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。

河口海岸生态系统生态阈值及环境管理应用进展

河口海岸生态阈值是促使生态系统从相对稳定的动态平衡状态发生骤然转变的环境变量的值,对于研究河口海岸生态系统演变以及开展区域生态修复具有重要意义。本文梳理了部分盐沼、海草床、珊瑚礁、海带床等典型生态机制转换事件的阈值结果以及国内外生态阈值在河口海岸生态系统的应用管理情况,结合当前国内从环境保护转变到生态保护的环境管理需求,提出了生态阈值在环境管理中的思考和建议。阈值因子的选择既可以反映河口海岸的自然特征,又可以反映人类活动的某个方面;在气候变暖的大背景下,生态阈值的目标应该关注系统的完整性;须加强空间尺度、气候变化对生态阈值的影响,海陆自然条件与社会经济条件的耦合与机理过程研究。

河口海岸数字孪生建设与挑战(特邀)

河口海岸是人类生存的重要空间和经济发展的关键区域。然而,在气候变化和人类活动的双重压力下,河口海岸面临环境恶化、湿地生态受损和灾害风险增加等多重问题。为保障河口海岸可持续发展,本文以数字孪生概念为基础,结合河口海岸多圈层多界面的系统特征,提出了一个综合河口海岸立体监测和数据聚融、多过程耦合模型系统、数字孪生体和智能服务平台等关键要素的河口海岸数字孪生系统。此外,本文还详细介绍了构建河口海岸数字孪生系统所需的核心技术,涵盖监测物联网、模型耦合、大数据管理和智能分析,以及知识图谱等。尽管面临多学科全要素综合监测、人地海耦合模拟、跨领域跨行业协同、信息安全保障和服务标准制定等多重挑战,河口海岸数字孪生具有逼近真实、系统关联和提供智能服务等特点,能够提供监测、预报、预警、预演和预案等智能服务。这将有助于提高我们对河口海岸复杂系统演变、预测和应对的研究和应用能力,推动河口海岸学科群的发展,提升风险管理和综合治理水平,为河口海岸可持续发展提供强有力的支持。

河口海岸滩涂开发治理与管理研究进展

随着经济社会快速发展,城市化进程加快,对滩涂资源的圈围开发已成为缓解日益增长的土地供需矛盾的重要途径.对有限滩涂资源的不合理开发已严重影响到许多河口海岸的自然演变规律,致使滩涂资源的再生能力下降甚至逆转,进而威胁河口海岸地区的防洪安全和水资源安全,影响沿海地区的经济和社会可持续发展.滩涂资源及其承载能力是有限的,在一定时期、一定的生产力发展水平下,需要以维护生态、环境健康为前提,以保障经济社会可持续发展为条件.简述了河口海岸滩涂开发治理与管理研究进展,包括滩涂开发利用的国内外现状及对环境影响、滩涂资源可持续开发利用评价、管理体系的构建,在此基础上指出了我国未来研究的方向.

河口海岸水动力非静压数学模型研究述评

在回顾非静压模型发展历程的基础上,概述了其基本方程、常用的数值计算及网格设置方法。针对非静压模型计算效率低的问题,综述了现有3类提高计算效率方法的优缺点。分析了非静压模型与静压模型在控制方程和数值方法方面的差异,归纳了非静压模型在近岸波浪传播变形以及河口斜压问题的应用情况。已有研究表明,非静压模型在近岸波浪传播变形、波浪与建筑物相互作用以及河口盐淡水混合的模拟研究中具有优势。但在计算效率、边界条件、浅水非线性、波浪破碎和实际应用等方面还存在需要解决的问题,针对这些问题提出了今后的研究方向。

河口海岸环境变异和资源可持续利用

河口海岸是地球四大圈层交汇、能流和物流的重要聚散地带。中国入海河流众多 ,河流挟带泥沙每年达2 0亿 t,占全世界入海泥沙的 10 %。植被破坏、水土流失、人类对淡水资源的开发以及跨流域调水都能影响流域来水来沙 ,地下水超采也可以使河口海岸沉降 ,这些都影响着河口海岸的环境。该区域经济发达、人口集中、开发程度高 ,导致严重的环境变异、资源破坏 ,对区域持续发展造成重大影响 ,特别是我国流域高强度开发对河口和邻近海域有直接和深远的影响。因此 ,开展河口海岸环境变异的研究 。

河口海岸环境沉积速率研究方法

沉积速率是河口海岸沉积环境的重要参数。对于河口海岸地质历史时期沉积速率的研究 ,大多采用 1 4C年龄值计算 ;现代河口海岸沉积速率的研究方法较多 ,常见的有河流输沙法、海图对比法、GIS法、放射性同位素测年法等。1 4C法结合考古、孢粉等方法 ,能比较真实地反映河口海岸地质历史时期的沉积速率。对于现代河口海岸沉积 ,由于 GIS和 DEM方法的发展和计算机功能的支持 ,使海图对比的方法克服了手工带来的误差 ,目前仍然是一种可以使用的方法。放射性同位素 2 1 0 Pb、1 37Cs、2 39,2 4 0 Pu法使沉积速率的计算趋于定量化。在一定时间区域范围内 ,多种同位素测年同时运用 ,相互印证 。

预估修正法对河口海岸海洋模式稳定性的提高

河口海岸海洋模式时间差分为欧拉前差格式 ,在涡动粘滞系数较小的情况下 ,模式存在着弱不稳定性。为提高模式的稳定性 ,采用预估修正法对模式中科氏力项作半隐式处理。首先在理论上证明了模式稳定性的提高 ,随后设计一个高分辨率网格 ,考虑实际岸线和水深、边界通量、密度梯度力和风应力 ,把模式应用于冬季渤、黄、东海环流的数值模拟 ,数值试验也证明了模式稳定性的提高。改进后的河口海岸海洋模式较成功地模拟出了冬季渤、黄、东海环流 (黑潮、台湾暖流、对马暖流、黄海暖流和沿岸流 ) 。

河口海岸GIS时空过程可视化表达

河口海岸带中一些随时间变化的三维海洋现象(如涡漩、锋面、水团等)的时空建模与可视化表达是海洋地理信息系统(MGIS)发展的一大难题。基于流体建模与可视化AVIZO Green技术,针对海洋连续场中的三维海洋现象,提出了基于特征的时空三域动态识别技术,设计并实现了面向主题应用的时空四维GIS可视化框架,能够有效表达三维海洋现象。以长江口海岸带涡漩、冲淡水、羽状锋和盐跃层为例进行三维动态可视模拟,直观再现了object-like型和field-like型海洋现象的时空演绎过程,为海洋现象仿真研究,尤其是多维、动态、边界模糊的复杂海洋现象的有效表达提供了一种新思路和方法。

河口海岸和近海沉积物的粒度资料同化技术

我国河口海岸和近海区域的沉积物类型多样，粒级范围包括砾、砂、粉砂和黏土，其主体粒径范围为-4-10中，常规的粒度分析技术不能满足一次性完成测量的要求。以图像法作为建立粒度分析标准的测量方法，以新型激光粒度粒形分析仪为主体，以显微镜法为补充技术手段，对筛分法、吸管法和主流激光粒度仪等粒度资料进行同化处理，对主流粒度分析仪器和方法的输出结果进行转换，有助于河口海岸学与海洋沉积学对同样的粒度和粒度参数数据有统一的认识；在此基础上，对沉积物的粒度和类型所用术语进行区别，使得沉积物资料的对比有可能的“共同语言”。

河口海岸侵蚀研究进展

从岸滩侵蚀的过程和机理、侵蚀模式-模型、侵蚀管理和保护对策等三个方面介绍了国内外近10多年来河口海岸侵蚀研究的进展,并以典型事例分析了我国日益严峻的河口海岸侵蚀状况.在此基础上提出了深入开展我国河口海岸侵蚀研究的四点建议:加强对人为因素引起的侵蚀的研究;把岸与滩和岸与槽的侵蚀结合起来研究;高度重视三个大三角洲岸滩侵蚀研究;加强现场观测.

河口海岸三维水流数值模型中几种垂向坐标模式研究述评

回顾了近年来国内外河口、近岸海域三维斜压水流数值模式研究的进展,着重讨论了不同垂向坐标下三维水流模式的发展状况以及存在的问题。地形拟合坐标(σ坐标)模式可以很好地拟合床面地形和自由面,已在物理海洋学中被广泛使用。但在地形变化剧烈,尤其在密度层结效应明显的海域,σ坐标模式中的水平压强梯度力误差会引起伪密度流。寻求高精度的数值模式以及更加有效的拟合坐标变换将是值得努力的方向。

河口海岸测流仪器比测研究

通过对直读式海流计、ENDECO海流计和ADP测流结果的对比分析表明,ENDECO所测流速比直读式海流计偏小约4.2%,流向偏小2.4%;ADP测得的流速比直读式海流计偏大6.1%,流向偏大3.6%,但ADP测量数据更稳定;由三种仪器测得的涨落潮平均流速相对偏差均在10%左右。三种仪器的观测数据可比性强,同时使用时完全能够相互对比分析。流速小于30 cm/s时,由于仪器的摩擦阻力作用,直读式海流计精度变低;流速大于30 cm/s时,三种仪器测得的结果相差较小。与直读式海流计和ADP相比,ENDECO海流计对流向变化较敏感。

中国河口海岸风暴潮及海洋动力三维数值预报模型(CHINACOAST)研究Ⅰ:模型结构与设置

以POM为基础,采用Semi-prognostic方法对POM动量方程的压力项进行修正,以减少模型运行过程中的漂移问题;采用三重双向嵌套技术,在中国的河口及沿海建立了三重嵌套的风暴潮及三维海流、温盐数值预报模型CHINACOAST。对三维内模态基本方程、初边值条件、模型驱动力,特别是多河流入海的淡水径流和温盐边界设定、模型求解方法以及模型参数设置等作了较为详细的介绍。

基于Rouse方程的河口海岸水域泥沙垂线浓度分析

在Rouse方程的基础上,结合统计学方法将泥沙质量浓度看作随机变量,选取自变量lnh-z/z,lnca/рs及lnu2/gd采用多元线性回归方法分析各自变量对泥沙质量浓度垂向分布的影响,并检验它们对泥沙浓度垂向分布的影响程度.计算结果表明。

基于可变模糊模型的社会经济与环境协调发展研究——以长三角河口海岸地区8城市为例

以长三角河口海岸地区8座城市为研究对象,利用可变模糊识别模型方法对社会经济和环境进行协调度定量评价后得出:9年间该区域社会经济与环境经历了失调到逐渐协调的转变过程,但地区内各城市的协调程度有所不同。区域协调度的提升主要由于经济、社会发展水平对环境的拉动。协调度的地区差异则是由城市发展的功能定位和城市本身的基础共同作用的。经济社会发展在环境质量改善中起到的支撑作用,经济社会发展与环境资源的矛盾具有对立统一性。

河口海岸三维双σ坐标斜压水流数值模型研究

在海底地形陡变、垂向密度分层明显的水域,三维σ坐标模式中会出现一种"伪"水平斜压梯度力,并会引起"伪"密度流,以至于影响模拟的精度。垂向上引入双σ坐标变换,建立河口海岸水域三维斜压水流数值模型。数值试验结果表明,在海底地形陡变水域,双σ坐标模式可以减小水平斜压梯度力处理引起的误差。

大河三角洲河口海岸演化机理模型研究:(I)模式理论与进展

从水沙通量变化对大河三角洲河口海岸建造及地貌演化的影响机理角度 ,通过研究目前国际上普遍采用的统计模型、几何模型、沉积动力学模型 ,以及数值模拟模型四种方法在建立大河三角洲河口海岸演化机理模型研究中的各自特点和不足 ,提出了建立宏观尺度机理模型的初步设想 ,并对运用Lagrange余流建立海岸演化机理模型所涉及的余流场的尺度转换、总余流场的建立和表达、用长期余流场构建泥沙起动、输运和沉积条件模式以及一线模型与三维动力模式耦合等关键性问题 。

对太湖流域片河口海岸滩涂可持续利用的建议

太湖流域片河口海岸线绵长曲折,滩涂资源丰富。近年来随着经济快速发展,对土地资源需求增长,滩涂无序围垦开发、管理混乱的现象日趋严重。在对流域片滩涂开发治理与管理现状分析的基础上,围绕滩涂资源合理开发、保护和长效管理机制等问题,提出了应科学划分滩涂水利区划,加强河口海岸地区滩涂综合治理和管理,加强滩涂管理系统建设,建立统一管理的部门协调机制等建议。

中国河口海岸面临的挑战

河口海岸是地球四大圈层交汇、能量流和物质流的重要聚散地带。该区域经济发达、人口集中、开发程度高 ,导致严重的环境变异、资源破坏 ,对区域持续发展造成重大影响 ,特别是我国流域高强度开发对河口和邻近海岸带有直接和深远的影响。新世纪我国的河口海岸面临着 4个方面的挑战 :入海泥沙量急剧减少 ;入海污染物质显著增加 ;滨海湿地丧失 ;全球海平面上升对中国低海岸的严重威胁。为此 ,开展河口海岸环境变异的研究 ,为解决国家目标和海岸带资源可持续利用 。