海岸线变化速率及趋势定量分析研究

从三个层次阐述了海岸线变化趋势分析的定量计算方法,首先讨论了海岸线变化速率计算的统计分析方法,以及提出了分形维数速率的计算方法;其次分析了基于变化速率和灰色预测模型的海岸线变化趋势预测方法;最后建立了海岸线变化趋势分析的基本工作流程.     

6000年来我国低平海岸线的冲淤变化及其对海岩带开发的影响

自约6ka前我国海岸轮廓形成以来，海岸线主要呈淤进状态，在距今6－3ka前，因黄河等河流泥沙主要填淤平原洼地，岸线稳定微涨，在距久3ka至20世纪60年代，河流以巨量泥沙使海岸线，尤其是低平的平原海岸线迅速外移；最近30a来，因为黄河等河流入海水沙大量减少，造成目前除行水河口处涨外，多数岸段转为侵蚀或稳定，且被侵蚀岩线有逐渐扩大的趋势。这种变化导致了新淤土地的减少，也破坏了原有的沙滩、湿地资源，需要采取一些措施以减少海岸侵蚀带来的损失。     

中国大陆海岸线近30 a的时空变化分析

基于遥感和地理信息系统的方法与技术,以1980、1990、2000和2010年4个时期为特征年,对近30年来我国大陆海岸线时空变化特征进行了分析研究。结果显示:（1）海岸类型转化显著,人工岸线所占比例由1980年的24.6%上升到2010年的56.1%;（2）海岸线变化呈现显著区域特征,变化较剧烈的区域集中在珠江口岸段、长江口-杭州湾岸段、海州湾-吕四段、滦河口-潍河口段及辽河口-葫芦岛港段;（3）3个时期相比,海岸开发由早期的围垦养殖向后期的城镇建设和海洋运输开发方式转变,并且这种转换方式在南方早于北方。     

基于遥感的黄河三角洲海岸线变化研究

以黄河三角洲的Landsat TM/ETM+影像(1989~2009年)为数据源,采用遥感与地理信息系统技术,对黄河三角洲的岸线与面积变化进行监测。结果表明:1989年以来,黄河三角洲的岸线形状及长度均发生了较大变化,其中北部的刁口河流路区岸线向内陆蚀退明显;清水沟流路区的岸线整体向海域推进,部分区域有蚀退现象;神仙沟流路区主要为人工海堤,岸线变化不大。黄河三角洲的整体面积在1989~2009年处于增加中,但2006~2009年,面积变化为负值。从淤蚀情况来看,1989~2009年,黄河三角洲的淤蚀强度经历了"和缓-剧烈"的过程。这说明20年来黄河三角洲整体上处于增长发育中,但2006年后三角洲整体上呈现蚀退现象,同时黄河三角洲的淤蚀情况变得比以往更剧烈,意味着更强的海陆交汇作用和岸线变化。黄河的入海流路、水沙量、降水量等是影响三角洲岸线变化的重要因素,而人工堤坝能够在一定程度上维持海岸线的稳定。对黄河三角洲海岸线变化的研究有助于有效地管理和保护区域的社会和生态环境。     

海岸线变化速率计算方法及影响要素分析

计算历史时期海岸线变化率常用的数学方法有端点法、平均速率法、线性回归法和折剪法。对于线性均变海岸，这几种方法的计算结果之间差异很小，反映的岸线变化趋势比较一致，但对于振荡性或过渡性海岸，计算结果之间有较大的差异。端点法和平均速率法能较好地反映长期岸线变化的总趋势；线性回归法有助于反映海岸变化的过程和规律性；折剪法则可以发现并删除数据序列中的不稳定因素，减小这些异常值的影响。平均速率法在引入最小临界时间概念后，可以平滑突发事件对总计算结果的影响。若引入最小临界时间前后的计算结果有较大变化，则应引起对海岸变化过程中的短期事件的关注。对线性均变海岸，在实际工作中可以根据从简有效的原则选择计算方法，而振荡性和过渡性海岸则应综合使用各种计算方法，尽量以多元回归法取代线性回归法来反映岸线变化规律。计算中使用的数据总量和取样频度、总采样时间长度及数据的精度均会影响到计算结果的精度。以山东日照的2个岸段为例，分析了过去20a间岸线的长期观测资料。结果表明，影响2个岸段演化的因素和2个海滩的发育过程明显不同。第一岸段为典型的线性均变海岸，各数学方法计算结果基本一致，根据过去20a的资料计算得到的岸线变化率，可以作为未来岸线变化预测的依据。而第二岸段则明显受到人为海岸活动的控制，不同方法计算的岸线变化率明显不同，岸线发展过程中的短期振荡性显著，根据历史观测资料计算的海岸线变化速率，仅可作为未来岸线变化趋势预测的背景资料，进一步的监测是科学预测未来岸线变化的基础。     

黄河三角洲海岸线变化及其环境地质效应

以1855、1954、1976年和1992年的高潮线对比分析黄河三角洲海岸线的整体变化情况,表明在行河岸段,海岸线迅速向前淤进,而在非行河段,由于风浪、海流等侵袭,岸线后退,采用1976、1982、1987、1990年和1995年海区实测水深资料,以-2m等深线的变化来研究清水沟流路河口三角洲岸线的动态变化过程,发现河口造陆速度已逐渐变慢,反映出河口尾闾从初期发育走向萎缩的趋势。岸线变化的环境地质效应表现在多方面,对下游河道中淤影响最重要的是河床主槽持续淤积及同流量水位的抬升所带来的防洪风险的增大。     

海岸线变化速率的灰关联分析方法研究

海岸线的变化是一个复杂的灰色过程,了解海岸线的变化特征、变化过程和变化趋势,对促进海岸带的管理起着重要作用。针对海岸线历史数据的有限性和变化过程的灰色性,介绍了海岸线变化速率计算方法及其意义,以及灰关联分析方法的基本原理,提出了海岸线变化速率灰关联分析模式的基本步骤,分析了泉州古浮澳的海岸线变化情况。     

唐山市海岸线变化特征及环境影响效应分析

对唐山市1979-2012年以来5个不同时期的遥感数据进行解译,结果显示33年间海岸线长度增加了81.8 km。岸线变化主要受人类活动的影响,其变化对应了经济发展的三个时期:1979-1991年是海洋工业和海水养殖业从起步到迅速发展的阶段,盐田、养殖池等人工堤坝岸段快速增长;1991-2000年是港口发展起步,海洋工业和海水养殖业平稳发展的阶段,各类岸线长度增长缓慢;2000-2012年是曹妃甸区、唐山港等重大工程建设迅猛发展的阶段,港口岸线迅速增长。受海岸线变化的影响,唐山沿海沙坝—泻湖地貌体系遭到了破坏,曹妃甸海域海洋水动力条件发生了改变。预测至2020年,在沿海经济开发的影响下唐山市海岸线长度将继续增加。     

近30年威海市海岸线时空变化及其驱动力

海岸线对沿海地区生态环境、潮间带的滩涂资源量以及湿地生态系统等都具有重要的影响。基于遥感与GIS技术,提取并矢量化了山东省威海地区1988、1994、1999、2007、2014年和2017年6个时期的海岸线,对其30 a来的时空变化及其驱动力进行了研究。结果表明:威海市海岸线的变化主要体现在不同岸线类型长度所占比例的改变;在总长度上,威海市海岸线呈现出持续增长的趋势,30 a间增加了74. 7 km,增长速率为2. 49 km/a;在岸线类型方面,该地区以人工岸线为主,其中养殖围堤的比重最大,占岸线总长度的39. 4%。研究认为,威海市海岸线的变化主要受人为因素的影响,这些因素会引起海岸带多种资源和生态过程的改变,会直接影响沿海人们的生存和发展。     

黄河入海径流量与河口沉积物的侵蚀关系

河口地区海水环境变化复杂,岸滩侵蚀严重,入海径流对侵蚀的影响不可忽视。从入海径流量与河口盐度变化的关系入手,主要阐述了海水盐度变化对河口泥沙沉降及泥沙沉降后固结的影响,进而讨论盐度变化对河口沉积物侵蚀的影响,其中,着重对黄河口地区入海径流量与河口沉积物侵蚀的关系进行了探讨;并且概述了黄河口沉积物侵蚀相关的研究情况,指出在黄河三角洲等河口岸滩侵蚀的研究中,可以以盐度等为媒介,把入海径流与沉积物本身联系起来,综合考虑分析岸滩侵蚀机理。     

黄河河口演变(Ⅰ) --(一)河口水文特征

本文利用20世纪后半个世纪的完整实测资料，研究了河口径流量与输沙量的变化，自50年代至90年代呈明显递减。对黄河口的水文特征：水情、沙情、断流、离子流量、滨海潮汐、潮流、余流、温、盐度分布、风暴潮、拦门沙与盐水楔等作出定性和定量的论述。对断流的危害、成因及缓解对策作出分析。河口淤积、延伸、改道对黄河下游的影响也作出时空上的定量分析。对1855年以来近代黄河三角洲海岸线变化，作出了定量研究。     

南渡江河口洪、枯季节水文泥沙变化特征及台风“海鸥”对入海水沙的影响

基于2014年最新的洪、枯季节实测资料,分析了南渡江河口海域水文泥沙的季节性变化特征,借助台风"海鸥"过境期间的河道监测数据,研究了台风天气造成的洪水事件对河流入海水沙通量的影响。研究结果表明:(1)洪、枯季节河口海域的水体层化作用不强,洪季的水温高于枯季,但盐度低于枯季。水温呈现向海递减的趋势,而盐度整体分布较为均匀;(2)河口水体含沙量近岸大于远岸,枯季河口三角洲泥沙向西输运。洪季含沙量明显高于枯季,大量泥沙在台风季节被冲刷入海,而后向海或向西输运扩散;(3)河口海域为不规则全日潮,呈现东西向往复流特征。温度、盐度和浊度均呈现较强的潮汐性变化特征;(4)枯季河道内存在明显的盐水楔,锋面处的垂向梯度很大,在口门向陆大约12—15 km以远的河道水体不再受潮汐影响;(5)台风"海鸥"影响下,南渡江洪峰期间的径流量和含沙量均远远超过多年平均值,反映了南渡江河口地区"台风季节"的特点。     

调水调沙影响下黄河口泥沙异重流过程

利用黄河干流大型水库进行调水调沙,在短期内将大量沉积物快速输送入海,是河口泥沙异重流触发的重要窗口期。根据2010年调水调沙期间黄河口沉积动力现场观测资料,建立覆盖整个渤海海域的ROMS数学模型,以黄河利津站逐日水沙数据和海域潮汐、风场数据作为模型驱动条件,模拟调水调沙期间的河口泥沙异重流发育过程。模拟结果显示,在没有大风扰动的情况下,河流入海悬沙浓度>29.0 kg/m3时会在河口产生高密度泥沙异重流。黄河冲淡水携带大量悬浮物从河口流出后,与海水迅速混合,在潮流影响下,冲淡水舌随时间由西北向东南偏转,输运至莱州湾西侧。淡水和沉积物主要以表层羽状流和底层异重流形式输运：表层羽状流扩展范围较大,输运路径为河口西北方向—远岸（河口东北区域）—莱州湾西侧;底层异重流扩散范围较小,输运路径为河口西北方向—河口沿岸（东）—莱州湾西侧。河口泥沙异重流生消和水体垂向结构存在周期性变化特征：落潮时段异重流发育较好,水体层化增强;涨潮时段异重流逐渐消亡,水体混合增强。估算出黄河口清水沟清8叉流路主泓区内水体由河口径流、潮汐应变和潮汐搅动引起的势能变化率,其中潮汐应变和潮汐搅动起主导作用,比河口径流引起的势能变化率高出2～3个数量级（102～103）。     

鸭绿江河口地区沉积物的粒度变化及影响因素

通过对比鸭绿江河口不同地区柱状样的粒度参数及敏感组分变化规律,分析了河口不同地区沉积动力环境和沉积特征的差异;结合代表性柱状样的210Pb测年,分析了柱状样在不同时期自然和人类活动影响下的沉积特征变化。结果表明,西水道主要受潮流作用而含有泥沙互层,粒度参数变化小;西岸潮滩受潮流和波浪作用含有贝壳碎屑,并在顶部出现粗化层。近几十年来,鸭绿江河口地区沉积特征的变化主要由于人类活动对水沙入海通量的影响:1941年以前柱状样的波动沉积特征反映了河流山溪性特征;1941—1970(1980)年随水沙入海通量减少而呈现砂含量降低、粉砂增加的特征;1970(1980)—1990年由于水沙入海通量变化较小,而呈现沉积物组成和敏感组分保持稳定的特征;但1990年后随水沙入海通量的进一步降低,邻近河口区域的沉积物出现明显的粗化。     

黄河口“烂泥”波浪特性的分析

根据１９９１年１１月２３－２４日现场波浪测量资料，分析了黄河口“烂泥”的消波效应。结果表明，波浪传至“烂泥”后波高和周期均有明显减小，波浪频谱也有较大的变化，“烂泥”是一个天然的“避风港”。     

黄河口埕岛海域悬浮沉积物沉降规律原位观测

运用时间序列沉积物捕获器,原位捕获了黄河口埕岛海域某观测点的沉降沉积物,并结合同步的波浪、海流、水深等水动力参数观测以及后续土样粒径分析等研究手段,计算了沉降通量,推断了沉降沉积物的来源,并结合理论计算探讨了悬浮沉积物沉降过程的影响因素以及沉降量在再悬浮量中所占的比例。研究结果表明:黄河口埕岛海域的悬浮沉积物沉降通量约为120~280 g·m-2·d-1,与该海域的再悬浮通量有着很好的正相关关系,推测很可能主要来源于海底沉积物的再悬浮;在该海域,即使过剩剪切力持续大于0,悬浮沉积物仍然会发生沉降,并且可以大于过剩剪切力小于0时的沉降量,推测与该地区粉质土海床的液化特性有关;再悬浮沉积物大约有5%发生原位沉降,绝大部分沉积物保持悬浮或者被输运至异地,这与该地区海底遭受强烈侵蚀的现象相一致。     

气候变化和人类活动对黄河中游输沙量影响的甄别

根据黄河流域1951-2011年间的主要水文站实测降雨量、径流量和输沙量的月际和年际序列资料,采用水文法和对比分析法,发现在4个阶段(1951-1968、1969-1986、1987-1999、2000-2011年)内汛期5-9月份的产沙率变化为80.97%、78.04%、89.31%、97.42%。建立了基准期的汛期"降雨量-输沙量"关系统计模型,据此估算人类活动对其输沙量的减少贡献快速上升,2000-2011年期间基本上完全受人类活动(小浪底水库调蓄)控制,气候变化(主要为降雨)的影响已不足3%。研究结果表明,过去的61年来黄河河流系统发生重大调整,河流输沙量的变化由过去的气候因素控制快速转变为人类活动控制,导致黄河入海泥沙通量在快速减少,对黄河三角洲的冲淤演变产生了根本性的影响。     

广利港海域悬沙分布及黄河口泥沙扩散对其影响

基于遥感影像资料和实测水文泥沙资料,对广利河口海域悬沙分布特征和黄河口入海泥沙扩散进行了分析研究。结果得出,在一般天气情况下,广利港海域工程海域含沙量比较低(3),黄河口泥沙向南直接扩散距离为10~20 km,对工程区无直接影响,但是在大风天气下,广利河口附近海域含沙量会增高至0.5 kg/m3以上,黄河口入海泥沙扩散向南可达30~40 km,最远可达小清河口,对工程区则有一定的影响;从广利港海域含沙量、底质特征、冲淤性质上来看,黄河口泥沙扩散对工程区是有限的,造成航道和港池淤积的主要泥沙来源为风浪和潮流作用下就地泥沙的搬运输移;黄河入海泥沙呈减小趋势,黄河改由"清8断面"入海,黄河入海泥沙浑水主轴线与广利港的距离增加,对工程区的影响趋于减小。     

利用输沙量预测现代黄河三角洲的面积增长

依据１９７６－１９８９年黄河亚三角洲的面积数据及其相应年份的利津站黄河来沙量，利用单输入，单输出的线性系模型对黄河三角洲的面积增长进行动态预测研究。结果表明，这一线性系统模型能较好地反映黄河三角洲的面积增长规律，且优于灰色系统的ＧＭ（１，１）模型。