a series of measurements, samplings, laboratory experiments have been carried out, including morphometry, hydrodynamic conditions, sediment properties, granularity composition, and fractal dimension calculation of the topography in the two adjacent areas. It was observed that in the outer zone, where wave loading with high magnitude prevailed, the tidal flat was bumpy and exhibited a high erosion rate and high fractal dimension. Further, the fractal dimension diminished quickly, keeping with the enlarging of calculative square size. However in the inner zone, where the hydrodynamic condition was weak, the tidal fiat was fiat and exhibited a low erosion rate and low fractal dimensions; the fractal dimension diminished with the enlarging of calcu- lative square size. The fractal dimensions in the different hydrodynamic areas equalized increasingly as the calculative square size accreted to threshold, indicating that the hydrodynamic condition plays a significant role in topography construction and submarine delta erosion process. Additionally, the later differentiation of sediment properties, granularity composition, microstructure characteristics, and mineral composition     

基于FVCOM的长江口预选倾倒区抛泥扩散数值模拟

2019年以来,长江口海域年疏浚总量约为7 000×104 m3,现有的7座吹泥站停用后,长江口倾倒区容量仅剩约3 000×104 m3,疏浚物处置缺口约为4 000×104 m3,需及时开展海洋倾倒区选划工作。通过FVCOM （Finite Volume Community Ocean Model）数值模型对预选倾倒区进行抛泥扩散模拟,并分析其影响。根据长江口航道管理局所统计的疏浚船只,结合实际情况,选定12 000 m3舱容作为代表船只进行模拟。模拟结果显示,抛泥悬浮物主要在倾倒区周围呈螺旋状扩散,从扩散范围来看,4个预选倾倒区抛泥时,其10 mg/L增量包络线均不会显著影响到附近主航道及周边环境敏感区,其中预选倾倒区D扩散影响范围最大,C次之,A和B扩散影响范围最小。从动力角度来看,长江口深水航道北侧两个预选倾倒区（A和B）倾倒扩散时,对南侧深水航道造成回淤的概率更大,深水航道南侧水动力条件优于北侧。综合抛泥扩散影响范围和动力条件来看,预选倾倒区C位置最佳。     

Fractal Characteristics of the Distribution Pattern of Mangrove Bruguiera Gymnorrhiza Populations in Southern China

The distribution patterns of mangrove Bruguiera gvmnorrhiza populations in southern China are analyzed using the box-counting method of fractal theory.The patterns of B.gymnorrhiza populations could be thought of as fractals as they exhibit self-similarity within the range of seale considered.Their fractal dimensions are not integer but fractional.ranging from 1.04 to 1.51.The unoccupied dimensions change from 0.49 to 0.96.The combined conditions of population density.pattern type and aggregation intensity together influence the values of fractal dimensions of patterns.The box counting is a useful and efficient method to investigate the complexity of patterns.Fractal dimension may be a most desirable and appropriate index for quantifying the horizontal spatial microstructure and fractal behaviors of patterns over a certain range of scales.     

宏观尺度下基岩海岸岸线分形机制研究--以中国基岩海岸为例

在跟踪国际、国内海岸线分形研究进展的基础上,以中国基岩海岸为例,对宏观尺度下构造对基岩海岸岸线走向、形状与分维大小的影响进行了研究,基本结论为：在宏观尺度下,构造在总体上控制着福建与台湾基岩海岸岸线的基本走向与分维大小,构造分维相对较大则其对该区域海岸线的控制作用相对较强,而区域海岸线分维相对较小;当构造分维相对较小则其对该区域海岸线的控制作用相对较弱,而区域海岸线分维相对较大。     

海南岛崖州湾表层沉积物空间分布特征及其受控机制

基于崖州湾海域141个表层沉积物粒度分析数据,研究表层沉积物的粒级组分、粒度参数及其沉积动力环境特征。结果表明,研究区底质类型主要有泥质砂质砾、砾质泥质砂、砂、粉砂质砂、砂质粉砂和粉砂6种,砂质粉砂分布最为广泛;粒径总体趋势表现为自北向南由细变粗再变细的NEE条带状分布特征,分选系数总体偏高,反映了该区复杂的物源和水动力条件。运用Flemming三角图式,结合粒度象、研究区物源、水动力条件及地形特征,将研究区划分为3个沉积环境:近岸主要受控于波浪掀沙和搬运作用,粒径较细,表现为波控沉积特征;中部主要受控于径流、波浪和潮流共同作用,粒径粗,分选差,表现为河口沉积特征;南部主要受控于潮流输沙作用,波浪作用减弱,粒径细,分选相对较好,表现为相对低能的沉积环境。沉积物输移趋势分析显示研究区中西部为一沉积物汇聚中心,近岸侵蚀物质、宁远河输运物质以及外海潮流输运物质均向该处运移。     

海岛界定数量的变维分形特征——以嵊泗县为例

我国多次海岛数量普查因界定标准不一而结果相差巨大,为了满足海洋主管部门对海岛的管理要求,亟需研究合理的方法界定海岛数量。利用高分辨率遥感影像解译嵊泗县海岛2 875个,以分形理论讨论海岛数量与海岛面积、海岛间距的关联。结果表明,嵊泗县50%的海岛面积小于50 m~2或岛间距不足6 m,海岛数量与界定标准间呈分维数先增大后稳定的变维分形特征,分维数在220 m~2和28.5 m之后稳定在1.80和2.25。以200~500 m~2为界区分大小岛,小岛数量和海岛间距也存在变维分形特征,且分维数在间距大于50 m后趋于稳定。故嵊泗海岛最佳界定方法为以220 m~2筛选出计数海岛后再补充间距大于50 m的较小海岛,该方法下界定嵊泗海岛681个。     

一种适于数字灰度图像的分数维计算方法

分数维是分形分析的重要特征量。目前普遍采用的分数维计算方法是盒维数算法。但是对于数字灰度图像,该算法所得到的分数维非常粗糙,以至于难以作为图像分析特征。基于面积度量精确性和计算的相对简单性,提出1种利用面积覆盖的分数维计算方法。该方法的主要特点是对于灰度图像计算所得的分数维几乎是连续的,为分数维作为图像分析特征开拓了广泛的应用前景。     

镭、氡同位素示踪调水调沙对黄河口水体运移及营养盐分布特征的影响

为研究调水调沙影响下的镭、氡同位素和营养盐在黄河口的分布特征,于2013年7月调水调沙期间在黄河口及其邻近海域进行了多点的连续观测。研究发现:(1)黄河口海域镭、氡同位素分布呈现明显的“分区”现象,南北两区分别为“调水调沙影响非显著区域”和“调水调沙影响显著区域”,北部海域镭、氡同位素浓度高值主要来源于陆源输入(包括河流输入和海底地下水排放);(2)调查期间,北部海域水体年龄为(2.9±1.6)d,南部海域水体年龄为(5.0±2.1)d;水龄随潮汐变化表现出涨潮时水龄增大、落潮时水龄减小的波动趋势;(3)北部海域溶解无机氮(DIN)和溶解硅(DSi)含量明显高于南部海域,而溶解无机磷(DIP)在两个区域的含量相差不大。     

莱州湾西南部表层沉积物粒度分布特征及其现代沉积环境分区

根据莱州湾西南部207个表层沉积物样品的粒度分析结果,对莱州湾西南部沉积物粒度分布特征进行了研究,在此基础上应用系统聚类分析方法并结合物源及水动力条件探讨了其现代沉积环境分区。结果表明,研究区表层沉积物类型以粉砂质砂、砂质粉砂和粉砂为主,分布范围最广的粉砂主要位于淄脉沟以北;沉积物平均粒径由近岸向莱州湾中部逐渐变细,从南向北呈现粗—细—粗的变化趋势;研究区现代沉积环境分为高能粉砂质砂粗粒沉积区、砂质粉砂过渡沉积区以及低能粉砂细粒沉积区,其水动力环境表现为波浪作用逐渐减弱,潮流作用逐渐增强,沉积物物源由近岸河流、岸滩侵蚀来沙为主变为以黄河悬浮—再悬浮物质为主。     

大连烟台海底光缆路由区海底土中硫化物分布规律及其成因分析

对大连—烟台海底光缆路由区海底土中的硫化物含量分布规律进行了研究。结果表明,路由区海底土中硫化物含量分布规律为路由区北端硫化物含量最高,路由区中偏南部含量略高,其余大部分地区含量较低。这样的分布特征主要是由海底土类型和水动力特征影响和制约引起的。     

南海中南部表层沉积物黏土矿物分布及控制因素

利用南海中南部表层沉积物151个样品中黏土矿物的测试数据,计算了主要黏土矿物含量的平均值并编制分布图,据此分析黏土矿物的分布特征及其控制因素。南海中南部表层沉积物中的黏土矿物组合类型为伊利石-蒙脱石-高岭石-绿泥石,含量平均值依次为47%、19%、17%和16%。高岭石含量分布具有北部低、南部高的特点,与之对应的是蒙脱石矿物含量呈现北部高、南部低的趋势。伊利石和绿泥石含量分布规律不甚明显。前者呈现北部略高、南部稍低的分布趋势,含量变化起伏较大;后者的含量变化呈西北陆坡区稍偏低,其他部位含量分布均匀的趋势。伊利石/高岭石含量的比值变化与高岭石含量变化呈明显的负相关关系。从黏土矿物含量的分布规律来看,控制本区黏土矿物分布的主要因素有物源的搬运和输送、水动力条件变化、海底火山活动、地球化学环境影响等。     

长江口及邻近海域冬夏季浮游植物营养限制及其比较

2001年7月27日至8月11日,2002年1月8~19日在长江口及邻近海域进行了浮游植物限制因子测定的现场培养实验.结果显示:在近长江口透明度低于1 m的海域,冬季和夏季浮游植物的生长均受到光的限制.调查海域范围内夏季高浮游植物生物量海区主要集中在舟山渔场和长江口以北两个区域,盐度范围在28~31.冬季高浮游植物量海区向东南方向移动.夏季浮游植物的生长按照受限情况划分为4个区域:Ⅰ.近河口光限制区;Ⅱ.磷潜在的限制区;Ⅲ.氮、磷潜在限制过渡区;Ⅳ.氮潜在限制区.冬季划分为3个区域:Ⅰ.近河口浮游植物光限制区;Ⅱ.磷潜在限制区;Ⅲ.非营养潜在限制区.     

南海南部断裂的分形研究

分形几何作为定量描述自然界中复杂非线性现象的强有力工具,将其应用于南海南部断裂体系的研究中,通过数盒子法计算了断裂分布的分维值。研究结果表明这种方法是可行的,断裂分布的分维值能有效地描述断裂的空间分布特征。南海南部断裂体系在标度区间25～250km内具有很好的统计自相似性,全部断裂的分维值为1．6601,北东向断裂的为1．3875,北西向断裂的为1．2693。根据断裂分维等值线,沿西南海盆扩张轴,两侧断裂呈对称展布;北东向的与北西向的在空间上有一定的互补性,这反映了两组断裂在发育过程中的相互制约性。结合南海的构造演化及南海南部油气盆地的分布,初步探讨了断裂分形特征与南海的构造演化及断裂分形特征与油气盆地分布之间的关系。     

长江口及其邻近海区环流和温、盐结构动力学研究Ⅱ.环流的基本特征

利用POM模型,以研究海区的海面风应力、温度和盐度资料作为海面边界条件,以与外海界面处的温度和盐度资料作为侧向液边界条件,并考虑长江径流、台湾暖流和东海沿岸流的影响,对长江口及其邻近海区各季节的三维斜压环流和温、盐结构进行了数值模拟。环流的数值结果表明,冬季和秋季研究海区的水平环流主要由长江径流、东海沿岸流、台湾暖流、杭州湾环流和沿岸流与台湾暖流之间的气旋和反气旋涡构成;东海沿岸流与长江径流顺岸南下,随着自北往南岸界地形坡度的增大,其流幅变窄,流速增强;台湾暖流沿陡坡及其外缘蜿蜒北上,随着自南往北水深的变浅,其流幅由宽变窄继而又由窄变宽,流速却一直由强变弱。冬季和秋季海区纬度断面垂直环流的总趋势由近岸向外海流动,海底地形变化缓慢区离岸流产生波动,海底地形变化显著的陡坡区离岸流产生剧烈振荡而生成强升降流。春季和夏季研究海区的水平环流主要由长江径流与东海沿岸流汇合流、台湾暖流、杭州湾环流、舟山群岛附近及长江径流和东海沿岸流汇合流与台湾暖流之间的气旋和反气旋涡构成;长江径流和台湾暖流平行北上并在长江口以北产生顺时针偏转。由海区水平环流特征和变化趋势证实,春季长江冲淡水已开始向东北偏转,夏季冲淡水的偏转程度、伸展距离和扩展范围都更甚于春季;春季在长江口近岸存在弱上升流,夏季长江口外的陡坡区出现下降流,而长江口以北和以南的陡坡区出现上升流。     

富钴结壳分布的分形特征

利用我国在西太平洋国际海底两个海山获得的富钴结壳资料进行分形研究后发现，富钴结壳的分布具有变维分形分布的特点，结壳丰度呈二阶累计和分形分布，结壳厚度呈多阶不定累计和分形分布，通过计算得到了它们各自的分维数，进而对两个海山的结壳资源进行了初步评价。     

漠阳江入海口海岸线分维及其机制分析

分维数是反映海岸线复杂程度的客观依据。结合国内外海岸线分形研究进展,本文以漠阳江入海口附近海域为研究区,基于Landsat 8 OLI遥感影像对研究区域提取瞬时水边线,并利用潮汐数据进行校正得到海岸线;利用Fractal Fox2.0计算获得该海岸线的分维数为1.071;通过对研究区的分形机制分析,认为漠阳江附近的断裂构造对海岸起宏观控制作用,从而对海岸线的分维值也起了决定作用。根据断裂体系模型计算得到西侧海岸线的理论分维值为1.089,而对数螺线模型计算得到东侧海岸线的分维值为1.171;实际分维值相对理论值偏小,说明海岸带的沉积与侵蚀影响了分维值。此外,根据本区海岸侵蚀原因的分析,对分维机制进行了探究,初步论证的分维值大小可为海岸的冲淤变化研究提供参考。     

海洋声速剖面的自动聚类研究

以海区30'网格方区多年月平均统计的声速剖面作为原始数据集,提取声速剖面的表层、主跃层和深海等温层分层结构特征,把我国近海及其邻近海域预分为Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ类区。对Ⅱ,Ⅲ类区声速剖面,应用有序样本聚类算法分别进行表层分离。根据各类区的表层声速剖面数据,通过归一化处理和Akima差值采样得到梯度剖面,建立起按月归一化后的声速剖面分层梯度样本集,并应用系统聚类法和SOFM神经网络方法分别进行聚类分析,再根据分类结果并结合各类型海区的声学特点,得到各类型海区声速剖面的典型类型。通过对大量历史数据的分析结果表明,该方法为自动分类海洋声速剖面提供了一条有效路径,弥补了长期以来海洋声速剖面主要依靠人工分类的不足。     

南海晚新生代构造运动与天然气水合物资源

南海在新生代经历过两次海底扩张产生了南海洋盆.南海北部和南部原来都是被动大陆边缘,但北部在晚新生代由于菲律宾海板块与欧亚板块在台湾地区发生了碰撞,使陆缘遭受到北西向挤压,在陆缘上产生了北西向左旋走滑活动,我们命名此次构造活动为东沙运动;南部陆缘在早中新世末由于南移的南沙地块与婆罗洲地块发生了碰撞,加上此时北移的菲律宾海板块在明都洛岛地区与欧亚板块发生碰撞,以及南部的东南苏拉威西地块与西北苏拉威西地块发生碰撞,在南海南部产生了挤压构造,我们命名此次构造运动为南沙运动.这两次新生代的构造运动改变了南北陆缘的性质,北部陆缘有人因此称之为准被动陆缘,而南部陆缘的南部则变成了挤压边缘.南海南北陆缘在晚新生代受到的挤压活动,对油气成藏和天然气水合物的形成有重要的推动作用,因为挤压活动有利于流体的流动,进而在适当的地方形成油气藏和天然气水合物.