苏北废黄河口滨海港建设对近海水沙和床面冲淤的影响

以废黄河三角洲海岸盐城市滨海港的建设为背景,通过建立二维潮流泥沙数学模型,模拟建港前后水动力场环境与泥沙运移变化,分析滨海港建设对近海水沙的影响。南北堤建成后,流速变化主要集中在防波堤建设区域15 m等深线以内海域,变化量为−0.8~0.5 m/s。北堤堤头流速增幅明显,除大潮落急外港区均处在流速减小区,流速衰减幅度最高可达0.6 m/s。建港工程造成海域内潮汐不规则性减弱,主要分潮的平均振幅比降低约10%。建港工程对近海地貌格局的影响集中在港区周围8 km范围,且基本在16 m等深线以内海域,淤积区域分布在港区口门周围,冲刷区域分布在北堤堤头,床面变化随着时间推移加剧。

废黄河口海域潮流动力与悬沙输运特征

根据2006年废黄河口海域的悬沙、流速、流向的观测资料,应用短期资料的潮流准调和分析方法,对连续海流资料进行了分析,并结合悬沙资料,对悬沙质量浓度与潮流之间的动力关系进行了探讨。研究结果表明:该海域潮流属于正规半日潮流,潮流以往复流为主,离岸越远,旋转性越强;涨潮流流向以SSE为主,落潮流流向以NNW为主。悬沙质量浓度呈现近岸悬沙质量浓度高,向海逐渐降低的分布形态;悬沙质量浓度的垂直变化,从表层到底层由小到大,近岸悬沙质量浓度垂向梯度较大。悬沙质量浓度出现明显的周期性变化,悬沙质量浓度的峰值基本与海域半日潮流特点相对应,悬沙质量浓度的峰值一般出现在流速峰值之后。海域的悬沙在潮流作用下主要向南输运,与涨落潮的方向基本一致,涨潮单宽输沙量均大于落潮单宽输沙量。

长江口及废黄河口海域表层沉积物中多环芳烃分布特征和生态风险评价

2015年10月采集长江口及废黄河口51个沉积物样品,对沉积物中的多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)的含量进行测定,探讨长江口及废黄河口海域表层沉积物中PAHs的分布组成、来源及潜在的生态风险评价。总PAHs的含量范围为4.23~292.39 ng/g,平均值含量为67.40 ng/g。研究区样品的PAHs含量呈现"北部低南部高"的空间分布特征,舟山群岛东部区域PAHs含量普遍偏高,长江口次之,废黄河口最低。与国内其他海区相比,研究区域PAHs总体处于中低等污染水平。运用统计分析和特征比值法对来源进行分析,研究区域沉积物中PAHs主要是以4环、5环为主,来源分析显示PAHs的主要来源为各类燃烧源及石油源的混合来源。根据效应区间低/中值法(ERL/ERM)评价结果显示,长江口及废黄河口海域的潜在生态风险很小,但对生态有一定的潜在威胁,也应该引起重视。

江苏废黄河口光学后向散射浊度计的沉积物标定

以往的光学后向散射浊度计(Optical Backscatter,OBS)标定,多用其输出的浊度值进行研究,此研究目的是对OBS的原始输出的值进行了标定。利用在江苏北部废黄河口获得的表层沉积物样品和水样悬沙数据,分别对OBS的原始输出的值进行了室内标定和现场标定。结果表明:OBS值与悬沙含量呈强的线性关系,特别是在近岸悬浮体含量较高的水域。此外,室内用表层沉积物标定结果获得的悬沙含量值比实有含沙量高。像OBS的浊度值一样,OBS的原始输出的值能应用于悬沙的分析。这说明,即使没有浊度标定文件,使用OBS获得的数据也可以进行悬沙含量分析。

现代废黄河口表层沉积物的年代际空间分布与主控因素

基于现代废黄河口的不同年代表层沉积物粒度资料,研究了废河口区表层沉积物的年代际空间分布特征及变化趋势;结合水动力、地形地貌资料,探讨了影响表层沉积物空间格局的主控因素。研究结果表明,现代废黄河口表层沉积物空间分布存在限制的年代际变化特征,不同年代空间分布总体表现出近岸较粗、离岸变细的趋势。1992年研究区表层沉积物粒度总体较细;1992—2000年研究区表层沉积物显著粗化;2000—2007年大部分区域表层沉积物进一步粗化;2007—2015年研究区表层沉积物空间分布无明显变化。研究区表层沉积物的年代际空间分布特征受沉积动力环境及其导致的年代际冲—淤演变格局影响,随着研究区的抗侵蚀能力增强,其表层沉积物的空间分布基本无较大变化。

南黄海废黄河口近岸海域近底部悬沙输运观测

2016年11月及2017年2月,在南黄海废黄河口近岸海域投放海底三脚架进行全潮座底观测,获得了大、中、小潮期间的水位、近底部流速和悬沙浓度数据。分析结果表明,研究区海域潮流显著地受沿岸地形影响,流向与岸线大致平行,落潮流流向以NNW向为主,涨潮流流向以SSE向为主,具有往复流性质;落潮历时长于涨潮历时。研究区是南黄海近岸海域的高悬沙浓度中心之一,底部悬沙浓度通常都维持在500mg/L以上,高悬沙浓度出现的时刻略滞后于涨、落急时刻;大风浪可以导致悬沙浓度急剧升高,对悬沙浓度的影响在短时间尺度内可显著超过潮汐作用。研究发现,该海域的悬沙浓度变化可以通过将一个完整潮周期划分为4个时段:涨潮前期(加速)、后期(减速)和落潮前期(加速)、后期(减速)来讨论。在中潮落潮期间、小潮涨潮后期及落潮前期,悬沙浓度与潮流流速呈显著正相关关系,表明在此阶段悬沙浓度的变化主要受再悬浮作用控制;其他阶段,悬沙浓度与流速的正相关性不显著,悬沙浓度的变化可能与平流输运作用有关。悬沙在大潮期间向东净输运,在中潮期间向西南净输运,在小潮期间向东南净输运。总体上看,废黄河口海域沉积物以向南输运为主,表明这里是江苏中部海岸的重要物源。

废黄河口海域的悬沙输运机制研究

废黄河三角洲是南黄海内陆架的重要物源。为深入探索废黄河口海域沉积物输运机制,利用2015~2016年夏季与冬季在废黄河口外海域10个站位获取的现场沉积动力数据,计算潮不对称参数、余流、悬沙输运量等。分析结果表明,废黄河口海域沉积物输运模式存在显著的空间差异,大部分海域悬沙沿等深线向南输运,仅在近岸侧局部悬沙向岸或向北输运、离岸最远处站位向北输运但输运率较小;近岸浅水海域以平流输沙为主,其他离岸区域以再悬浮作用为主。由于流速和悬沙浓度之间的相位差,导致余流(净水输运)方向与净悬沙输运方向存在差异。研究沉降速度与悬沙输运涨落潮不对称的关系,发现沉降速度越大,悬沙输运的不对称性就越显著;沉降速度是造成近底部流速与悬沙浓度相位差的主要原因,导致废黄河口外净悬沙输运存在显著的垂向差异。

苏北废黄河口表层沉积物分布特征及其控制因素

基于苏北废黄河口附近海域表层沉积物粒度分析结果,分析研究了废黄河口表层沉积物分布特征及其控制因素。研究结果表明:废黄河口表层沉积物类型主要有粉砂质砂、砂质粉砂、粉砂和泥等4种,其中粉砂为分布最广的沉积物类型,分布面积在50%以上;粉砂粒级为研究区最主要的粒级组分,平均含量高达66.3%;表层沉积物优势粒径高度集中,从泥-粉砂-砂质粉砂-粉砂质砂,主峰Φ值不断变小,在细颗粒一侧的低频率尾部逐渐变长。研究区沉积环境可分为高能量区和低能量区,低能量区又可细分为浅水亚区和深水亚区;研究区水动力主要以波浪和潮流作用为主,其中港池南侧近岸主要受波浪作用控制,水动力条件最强,砂质粉砂覆盖区受波浪和潮流作用的双重影响,粉砂覆盖区主要受潮流作用影响。

废黄河口门外砂质海滩粒度和重矿物特征及其成因机理分析

为研究黄河南流变迁过程中物质沉积分异作用下的产物,进而追踪废黄河沉积物在江苏沿海以及南黄海的运移状况,测量废黄河口门外砂质海滩沉积物粒级组成及特征参数,分析各样品重矿物含量及种类特征;结合与废黄河陆上沉积物的对比,探讨在不同沉积分异作用下重矿物沉积特征。结果表明:砂质海滩沉积物平均粒度Φ为 2.67(0.16 mm),分选较好,为微负偏,具有海滩砂粒度特征;陆域样沉积物粒度跨度大,以粉砂组分为主,为河流沉积特征。另外,对海滩砂样进行广粒级重矿物(Φ为 1~6)分析,重矿物含量在极细砂和粗粉砂粒级中最高,不同粒级形成不同的矿物组合,砂粒级重矿物组合为黑云母+普通角闪石+褐铁矿,粉砂粒级则为钛铁矿+石榴子石+普通角闪石;砂质海滩样品广粒级重矿物质量分数为 3.66%,其中Φ为 3~4 (0.125~0.063 mm)的粒级重矿物质量分数高达 15.66%,比重大且稳定性较高的矿物在此粒级中富集,表明海滩重矿物分选强烈。

废黄河口水流挟沙力公式探讨

利用废黄河口夏季和冬季实测水文泥沙资料,对多个典型的悬移质挟沙力公式进行应用计算,在此基础上,采用相关系数法、标准化最小距离法、集中系数法、偏离系数法4种检验方法对计算结果进行比较分析。结果表明:河口水流挟沙力公式能够较好地反映废黄河口水域的水流挟沙情况,并且具有较高的精度;对于各种检验方法,因为侧重点不同,所得到的检验结果会产生矛盾,所以建议采取多种检验方法对挟沙力公式进行综合评价。

废黄河口海域悬沙输运特征

基于在废黄河口海域观测数据(包括流速、流向和悬浮泥沙浓度的垂向剖面),利用瞬时物质输运分解法估算了各站位的余流、单宽净输水量和悬沙单宽净通量以及潮流输沙各影响项的贡献。结果表明:该域潮流类型属正规半日浅海潮流,潮流运动形式以往复流为主,潮流输沙主要影响项为平均流输沙项,各测站净输沙方向与余流方向分布规律较为一致,近岸水域净输沙方向主要为偏南向,离岸水域净输沙方向主要为偏北向。

抬堰式陡坡与抛石柴砖枕相结合在废黄河坡地水保工程中的应用

阜宁县境内计有废黄河堤坡地21.3km^2,耕地面积约为1400公顷,粉砂土质,地形东高西低,地面高程在+8～+12m之间(废黄河口基面)。雨水自排入废黄河。多年来,由于雨水汇集冲刷,在沿河31.7km长的岸坡上形成了数条冲沟,每年都要冲毁几公顷农田。60、70年代,县水利部门在九堡、左范和兴隆等大冲沟上相继兴建了6座连接建筑物——陡坡。

泰兴市焦土港河流的生态水位研究

一、研究对象概况焦土港位于泰兴市南部,是一条东西向引、排骨干河道,它是沿靖圩区与高沙土平原区高低分隔的截水河道。焦土港排涝面积108.85km~2。目前河道:底高程-1.5~-1.0m(废黄河口高程,下同),底宽5~15m。焦土港入江口处建有控制闸——焦土港闸,一般汛期开闸引水,主要依靠长江高水位引水入境用于工、农业生产。焦土港在区域发挥着重要的排涝、供水功能,合理控制河流生态流量(水位)具有重要的价值。同时为切实加强焦土港生态流量(水位)监管基础工作,明确重要河湖主要控制断面生态流量监管目标,开展焦土港的生态水位研究具有重要意义。

夏、冬季苏北近岸海域悬沙浓度垂直分布特征

通过将2012年8月、12月在苏北黄海海域野外调查获得的声学多普勒流速剖面仪(ADCP)后向散射强度数据与悬沙浓度进行拟合,得知两者的相关系数在0.8以上,反演结果较理想。并结合同步观测的温度、盐度等水文要素资料,对该区域夏、冬季两季悬浮泥沙的垂直分布特征、形成原因及输运进行了研究,结果表明苏北近岸海域悬浮泥沙分布的典型性季节变化明显,冬季悬沙浓度普遍高于夏季。悬浮泥沙分布及输运受苏北沿岸水、黄海西部沿岸流、长江冲淡水、黄海暖流、黄海冷水团等影响,其中黄海西部沿岸流的季节变化为主要的影响因素。苏北沿岸水携带废黄河口的再悬浮泥沙和近岸悬沙向东南外海扩散,冬季的搬运量和扩散范围显著大于夏季。黄海暖流阻碍悬沙向外海扩散,使其在近岸被大量捕集下来。夏季长江冲淡水的东北方向偏转,使得苏北南部海域悬沙分布出现层化现象。