黄河刁口废弃流路冲淤演化及其影响因素

刁口流路是黄河1964年至1976年期间的行水流路,在1976年黄河人为改道清水沟后废弃,在1992年将其作为备用流路。依据不同年份刁口废弃流路的高程测量数据,计算了不同时期刁口废弃流路的冲淤量,分析了刁口废弃流路不同时段的冲淤变化特征,探讨了刁口废弃流路冲淤变化的受控机制。研究结果表明,1976—2000年,刁口废弃流路河道整体处于冲刷状态,冲刷速率约为1.92×106 t/a;2000—2016年,河道整体处于淤积状态,淤积速率约为7.99×106 t/a。刁口废弃河道的冲淤在空间上存在明显的差异,2000—2016年,以断面D20为分界线,向海一侧的河段呈现冲刷状态,河道槽蓄量增加;而向陆一侧的河段呈现淤积状态,河道槽蓄量减少。废弃河道的冲淤演化除受生态调水、海洋动力侵蚀等影响外,更多地受到河道周边油田开发以及两岸的农田和林业发展等因素的影响。因此,从维持河道行水能力的角度来看,亟需对河道开展维护修缮,以保证刁口流路作为黄河入海备用流路的适宜性。     

三角洲废弃河道演化过程及受控机制——以黄河刁口废弃河道为例

废弃河道是河流系统的重要组成部分,其沉积记录蕴含了丰富的流域内构造活动、水文特征、海平面波动等环境变化的珍贵记录.然而相比内陆河废弃河道,三角洲废弃河道的演化过程及机制研究尚显不足.1976年黄河人工改道清水沟流路,切断了刁口流路的河流水沙供给,刁口流路逐渐废弃.通过1976—2016年的Landsat遥感影像、黄河水...     

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。     

不同水沙情势下现行黄河口滨海区冲淤时空演变

2018年至2021年黄河河口春季生态调水与2次罕见大洪水,导致时段内入海水沙过程和水沙通量发生变化。为了解滨海地貌变化特征,根据海域实测地形资料,结合同期利津水文站来水来沙数据,分析了河口滨海区2、5和10 m等深线变化及冲淤演变,比较了现河口各汊三角洲前缘发育情况。结果表明：2018年至2021年河口年均入海水沙分别为362亿m3^和2.81亿t,是2002年至2017年入海水沙均值的2倍;4 a间入海泥沙共11.67亿t(包括尾闾河道冲刷0.42亿t),其中有8.58亿t(6.13亿m³)落淤在现行河口滨海区;洪峰呈漫流入海,入海汊口稳定性变差,加速河口出汊摆动演变,口门前方形成长轴平行岸线、短轴垂直岸线的椭圆形连续狭长淤积带,三角洲前缘得到充分发育;大洪水期间,河口在东北向自然出汊,东汊和东北汊成为入海主汊。     

百年来黄河三角洲东北部毗邻海域沉积记录演化及其影响因素

通过对黄河三角洲东北部毗邻海域采集的多个沉积物岩心,开展系统的沉积物粒度、有机碳氮及其同位素特征的分析,结合210Pb年代测定,探讨研究区近百年来高分辨率的沉积记录及其变化的主要因素。研究表明:岩心O3、M2和B63处于相对稳定的沉积环境中,沉积物的粒度分布都呈阶段性变化但表现出差异性,O3和M2自1976年以来沉积物粒度出现粗化,而距离现行河口较近的B63则变细之后粒度粗化,在沉积物的上段C/N和δ13C的变化都反映了陆源有机质输入的增加。黄河1976年改道使三角洲北部和东部海域的沉积环境发生改变,O3和M2受再悬浮泥沙的影响粒度变粗,废弃三角洲叶瓣再悬浮泥沙对研究区的供给量增加,导致O3和M2接受更多陆源有机质的供给。而B63受到更多较细粒黄河入海泥沙影响,粒度变细,陆源有机质输入也增加。黄河入海水沙的阶段性递减和调水调沙工程导致输运至研究区的细粒物质减少,使岩心B63沉积物上段层位的粒度变粗。     

黄河清水沟废弃河口冲淤时空变化特征

黄河于1996年人工改汊至清8入海是导致清水沟废弃河口岸线蚀退和海底侵蚀冲刷的主要诱因。但目前有关清水沟废弃河口海底冲淤演化对黄河人工改道的响应的认识尚有不足。因此,利用现代黄河三角洲毗邻海域多年的水深资料和Landsat卫星遥感影像,综合分析了清水沟（废弃）河口在1996—2015年的岸线变化及冲淤时空变化。结果表明：黄河清水沟废弃河口沙嘴两侧蚀退速率的变化存在明显的时空差异性。黄河改道初期（1996—2002年）,研究区海底冲刷速率较快,年均冲刷速率约为0.03～0.05 km3/a;2002—2007年,研究区海底冲刷速率大幅降低至约0.02 km3/a;2007—2010年,随着黄河口位置再次向北迁移,研究区海底年均冲刷速率增大至约0.026 km3/a;2010—2015年,研究区海底年均冲刷速率减缓至约0.01 km3/a,远小于1996—2002年黄河改道初期时的水平。同时,基于Delft3D模式构建了黄河三角洲高分辨率三维水动力模型,定量研究了清水沟废弃河口潮流与冬季波浪变化对海底冲淤变化的影响,结果表明波浪和潮流在河口侵蚀过程中扮演着不同的角色。一方面,潮流与波浪在三角洲前缘斜坡处形成的高底剪切应力区是使得该区域形成侵蚀中心的主要原因。清水沟废弃河口岸线不断向陆方向蚀退以及侵蚀冲刷所造成的研究区整体水深增加使得潮流与波浪对海底的侵蚀冲刷作用逐渐减弱,最终使得近年来研究区海底冲刷速率不断减缓。另外,波浪在河口近岸区形成的高底剪切应力是造成河嘴两侧叶瓣差异侵蚀和近岸区形成侵蚀中心的主要动力机制。同时,潮流、波浪与海底冲淤变化间的相互作用对于该区域冲淤演化模式有着重要影响。     

现代废黄河口表层沉积物的年代际空间分布与主控因素

基于现代废黄河口的不同年代表层沉积物粒度资料,研究了废河口区表层沉积物的年代际空间分布特征及变化趋势;结合水动力、地形地貌资料,探讨了影响表层沉积物空间格局的主控因素。研究结果表明,现代废黄河口表层沉积物空间分布存在限制的年代际变化特征,不同年代空间分布总体表现出近岸较粗、离岸变细的趋势。1992年研究区表层沉积物粒度总体较细;1992—2000年研究区表层沉积物显著粗化;2000—2007年大部分区域表层沉积物进一步粗化;2007—2015年研究区表层沉积物空间分布无明显变化。研究区表层沉积物的年代际空间分布特征受沉积动力环境及其导致的年代际冲—淤演变格局影响,随着研究区的抗侵蚀能力增强,其表层沉积物的空间分布基本无较大变化。