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陆海相互作用下现代黄河三角洲沉积和冲淤环境研究

陈小英  
【摘要】: 随着近年来黄河来水来沙迅速减少,黄河三角洲滨海区地形发生了很大的变化,海岸演变由河流作用为主转变为海洋作用为主,部分岸段出现了不同程度的侵蚀后退,给海岸防护带来很大挑战。本文基于三角洲滨海区多年剖面地形实测数据、沉积物以及波浪、潮流数据,从动力地貌、沉积学的角度出发,运用回归分析、EOF方法、麦夸特方法(Levenberg-Marquardt)以及Mapinfo等GIS技术手段,定性研究和定量计算相结合,系统地对黄河三角洲河口来水来沙特征、三角洲岸线变迁、海岸剖面冲淤变化规律、三角洲滨海区沉积特征和沿岸潮滩沉积特征等相关问题进行了研究,并对潮滩沉积环境进行沉积相的划分,建立废弃三角洲海岸剖面的长时间尺度演变模式,结论如下: (1)黄河入海水沙的变化大致可分为三个阶段:丰水丰沙期(1976~1985年);中水中沙期(1986~1996年);枯水小沙期(1997~2006年)。1997年以来,海岸剖面除口门附近轻微淤积外,其余岸段均出现了不同程度的侵蚀。 (2)在不同的区域,海岸剖面表现出不同的时空演变规律:北部废弃三角洲海岸,1976~1980年表现为整体迅速蚀退,1981~1998年进入冲淤调整期,并在剖面上出现一冲淤平衡带,其深度主要与潮流流速有关:潮流流速越大,平衡带深度也越大。1999年以后剖面蚀退速率增加,表现为均衡蚀退。 清水沟河口附近,剖面表现为不断淤进。在1976~1985年快速向海淤进,1986~1995年淤积速率减缓,1996年后,淤积速率又逐渐增大。空间上整体向海推进,推进的范围与入海泥沙的堆积过程和海洋动力作用对泥沙侵蚀过程之间的对比有关。而清水沟老河口附近1996年后则表现为快速蚀退。 莱州湾滨海区,水下地形基本稳定,不随时间发生明显的淤积或蚀退,这与该区潮流场有关。 (3)运用麦夸特法(Levenberg-Marquardt)拟合废弃三角洲剖面演变公式,预测了三角洲废弃0、10、20、40、60、80、100和150年的剖面地形。表明随着废弃时间变长,海岸剖面侵蚀速率逐渐变小,海岸剖面演变类型由典型的破坏型转变为稳定型,最大侵蚀深度约15m。 (4)滨海区沉积环境表现不同的特点,通过Fleming(2000)的三角图式,按水动力强度,结合泥沙来源及水动力特征,将滨海区分为三个沉积环境:废弃三角洲滨海区,现行河口区,莱州湾滨海区。 在早期废弃的湾湾沟海域,主要受风浪作用,岸坡经历了长期冲刷分选,底部沉积物显著粗化和均匀化。废弃不久的飞雁滩海域,在5~6m水深以浅存在一明显粗化带,该区内砂含量较高;而该区正是波浪发生破碎的主要部位,破碎频率达到98.2%。5~6m以深的水域,沉积物砂含量显著降低,以粉砂和粘土为主。 对于现行河口区,由于沙嘴前方强潮流带的影响,沉积物粒径由岸向海表现为粗-细-粗的分布特征,且河口三角洲向海最大淤积范围大致为15m水深。 对于莱州湾海区,由于潮流场的影响,阻止了河口泥沙大量向南运移,细颗粒泥沙主要淤积在广利河河口以北的滨海区,在广利河口以南由于没有大量的泥沙供应,滨海区海洋动力占优势,表层沉积物粗化。 (5)黄河三角洲潮滩沉积环境特点:根据潮滩柱状样粒度参数以及磁学参数垂向变化特征,清水沟流路潮滩Q1柱状样沉积相自上而下划分为潮滩沉积相(0~298.5cm)、河口砂坝沉积相(298.5~412.5cm)和前三角洲沉积相(412.5~667cm);刁口河流路潮滩D1柱状样依次划分为潮滩沉积相(0~435cm)和河口砂坝沉积相(435~687cm)。两个地区沉积相特点有明显差异,这与黄河河口来水来沙及海洋动力条件密切相关。


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