浅谈基于港口航道优化的研究——以石岛港区进港航道为例

航道是港口重要的交通基础设施,是水运经济发展的载体。随着我国经济社会的持续快速发展,当前关于港口航道航海保障服务作用的研究越来越受到重视。要打造优良的进港航道,实现高质量的航海保障服务,以更为有效地发挥出优良航道的作用,必须进一步重视技术管理机制的应用和实施。本文在分析石岛港区航道的基础上,提出了有针对性的对策研究。

黑石岛附近海域地形地貌及表层沉积物分布特征分析

黑石岛附近海域位于山东威海黑泥湾东部,沉积环境复杂多变,多种因素控制表层沉积物分布,形成多种发育演化模式。利用单波束测深系统、浅地层剖面系统、表层沉积物取样、海流观测和实验室沉积物粒度测试、资料综合解释等方法,于2021年9-11月对研究海域开展综合地质环境调查。通过调查数据分析研究区水深地形特征、浅地层结构特征以及表层沉积物分布特征,并从多个角度揭示该海域沉积物分布特征的控制因素和成因。研究发现:目标海域水深介于3~24 m,平均水深约14 m,西部浅、东部深,存在陡坡,随着水深的增加坡度逐渐变缓,地貌类型主要以水下侵蚀岸坡为主;海底浅地层声学反射界面清晰,可全局跟踪,淤积厚度为0.5~2 m,沉积层厚度东西存在差异但相对稳定;表层沉积物类型多样,大致围绕黑石岛呈环带状分布,离岛方向上依次为粉砂、砾石、泥质砾;自西向东表层沉积物粒度逐渐减小,分选性变好。研究区表层沉积物分布受区域地形地貌和水动力条件的共同影响。

1991—2022年威海市石岛气候变化对小麦的影响分析

基于石岛气象台1991—2022年逐月平均气温、降水量和日照时间资料,选择线性倾向估计法和滑动平均法对石岛气候变化特征进行分析,并探讨了各气象要素变化对小麦的影响。结果表明:1991—2022年,石岛年平均气温为12.5℃,气候变化倾向率为0.207℃/10 a,呈现出显著的增加趋势;年平均降水量为755.8 mm,气候变化倾向率为45.535 mm/10 a,增加趋势不显著,年内降水主要集中在夏季,占全年降水量的56.0%,其次是秋季和春季,分别占全年降水量的20.5%、15.0%,冬季降水量较少,只占全年降水量的5.5%;年平均日照时间为2436.1 h,气候变化倾向率为-25.557 h/10 a,下降趋势较为显著;四季日照时间均呈现出不同程度的下降趋势,且下降趋势显著;石岛平均气温、降水量和日照时间的变化对小麦的影响较大,尤其不利于优质高产小麦的生产。

海南磷枪石岛附近海域水环境分布特征

对2021年6月磷枪石岛附近海域水环境调查,用单项水质参数法、水体有机污染指数法和富营养化指数法评价海域海水质量。结果显示:2021年磷枪石岛海域海水pH、DO、COD、DIN、DIP、石油类均符合第一类海水质量标准,水质单因子标准指数、有机体污染指数、富营养化指数变化范围分别为0.03~0.99、-1.61~-0.52和0.001~0.005,区域海水质量优良,水体处于贫营养化状态,未出现超标站位和有机体污染的现象。与2011年调查结果相比,本次调查海域海水悬浮物含量(SS)稍有下降,pH、DO、DIN、DIP基本持平。

苏鲁超高压变质带中三叠纪石岛杂岩体的地球化学研究

位于山东省胶东地区的石岛杂岩体是苏鲁超高压变质地块中唯一已知的与三叠纪俯冲板片断离有关的“同折返”火成杂岩。岩性上自早到晚由辉长岩、辉石正长岩、(石英)正长岩和正长花岗岩等四个岩石单元构成。杂岩体各岩石单元均富钾,K_2O/Na_2O=1.12～3.04,是典型的富钾系列的侵入岩。SiO_2与TiO_2、Fe_2O_3、FeO、MgO、CaO、MnO、Ba、Sr成反比,与Nb、Rb含量呈正比。所有岩石单元均明显地富集LREE,早期单元无明显的铕异常,晚期单元具有弱的负铕异常。微量元素具有Nb、Ta和Ti的负异常和Pb的正异常,Ba早期富集,晚期亏损。各岩石单元全岩样品的Sr-Nd-Pb同位素组成非常的一致:^(87)Sr/^(86)Sr(225Ma)为0.706～0.707、ε_(Nd)(225Ma)为-13.6～-16.2、^(206)Pb/^(204)Pb为16.29～16.57、^(207)Pb/^(204)Pb为15.24～15.44、^(208)Pb/^(204)Pb为36.54～37.11。石岛杂岩体的成因机制可以用板块断离模型解释,而在物质来源上不同岩石单元都来自相同的富集岩石圈地幔源区,由于不同阶段熔融并经历不同程度结晶分异和下地壳同化混染导致它们在成分上的差异。

南海西沙石岛地震台下的地壳结构研究

为加强海上天然地震观测和岩石圈结构研究,我们在南海西沙群岛建立了石岛流动地震台,进行了为期一年多的观测试验.观测结果表明,虽然岛礁区的地震数据受热带气旋影响期间背景噪声较大,但仍能记录到MW6级以上的地震.本文对具有清晰P波波形的远震记录进行了接收函数处理和计算模拟,得到台站下简单的地壳结构模型,其莫霍面深度为28 km,上地壳顶部有一层2 km厚的低速层,横波速度只有2.3 km/s,向下逐渐过渡到横波速度为3.8 km/s的下地壳.与已有的研究结果比较,发现石岛台与琼中台的地壳结构模型是西沙海槽剖面的自然延伸,西沙地块的地壳结构属减薄型陆壳,可与华南地块的正常陆壳对比.

西沙群岛永兴岛和石岛的自然与开发

永兴岛和石岛同在一个礁盘上.永兴岛是全新世晚期形成的新灰沙岛.石岛原是晚更新世晚期形成的古沙山,今是一个全新世中期后被现代礁坪包围的岩石岛(老灰沙岛).本区属热带海洋季风气候,海中热带海洋生物繁多,岛上热带植物繁茂,鸟类也多,土壤为磷质石灰土.自然资源丰富,人们需要作出长期的开发规划,加强管理和自然环境保护.

山东石岛花岗岩复合岩体的侵位深度与苏鲁超高压变质岩的快速折返机制及动力学效应

山东石岛正长岩-花岗岩复合岩体形成于225～205Ma之间,侵入到苏鲁超高压岩石中。通过铝在角闪石的压力计,确定了年龄约为225～215Ma的甲子山岩体的侵位深度,约为15km。结合前人对石岛花岗岩复合岩体的地质年代学和地球化学及本研究结果,表明:(1)石岛正长岩在225～215Ma期间快速侵位小于15km的深度,同时快速冷却结晶;(2)在215Ma或早些时候,苏鲁最东端的超高压岩石已位于小于15km的深度;(3)苏鲁超高压岩石以大于5mm/yr的速率快速折返。俯冲板片前锋的断离所导致的深部动力学效应可能是苏鲁超高压岩石快速折返的主要驱动力。这种深部动力学过程导致软流圈地幔的快速上涌,诱发岩石圈地幔的部分熔融,形成钾质岩浆,可能是华北克拉通在中生代发生大规模伸展作用及减薄的初始驱动力。

西沙石岛风成碳酸盐沉积的早期成岩作用

西沙石岛风成碳酸盐沉积形成于晚更新世,正处于早期成岩阶段。通过薄片、扫描电镜、稳定碳、氧同位素、常量元素和微量元素分析,对石岛风成碳酸盐岩的早期大气淡水成岩作用进行了研究。发现石岛风成碳酸盐沉积的早期成岩固结主要在大气淡水作用下完成,其中蒸发成岩作用在初始固结中可能起着主要作用;在大气淡水作用影响下,部分碎屑颗粒发生溶蚀和新生变形,新生的微亮晶低镁方解石(5～15μm)镶边胶结在颗粒及孔隙周围,并成为主要的胶结物;而作为大气渗流带和潜流带典型产物的亮晶胶结物则很少占据主导地位。海水成岩作用主要表现为对早期成岩作用的改造,会造成锶、镁含量的增高,但影响范围仅止于浅表层,而且对δ13C和δ18O值的影响微弱。生物化学作用可能参与了古土壤中灰质壳与根管石的形成,但在风成碳酸盐沉积的整体成岩上不具意义。大气淡水成岩作用会造成石岛风成碳酸盐岩δ13C和δ18O值的降低,并使碎屑发生新生变形而导致锶、镁的淋溶。成壤风化作用会导致Al、Fe、Mn、Y、Cr元素在古土壤中明显富集,其中Al、Fe、Mn的富集与成壤风化作用有关,而Y、Cr元素则可能源于长期暴露引起的风尘或火山灰的相对富集。

西沙群岛石岛根管石特征、成因及地质意义

西沙群岛石岛由第四纪地层构成,包括4个风成生物砂屑灰岩层和3个化石土壤层,生物砂屑灰岩层和化石土壤层相间分布,在化石土壤层中发育根管石。研究表明,根管石在结构构造、成分和沉积成岩变化方面具有三层分带性。其中,内带由泥晶碳酸盐组成,具有泥晶结构,环形纹层或纤维状构造,是原始植物根系交代和石化的结果;中带和外带均为细粒砂屑结构,块状或层理构造,砂屑颗粒由珊瑚、珊瑚藻、有孔虫、软体动物、棘皮类等古生物化石和砂屑组成,中带钙质胶结较强,中带、外带及寄主岩石多为过渡关系。根管石的中带和外带是植物根系附近微化学成岩环境和后期差异风化作用的产物。西沙群岛石岛存在3个根管石发育层,标志着三期成土作用和植被化作用的存在,反映了气候条件的重大变化。西沙群岛石岛风成生物砂屑灰岩层和化石土壤层的相间分布特征,及CaO/MgO比值、锶元素和有机质含量变化,记录了4个气候演变和风成沉积演化旋回。

石岛新港港池回淤变化分析

通过不同时期的水深对比对石岛新港港池的回淤进行了研究,对比分析了研究区港池回淤2 a的变化,进行了港池开挖区海底地形变化分析,定量评价了淤积幅度,分析了影响淤积变化的主要因素和淤积变化规律,提出开挖负地形、岸线码头建设、较强台风浪是导致淤积加快的主要原因,为港池维护和设计提供依据。

石岛海域大型底栖生物群落特征

2008年8月～2009年5月分4个航次对石岛海域进行大型底栖生物调查，共发现大型底栖生物164种，整个调查海域内大型底栖生物的优势种明显；调查海域大型底栖生物平均密度和平均生物量分别为279个／m^2和11．00g／m^2;调查海域大型底栖生物初步分为近岸的粗砂底质群落和离岸较远的泥沙底质群落。本调查结果与其他海域调查资料做了对比，并初步分析了与其他调查海域结果不同的原因。

石岛大鱼岛村潮间带大型底栖动物生态学研究

根据2008年8月至2009年5月4个季度月(夏、秋、冬、春季),对位于石岛大鱼岛村潮间带的高潮区(SD1站)、中潮区(SD2站)和低潮区(SD3站)所设的3个站进行的大型底栖动物生态调查并分析所获得的资料,采用Shannon-Wiener指数(H’)、物种丰富度指数(D)和物种均匀度指数(J)分析该潮间带不同潮区大型底栖动物的物种多样性。结果表明,石岛大鱼岛村潮间带大型底栖动物的总平均栖息密度、总平均生物量和总种数分别为397.7个/m2,99.874 g/m2和68种。3个潮带的平均密度(D)、平均生物量(B)和种数(S)的季节变化分别为:D冬季>D夏季>D秋季>D春季,B夏季>B冬季>B秋季>B春季,S冬季>S夏季>S秋季>S春季。多样性指数H’值大小顺序为低潮区>高潮区>中潮区,D值大小顺序为低潮区>中潮区>高潮区,J值大小顺序为高潮区>低潮区>中潮区;大鱼岛村潮间带物种多样性指数季节性变化不明显。

石岛湾海域排污口位置优选

在石岛湾计算潮流场基础上,建立拉格朗日余流模型,对拟选排污口附近污水质点运动进行了数值跟踪,通过对计算结果的分析,从拉格朗日输运角度提出排污口位置。

石岛湾东北侧水道对环境影响的数值模拟

随着经济的发展,石岛湾的环境污染日趋严重。为了改善其海洋生态环境,并增加航运能力,开挖入海通道是非常必要的。通过对石岛湾海水交换率、海水半更新期的估计,以及湾内示踪物浓度分布的数值模拟,研究了开挖多种入海通道的预案,模拟结果显示:石岛湾东北部开挖宽300m或500m水道方案的水体交换效果不及开挖宽800m的方案,后者可明显降低海湾东部的示踪物浓度,有利于湾内的水交换。而开挖的水道宽度增至1000m或1500m后也不会再更加明显地改善石岛湾的水环境,说明可选择开挖宽800m水道的方案。

石岛湾海域环境功能区划

用有限差分法,根据实测资料建立石岛湾海域大潮期间的潮流数值模型。在此基础上,选COD作为污染因子,建立平流——扩散输运模型,通过总量控制计算对石岛湾海域的水质进行预测。据此探讨石岛湾海域环境功能区的划分。

荣成市石岛湾镆鎁岛港的潮汐

１９９２年６～７月，中国科学院海洋研究所在镆岛港建立临时验潮站。计 算得到该港调和常数及潮位特征值。分析表明，镆 岛港属于非正规半日潮港。根 据镆岛港和同期及３年石岛港测得资料（二港符合潮汐相似性条件）进行相关分 析和统计计算，获得镆 岛港的设计水位和校核水位等。

西沙石岛末次冰期风成沉积序列新划分及其旋回特征

西沙石岛的风成碳酸盐岩是东亚季风末次冰期的产物,以砂丘与古土壤二元旋回的形式记录了东亚季风气候的干湿变化。利用西石2井钻井岩芯资料结合石岛野外地质剖面的详细考察,对石岛风成沉积序列进行了重新的地层划分,将石岛风成沉积分为三层砂丘与两层古土壤的沉积组合。通过对测年数据及东亚季风末次冰期气候变化特征的分析,认为石岛末次冰期风成沙丘与古土壤记录与黄土高原L1黄土的5个次级气候阶段一一对应,都是对东亚季风末次冰期气候背景下,气候干、湿变化在岁差尺度的沉积响应,是具有稳定周期的气候旋回。

石岛、小麦岛及海阳海域的水温温差机理分析

利用石岛、小麦岛海洋站以及海阳核电厂水文站1997年3月～1998年2月1年的实测水温资料,本文对石岛、小麦岛及海阳三个海域的水温特点进行了分析。通过分析发现从3月～8月,三站水温处于升温期,其中海阳水温最高,小麦岛其次,石岛最低,三站水温温差较大;从9月～次年2月,三站均处于降温期。与升温阶段相比,三站水温在降温阶段的差别较小,总体来说小麦岛海域水温高于石岛,石岛水温稍高于海阳。本文最后利用三站水温观测方法的差别对该现象进行了探讨性的初步分析。

石岛海域潮流通道及岬湾的泥沙动力机制研究

石岛海域潮流通道的动力条件强劲,潮流通道向岸一侧的黑泥湾敞开性高,波浪作用明显,水道、岬湾底质类型包含砾石、砂、粉砂、淤泥各种类型,因而泥沙运动具有特殊性。基于FVCOM的泥沙模块,采用拟合希尔兹曲线改良模型的泥沙起动条件,同时采用多组分泥沙百分含量分布来反映不同地区的底质类型,研究黑泥湾海域夏季泥沙运动规律。模型参数采用2010年沉积物粒度分析资料率定,潮汐、潮流、波浪、悬沙模型采用2006年观测资料及遥感图验证,冲淤模型采用1980—2006年测深资料进行趋势比对。结果显示,黑泥湾整体呈弱侵蚀状态,潮流通道西侧出现N—S向带状侵蚀区,半月潮周期内最大冲刷深度3.5mm。潮流通道水动力条件强,但沉积物成分较粗,侵蚀较弱。镆铘岛东侧近岸海域冲淤变化复杂,冲刷或淤积趋势交替占据优势,半月潮周期内,潮差高于1.4m时潮流较强,冲刷为主导趋势,潮差下降后,非本地起动的泥沙逐渐在此淤积,淤积为主导趋势。