胶州湾及邻近海区沉积动力学

【摘要】： 本文通过在胶州湾及邻近海区的野外调查，其中包括海底表层沉积物采集、 海水样采集、浊度测量、ADCP走航式测量，获得大量数据；结合历史资料，用 如下方法研究了胶州湾及邻近海区的沉积动力学：（1）以地貌单元完整性和特征 距离一致性为依据，将研究区划分为若干小区；采用Gao-Collins粒径趋势分析 模型提取海底沉积物净搬运方向的信息，并寻找天然示踪沉积物方面的证据；（2） 通过现代声学理论分析，获得了用ADCP进行走航式悬沙浓度测量的方法；（3） 用~(210)Pb方法和沉积物平衡法计算百年尺度的沉积速率；（4）通过对原始水槽试验 数据的重新分析，获得了用于沉积物搬运率计算的经典公式之一—Bagnold型 方程的系数校正公式。 胶州湾及邻近海区海底沉积物种类繁多，而且呈现斑状分布特征。沉积物 粒径趋势结果显示，胶州湾内的大型垄脊和口门延伸至外海的深槽尾部是两个主 要的沉积物汇聚区，这不仅与地貌及水动力相吻合，还与根据重矿物扩散趋势一 致；与颗石藻化石空间分布型式亦有一定的相关性。对于相同的沉积物样品来说， 基于不同粒度分析方法所获得的粒径趋势矢量具有一致性。因此，粒径趋势分析 模型不仅可用于采样间距不一致、沉积物类型复杂的深水海湾；也可用于传统方 法获得的历史粒度资料的处理。胶州湾沙滩供沙的主要机制是通过风暴潮期间强 烈的动力作用，使沙滩沉积物以悬移质、底移质形式向深水区扩散或搬运。 胶州湾悬沙浓度的时空变化主要与水动力状况、陆地径流和天气状况有关。 野外实测悬沙浓度和用卫星图像遥感算法获得的结果均表明，胶州湾西北部潮滩 外缘海域悬沙浓度较高，海湾东部和邻近海区悬沙浓度较低。悬沙浓度的年变化、 季节变化均较为显著。春季、冬季风浪大，悬沙浓度较高；夏季风暴潮通常导致 悬沙浓度急剧升高。 理论分析获得了海水中悬沙浓度与ADCP输出的回声强度之间的函数关系 式；在胶州湾口门进行走航式测量，同步采水样进行现场校正来率定相应的ADCP 声学信号，获得了计算悬沙浓度的半经验公式；进而得到走航断面准同步的悬沙 浓度剖面。结果发现，胶州湾口门断面流速沿水深呈垂向均匀分布的特征较显著； 悬沙浓度具有一定的水平成层分布特征，水流流速的增大有利于悬沙浓度的提 高。在普通大潮潮周期内，胶州湾悬移质输向外海。多种研究方法表明，胶州湾 沉积速率较小，其量级为10~0mm yr~(-1)；这主要与胶州湾沉积物来源较少有关。