淤长型潮滩剖面形态演变模拟: 以江苏中部海岸为例

在泥质、砂质物质共存的淤长型潮滩, 其剖面的塑造受到潮流作用下堆积过程的控制.为探讨这种潮滩剖面的演变过程, 以江苏中部海岸为研究对象建立了大小潮周期性作用下的潮滩剖面演变模型, 模拟了潮滩均衡态剖面形态与初始坡度、潮差、沉积物供应量之间的关系及潮滩的持续淤长剖面.模拟结果表明: (1)淤长型潮滩剖面达到均衡态时的形态是上凸的, 且与初始形态无关; (2)在外源一定的条件下, 潮滩的宽度与潮差呈正相关; (3)外源物质供应越丰富, 潮滩宽度越大; (4)潮滩的冲淤状态由沉积物的供应量决定; (5)对大潮高潮位附近的无沉积带进行充填可实现对其长期持续淤长剖面的模拟; (6)有丰富沉积物来源的潮滩, 在调整至均衡态后仍持续向海淤长, 并在淤长过程中保持均衡态; (7)当在模型中输入有关江苏海岸的参数时, 模拟的潮滩宽度和坡度与江苏海岸的潮滩一致.      

海岸沙坝横向迁移研究综述

沙坝是波浪作用下砂质海岸地貌的主要表现形态之一,对于海滩的动力稳定状态具有重要的指示意义。从沙坝的形态参数、沙坝形成理论、沙坝迁移的动力机制以及数值模拟方法等方面概述了水下沙坝横向迁移的研究进展和存在的不足。虽然国内外学者对沙坝横向迁移进行了大量研究,然而由于海滩复杂的动力过程以及沙坝迁移与泥沙输运之间的耦合作用,目前仍存在许多问题尚待解决,未来进一步研究的方向主要包括沙坝迁移过程的空间差异、沙坝迁移的临界条件、波浪破碎对近底泥沙运动和沙坝迁移的影响、数学模型的改进以及沙坝迁移与泥沙输运的耦合机制等方面。     

潮滩沉积环境与岩相对比研究

潮滩沉积是海陆交互作用的产物,形成于海岸坡度平缓、有丰富的细粒泥沙供应,以潮流动力为主的低能海岸环境,尤以河-海作用活跃的边缘海环境最为发育。潮滩沉积以粉砂为主,由于涨落潮流往复循环,潮滩具有动力、沉积、地貌与生物群体的分带现象。因海平面涨落与波浪参与的扰动筛选,导致潮滩沉积中的粗粒沉积物含量及微地貌形态的变化。这些因素反映于潮滩沉积相中具有下列特点:粉砂与粘土质交互叠置的页状层理;原始沉积层自下向上,粒径组成逐渐变细;下部的粉砂质层具有波痕、鱼刺状或丘状的交错层理、透镜体与扰动结构,或潮水沟堆积的镶嵌沙体;上部淤泥质层中具有草根、龟裂、虫管与钙质填充物、泥砾、泥块等。将现代潮滩沉积与南京钟山北麓下三叠统的黄马青组砂页岩,以及海口马村的下更新统湛江组粘土、粉砂岩进行对比,据泥沙粒径、矿物组合与含量,盐度,特别是薄互层理,虫管与钙质填充,泥裂块,波痕与交错层理等多项对比,均具有极好的相似性,表明该两组岩层为古潮滩沉积。     

航空激光高程测量在黄河三角洲北部潮滩监测中的应用

调查潮滩的演化对海岸保护和开发非常重要。随着人为活动的增强,即使过去认为稳定的潮滩也在发生着显著变化。利用航空激光测高(LIDAR)数据和实测剖面数据对黄河三角洲北部潮滩的地形特征和变化进行了分析。这段海岸的西段海岸平直,潮滩坡降小于1/1000,不发育潮沟,潮间有人工开挖的沟道。海岸的东段为老黄河刁口流路岸段。老黄河口岸段突出海岸,同时在两侧形成2个小海湾。LIDAR数据揭示了本段潮滩的三维地形和剖面特征。老黄河口突出岸段西北侧潮滩剖面为平直斜坡,坡度1/1000。而其东侧小海湾湾底的剖面呈上凸的形态,该特征与平面的地形分布、潮间茂密的盐地碱蓬一起,指示淤积。再向东在大堤围成的岬湾内,潮滩受波浪作用形成潮间坝。因此,黄河三角洲北部潮滩受局部地形影响大,局部岸段呈侵蚀状态或淤积状态。LIDAR数据还揭示了潮沟的特征。顺着潮沟的走向,沟底的坡度比潮间带的坡度小,近乎水平,说明涨潮时为何潮沟水位会迅速上升。     

潮滩盐沼物理过程的研究进展综述

综述了本世纪国外潮滩盐沼堆积、侵蚀机制的研究进展，主要包括潮滩盐沼的粘性泥沙沉积动力机制的分析、对潮滩盐沼的物理过程的详细观测研究、沉积模式研究，以及潮滩盐沼物理过程的知识在海岸防护和其它方面的应用。     

杭州湾底质的粒度特征和泥沙来源

杭州湾底质的分布,与潮流、波浪作用以及泥沙来源有着密切的关系。作为强潮海湾的杭州湾,潮流作用是主要的动力因素。底质的粒径大小与水动力强度相适应。底质的类型以泥质粉砂和粉砂为主。底质的分布具有一定的规律性,从湾口向湾内,颗粒粒径由细到粗,分选则由差到好。杭州湾的泥沙来源,以海域来沙为主,其中主要是长江输出的泥沙,随涨潮流进入杭州湾。     

河口海岸沉积层理特征与形成机制

河口海岸地处海陆交界带,其沉积层理特征与形成机制是沉积动力学、动力地貌学和地层学等学科方向的研究热点,对评价海岸工程环境效应、重建沉积古环境等具有重要参考价值。通过梳理河口海岸区域径流、潮汐、波浪等多种动力因子作用的研究成果,归纳不同动力主导作用形成的沉积层理特征,剖析3种基本动力对沉积层理塑造的动力学机制,阐释洪水、风暴偶发动力因子以及生物扰动、海平面变化、围垦工程等其他影响因子对沉积层理形成和保存的作用机理。同时,总结了数值模拟手段在沉积层理形成和破坏机制解译方面的应用及取得的机理认知,提出在河口海岸沉积层理时空尺度认知、多因素耦合反演模型开发应用等方面有待进一步研究的科学问题。     

植物消波机制的实验与理论解析研究进展

从以物理模型实验及理论解析为代表的植物消波研究手段与宏观和微观尺度下植物消波分析方法两个方面总结了国内外的研究现状和最新研究进展。对物理模型实验中的植物因子、水动力因子、植物模型制作和实验布置等要素以及理论解析模型进行归纳,分别阐述了以波高衰减和波能耗散为主要分析对象的植物消波分析方法,指出现有物理模型实验中植物几何比尺与波要素比尺难以统一和理论解析研究局限于二维情况等问题。综合考虑季节更替、植物摆动、波浪破碎、波浪随机性及非线性、潮流等因素是今后植物消波研究的重点突破方向。     

岛屿海岸工程作用下的水沙动力过程研究

岛屿海岸所处的水动力泥沙环境以及工程实施后引起的相关变化都具有自身的独特性和复杂性。根据历史资料,在对嵊泗中心渔港海区已建工程影响下的水沙动力过程变化深入分析的基础上,利用波浪和潮流共同作用下的二维泥沙数学模型,对拟建工程引起的潮流场、含沙量场以及海床冲淤变化进行了分析和预测。研究表明,已建与拟建防波堤工程会引起港区水动力减弱,海床演变以淤积作用为主,年淤积强度0.1~0.3 m;已围与拟围海造地工程则会束窄潮流通道,导致水动力增强,海床以轻微冲刷为主。拟建工程与已建工程作用下的水沙动力过程具有良好的类比性。     

波流边界层水沙运动数值模拟——Ⅲ.底部高含沙层模拟

为了解析底部高含沙层特征,研究了物理影响机制和时均含沙量剖面。采用波流边界层1DV泥沙数学模型,结合试验资料,通过设置不同的计算工况进行了影响因素敏感性分析;在此基础上,提出波浪相关的时均泥沙扩散系数分布,考虑主要影响机制,推导了基于边界层物理过程的波浪作用下时均含沙量剖面表达式。结果表明,底部高含沙层与波浪边界层密切相关,是受水动力和床面形态综合影响的结果。仅建立高含沙层与水动力或床面形态的单一关系是有局限性的。含沙量层化效应和制约沉速对底部高含沙层具有重要影响。提出的平底床面含沙量剖面表达式为幂函数-Rouse-指数分布,漩涡沙波床面为指数-幂函数-Rouse分布。预期可应用于二维和三维泥沙数值模拟。     

基于植被和潮动力作用的潮滩剖面演变数值模拟

为研究多因子共同作用下的潮滩演变机制,开发了基于植被生长和潮动力作用的潮滩剖面演变数学模型。在不考虑植被作用下,模拟得到了潮滩中长期演变后的上凸形剖面特征;泥沙供给是决定潮滩宽度的因素,供给越充分,潮滩宽度越大。模型考虑植被过程时,结果表明不同的植被生物量分布形式对潮滩水动力的影响程度不同,在潮间带上部,生物量抛物线分布时的减流效果强于生物量线性分布形式;而在潮间带下部则相反。模拟结果显示盐沼和光滩之间出现陡坎,且随着滩面的逐步淤高,陡坎逐步向海移动。     

潮间带滩涂沉积物与水体热通量模拟

为了揭示滩涂对近岸水温影响,开展潮间带滩涂沉积物与海水之间热量交换研究。以韩国西南海岸的滩涂为例,建立滩涂沉积物温度模型,模拟不同潮汐状态下沉积物垂向剖面温度以及沉积物与水体间的热通量,并分析了季节、滩涂位置、潮位-太阳辐射相位对热通量的影响。研究表明:模拟出的沉积物温度与实测值吻合较好。沉积物与水体存在大量热量交换,且集中在淹没后的前3 h,最大热通量可达398.7 W/m2。冬季月份海水向滩涂净传热。夏季月份滩涂向水体净传热,且当滩涂淹没时刻发生在当地正午或正午过后3 h内,滩涂传递给水体的热量相对较大,达2.0 MJ/（m2·d）;累积热通量随滩涂干滩率的减小而减小。研究成果为进一步深入研究滩涂影响下近岸水温变化提供了技术支撑。     

浙闽沿岸泥质潮滩沉积磁性特征及其物源判别

潮滩沉积的物源一直是沉积学领域重要的研究内容。近30年长江入海泥沙量持续减少,致使长江入海泥沙对浙闽潮滩沉积的物质贡献降低。在此背景下,探究浙闽沿岸潮滩沉积的物源具有重要的现实意义。对杭州湾至福州湾沿岸的泥质潮滩表层沉积开展了详细地磁学研究,结果显示,研究区沉积物的磁性主要受磁铁矿主导,但磁性矿物含量、磁畴和矫顽力等磁性特征存在一定差异,这可能意味着沉积物受到多物源影响。皮尔森相关性分析进一步表明,沉积物磁性特征受粒度效应影响有限,主要与物源差异有关。物源判别结果指示,浙闽泥质潮滩沉积的物源包括长江、海岸基岩和浙闽河流。杭州湾至福宁湾,沉积物普遍受到长江和浙江诸河混合物质的影响,且浙江诸河的物质贡献较大;隘顽湾和象山港沉积物还受到其附近海岸基岩的影响;福宁湾沉积物可能还受到闽江源物质和其附近海岸基岩的影响;罗源湾和福州湾沉积物的潜在物源是闽江和其附近海岸基岩,长江和浙江诸河的物质贡献相当有限。     

中国的潮滩

本文将中国潮滩分为平原型和港湾型二类。以渤海湾和江苏海岸为例,讨论了平原潮滩的环境条件、沉积动力过程及沉积相,就浙江、福建具代表性的三个港湾,叙述了港湾潮滩的特征,还讨论了沉积物供应量及潮汐作用对潮滩发育的影响。     

江苏淤泥质潮滩剖面演变现场观测

为探究江苏中部沿海双凸型剖面演变特性,在江苏盐城川东港南侧潮间带布设了10个水准观测站,2012年9月至2013年11月对该潮滩剖面演变过程开展了现场观测.结果表明:该潮滩剖面呈现出双凸型特征,平均高、低潮位线附近的滩涂形成淤积率较高的地形凸点;潮间上带受潮流影响小,滩面高程相对稳定;平均高、低潮位之间的区域滩面高程季节性变化明显,总体呈现冲刷状态;潮间下带冲刷显著,滩面坡度增大.全剖面自岸向海呈现"稳定—淤积—稳定—淤积—冲刷"的双凸型剖面特征.     

淤长型泥质潮滩双凸形剖面形成机制

以江苏中部淤长型泥质潮滩为例,建立了基于过程的潮滩动力地貌演变数学模型,研究了在沿岸潮流作用、供沙充分情况下双凸形潮滩横剖面形成机制。在向岸方向,流速自潮下带至低潮位线附近急速减小,潮间带区域流速则缓慢减小,泥沙在流速急变区域迅速堆积形成上凸点。潮下带中部在小潮期的淤积量大于大潮期冲刷量,总体淤积率较高;加之潮间带中部较弱的落潮流不足以将其上风处底沙掀动并向海输运,导致落潮后期潮下带上部含沙量小、沉积率相对较低,最终在潮下带中部形成下凸点。随着滩面淤长抬升,上、下凸点位置逐步向高、低潮位线附近移动。与前人关于双凸形剖面形成机制的定性分析成果相比,尚有不一致之处,需通过现场观测等进一步探讨。     

辽河口海口沉积特征及潮滩动态预测

本文以翔实的调查资料较详细的叙述了辽河口浅海区的沉积特征,分别总结了潮滩、浅海、潮道及潮沟等单元体的沉积特征,并分析了各单元体的沉积过程,文章重点叙述了潮滩的动态变化,并根据210Pb测定沉积速率资料及河流输沙量观测资料,分别建立预测方程,估算了双台河口东、西两段潮滩的极限淤涨时间及潮滩淤涨高度预测,两种计算方法所获得的结果基本上一致。     

台风风暴潮影响下潮滩沉积动力模拟初探--以江苏如东海岸为例

以江苏如东潮滩为研究区,采用沉积动力学垂向二维概念模型来模拟正常天气和台风期间潮滩沉积的空间分布特征,探讨台风风暴潮对潮滩正常沉积层序的改造作用.模拟结果表明,在涨落潮时间-流速对称特征明显的如东海岸,潮汐作用使潮滩沉积呈显著的分带性,且剖面形态向“双凸形”演化,两个“凸点”分别位于平均高潮位和平均低潮位附近.在台风期间风暴增水效应下,开边界悬沙浓度差异将导致潮滩冲淤和沉积分布格局的变化,潮上带和潮间带上部均堆积泥质沉积物,潮间带中下部在风暴过程中普遍遭受不同程度的砂质沉积物侵蚀或之后堆积泥质沉积物,在沉积层序中形成风暴冲刷面.因此,潮滩的风暴沉积记录存在于潮间带上部或更高部位.以此模型为基础,可进一步综合考虑极浅水边界层水动力结构、沉积物粒度分布变化、波-流联合作用、台风降水、互花米草等生物活动、潮沟摆动及人工围垦等因素,从而建立风暴事件在沉积层序中的时间序列,更好地解译沉积记录中的古环境信息.     

华南红树林海岸生物地貌过程研究

红树林生物地貌过程是全球变化海岸带陆海相互作用研究重点内容之一。本文以海南东寨港林市村,广东廉江高桥镇凤地村和车板镇那腮村以及广东深圳福田和锦绣中华3个半定位试验区有关红树林群落结构、潮汐动力、沉积特征和地貌特征的调查资料为基础,探讨红树林生物地貌过程的生物学基础,沉积地貌表现,红树林生态系对人类活动和海平面上升的响应。