河口湾水动力环境对滩涂利用的累积响应——以珠江口伶仃洋为例

为揭示河口湾水动力环境对滩涂利用的累积响应过程,以珠江口伶仃洋河口湾为例,基于潮波数学模型和潮流数学模型,研究了1981年以来湾内进出潮量、分潮振幅和潮流流速的累积变化。结果表明:相对于1981年,2018年岸线条件下伶仃洋湾口断面涨落潮量累积减少4.9%~6.0%、内伶仃断面涨落潮量累积减少9.0%~12.8%、深圳湾断面涨落潮量累积减少17.8%、南沙断面涨落潮量累积减少5.0%~6.3%;伶仃洋M₂分潮振幅呈增加趋势,振幅增幅由南向北增加,潮波由南向北变形进一步加剧;伶仃洋最大可能潮差变化与M₂分潮振幅变化趋势一致,潮汐性质没有发生变化;伶仃洋潮流流速总体减小,西岸流速减幅高于东岸,湾顶附近流速略有增加。     

巨型人工采砂坑对伶仃洋自然演变的影响

伶仃洋内建有华南最大的两个主枢纽港及相连的深水航道,长期保持"三滩两槽"稳定格局是广州港选择西槽开发深水航道并取得成功的关键基础。2008年以后,由于在中滩上人工采砂,现已形成了容积达7×108m3的巨型采砂坑,直接影响了伶仃洋的滩槽演变。采用现场调查和数值模拟等方法,分析了采砂活动过程中对周围水体及地形的影响,指出采砂区域水体含沙量为1.5~2.8kg/m3,最大可达5kg/m3以上,远大于采砂前0.2kg/m3,可引起附近海床淤积,对港珠澳大桥桥区的海床稳定也会产生影响。同时,采砂坑形成后潮位、潮流、潮量出现较大改变的区域主要在采砂坑及其附近水域,表现为潮位下降（小于1cm）,潮流减小,采砂坑内以泥沙回淤为主（33cm/a）,坑周围海床呈侵蚀冲刷状态,南侧冲刷较大。此外,现状条件下采砂坑以回淤为主,回淤时间预计20年,但在2#、3#采砂坑或2#、4#采砂坑连通等不利状况下,有可能形成新的潮流通道,改变现有"三滩二槽"的格局,对目前已有航道维护和港口生产造成不利影响。     

伶仃洋洪季悬沙平面分布特征及成因探讨

基于伶仃洋河口2007年洪季（8月）潮流和泥沙现场观测资料,通过实测资料分析结合二维泥沙数值模型的方法,分析其悬沙浓度平面分布特征。结果表明,悬沙浓度从伶仃洋湾顶虎门至湾口沿西槽向海在纵向上呈现出先减小再增大后减小的变化趋势;横向上,西槽最大,东槽和中滩次之;内伶仃岛西北侧海域为含沙量高值中心。悬沙纵向输移机制分析表明,伶仃洋洪季输沙主要贡献项为平流向海输沙、潮汐捕集和垂向环流的向陆输沙,其中后两项在内伶仃岛附近的贡献较大。潮流、径流来沙、径潮强度对比以及地形边界作用为悬沙场平面分布差异的主要成因。     

伶仃洋南部断裂构造特征

利用综合地球物理调查资料研究了伶仃洋南部断裂构造的位置、延伸方向和产状特征。结果表明,在伶仃洋南部的断裂是陆域断裂在海域的延伸,以基岩断裂为主,少数断裂影响到第四系沉积物,并表现出分段活动性。海域NE—ENE向断裂与两侧陆域的NE—ENE向断裂连接在一起,构成一条完整的NE—ENE向断裂构造体系。NW向断裂活动时代晚于NE—ENE向断裂,其右行走滑运动将NE—ENE向断裂截切和错移。形成这一构造格局的主要动力来自新生代以来南海的拉张作用以及澳洲板块南北向的推挤作用。     

洪季伶仃洋水域径潮动力作用机制及演变探讨

为揭示洪季伶仃洋水域径潮动力作用规律,基于历年定点观测数据,采用主潮通量算法和线性回归法定量剥离了主动力因子对流速的贡献。结果显示,该水域潮周期平均流速与潮差、径流量及其他动力因子相关性很好。潮周期平均流速始终与潮汐动力正相关,但其贡献近年有明显减弱。径流作用以往以随潮运动为主,削弱了潮流流速;近年其贡献变为涨潮期为负、落潮期为正。其他动力因子主要是垂向盐度斜压梯度力及季风等,在主槽水域其贡献涨潮期为正、落潮期为负,变化不大;但西滩水域“潮汐捕集”和储能机制对潮流流速影响作用被削弱。因此,伶仃洋河口湾较以往呈更多河道型水流动力特征,与近年伶仃洋水域围垦及水深增大等朝窄深形态发展密切相关。     

伶仃洋东岸晚更新世以来硅藻组合及环境意义

通过分析伶仃洋东岸sz17QZ-20-3钻孔硅藻分布特征,结合测年、岩性和粒度,重建了该地区晚更新世以来的古环境演化。依据沉积物岩性粒度变化判断,晚更新世时期在23.6~11.0 m层段发育了一套河床相-溺古湾相-岸滩相-冲积相的垂向沉积序列,在花斑黏土层中有海水种Ethmodiscus rex碎片的存在,指示晚更新世海侵海退旋回。早全新世海侵在9000 cal.aBP左右到达研究区,海水种硅藻含量开始迅速增加,发育滨海平原相沉积;在8000 cal.aBP左右达到最高海平面,海水种硅藻含量最高;随后研究区处于海平面停滞状态,并缓慢下降,发育浅海相沉积;中晚全新世4.2~0 m层段为海退时期,发育河口湾相沉积。中全新世4.4~4.2 m层位海水种含量突然增加和4.4~4.6 m层位贝壳碎屑层指示可能有风暴潮事件发生;晚全新世0.3~0 m层段表层沉积物中硅藻丰度异常偏高,受人类活动影响较大。     

大湾区珠江口海上高密度电法探测

海域环境对高密度电阻率法在仪器设备、测量技术和反演解译等方面提出了更高要求,开展海上高密度电法的数值模拟和实测研究将进一步丰富近岸海域地质、资源和环境等问题的勘查手段.基于数值模拟和野外实测,深入研究了偶极-偶极、温纳、斯贝等不同装置对近岸海域典型地电模型的分辨能力和空间定位效果,并详细分析了海水导电性的影响,最后在珠江口伶仃洋海域开展了国内首次2条长剖面的实际测量.结果表明海水电导率对不同测量装置在探测深度和精度方面存在差异化影响,井中电缆利用浮力材料固定后,进行水面拖缆式偶极-偶极测量能大幅降低海底沉缆式测量的施工风险,实现复杂海域环境下高密度电法探测效果、深度与效率的优化折中.      

伶仃洋水域水体中的活性硅酸盐

根据１９８７年６月、８月、１１ １９８８年２月的历史资料,估算了伶仃洋水域活性硅酸盐的输入能量,研究了活性硅酸性与盐度间的相互关系及磷、氮和硅之间的比值。结果表明,通过四大口门输入伶仃洋的硅通量为１８５×１０＾４ｇ／ａ;回归分析的结果表明,除１９８８年２月外,其他航次硅酸盐与盐度间呈高度显著负相关,吴保守性,估水期（１９８８－０２）硅酸盐存在生物转移,转移量为１８．２％。磷、氮、硅之间的平均比值,     

人类活动对珠江伶仃洋余环流结构的影响研究：以洪季小潮为例

近20 a来,受高强度人类活动影响,珠江伶仃洋滩槽已发生远超自然过程的异变,其河口动力结构必然发生响应,影响物质输运过程。本研究利用三维水动力数值模型,探讨了伶仃洋河口小潮期余环流结构的变化特征及原因。结果表明：近20 a来伶仃洋底层余流强度提高,沿深槽上溯时向中滩偏转,易引起泥沙汇聚于此。中滩存在表层向西,底层向东的横向余环流结构,主要由非线性对流项和科氏力项驱动。中滩大规模采砂后引起对流项变化,造成余环流结构东移,表、底层余流增强,可加快表底层物质交换。西槽内存在表层向海、底层向陆的纵向余环流结构,主要由正压和斜压梯度力驱动。受浚深影响,向陆斜压梯度力和非线性对流项均增强,引起表层余流减小22%,而底层增大24%,这将削弱小潮期西槽内水体交换能力,即减慢物质输出,易造成西槽淤积、水环境恶化等影响。研究成果对研究人类活动干扰下的河口余环流结构及物质输运响应具有一定借鉴意义。     

珠江口伶仃洋海域营养盐的历史变化及影响因素研究

根据2006年丰水期和枯水期对珠江口伶仃洋海域的调查资料,分析了该海域营养盐的现状,发现丰水期NO₃-N和SiO₃-Si含量呈自口门向外逐渐降低的变化,NO₂-N和PO₄-P高值区则集中在深圳附近海域,枯水期各项营养盐均呈自口门向外逐渐降低的变化。结合1990年、1998年、2001年3个年份的资料,分析了珠江口邻近海域5项营养盐(SiO₃-Si,NO₃-N,NO₂-N,NH₄-N和PO₄-P)近20 a来的变化规律,并对其影响因素进行了探讨和分析。结果发现,NO₃-N,NO₂-N,NH₄-N和PO₄-P含量呈现显著上升趋势,DIN/DIP呈下降趋势。NO₃-N和SiO₃-Si含量丰水期显著高于枯水期,NO₂-N和PO₄-P则相反,径流携带作用是NO₃-N和SiO₃-Si的主要来源,而径流对NO₂-N和PO₄-P则起稀释作用。另外农业施肥的影响、围填海造成的海域面积缩小以及网箱养殖业饵料的不合理投放亦是造成珠江口伶仃洋海域DIN,DIP含量上升的因素。