不同围填海方案对南黄海辐射沙脊群海域的冲淤影响研究

本文采用MIKE21二维水动力模型模拟了南黄海辐射沙脊群海域的潮流形态,模拟结果与实测潮流基本一致.在此基础上,比较了三套不同围填海方案对工程附近区域的冲淤影响.从整体上看,三套方案都会对工程周边海域的海底冲淤产生明显影响.条子泥围填海工程后在其北部产生淤积,在东南部产生冲刷.东沙和高泥两座人工岛的建成使原本以弶港为中心扇形辐聚、辐散的潮流格局有所改变,潮流进出主要集中在西洋水道南端和黄沙洋水道西端这两条潮流通道,通道内流速增大,产生冲刷;而两人工岛东部和弶港东部海域产生淤积.基于目前的模拟结果,只建设高泥和东沙两座人工岛更有利于维持西洋水道和黄沙洋水道的畅通,对近岸港口资源具有保护作用.     

南黄海辐射沙脊群研究进展

南黄海辐射沙脊群是河流与海洋共同作用下形成的特殊地貌单元,它分布于陆海相互作用的地带,储存着海岸演变、海面变化、气候变化、河口环境以及海洋环境的各种信息,是研究全球环境变化和陆海相互作用的理想载体。本文从水文测验、卫星遥感、数字高程模型、人工神经网络、海洋沉积学、潮流数值模型共6个方面对该海域的研究成果进行了梳理。     

南黄海辐射沙脊群波浪场数值模拟

为了探明南黄海辐射沙脊群波浪场特征,以指导这一海域的港口建设,采用波浪折射绕射数学模型模拟了该海域的波浪场.不同工况波浪场的模拟结果表明,该海域波浪传播具有如下特征:(a)等波高线环绕辐射沙脊群顶点港呈弧形分布;(b)波浪多次破碎;(c)不同方向入射波所形成的辐聚带,位置不尽相同;(d)入射波周期对波浪场影响显著.     

南黄海辐射沙脊群苦水洋海域沉积地层特征及其环境演变

通过分析南黄海辐射沙脊群苦水洋海域铁板沙11DT06钻孔的沉积相序列、14 C测年数据、粒度特征及其沉积环境意义,并与该海域北翼潮流通道11DT01孔、里磕脚11DT02孔对比,重建了MIS 3阶段以来苦水洋海域的环境演变过程.铁板沙11DT06孔自上而下揭示了4个沉积序列:S1(潮流沙脊层)、S2(潮滩层)、S3(陆相硬黏土层)和S4(高潮滩层).MIS 3阶段以来苦水洋海域经历了潮滩(ca.44~25ka BP)、洪泛平原(陆相硬黏土层,ca.25~12ka BP)、滨岸沼泽与潮滩(ca.12~7ka BP)和水下沙脊-潮流通道(ca.7ka BP至今)等一系列环境演变过程.铁板沙潮流沙脊主要由细砂和粉砂质细砂组成,而MIS 3阶段与早全新世的潮滩沉积主要由黏土质粉砂和粉砂质黏土组成,分选性总体都较差,基本都为正偏态,表明沉积物粒度分布都存在细尾部分,这正是潮流沉积物的一大特点,与洪泛平原相的硬黏土层存在明显差异,指示了主控沉积动力环境的不同.苦水洋海域三个钻孔测试获得的11个AMS 14 C和2个OSL测年数据显示了海陆交互作用强烈地区测年结果的复杂性与不确定性.     

南黄海辐射沙洲成因的潮流数值模拟解释

用接近计算海域自然陆架坡度的均匀倾斜海底，对南黄海辐射沙洲区的潮流椭圆和潮流场进行数值模拟的结果表明，辐射状潮流场不依赖于海底地形而存在，相反，可能是产生和塑造辐射沙洲的主要动力，并用潮流和潮余流的计算结果，对沙洲区海底沉积物的运移，分布，海底沙洲北大南小的不对称性以及海底沙洲的动态作了解释。     

辐射沙脊群蒋家沙西段地貌演变特征

基于卫星遥感技术,采用地貌特征线遥感解析法,分析蒋家沙沙脊、黄沙洋水道和苦水洋水道1973—2014年地貌演变特征。结果表明,蒋家沙沙脊、黄沙洋水道和苦水洋水道是个有机整体,近岸段由西向东摆动,离岸段由北向南摆动,尤其是苦水洋水道往离岸方向(即向东)退缩极为显著。该特征可能与南北两大潮波系统交汇而成的移动驻潮波南移有关,该特征也揭示了该区域海床的时空冲淤规律。     

黄海辐射沙脊群海域水环境数值模拟研究

为了弄清黄海辐射沙脊群这一具有广阔潮间带典型海域的水动力及污染物扩散稀释情况,在该海域找到较为理想的污染物排放位置,采用沿深垂向平均二维数值模式对该海域的潮流场和物质扩散场进行了模拟,模拟过程中采用变网格技术和改进的“干湿法”处理动边界问题．通过海域水体余流场和几个典型位置Lagrange水质点运动轨迹的计算,分析了余流场对污染物运移的影响,并得到了该海域较为理想的污染物排放位置．     

南黄海辐射沙脊群地形遥感识别及分析

为认识南黄海辐射沙脊群的分布演变规律,并为海洋发展战略的实施提供参考资料,在综合分析国内外沙脊线以及中轴线提取方法的研究现状基础上,以南黄海辐射沙脊群为研究区,将遥感技术与中轴线、沙脊线结合形成遥感沙脊线法和遥感中轴线法,提取潮汐水道的平面中轴线和沙脊的沙脊线以进行沙脊群的动态演变监测.选用1992至2009年间4景TM遥感影像对辐射沙脊群地区进行沙脊线和中轴线提取,综合分析后得出以下结论:(1)黄沙洋中轴线的头部变化不大,分支点在17年间不断变动,尾部向北移动了3 383米.(2)苦水洋中轴线的变化很大,头部分支点向东南移动,中轴线后段完全变向.(3)西洋主轴尾部变化并不大,1992年后西侧的一支逐渐消失,未消失的两支在多年后又汇聚成新的一支.(4)东沙沙脊线主轴由一个分支变为两个分支,主轴弯曲程度逐年增加,并整体向东北移动.     

南黄海辐射沙脊群生物多样性非使用价值评估

生物多样性非使用价值主要指生物多样性在环境和生态系统方面的服务功能,非使用价值评估对生物多样性保护与可持续利用具有重要意义.本文运用条件价值评估法(CVM),设计支付卡式调查问卷,对南黄海辐射沙脊群生物多样性的非使用价值进行评估.在允许零支付意愿(WTP=0)的问卷引导方式、以个人为支付单位,以及规避零支付意愿、以家庭为支付单位两种情况下,分别计算居民对生物多样性保护的支付意愿,进而推算出生物多样性的非使用价值;并采用相关分析和回归分析方法,进一步探讨公众支付意愿的影响因素及影响程度.结果表明,允许WTP=0情况下,受访者的平均支付意愿为96.2元·(a·人)-1;规避WTP=0中,平均支付意愿为232.96元·(a·户)-1,两者差异在可接受范围内;南黄海辐射沙脊群生物多样性的非使用价值为每年5.32~5.92×108元.同时,受访者收入、对生物多样性及其受用海工程影响等相关知识的认知程度,是居民支付意愿的主要影响因素,其中收入水平的影响最为显著.研究结果可为海岸带综合开发空间协调与生态补偿政策制定提供科学依据.     

辐射沙脊群条子泥动力地貌演变遥感分析

针对辐射沙脊群汇聚带条子泥冲淤多变的特性,采用遥感与地面测量相结合的方法,重点选用10期低潮位遥感影像和2006-2009年4期地形测量数据,研究了条子泥二分水动力均衡、沙洲稳定性、主要潮水沟演变和近期地形冲淤.研究结果表明:条子泥相对稳定区主要分布于弶港近岸边滩和二分水滩脊;二分水总体稳定、先北后南摆动;近40年来,...     

南黄海辐射沙脊群浮游动物群落结构及季节变化

2011年5月(春季)、8月(夏季)、11月(秋季)和2012年2月(冬季)对南黄海辐射沙脊群进行了四个季节浮游动物调查,共鉴定浮游动物42种,夏季(30种)春季(25种)秋季(16种)冬季(14种).总平均丰度和总平均生物量分别为70.03ind·m-3和54mg·m-3,四季丰度由大到小依次为春季(144.61ind·m-3)冬季(51.76ind·m-3)秋季(46.28ind·m-3)夏季(37.47ind·m-3);生物量依次为春季(72mg·m-3)夏季(56mg·m-3)冬季(55mg·m-3)秋季(34mg·m-3).春季丰度和生物量的分布规律不明显,夏季向东北增加,秋季向东南增加,冬季整体分布较均匀.真刺唇角水蚤(Labidocera euchaeta)和中华哲水蚤(Calanus sinicus)是该海域的主要优势种,四个季节唯一的共同优势种是真刺唇角水蚤,数量大,分布广,春季中华哲水蚤对总丰度贡献最大,夏季由于水温的升高数量大幅减少,冬季又成为该海域的优势种.浮游动物多样性指数(H′)年均值为1.70,夏季(2.43)春季(1.97)秋季(1.31)冬季(1.08),该海区浮游动物整体群落结构较简单.对比发现该海域与邻近海域浮游动物种类组成和季节变化规律基本一致,但丰度和生物量较低.     

南黄海辐射沙洲区悬沙潮扩散规律数值研究

在对南黄海辐射沙洲区的潮汐,潮流特征作进一步探讨的基础上,数值模拟了该区的悬沙潮扩散。根据计算结果,分析了计算海域悬沙含量在一个半日潮过程中随潮流场的瞬时变化规律,研究了不同地点悬沙含量与潮位,潮流的关系,总结了涨、落潮平均含沙量的平面分布规律。结果表明,该区的潮流场控制着悬沙的扩散、运移和分布,进而控制着海底地形的发育,尤其是辐射沙洲北大南小不对称格架的塑造与辐射沙洲根部的加积淤高。     

高频地波雷达观测的南黄海辐射沙脊群夏季表层流场

利用2011年7月的高频地波雷达观测与现场同步常规观测资料和卫星风场资料,分析南黄海辐射沙脊群夏季表层余流特征.结果表明,南黄海辐射沙脊群近岸海域的表层余流向海辐散,外围海域的夏季表层余流向北.南黄海辐射沙脊群近岸海域表层余流的辐散格局主要受潮波与沙脊群水下地形的相互作用影响,外围海域夏季的北向表层余流格局主要受风场的控制.高频地波雷达观测的余流场为南黄海西部夏季浒苔迁移和平面分布的解释提供了佐证.     

辐射沙脊群地貌因子自动提取模型

使用常规遥感图像处理方法提取江苏沿海辐射沙脊群地貌因子,需要大量的人工解译工作,费时费力效率较低。研究使用Model Builder建模工具构建沙脊群地貌因子的自动提取模型,实现了地貌信息的一站式实时提取,避免多次重复工作,能够快速有效地得到较为准确的地貌因子。依据辐射沙脊群水边线、沙脊中心线自动化提取算法,在模型中集成了遥感图像处理和GIS的数据转换与空间分析功能。使用三期Landsat TM影像进行了提取试验;并将结果与原影像、传统目视解译方法获得的地貌特征数据进行了比较验证。结果表明,该方法有较高的实用意义,在水边线、沙脊中心线信息提取速度快、精度较高。     

渗透法在苏北辐射沙脊群海域潮流计算中的应用

针对苏北辐射沙脊群海域潮滩边界坡度小、存在浅滩显露的地形特点,将渗透法引入到潮流数值计算中,推导出考虑渗透时的二维潮流控制方程,并进行了数值模拟.数值模拟的计算结果和实测结果吻合较好,从计算得到的流场图中,明显可见潮滩、沙脊对潮流的影响,表明渗透法对于该海域的潮流计算具有很好的适用性.     

南黄海辐射沙脊北部水域“激流”特征及成因机制研究*

目前有关"激流"成因的研究不少,但基本处于观测与假说阶段,仍需从更多海流实测资料中继续丰富相关研究。选取南黄海辐射沙脊北部的主要潮汐通道西洋水道为研究对象,利用1980年、2001年和2008年的实测数据分析研究了"激流"的主要特征,并通过建立的二维潮流泥沙数学模型对"激流"的成因进行了初步探讨。研究认为,"激流"与涡旋、风应力无关,特殊地形是其发生的最基本条件之一。     

辐射沙脊群兰沙洋潮流通道沉积环境演化研究

通过对南黄海辐射沙脊群兰沙洋潮流通道07SR09孔的沉积相分析及粒度、14 C测年、有孔虫鉴定、磁化率等实验指标的测试结果分析,并结合区域文献和钻孔数据资料分析,研究了兰沙洋潮流通道晚更新世以来的沉积环境演化特征.晚更新世时,古长江曾在此流入南黄海,粒度测试结果表明,自晚更新世至今,因古长江逐渐南迁,古长江源的细砂含量也呈逐渐减少趋势.结合前人相关文献分析,推测本孔所处区域在古长江南迁后受到了后期物源在此沉积的影响,很可能是古黄河源物质,也有可能是潮流作用带来的较细颗粒在此沉积,这些后期沉积的较细颗粒在一定程度上"稀释"了本区的沉积物粒级构成.而据磁化率实验测试结果分析,并结合有孔虫种属分布及数量特征,揭示出自晚更新世以来,兰沙洋潮流通道的水动力变化环境渐趋稳定,可以作为优良的天然深水航道.     

南黄海辐射沙脊群大北槽东沙沉积物地球化学特征及沉积模式研究

根据南黄海辐射沙脊群大北槽东沙07SR03钻孔的沉积相及沉积物中的δ13 C和C/N特征,来研究晚更新世以来大北槽东沙地区海平面波动和沉积模式.07SR03孔AMS14 C测年得到钻孔年龄自深到浅处于(41420±615)~(5630±50)14C yrB.P..沉积相中主要以砂,粉砂和黏土为主,以粉砂居多.沉积物的δ13 C处于-26.504‰~-21.812‰之间,C/N为0.045~64.156,表现出大北槽东沙地区的晚更新世以来陆海交互作用显著,在07SR03孔的18~20m和55.6~70m均出现了δ13 C高值区,认为是陆地C4植物的有机质沉积影响,与冰期海退情况相符.研究南黄海大北槽区域晚更新世以来的海平面波动变化,40kaB.P.以来海侵海退交替,20kaB.P.左右迎来末次盛冰期,海平面降至-100m左右,之后气候回暖,海平面逐渐升高,12kaB.P.新仙女木期间小幅度海退,随后进入全新世海侵时期,经过海平面迅速升高后,海平面缓慢下降并趋于稳定.综合07SR03钻孔沉积相信息和有机质地球化学指标δ13 C和C/N,将大北槽东沙晚更新世以来自下而上的沉积分为河流相→潮滩相→陆地硬粘土相→潮滩相→滨岸相→近代潮流沙脊相的沉积模式.     

基于地貌情势的辐射沙脊群潜在土地资源分析

针对江苏沿海开发尤其是辐射沙脊群海域潜在土地资源开发、利用和保护问题,本文以维护辐射沙脊群宏观地貌情势为前提基础,以滩涂地形为数据源,采用起围高程为指标,分析了不同开发强度下辐射沙脊群潜在土地资源的数量与分布;以低潮特征的多时相遥感影像为数据源,采用滩涂遥感低潮出露重现率这一稳定性间接特征为指标,重点分析了条子泥、高泥、东沙这三个匡围核心区不同稳定性分级的潜在土地资源质量特征与分布;结合围垦规划需求探讨了条子泥等匡围核心区适宜围垦规模特征.结果表明:(1)根据不同起围高程,辐射沙脊群潜在土地资源数量巨大,可达1552~6827km2,其中沙洲潜在土地资源面积约为480~4141km2;(2)根据1973—2011年近40年和2005—2014年近10年低潮特征遥感影像的稳定性特征分析,以理论深度基面0m为界,条子泥、高泥和东沙稳定区优质土地资源面积总量分别为605.65km2和762.77km2,稳定等级呈圈层状分布,内部为稳定区,主要分布在沙脊中心滩脊线两侧,其次为基本稳定区,受潮沟活动影响反复冲刷,最外围则为不稳定区,出露较少;(3)条子泥、高泥和东沙三者,最适宜的匡围高程为废黄河口基面0m,局部区域东沙可降低至理论深度基面0m以上,适宜匡围规模为612~712km2.     

辐射沙脊小庙洪水道口门形态演变及其水动力机制研究

 近40年来地形资料对比显示,小庙洪水道口门段存在北淤南冲的演变趋势,口门段北水道深槽不断萎缩直至消失,南水道则充分发展。通过对实测水文资料分析和所建立的潮流数学模型,从动力的角度阐述了小庙洪口门各水道多年来冲淤变化的机制。研究表明小庙洪水道是受潮流控制为主的潮汐水道,水道近年来之所以表现出南冲北淤的状态,与口门水道内部潮流的性质有很大的相关性。北水道呈涨潮水道性质,中、南水道表现出落潮水道性质。南、中水道断面输沙量为净泄,北水道断面为净进,水道口门段悬沙存在“北进南出”趋势,悬沙运移的趋势与近几十年来小庙水道北水道淤积、萎缩;南水道冲刷、发展的态势相符合。