强潮环境下的海滩剖面沉积特征——以春季广西北海银滩为例

海滩地貌动力状态是海滩过程和陆海相互作用研究中的重要内容,但目前国内对北部湾强潮环境下的砂质海滩地貌与沉积的研究相对较少。对2010年3月采集的北海银滩剖面高程与沉积物变化的资料进行分析,探讨此类海滩响应外在驱动力作用的地貌动力状态特征,结果表明:1)北海银滩地貌结构简单,地貌状态属于消散型类型。2)银滩沉积物类型为砂,并以细砂、中砂为主,沉积物分选性较好;此外,沉积物中砂的百分含量和中值粒径自陆向海逐渐减小,而极细砂的百分含量则逐渐增加。3)北海银滩横向剖面沉积物可区分为后滨、滩面和内滨3个沉积单元。后滨沉积物在风的作用下以跃移质为主;滩面沉积物因波浪形成的冲流作用而具有双向运动的性质;内滨沉积物主要受控于波浪和潮流的联合驱动作用而以跃移质组分为主。

复经验正交函数方法对湛江南三岛海滩剖面季节变化动态特征研究

利用复经验正交函数(CEOF)分析方法对湛江南三岛2009年2月22日至2010年4月21日期间的实测海滩剖面数据进行了分析。结果表明该海滩的季节变化有3个主要模态:第1模态是海滩风暴剖面和涌浪剖面之间的相互转换,其贡献占总方差的71.18%。其原因是海区侵蚀性风暴大浪和建设性涌浪的交替变化。第2模态是平均高、低潮线之间的地形变化,其原因是由于潮汐变化导致入射波浪冲流活动范围变化,占总方差的14.28%。第3模态是侵蚀大浪过后的水下沙坝向岸迁移,并受潮汐影响在滩面上摆动,占总方差的6.80%。最后指出必须重视风暴对华南海滩演变季节性过程的影响。

粤东汕尾岬间海滩剖面月内日变化过程特征分析

运用经验特征函数方法 ,结合逐日实测波浪、潮汐及剖面冲淤变化资料 ,对粤东汕尾寮咀口岬间海滩重复测量的剖面数据加以分析。结果表明 ,海滩的月内日变化过程可客观地通过对应于 2个最大特征值的 2个经验特征函数来描述 :1 )第 1经验特征函数表征主要的海滩剖面过程 ,称为主要模式 ,它是响应叠加在月潮汐周期性循环上的波浪动力作用 ;2 )第 2经验特征函数反映了海滩剖面快速变化过程 ,称为次要模式 ,它又可分为前滨上部过程、冲淤过渡段及后滨上部过程。

山东半岛南北岸砂质海滩剖面时空变化过程分析

以山东半岛南北岸(烟台和日照)两个砂质海岸实测地形剖面为研究对象,应用经验正交函数(EOF)提取海滩2012年11月至2015年11月夏、冬两季剖面监测数据中的前4个模态的空间特征函数和时间特征函数,分析烟台和日照两个岸段砂质海滩剖面的时空演变特征,并对这两段海岸的地貌和沉积特征差异进行对比,探讨了山东半岛南北岸段砂质海岸动力环境的差异及影响因素。结果表明,第一特征函数是海滩剖面变化的最主要模式,两个岸段剖面的第一特征函数都以低潮线剖面的最大波动为主要特征,与波浪、潮汐共同影响有关;第二特征函数则是以高潮带至上冲流作用上限之间的剖面波动为主要特征,主要受风浪季节性周期变化控制;第三、四特征函数推测与偶然因素有关。

青岛汇泉湾海滩剖面变化特征

在海滩地形测量的基础上,分析了汇泉湾前滨海滩剖面沙坝、沟槽的短时间尺度变化特征。研究结果表明,2005年3～11月,海滩剖面沙坝顸沟槽底相对高度均变小,沙坝顶部宽度出现不同程度的变宽或变窄现象;在西北侧前滨海滩上,沟槽最底部淤高0.1～0.35 m,沟槽轴线向陆移动距离较大,为17.5～3.5 m,沙坝顶部淤高0～0.2 m,沙坝顶部轴线向陆移动0～42.25 m。而东南部前滨海滩上,大部分剖面沙坝顶被削平蚀低0.1～0.2 m,沙坝顶部轴线向海移动7～23.75 m。在海滩西北部和中部的前滨海滩上,2005年11月沟槽最底部轴线到高潮线的距离为44～58 m,沙坝顶轴线到高潮线的距离为63.75～98.5 m。

波控中等潮差海滩剖面时空变化过程研究

通过对一波控中等潮差海湾切线段16个月海滩剖面数据,采用EOF分析提取了占数据总方差91.32%的前3个空间特征函数研究海滩剖面空间变化。结果发现第一空间特征函数指示了滩肩顶至碎波带海滩剖面变动逐渐增强的特征,是海滩剖面变化的主要模式;第二空间特征函数指示了滩肩形成与消亡;第三空间特征函数指示了大潮高潮位的巨型滩角的存在。通过对EOF分析得到的时间特征函数作连续功率谱分析,反映该海滩剖面波能在大小潮汐约半月潮周期、近塑望月潮频率周期和大小潮汐约2个月潮周期内对这些空间过程的控制,体现了这一波控中等潮差海岸近岸区,叠加在周期性潮汐之上的波浪是海滩演变的主要动力因素,这在以前的研究中所忽略。

波浪作用下淤泥质海滩剖面侵蚀过程的计算模式——以江苏北部淤泥质海岸为例

本文以江苏北部连云港—灌河口之间淤泥质海岸为研究对象,建立了在潮水位变动状态下淤泥质海滩剖面上破碎波浪冲蚀力的计算式,并根据海滩侵蚀过程中沉积物质构成的变化,提出了“蚀滩浪”的概念,以此建立了淤泥质海滩侵蚀演变模式,此模式揭示了淤泥质海滩侵蚀过程中剖面形态变化特征,较好地复演了连云港地区海岸的侵蚀演变过程。

波控岬间海滩剖面短期变化过程分析

利用粤东寮咀口岬间海滩重复测量的剖面数据 ,通过经验特征函数及主要空间函数的分析和功率谱估计分析 ,结果表明 ,海滩剖面主要由 2个空间模式构成 :前滨模式和滩肩模式。空间模式在时域上具有一定的振荡周期。其中 ,前滨模式以 4天的准周期变化为主 ,滩肩模式则有 2 8天的准周期性变化。此外 ,影响海滩剖面短期变化的主要动力因素是波浪 ,台风大浪则是剖面迅速变化的直接驱动力。

海州湾淤泥质海滩剖面堆积过程的计算模式

分别于1986年12月和1985年3月1日—1987年3月1日在海州湾进行了波浪和含沙量观测，运用所获资料以及本区长期水文、地形资料，采用流体力学、沉积学和泥沙运动力学相结合的研究方法，建立了海州湾淤泥质海滩剖面堆积过程的二维计算模式。结果表明，在堆积型淤泥质海滩，由于浮泥的经常性存在，使波浪急剧衰减，其对岸滩的作用甚为微弱，潮流成为塑造淤泥质海滩的主要动力，岸滩在淤涨过程中，在平均高潮位厂沿和平均低潮位附近出现两个凸点，上一个凸点外推速率大于下一个凸点，潮下带变化缓慢。

企望湾砂质海滩剖面冲淤幅度的估算

以海滩沉积地貌现场观测资料为基础 ,通过海滩剖面形态组合 ,历史地形资料比较和特征地貌形态变化理论计算分析 ,对汕头南部企望湾弧形砂质海岸切线段的海滩剖面冲淤幅度进行了估算。结果表明 ,该海滩剖面冲淤幅度具有区段变化 ,低潮阶地和槽谷部位约 1 .5～ 2 .0m,滩肩和水下沙坝部位可达 3 .0 m。近 3 0年来 ,海滩剖面总体上趋于微冲刷 ,平均冲刷强度约为 1～ 2 cm/a,可能与近期人工挖砂有关。

海滩剖面时空变化过程分析

利用粤西水东湾海滩重复测量的地形剖面，通过经验正交函数变换与小波变换，分析了剖面变化的主要空间过程及其时间振荡特性。结果显示，海滩剖面主要由占数据总方差９０％的３个空间过程构成：水下砂坝运移、滩肩进退和后滨侵蚀。三个主要空间过程在时频域具有多尺度的振荡周期性。其中，水下砂坝运动以准季节性变化为主，滩肩和后滨地形蚀积则显示出准２个月变化周期性。剖面变化主要过程与影响海区的台风作用密切相关。

分形理论在海滩剖面演化规律研究中的应用初探

基于分形原理,通过波浪水槽试验,对波浪作用下的海滩剖面形态开展分形维数计算和分析,探究分形理论应用于海滩剖面演化规律研究的可能性。结果表明:海滩剖面分形维数可以用于描述海滩剖面形态的不规则程度和复杂性,分形维数越大,海滩剖面形态越复杂。同时,围绕波浪动力因素变化对海滩剖面分形维数的影响展开讨论,波浪类型、波高和水深的变化均会导致海滩剖面分形维数的改变,波浪类型和波高的变化对海滩剖面维数的影响更明显,而水深变化导致的波浪因素变化对海滩剖面分形维数的影响相对较小。研究发现随着波浪作用时间的增长,海滩剖面分形维数最终朝平衡方向发展。

海滩剖面监测技术的应用研究

结合传统水准测量的手段,介绍了一种海滩剖面监测的可行方案,并给出了数据处理方法,为威海核电厂工程的选址提供了参考。

朱家尖南沙海滩剖面变化特征与泥沙输运

在对朱家尖岛南沙海滩的沉积环境、动力条件、地形地貌进行调查与监测的基础上,利用不同的波能流公式对海岸的沿岸泥沙运动进行计算与分析。结果表明:该海滩沉积物以沙为主,物质来源主要是邻近的海岸基岩风化侵蚀产物;受海岸波浪、潮汐、潮流等动力条件和沉积环境综合作用的影响,海滩剖面地形的季节性变化明显:夏季侵蚀、冬季淤积;海滩东侧侵蚀、西部淤积的年际变化特点与沿岸输沙密切相关;沿岸输沙计算结果显示各岸段沿岸净输沙量平均值介于43.85×10^3~172.77×10^3 m^3/a;自东向西的沿岸输沙主要由ESE、SE向的入射波所致,自南向北的沿岸输沙由S向入射波所致,在不考虑人类活动对海滩影响的情况下,沿岸输沙在海滩长期的演化过程中起到了关键作用。

关于海滩剖面监测方案的探讨

海滩侵蚀是影响临海建筑物稳定性的不利因素,临海工程可行性论证中有必要对海滩侵蚀情况做出评估,通常可通过海滩剖面某一段时期内的变化来反映海滩侵蚀程度的强弱。受海浪及潮流的影响,海滩地貌变化频繁,且具周期性,其剖面进行监测具有一定的困难。根据海滩地区的特点,结合传统水准测量的手段,介绍了一种海滩剖面监测的可行方案,并给出了数据处理方法,最后结合工程实例做出数据分析结果。

中强潮海滩剖面冲淤过程研究——以北海银滩为例

揭示中、强潮砂质海滩在波浪和潮汐作用下的剖面冲淤变化过程是理解海岸演变及沿海防护工程设计与旅游资源规划的核心内容。以北部湾北海银滩为例,基于GIS-RTK获取区域2014年7月—2018年2月逐月剖面高程实测数据,结合水文资料分析银滩剖面在外在驱动作用下的变化特征及冲淤机制。结果表明:①银滩内滨区域处于净侵蚀状态,低潮带及其以浅区破波带以弱淤积为主,冲流带展现持续、恒定净淤积特征。②一年中有263天波浪可引起银滩-3.41 m水深以浅的泥沙频繁扰动,由此造成内滨剖面快速变化,波高0.3~0.5 m的波浪引起的泥沙扰动水深控制冲流带、破波带和低潮带的淤积过程。③潮位波动导致波浪作用下海床泥沙活动的范围出现差异,由此引起海滩由陆向海出现"强淤积-弱淤积-弱侵蚀"特征。④造成区域较大增水的台风可大幅度提高各级别波浪扰动范围,对银滩整体剖面造成侵蚀。

钦州湾人工海滩剖面变化过程

波浪和潮汐作用下的海滩剖面动态变化过程是海岸演变及沿海防护工程设计与旅游资源规划的核心内容。本文以广西钦州湾沙井半岛人工海滩为研究区,基于GPS-RTK采集的2018年1月—2019年12月的逐月剖面高程实测数据,通过分析剖面冲淤和单宽体积变化,利用EOF(Empirical Orthogonal Function)函数揭示剖面的高程变化模式,进而探讨海滩剖面的动态演变过程。研究的主要结果表明:1)在观测期间,人工海滩剖面的冲淤情况整体展现出冬春季淤积、夏秋季侵蚀的变化特征;2)人工海滩剖面因泥沙横向输移而导致不同横向分带的单宽体积变化趋势呈差异性,不同横向分带具有侵蚀与淤积交替出现的情况;3)人工海滩剖面的变化模式可划分为由强降雨及台风导致剖面高程明显降低的主要模式、波潮影响下的剖面高程经历强降雨及台风后逐渐淤积和恢复的次要模式、波浪破碎形成卷流引起滩面冲淤变化的其他模式。

海口湾中间岸段海滩剖面短期时空变化及沉积动态分析

海滩的演变特征是海岸地形动力学研究的一个重要内容。基于在海口湾假日海滩连续33d的地形剖面观测数据和台风前后表层沉积物粒度参数数据,分析了海口湾中间岸段海滩剖面及沉积物变化特征。利用经验正交函数分析,得出观测期间海口湾海滩有4个主要模态,分别对应于涌浪对海滩的建设过程、当地风浪对海滩的侵蚀过程、台风对海滩的侵蚀过程和海滩特征地形的调整过程。研究结果表明:涌浪和风浪对海滩剖面的作用受到了潮位调制的影响;海口湾海滩显示出遮蔽型海滩变化特征;沉积物粒度参数对海滩变化反应敏感,可以提供丰富的海滩演变信息。

琼州海峡南岸海滩剖面动态变化特征分析

海滩地形变化是复杂的地形动力过程作用的结果,包含着诸多的时间和空间尺度特征信息。本研究利用经验正交函数(Empirical Orthogonal Function,EOF),对2018年4月至2019年3月的琼州海峡南岸铺前湾、海口湾和澄迈湾海滩剖面数据进行了分析。结果表明:①前3个时空函数可以代表琼州海峡南岸海滩主要变化模态。其中第1模态都表现为淤积,铺前湾和海口湾海滩呈现夏秋淤-冬春冲的季节性特征,澄迈湾为夏秋冲-冬春淤的季节性特征。第2、3模态则可能是风暴作用、潮位影响下的沉积物在滩面上的迁移或波浪随潮位变化引起,与海湾区域地形、入射波向、泥沙来源、潮差、波高、风暴路径等有关。②铺前湾和海口湾海域建设的人工岛加剧了海湾的遮蔽程度,促进了海湾部分岸段海滩淤积,海滩还要一段时间才能达到新的平衡。③作为次控因素之一,观测期间台风对海滩的影响程度有限。同时,海滩对台风响应与台风强度、登陆距离、相对台风的方位以及当地地形遮蔽程度密切相关。