江苏中部海岸潮滩沉积速率特征值的数值实验分析

来自岸外辐射沙脊群和废黄河口的细颗粒沉积物供给使江苏中部海岸潮滩快速淤长,其潮间带沉积速率以1~5cm·a-1为特征值.针对该特征值的控制机理问题,本文以王港潮滩为原型,用数值实验方法重现了滩面悬沙输运格局,通过沉积连续方程模拟了海岸剖面上沉积速率的分布特征.结果表明细颗粒物质在潮间带上部强烈堆积,在给定的模拟条件下,最大沉积速率值与上述特征值相当;潮滩沉积速率随岸外水体悬沙浓度的降低而降低,"由淤转冲"的临界悬沙浓度值约为0.4kg·m-3,这表明若沉积物供应下降至一定水平,潮滩剖面将不能维持稳定.模拟结果显示,虽然目前江苏中部海岸潮滩呈淤长状态,但未来将面临因物源匮乏而转为侵蚀的风险,这对于海岸防护和生态系统保护是一个新的挑战.     

潮滩减少对杭州湾悬沙特征的影响

1974至2020年间,杭州湾沿岸潮滩累计减少面积将达1 290 km2,占杭州湾水域面积的25.8%.基于FVCOM水动力数值模型,耦合水沙密度,引入悬浮泥沙对底边界层的影响,并考虑细颗粒泥沙絮凝过程,建立河口三维细颗粒泥沙数值模型,提高了高悬沙浓度河口悬沙数值模拟的准确性.实测及卫星反演数据验证结果显示,该模型能较好地模拟杭州湾水沙运动.基于所建模型,采用不同时期的杭州湾潮滩数据,研究潮滩面积减小对悬沙浓度、悬沙通量及冲淤分布的影响机理.结果显示:潮滩减少过程中湾内流速及底床切应力发生变化,进而影响湾内悬沙浓度.杭州湾潮滩减少导致乍浦以西水域流速降低,月均悬沙浓度最大减幅高达30%.乍浦以东水域流速增大,月均悬沙浓度升高约15%.潮滩减少主要通过影响潮泵效应,进而改变湾内悬沙输运特征,平流输沙项在潮滩减少过程中对杭州湾悬沙特征的影响较小.1974至2003年间,杭州湾潮滩面积减少约787 km2,澉浦断面潮泵效应增强,陆向悬沙净通量增大,金山、芦潮港断面陆向悬沙净通量减小,杭州湾淤积量减少.2003至2020年间潮滩面积减少约503 km2,金山、芦潮港断面潮泵效应增强,陆向悬沙净通量增加,而澉浦断面由于潮泵效应减弱导致悬沙净通量减小.杭州湾内湾淤积量不断增大,外湾冲刷量逐渐增大.研究结果可为河口海岸规划和环境管理提供科学依据.     

南黄海如东近岸海域的沉积物特征与输运趋势

2003年在南黄海如东近岸海域获取了表层底质样397个,进行粒度分析,获取粒度参数．分析结果表明,如东近岸海域的表层沉积物以砂质粉砂和粉砂质砂为主,其物源主要是古长江残留物质,受现代水动力作用改造并掺混一定数量的现代长江入海物质和江苏沿岸侵蚀的物质．采用粒径趋势进行分析,发现该海域深槽中的沉积物主要向外海输运,但在中部海洋沙、太阳沙以西存在一个沉积物汇聚中心．     

黄海中部海岸岸滩演变的趋势

根据黄海中部的海岸和海滩的物质结构和动态特征,可将海岸划分为:高、低波能交互变化及其所形成的侵蚀—堆积岸段;废黄河三角洲的高波能侵蚀岸段;海州湾湾顶的低波能堆积岸段等三种类型。通过各岸段海水动力与岸滩剖面塑造的关系,探讨岸滩演变和沿岸泥沙流强度的变化。     

山东半岛和黄河三角洲的海岸侵蚀与防治对策

 海岸侵蚀是一种渐进式或突发式的特殊海洋地质灾害。山东半岛和黄河三角洲分布有粉砂淤泥质海岸、砂质海岸、基岩海岸、黄土台地海岸等类型的海岸。近几十年来,山东半岛和黄河三角洲海岸受河流改道与入海河流输沙量减少、海面上升、风暴潮等自然因素及在河流上游建设水库拦蓄泥沙、沿岸挖沙及海滩采沙、不合理的海岸工程建设、海岸湿地植被和防护林破坏、不合理的滨海旅游项目建设等人为因素的影响,发生了普遍而严重的海岸侵蚀。对此,本文提出了加强海岸带开发管理,严禁海岸带非法采沙,人工海滩补沙,建海堤、丁坝和离岸堤,实施岬控工程和恢复、重建退化海岸盐沼湿地等防治海岸侵蚀的措施。     

苏北废黄河三角洲海岸线历史时空演化研究

苏北废黄河三角洲属淤泥质海岸类型,是我国海岸侵蚀严重的地区之一.本文根据地形图、海图、历史地图、遥感影像及历史文献等资料,应用GIS/RS技术及数理统计原理,对废黄河三角洲海岸线空间演化特征进行定量分析,以研究历史时期以来苏北废黄河三角洲岸线的整体演变特征.自春秋以来,废黄河三角洲海岸线经历了春秋至北宋的相对稳定,北宋后快速向海推进,再向陆侵蚀内移并逐渐趋于稳定的过程,这一过程主要受黄河南徙与北归的控制.1989年以来,中山河口至扁担河口岸段是主要侵蚀区,不同部位蚀退速率有差异,北部蚀退速率小于南部,中山河口以北、夸套河口以南则以淤积为主,这种差异主要受沿岸地形及人类活动的影响.     

典型潮汐水道悬沙浓度的潮控机理模拟分析

根据南京大学海岸与海岛开发教育部重点实验室2012年在南黄海辐射沙脊群西洋水道所获的全潮水文观测数据,分析了流速、悬沙浓度以及近底部切应力的时间变化序列.应用均衡态条件建立了悬沙浓度特征值模型,探讨了各个相关参数变化对悬沙浓度均衡态的影响.结果表明:(1)本研究区潮周期内的大部分时间近底部切应力大于沉积物临界起动切应力,再悬浮作用活跃;(2)给定初始悬沙浓度、沉降速率等参数,经过若干潮周期后悬沙浓度会达到均衡态,此时大小潮周期内侵蚀通量和沉降通量的总量相等,此后各个潮周期内悬沙浓度时间序列随潮相发生变化,但在相同潮相的情况下悬沙浓度显现出相同的时空分布;(3)若改变悬沙沉降速率大小而固定其余参数不变,则沉降速率越大,达到均衡态时的悬沙浓度特征值越低;(4)若改变再悬浮系数大小而固定其余参数不变,则再悬浮系数越大,达到均衡态时悬沙浓度特征值越高.因此,潮汐环境中的悬沙浓度特征值不仅受控于潮流的强弱,同时也受控于表层沉积物本身的性质(粒度和粘性,它们决定了沉降速率与再悬浮系数的大小).     

基于粒级分离的长江口及邻近陆架沉积物磁性特征及其环境意义

在粒级分离的基础上,对长江河口及邻近陆架22个表层沉积物进行了磁学表征,探讨了磁性特征对物源、输运、沉积动力等环境信息的指示意义.研究结果表明,长江入海泥沙、残留砂及废黄河物质是长江口外水下三角洲及邻近陆架沉积物磁性特征的主要物源影响因素,但3者的空间分布不同.沉积物磁化率(x)、饱和等温剩磁(SIRM)、硬剩磁(HI...     

长江河口表层沉积物输移特征分析

基于聚类分析和Gao-Colliins粒径趋势分析模型对长江口948个表层沉积物样品的特征及输移进行研究,结果表明:长江口表层沉积物的变化可划分为3类:第一类沉积物以粉砂为主,主要分布在长江口外东南方向10~40 m等深线以浅区。第二类沉积物主要以粉砂质砂、砂质粉砂为主,主要分布在长江口苏北沿岸以东海域20~40 m等深线之间。第三类沉积物以细砂、中细砂为主,分布区域主要在苏北沿岸地区。长江口外沉积物整体的输移趋势大致可分为沿岸向南和朝口外偏东北两个方向。长江北支出口附近沉积物有向河口内输移的趋势,北支口外20~40 m等深线之间有来自苏北沿岸、外海陆架的来沙在此汇聚后转向东北方向输移。南、北港口外受径流、沿岸流的影响大部分沿岸向南输移,另一部分向外海陆架输移,并在10 m等深线处部分泥沙输移趋势逆时针偏向东北,在研究区域东北角存在有陆架向河口的输移趋势。     

新洋港河口悬沙特征与再悬浮过程

中小型入海河口由于数量众多、分布广泛,其沉积动力学特征对于河口区的地貌环境演化等具有重要意义.新洋港河口是江苏淤泥质平原海岸上的典型中小型建闸河口,本文通过在新洋港河口进行的高精度三船同步现场观测,研究了河口的悬沙特征及沉积物对再悬浮作用的响应状况.结果表明,潮周期内悬沙浓度变化显著,涨潮及开闸放水期间悬沙浓度较大,最大平均悬沙浓度达1.45g·L-1;而在其它时间段内悬沙浓度较小,从口门至闸门悬沙浓度有逐渐增大趋势.潮周期内典型时刻悬沙垂向分布符合"L型"分布特点,表、底层悬沙浓度差异显著.在有径流下泻期间,悬沙浓度垂向变化较为均匀,水体混合作用显著.悬沙平均粒径介于5~10μm;悬沙组分以粉砂为主,平均含量在70%以上.闸下及入海口区域再悬浮作用显著,最大再悬浮通量为10-4~10-3 kg·m-2·s-1,从口门至河闸呈递减趋势;同时,悬沙出现粗化现象,砂组分含量增加.     

东海近岸带沉积物陆源矿物组份的比较研究

自长江口向南至浙闽的东海近岸海域展布一条连续的细粒沉积物带,该带对现代河口海岸过程有着直接的影响.本文在阐述长江口、杭州湾、浙中沿岸和温州湾的区域背景以及重矿物、粘土矿物组份的基础上,运用Q型逐步聚类分析方法对上述四个区域和苏北废黄河口的矿物组份进行比较研究.主要与粗粒物质伴生的重矿物分布除紧邻的长江口与杭州湾外均显示突出的区域个性,反映区域地质背景的烙印,沿岸输移作用很弱.但是主要与细粒物质伴生的粘土矿物分布呈现极佳的相似性,存在泥沙补给的同源联系.产生这种物质联系的主要因素是长江入海悬沙以南下沿岸流为载体向浙闽海岸的扩散输移.     

朱家尖南沙海滩剖面变化特征与泥沙输运

在对朱家尖岛南沙海滩的沉积环境、动力条件、地形地貌进行调查与监测的基础上,利用不同的波能流公式对海岸的沿岸泥沙运动进行计算与分析。结果表明:该海滩沉积物以沙为主,物质来源主要是邻近的海岸基岩风化侵蚀产物;受海岸波浪、潮汐、潮流等动力条件和沉积环境综合作用的影响,海滩剖面地形的季节性变化明显:夏季侵蚀、冬季淤积;海滩东侧侵蚀、西部淤积的年际变化特点与沿岸输沙密切相关;沿岸输沙计算结果显示各岸段沿岸净输沙量平均值介于43.85×10³~172.77×10³ m³/a;自东向西的沿岸输沙主要由ESE、SE向的入射波所致,自南向北的沿岸输沙由S向入射波所致,在不考虑人类活动对海滩影响的情况下,沿岸输沙在海滩长期的演化过程中起到了关键作用。     

黄海中部海岸岸滩演变的趋势

根据黄海中部的海岸和海滩的物质结构和动态特征,可将海岸划分为:高、低波能交互变化及莫所形成的侵蚀一堆积岸段;度黄河三角洲的高波能侵蚀岸段;海州湾湾顶的低波能堆积岸段等三种类型。通过各岸段海水动力与岸滩剖面塑造的关系,探讨岸潍演变和沿岸泥沙流强度的变化。     

波-流共同作用下的三维悬沙输运数学模型

依据三维动量方程和连续方程,通过将流场和悬沙场分别分解成3种不同时间尺度的速度和悬沙浓度的叠加,从理论上较严密地建立了适合于河口海岸地区、能合理反映波浪影响的三维流场方程和波-流共同作用下的三维悬沙扩散方程,从而构成了研究波-流共同作用下三维悬沙输运的数学模型,为进一步研究波-流共同作用下的悬沙输运特性提供了理论框架.     

长江口崇明东滩冬季沉积物水界面营养盐通量

对长江口崇明东滩冬季沉积物中营养盐早期成岩过程和沉积物 水界面营养盐通量及其影响因素进行了研究.其中,高潮滩对各项营养盐均有显著吸收,中潮滩主要表现为对TIN和SiO2-3的释放,低潮滩由于受到局部水动力作用影响,营养盐通量存在较大不确定性.分子扩散作用对沉积物 水界面营养盐通量的贡献不大.由于潮滩对于水体PO3-4浓度的影响能力高于对TIN和SiO2-3的影响能力,潮滩能够在一定程度上促进水体中N/P和Si/P比的增加.     

近8 ka东亚冬季风记录在东海内陆架的建立

目的在于尝试从东海内陆架上建立全新世高分辨率的东亚冬季风替代性序列.通过对位于东海内陆架闽浙沿岸泥质中部的PC-6孔(740 cm)进行AMS14C年龄测试和粒度分析,综合沉积构造、沉积层序与海平面变化讨论该孔的沉积环境,其上(0~450 cm)、中(450~540 cm)、下(540~740 cm)段分别对应于前滨、近滨和与现今环境基本一致的浅海沉积环境,其中上段的沉积作用主要受控于东海冬季沿岸流.通过计算该孔的粒级-标准偏差,提取了环境敏感粒度组分,该孔沉积物粒度由以28μm为界的2个粒度子体构成,它们的峰值即约5~6μm与102~125μm分别为对应于冬季沿岸流和波浪的敏感粒级;细粒组分(<28μm)对应于沿岸流,为沿岸流所携带,表现为平行于海岸的横向迁移,粗粒组分对应于波浪,沉积物以垂直于海岸的纵向迁移为主.PC-6孔上段细粒组分的含量一般在85%以上,利用其平均粒径序列建立了研究东亚冬季风演化的替代性序列.     

三角洲海岸土地利用侵蚀暴露度分析及其空间规划意义——以上海浦东新区为例

受全球变暖背景下的海平面上升及流域减沙的影响,全球三角洲海岸侵蚀灾害风险加大.评估三角洲地貌未来变化及其侵蚀脆弱性,并分析海岸土地利用的暴露度,对海岸带国土空间规划、防灾减灾和社会经济可持续发展具有重要意义.本研究以位于长江三角洲海岸的上海浦东新区为例,以2016年河口地形、2019年海岸土地利用为基础,结合2035年河流来沙1.25亿t/a、海平面累计上升16.5 cm情景下的河口地貌模拟以及浦东新区2035年规划,评估了当前和2035年海岸侵蚀脆弱性及土地利用价值的暴露度,进而提出国土空间规划的建议.研究结果表明,近千年以来的地貌演变格局决定了海岸侵蚀脆弱性的基本空间格局,以土地利用暴露度与海岸侵蚀脆弱性等级为指标,两者具有高和极高等级的岸段目前长度为32.3 km,占浦东新区海岸长度的31.1%;随着未来流域减沙以及浦东新区的发展, 2035年其长度增加至47.5 km,比例升高为45.8%. 2035年,浦东机场及杭州湾北岸芦潮港区域侵蚀脆弱性等级增加,根据现有规划,这两个区域是航空枢纽和南汇新城建设的核心区域,其土地利用暴露度等级也将增加,在规划的实施过程中需要加强上述区域监...     

湄洲湾秀屿港进港航道悬沙分布特征和运移趋势

湄洲湾秀屿港是福建海岸重要的港口之一,港口发展需要了解湄洲湾海域的海流及悬沙分布变化特征.本研究对湄洲湾秀屿港进港航道3个站位进行周日连续水文、泥沙观测,通过对获取的数据进行分析比较,得出湄洲湾秀屿进港航道泥沙变化特征和运移特征.湄洲湾潮流为正规半日潮流.由于受地形所制约,潮流为比较稳定的往复流.涨、落急时刻流速大,含沙量随之增大并形成于底层.由于湄洲湾无大径流输沙,周边海岸的侵蚀输沙影响也不大,海域悬沙量浓度主要取决于潮流掀沙.本调查区域悬沙的颗粒主要集中在0.004~0.063 mm,现场测定的海流流速与泥沙的启动流速相关,流速与泥沙的浓度基本是正相关关系.湄洲湾余流总趋势是表层向外,底层向内,在近湾顶的秀屿西北海区存在潮汐余流环流,断面净输沙量进大于出.     

波浪作用下悬沙垂向扩散特性的实验研究

采集长江口潮滩的天然沙,利用华东师范大学河口海岸学国家重点实验室的波、流水槽,进行了波浪作用下悬沙垂向扩散特性的实验研究.根据实验数据,分别获得规则波和随机波作用下悬沙浓度垂线分布,并确定了在不同波浪作用条件下的悬沙垂向扩散系数以及其它垂向分布.     

射阳海岸带修复工程效果数值模拟研究

近年来受黄河三角洲区域侵蚀影响，射阳海岸带湿地面积急剧减小，急需开展生态整治修复工程.应用河口海岸潮流泥沙数值模拟系统，计算分析项目建设前后海洋水文动力和泥沙冲淤环境改变，并通过物模试验进一步验证海床冲淤情况.模型计算结果表明项目建设后，潜堤两侧流速及堤后波高也出现不同程度的减小，有利于形成堤内侧床面增积的状态，潜堤内床面增加的年淤积厚度约0.02～0.45 m，工程岸段逐渐向冲淤平衡或微冲微淤状态发展.堤后波能降低，阻挡了波浪对海堤的侵蚀，近岸冲刷幅度均有降低.物模试验结果表明方案实施后南侧、北侧堤后平均冲刷深度分别减小为0.03、0.02 m.根据研究结果可知该工程能发挥对内部潮滩的保护作用.