舟山海域陆源溶解有机质变化及其对近岸羽状流的响应

2007年夏季在东海舟山海域河口锋区开展了陆源溶解有机质的调查研究。测定了有色溶解有机质（CDOM）在激发波长370 nm/发射波长460 nm处的荧光强度和在λ=355 nm处的吸收系数,用于代表陆源CDOM浓度,并测定了荧光指数以指示CDOM来源。结果表明,CDOM的荧光值和紫外吸收系数之间呈显著正相关性,陆源CDOM浓度大体有向海方向降低的趋势,但是纵向上存在一些＂突跃＂现象。在舟山海域东北角不时观测到表层水体含有高浓度的CDOM,但变异性很大,推测可能该海区受到长江口羽状流的影响。在连续观测站发现陆源CDOM浓度在低平潮时往往比高平潮时要高。河海水在混合过程中CDOM浓度与盐度呈显著的线性负相关关系。在低盐度的悬沙锋区（S〈24）CDOM浓度明显低于理论稀释值,而在较高盐度的羽状锋区,CDOM浓度接近于理论稀释值。在盐度为24~31范围内,大部分水样的荧光指数在1.50上下波动,表明其中CDOM来源以陆地来源为主;在较低盐度（S〈24）的水样中荧光指数在1.70至1.90以上,表明CDOM以海洋来源为主,这与其陆源组分在高浊度的低盐度区存在显著的去除过程有关。研究表明,舟山海域水质存在着显著的变异性,与近岸羽状流密切相关,陆源溶解有机质的分布特征对此有较好的响应。

珠江三角洲中部子平原形成演变机理研究——以大鳌平原为例

海侵盛期以来珠江三角洲的形成演进受到原始地貌的控制，潮汐动力和河流作用被复杂的地貌单元分割和重塑。珠江三角洲中部平原依据其演进过程的空间位置和边界，相关的动力系统可以分成若干子平原，分别是番禺平原、顺德平原和大鳌平原。文章着重报道大鳌平原海侵盛期以来的形成演变机理的研究成果。基于收集的1700余个各类钻孔资料和本课题野外钻取的18个钻孔，进行了210个14^C测年和沉积物粒度等相关分析，应用本课题开发的PRD-LTMM长周期‘动力-沉积-形态’模型计算6000年以来的古珠江河口湾的流场、泥沙浓度场、冲淤厚度和岸线演变，以及对上述结果的地貌动力分析，揭示了大鳌子平原各主要沉积体的形成演变过程以及沉积动力机理。结果表明：1）大鳌子平原是外部海洋和河流等动力经过古磨刀门、古横门和五桂山所改造的复杂地貌动力环境下形成的；2）大鳌子平原可以依据其沉积动力结构进一步分成至少3个主要的动力沉积单元，分别是古磨刀门大鳌沙涨潮三角洲、五桂山北麓边沿沉积体和磨刀门-古横门汇潮点沉积体；3）3000-2500aB.P.的短暂高海面，导致古海湾纳潮量相应增大，出现大鳌沙第2次高沉积期。反映了局部小尺度动力结构与三角洲地形演进及海洋动力变化的密切互动关系。

河口底边界层湍流观测后处理技术方法分析

河口底边界层过程是河口海岸研究与工程应用中的重要内容。三维点式高频流速仪(ADV)已经成为湍流现场观测的最有效的工具之一,然而受测量状态、复杂的波流环境、底床几何结构等因素的影响,湍流观测的后处理目前还不成熟。在前人工作的基础上,提出了河口底边界层湍流观测后处理的综合技术方法,包括测量状态判断、数据质量检测、坐标系旋转、去除毛刺及滤波,探讨了这些处理方法中的某些步骤及处理顺序对湍流参数估算可能产生的影响,提出了综合后处理技术的准确性评估方法。该研究对于近岸海洋湍流混合、泥沙输运等重要问题的解决可以提供较为扎实的技术支持。

冰后期珠江三角洲沉积物通量的初步研究

从珠江三角洲283个钻孔资料中识别出了冰后期海侵旋回底界面,从269个钻孔中识别出了最大海侵面,记录了它们的埋深值,并由此计算了冰后期及其海侵和海退期间的沉积物总量,结果表明,珠江三角洲在冰后期及其海侵和海退期间的沉积物总量分别为114.09,36.70,77.39 Gt.海退期沉积量大于海侵期.以现今珠江输沙量的约84%沉积在三角洲范围内计算得到冰后期珠江年均输沙量约为9.91 Mt,6 000 a以来的年均输沙量约为15.35 Mt.

全新世以来珠江三角洲快速沉积体的初步研究

根据珠江三角洲代表性钻孔资料以及PRD-LTMM长周期"动力-沉积-形态"模型分析了珠江三角洲形成发育过程中的快速沉积现象,提出了珠江三角洲快速沉积体的概念,并且对典型快速沉积体的成因进行了初步分析。快速沉积体有明确的沉积环境和特定的沉积动力成因,沉积速率为每年厘米级,研究它可以深入地揭示珠江三角洲基本沉积单元的形成过程,为探索珠江三角洲的形成、发育机制打下基础。初步发现的快速沉积体有古汇潮点快速沉积体、古涨潮射流快速沉积体和台地周边快速沉积体。研究结果表明,快速沉积体的形成多与特定的地形边界条件下形成的中、小尺度动力结构有关,具有高度的时空变化。掌握珠江三角洲地形边界的特点、变化过程及其作用下的中、小尺度动力结构是研究珠江三角洲快速沉积体的关键。

珠江河口潮流底边界层的湍流特征量研究

通过高频流速仪ADV和声学Doppler剖面仪ADP对珠江河口虎门潮流底边界层进行了一个周日(25h)定点连续观测,利用观测数据计算分析了洪季潮优型河口潮流底边界层内的湍流特征量。结果表明,(1)底边界层内的湍流具有一定的各向异性,脉动分量概率分布为准正态分布;(2)对于半日潮流占优的河口,湍流脉动强度、底床切应力、摩阻流速以及湍动能耗散率等均具有明显的四分之一周日的变化规律;(3)边界层内床底切应力与摩阻流速的变化范围分别为1.8×10-2～3.5×10-1Nm-2和2.2×10-3～1.8×10-2ms-1,湍动能耗散率平均值约为1.9×10-5Wkg-1。

北江干流年最大洪峰流量变化特征及其影响研究

利用北江干流4个水文站资料建立了年最大洪峰流量序列,运用线性回归分析序列的趋势,利用Mann-Kendall法识别突变点,应用经验模态分解（EMD）分析序列的周期,采用R/S法分析序列的持续性特征,并初步探讨了序列的影响因素.结果表明：4个测站的序列均呈不显著增加趋势,不存在显著突变点,有4～6a、8～10a等多个波动周期;4个序列都具有长期记忆性,未来仍将呈不显著增加趋势.相关性分析表明,南亚夏季季风是序列的显著影响因素,太阳活动则可能影响其周期性.

珠江口黄茅海枯季表层沉积物特性及输移研究

应用2010年1月和2011年4月黄茅海枯水大潮表层沉积物样品粒度分析资料,研究了黄茅海枯季表层沉积物特征,应用Gao-Collins粒径趋势分析模型,研究了其表层沉积物输移趋势。研究表明,黄茅海枯季表层沉积物类型以粘土质粉砂(YT)为主,沉积物分选较差,偏态以近对称为主,峰态多为中等。湾顶至拦门沙内坡以北,表层沉积物向下输移;拦门沙内坡至大杧岛以北,表层沉积物向上输移;大杧岛至湾口,其中,大杧岛至荷包岛以西,中口为自南向北搬运为主,向上转为东南向西北输移为主,大杧岛至荷包岛以东为自北向南搬运为主;表层沉积物输移具有明显的偏西倾向。黄茅海水动力的空间变化是表层沉积物输移的基本成因。

珠江河口虎门的地貌动力学研究

以野外现场调查、数值模拟和前人研究成果综合分析虎门的地貌动力学特征。因峡口上、下游水域开阔,涨落潮过程中发育着强大的双向不对称射流系统;由于峡口区流速最大,发育着冲刷深槽,而峡口的上、下游因流速降低,泥沙有规律地沉积,形成了涨潮三角洲与落潮三角洲堆积体,出现纵向上“马鞍”形断面特征和横向上“槽-脊-滩”的地貌特征,与其动力特征相适应。

从溺谷湾到三角洲:现代珠江三角洲形成演变研究辨析

现代珠江三角洲经历了从溺谷湾到三角洲的形成演变,富有区域特色。本文提出百余年来珠江三角洲的研究可归纳为4种范式:历史描述、实地考察−学术推理、器测−学科理论和“动力−沉积−地貌”跨尺度范式,各以范例说明。基于笔者及其团队研究,对现有文献关于珠江三角洲形成演变若干重要观点提出不同意见并从多视角作必要辨析,包括:海侵盛期以来千年尺度三角洲岸线位置变化,现代珠江三角洲形成演变的模式和三角洲干流河段形成过程与机理。最后对三角洲研究中的多学科、跨尺度和时空量化做了简要讨论。

风暴潮对广东省沿海港航设施影响及防护对策研究

通过实地调研,结合历史记录资料,初步研究了风暴潮对广东省沿海港航设施的影响状况和特点,提出了相应的防护措施。研究发现,广东省沿海港口设施受风暴潮影响的主要特点为防波堤受损最为严重,施工期受风暴潮影响损坏普遍存在,码头护岸受损较普遍,大型码头结构受损较少,中、小型码头结构特别是渔港结构受损较多。损坏成因主要包括波浪基础资料不足、设计波浪偏低、护面块体偏小等。从技术、工程和管理三个方面提出了防护措施。技术措施主要为加强波浪观测和科学研究;改进设计波浪推算方法。工程措施包括适当提高设计波浪标准;适当提高护面块体标准;优化平面布置,缩短无防护施工期;设立安全岛和避险安全区;加强对已建港航设施的现状调查、复核和分析,采取针对性的加固措施等。管理措施包括设立沿海港口风暴潮预警预报系统;编制风暴潮应急预案;加强港航设施的维护等。

珠江河口对外海潮波响应的固有频率研究——采用系统控制论方法

采用受控的自回归滑动平均模型（CARMA）分别研究了珠江河口洪、枯季对外海潮波响应的固有频率。枯季采用单输入单输出模型,洪季采用双输入单输出模型,通过验证、检验表明,模型（CARMA）可用于寻求复杂网河对外海潮波响应的固有频率,方法可靠,易操作。通过频率增益响应分析,发现枯季珠江河口的固有频率以浅水分潮频段为主,对应周期介于6-10.0 h之间,枯季固有频率未出现在全日潮波对应的频段。洪季珠江河口的固有频率也以浅水分潮频段为主,珠江河口对浅水分潮的系统增益响应幅值最大。固有频率接近浅水分潮频段的站点,枯季较洪季固有频率减小,对应周期延长。

珠江河口地形致动力结构研究——以崖门为例

局部地形对于河口动量和能量平衡有重要作用,影响了潮波性质和物质输运特性。选取珠江河口崖门这一典型的地貌单元,通过水尺和座底式支架的观测,对其特殊地形边界影响下的动力结构进行了探讨。结果表明:(1)过水面积的缩窄导致崖门口处形成局部高水位区,来流方向水位壅高,去流方向水位梯度增大;(2)忽略斜压作用的情况下,由水位梯度所产生的正压项是主要的动力项。沿河道方向的二维垂向平均动量平衡中,急流时刻主要是正压项和对流加速度项平衡,憩流时刻主要是正压项和局地加速度项平衡;(3)地形变化所产生的形态阻力比床面粗糙所产生的肤面阻力要大数倍到一个数量级。

河口冲刷时间的研究进展与问题

冲刷时间是表征河口水体交换的一个非常重要的物理量.本文在回顾潮汐河口冲刷时间研究现状的基础上,分析了影响冲刷时间的主要影响因子.结论表明冲刷时间不仅是潮棱体和淡水径流量的函数,而且与河口形态、天气要素密切相关,各要素之间的非线性关系更增加了冲刷时间研究的复杂性.在今后的研究中,应以河口界面的观点,加强河口冲刷时间界面机制的研究,并注重人类活动对冲刷时间的影响.

河口底边界层座底支架稳定性实时监测技术

河口水文座底式观测中,如何确保支架的稳定性是一个关键问题。现有的方法是通过回收数据推测测量过程中支架的状况,缺乏观测期间支架状态的实时监测。利用声学原理设计了一套简单的实时通讯姿态监测仪,实验结果表明,监测仪可将座底支架的姿态信息从河床底部实时传送到测量船,提供支架姿态实时的时间序列信息,为获取高质量的观测数据提供了可靠的技术保障。

海洋出版物测量数据的软件识别处理方法

对早期海测出版的20世纪60～70年代的海洋测量类数据进行了总结整理,对如何处理没有电子文档的数据进行了分析。

河口微结构观测与小尺度动力过程研究进展

河口微结构直接与耗散和混合现象联系在一起,在能量串级中扮演重要角色。河口微结构的研究起步于20世纪90年代,主要集中在下面几个方面:(1)微结构观测技术与设备取得了突破性的进展;(2)河口能耗、混合过程与湍流相互作用;(3)河口湍动能平衡及浮力能量估算;(4)河口微结构的典型尺度分析。河口微结构观测与小尺度过程尽管已取得系列重要进展,但在河口界面的微结构观测与小尺度过程对极端性气候-水文事件的响应研究尚有发展的空间。

北江下游航道水动力变化对河床变形的响应研究

采用基本站水文分析、二维水动力数值模拟和河床演变分析相结合的方法,通过研究水动力近期的主要变化和河床演变的主要特点,分析得出北江下游航道在径流作用河段水位变化是对河床下切的直接响应,而在下段的感潮河段,中、枯水潮汐作用较强时,水位变化受控于潮汐动力,潮汐动力变化是对河床下切、底坡降变小和河床容积增大的响应,流速变化主要是对平均水深和水面比降变化的响应。

基于无人船组合编队的河口地区水下地形测绘技术及实践

河口地区受径流、潮汐、波浪等作用,水动力环境及水下地形结构复杂,在对其进行水下地形测绘过程中存在诸多困难。本文介绍了一种基于无人船组合编队的河口地区地形测绘技术,通过配置不同规格的无人船进行集群测绘,来获取河口地区复杂的水下地形数据。通过在广东省珠海市磨刀门河口实地测量,获取了该区域水下地形数据,其成果精度满足测绘规范要求,该成果可广泛应用于近岸工程建设和数值模拟等领域。实践证明,该技术较传统有人船和单一无人船测量在作业效率和环境适用性上有着较大优势。

珠江三角洲及河网形成演变的数值模拟和地貌动力学分析：距今6000-2500a

珠江三角洲是我国一个极其复杂的大尺度河口系统,具有独特的河网体系和河口湾.为了探讨距今6 000 a以来珠江三角洲和河网的形成演变,提出一个长周期动力形态模型(PRD-LTMM)并讨论长周期模拟方法的建模和验证思想,重建了距今6 000 a海进盛期的古珠江河口湾的水下地形作为模型的初始边界.在模型中考虑的驱动力和控制因素包括代表潮、河流流量、泥沙输入、海平面变化、沉积物压实率及新构造运动等.分析和计算了三角洲总沉积量、有效堆积空间和沉积速率,用于模型控制和校验.应用必要的模型约减技术,实际模拟了长周期模型.34个14C测年钻孔资料初步验证了模型的正确性,一些古文化遗迹证据可以印证模拟结果.地貌动力学分析进一步论证了计算结果的合理性,阐述了模型输出的地学意义.现阶段的研究揭示出海进盛期以来珠江三角洲的时空演进过程具有一些与已有研究成果大不相同的新的特征.提出距今6 000 a以来珠江三角洲等沉积时间线和若干沉积模式.珠江三角洲发育演变及其特征在很大程度上源自其继承性的地质地貌构造所造成的独特的古海湾构造形态及其对河流和海洋动力分布的重塑.珠江河口的“门”及其双向射流动力体系对珠江三角洲和河网主干,特别对口门的形成演变起了控制性的作用,模拟结果还表明,古珠江河口湾中散落的众多基岩岛丘边沿沉积是影响珠江三角洲长期演变的重要因素.