岬湾海滩剖面中长期变化特征及其控制因素——以青岛石老人海滩为例

了解海滩剖面变化可以更好地理解海滩动态过程。利用2007年5月-2014年12月近8 a青岛石老人海滩剖面的实测资料，计算剖面各段单宽体积变化量及后滨宽度，结合交叉小波和小波相干分析方法，探讨海滩剖面中长期淤蚀变化特征及其控制因素。结果表明，近8 a来海滩剖面表现为侵蚀状态，不同岸段侵蚀程度不同。剖面1岸段侵蚀明显，剖面2和剖面3岸段轻微侵蚀。剖面的变化过程可划分为平稳期、剧变期和微调期3个时期。各时期剖面的季节性变化较复杂，平稳期具冬蚀夏淤的交替变化特征，整体淤蚀量较小；剧变期剖面呈阶段性蚀退，变化幅度相对较大，微调期剖面可能仍处于剧变期的恢复阶段，季节性变化不明显。剧变期和微调期的小波交叉谱和相干谱分析显示，波浪和前滨单宽体积相干性较好，尤其当大于2 m的波高达到10%以上，海滩地形可以和波高变化产生同周期的变化。因此波高变化基本控制了剖面的季节变化。而海滩长周期变化主要受控于风暴潮作用及其漫长的恢复期，沿岸输沙和海平面变化则一定程度上导致了剖面长期侵蚀格局的形成。

半遮蔽型海滩剖面长期时空演化过程的经验正交函数分析

半遮蔽型海滩由于一侧海岬的差异作用而影响海滩的演变过程。本文以青岛石老人海水浴场海滩为例,基于对3条典型剖面连续11年现场监测的高程数据,利用经验正交函数(empirical orthogonal function,EOF)分析方法将该海滩各剖面高程数据组成的原始距平矩阵依次分解为相应的空间和时间特征函数,分析了石老人海滩的形态演化特征、蚀淤趋势及驱动因素,并采用方差总占比超过77%的前3个经验正交函数来反映此类海滩的基本演化情况,分别为:表征长时间尺度砂质海滩滩面最主要蚀淤变化趋势的第一模态、表征季节性蚀淤变化及其引起的滩肩剖面形成增长或削弱消亡的第二模态和表征人类活动、偶发因素或海岸地形等引起的具有随机性的不规律蚀淤变化的第三模态。结果表明:11年来石老人海滩经历了三个阶段,第一阶段为平稳期(2009年1月—2011年7月),第二阶段为突变期(2011年7月—2012年9月),该阶段之后至今,是第三阶段的平稳期(2012年9月—2019年12月)。海滩剖面在自然和人类活动影响下的高程变化范围在0.1—2.0 m范围内。波浪是影响该海滩形态演化的最主要水动力因素,岬角对半遮蔽型海滩的差异庇护作用导致不同位置的剖面演化存在差异。高频率台风的影响、海平面阶段性升高并长期保持较高水平导致了远离岬角的开放岸段存在明显阶段性调整,剖面滩肩宽度减少约30 m,岬湾内部剖面则相对稳定,目前海滩剖面形态在第二阶段突变期后达到了新的稳定状态。

基于地震层析速度模型分析海滩地下结构:以青岛石老人海水浴场为例

对海滩地下结构的认识是海岸带研究的一个重要方面,也是海滩保护和开发的基础。目前对于海滩的研究大多集中在表面动态变化监测和研究,而对于海滩内部结构和基底形态研究还非常有限。现有的钻探和探测手段一般只能研究表层砂体,难以探测到砂体的底部,无法建立海滩的整体结构模型,不利于分析砂的储量和研究海滩的演化。因此,需要一种探测手段,以便快速有效地开展砂体结构的大范围探测。本文把多尺度地震层析成像方法应用于海滩结构研究,以山东半岛东南部花岗岩石质海岸的一个典型海滩—青岛石老人海水浴场为例,对石老人海滩下方从地表到结晶基底的整体结构开展研究。通过采用新研制的重锤震源得到较高信噪比的地震数据,使用多尺度地震层析成像方法对海滩地下结构进行建模,建立了青岛石老人海水浴场海滩下方深达50 m的速度结构模型。所建立的速度结构模型与该区域已有的对砂体厚度的认识,以及海滩钻孔取样得到的柱状样品的砂粒度变化曲线吻合。该速度结构模型显示,测线下方砂体北厚南薄,在后滨的厚度约为15 m,而在前滨仅有5 m左右。我们推测,海滩下方的砂体中可能存在直立的岩石和未风化完全的岩石,海滩下方的不均匀风化作用导致其下方基底呈现下凹的形态,这种基底形态可能具有稳定砂体的作用。本文方法能够快速有效地构建海滩下方速度结构模型,并且可以方便地推广到其他海滩的结构探测,对于研究海滩结构、演化过程和沙滩保护具有重要意义。

海滩表层磁性矿物空间分布特征和季节性变化——以青岛石老人海滩为例

通过对石老人海滩不同季节表层沉积物体积磁化率的原地实测和所取表层样品粒度分级,结合海滩沉积动力环境因素综合分析得知,石老人海滩不同季节表层沉积物磁化率值总体上都表现出东高西低,滩肩高滩面低的趋势。海滩沉积物颗粒夏季比冬季细,分选好。海滩磁化率和沉积物粒度在海滩上的空间分布特征及其季节性变化存在一定联系。海滩的侵蚀沉积过程主要受冬夏季不同的波浪、沿岸流和风的作用影响。通常磁化率值高的区域为颗粒较细的侵蚀区,磁化率值低的区域为颗粒较粗的沉积区。磁学方法作为一种简便快捷低成本易操作的新方法,可以代替耗时的粒度和矿物分析,来分析海滩的沉积动力作用过程,识别海滩的侵蚀和沉积区域。