陆海相互作用下现代黄河三角洲沉积和冲淤环境研究

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 引言
• 1.1 研究意义
• 1.2 陆海相互作用下国内外三角洲演变的研究进展
• 1.3 海岸剖面演变的研究进展
• 1.3.1 砂质海岸剖面的研究
• 1.3.2 淤泥质海岸剖面的研究
• 1.4 陆海相互作用下黄河三角洲冲淤演变研究
• 1.5 黄河三角洲沉积特征研究
• 1.5.1 沉积物粒度特征在沉积环境研究中的应用
• 1.5.2 环境磁学在沉积环境研究中的应用
• 1.5.3 沉积相与沉积层序的研究
• 1.6 本文研究的技术路线
• 第二章 黄河三角洲概况及海洋动力条件分析
• 2.1 黄河三角洲概况
• 2.2 黄河三角洲滨海区水动力条件
• 2.2.1 风
• 2.2.2 波浪
• 2.2.3 潮汐
• 2.2.4 潮流
• 2.2.5 余流
• 2.2.6 风暴潮
• 第三章 黄河入海水沙变异特征分析
• 3.1 黄河流域概况
• 3.2 黄河入海水沙年际变化特征
• 3.2.1 黄河入海径流量年际变化特征
• 3.2.2 黄河入海泥沙量年际变化特征
• 3.3 黄河入海泥沙颗粒中值粒径变化
• 3.4 黄河断流特征分析
• 3.5 黄河入海水沙年代变化特征
• 3.6 黄河入海水沙年内分配差异
• 3.7 清水沟流路以来入海水沙年际变化特征
• 3.7.1 水沙变化的年径流量与年输沙量的双累积曲线分析
• 3.7.2 黄河入海水沙特征线性相关分析
• 3.8 小结
• 第四章 黄河三角洲流路演变及海岸线变化分析
• 4.1 黄河三角洲自形成以来的流路演变概况
• 4.2 黄河三角洲海岸变化分析
• 4.2.1 资料与方法
• 4.2.2 1855年以来黄河三角洲海岸线演变分析
• 4.3 清水沟流路以来黄河三角洲滨海区的整体冲淤分布
• 4.4 小结
• 第五章 近期黄河口附近海岸剖面类型及其冲淤变化
• 5.1 引言
• 5.2 孤东及新滩海域海岸剖面的形态变化
• 5.2.1 孤东侵蚀区和新滩侵蚀区的剖面形态特征
• 5.2.2 口门附近淤积区的剖面形态变化
• 5.3 剖面冲淤变化过程分析
• 5.3.1 1997～1998年冲淤变化
• 5.3.2 1998～1999年冲淤变化
• 5.3.3 1999～2000年剖面冲淤变化
• 5.3.4 2000～2002年剖面冲淤变化
• 5.3.5 2002～2003年剖面冲淤变化
• 5.4 侵蚀机制分析
• 5.4.1 河流入海水沙量的减少
• 5.4.2 河口流路的改变
• 5.4.3 海洋动力的相对增强
• 5.4.4 风暴潮
• 5.5 小结
• 第六章 黄河三角洲滨海区海岸剖面时空演变分析
• 6.1 资料来源和方法
• 6.1.1 资料来源
• 6.1.2 EOF方法原理及应用
• 6.2 黄河三角洲滨海区地形总体演变趋势
• 6.2.1 黄河三角洲滨海区的划分
• 6.2.2 黄河三角洲滨海区不同分区典型剖面特征函数的贡献率
• 6.3 北部废弃亚三角洲海岸时空演变分析
• 6.3.1 废弃亚三角洲海岸时间特征函数分析
• 6.3.2 废弃亚三角洲海岸空间特征函数分析
• 6.3.3 废弃三角洲海岸剖面时间特征函数变化的水动力机制分析
• 6.3.4 废弃三角洲海岸剖面空间特征函数变化的水动力机制分析
• 6.4 河口区附近海岸剖面时空演变特征分析
• 6.4.1 河口区海岸剖面时间特征函数分析
• 6.4.2 河口区海岸剖面时间特征函数变化的水动力机制分析
• 6.4.3 河口区海岸剖面空间特征函数分析
• 6.4.4 河口区海岸空间特征函数变化的水动力机制分析
• 6.5 莱州湾附近海岸时空演变特征分析
• 6.5.1 莱州湾附近海岸剖面时间和空间特征函数分析
• 6.5.2 莱州湾海岸时间和空间特征函数变化的水动力机制分析
• 6.6 黄河三角洲海岸剖面发育类型及剖面预测
• 6.6.1 黄河三角洲海岸剖面演变类型
• 6.6.2 废弃三角洲海岸剖面长时间尺度演变预测
• 6.7 小结
• 第七章 黄河三角洲滨海区沉积物分异特征分析
• 7.1 资料来源及分析方法
• 7.1.1 资料来源
• 7.1.2 分析方法
• 7.2 沉积物总体分布特征
• 7.3 沉积动力环境分区
• 7.4 三个区沉积物分布特征
• 7.4.1 北部废弃亚三角洲滨海区沉积物分布特征
• 7.4.2 现行河口附近沉积物分布特征
• 7.4.3 莱州湾滨海区沉积物分布特征
• 7.5 各区沉积物分布与水动力之间的关系
• 7.5.1 北部废弃亚三角洲沉积环境
• 7.5.2 现行河口区
• 7.5.3 莱州湾海区
• 7.6 小结
• 第八章 黄河三角洲沿岸潮滩沉积环境分析
• 8.1 数据来源和分析方法
• 8.1.1 数据来源
• 8.1.2 样品分析方法
• 8.2 黄河三角洲沿岸潮滩表层沉积物特征分析
• 8.2.1 潮滩沉积物总体分布特征
• 8.2.2 潮滩各分区沉积环境对比分析
• 8.3 清水沟和刁口附近潮滩柱状样粒度特征分析
• 8.3.1 柱状样的总体粒度特征对比
• 8.3.2 柱状样Q1和D1的分层粒度特征分析
• 8.4 潮滩柱状样的磁性特征分析
• 8.4.1 环境磁学的原理及各磁参数的特征
• 8.4.2 柱状样Q1和D1总体磁性特征对比
• 8.5 柱状样各分层磁学参数的特征
• 8.5.1 清水沟流路柱状样Q1分层磁性特征分析
• 8.5.2 刁口河流路潮滩柱状样D1分层磁性特征分析
• 8.6 黄河三角洲潮滩沉积物磁学特征和粒度特征的关系
• 8.7 沉积层序的划分及沉积环境水动力解释
• 8.8 小结
• 第九章 结论
• 参考文献
• 攻读博士期间发表的论文
• 致谢