缅怀历史,开创未来——丁平兴教授在华东师范大学河口海岸科学研究院60周年院庆大会上的发言

华东师范大学是我国河口海岸研究的创始单位,在以陈吉余院士为首的老一辈科学家带领与垂范下已走过60多年历程.从最早只有5人的河口研究室,发展到目前在国内外均具有重要影响的河口海岸研究“国家队”.近期我们在梳理《学报》历年刊发的专辑时,发现了陈吉宇院士在1995年主持出版的关于长江口最大浑浊带和深水航道治理与港口建设的专辑,又重温到2017年10月18日丁平兴教授在华东师范大学河口海岸科学研究院60周年院庆大会上的发言稿,启发颇深.特别是他们在60年的发展历程中逐步形成并不断完善的传统与特色,既是河口海岸科学研究院、河口海岸学国家重点实验室的保贵财富,对于其他单位、其他学科科学研究又都具有借鉴意义,值得发扬光大.现刊载丁平兴教授的发言稿,介绍华东师范大学河口海岸研究的创业与发展史,交流在60年的历程中逐步形成的传统与特色,期望对广大读者有所裨益.

河口海岸沉积层理特征与形成机制

河口海岸地处海陆交界带,其沉积层理特征与形成机制是沉积动力学、动力地貌学和地层学等学科方向的研究热点,对评价海岸工程环境效应、重建沉积古环境等具有重要参考价值。通过梳理河口海岸区域径流、潮汐、波浪等多种动力因子作用的研究成果,归纳不同动力主导作用形成的沉积层理特征,剖析3种基本动力对沉积层理塑造的动力学机制,阐释洪水、风暴偶发动力因子以及生物扰动、海平面变化、围垦工程等其他影响因子对沉积层理形成和保存的作用机理。同时,总结了数值模拟手段在沉积层理形成和破坏机制解译方面的应用及取得的机理认知,提出在河口海岸沉积层理时空尺度认知、多因素耦合反演模型开发应用等方面有待进一步研究的科学问题。

河口海岸环境沉积速率研究方法

沉积速率是河口海岸沉积环境的重要参数。对于河口海岸地质历史时期沉积速率的研究 ,大多采用 1 4C年龄值计算 ;现代河口海岸沉积速率的研究方法较多 ,常见的有河流输沙法、海图对比法、GIS法、放射性同位素测年法等。1 4C法结合考古、孢粉等方法 ,能比较真实地反映河口海岸地质历史时期的沉积速率。对于现代河口海岸沉积 ,由于 GIS和 DEM方法的发展和计算机功能的支持 ,使海图对比的方法克服了手工带来的误差 ,目前仍然是一种可以使用的方法。放射性同位素 2 1 0 Pb、1 37Cs、2 39,2 4 0 Pu法使沉积速率的计算趋于定量化。在一定时间区域范围内 ,多种同位素测年同时运用 ,相互印证 。

河口海岸环境变异和资源可持续利用

河口海岸是地球四大圈层交汇、能流和物流的重要聚散地带。中国入海河流众多 ,河流挟带泥沙每年达2 0亿 t,占全世界入海泥沙的 10 %。植被破坏、水土流失、人类对淡水资源的开发以及跨流域调水都能影响流域来水来沙 ,地下水超采也可以使河口海岸沉降 ,这些都影响着河口海岸的环境。该区域经济发达、人口集中、开发程度高 ,导致严重的环境变异、资源破坏 ,对区域持续发展造成重大影响 ,特别是我国流域高强度开发对河口和邻近海域有直接和深远的影响。因此 ,开展河口海岸环境变异的研究 。

现代黄河三角洲河口段海岸线演变特征

运用遥感和地理信息系统相结合的方法研究了黄河三角洲河口段1976—2008年海岸线变迁及岸滩淤蚀面积的变化,通过对不同时相遥感影像数据的解译,提取一般高潮线,在GIS支持下进行了分析计算,获得了海岸线时空变化数据。结果表明:黄河三角洲河口段1976—1987年造陆面积最大,平均每年增加21.65 km2,清8出汊后1996—2008年造陆面积为负值,陆地面积共减少22.36 km2。

预估修正法对河口海岸海洋模式稳定性的提高

河口海岸海洋模式时间差分为欧拉前差格式 ,在涡动粘滞系数较小的情况下 ,模式存在着弱不稳定性。为提高模式的稳定性 ,采用预估修正法对模式中科氏力项作半隐式处理。首先在理论上证明了模式稳定性的提高 ,随后设计一个高分辨率网格 ,考虑实际岸线和水深、边界通量、密度梯度力和风应力 ,把模式应用于冬季渤、黄、东海环流的数值模拟 ,数值试验也证明了模式稳定性的提高。改进后的河口海岸海洋模式较成功地模拟出了冬季渤、黄、东海环流 (黑潮、台湾暖流、对马暖流、黄海暖流和沿岸流 ) 。

河口海岸GIS时空过程可视化表达

河口海岸带中一些随时间变化的三维海洋现象(如涡漩、锋面、水团等)的时空建模与可视化表达是海洋地理信息系统(MGIS)发展的一大难题。基于流体建模与可视化AVIZO Green技术,针对海洋连续场中的三维海洋现象,提出了基于特征的时空三域动态识别技术,设计并实现了面向主题应用的时空四维GIS可视化框架,能够有效表达三维海洋现象。以长江口海岸带涡漩、冲淡水、羽状锋和盐跃层为例进行三维动态可视模拟,直观再现了object-like型和field-like型海洋现象的时空演绎过程,为海洋现象仿真研究,尤其是多维、动态、边界模糊的复杂海洋现象的有效表达提供了一种新思路和方法。

河口三角洲海岸侵蚀及防护措施浅析——以黄河三角洲及长江三角洲为例

进入20世纪50年代以来,我国海岸侵蚀日趋明显,一些海岸带资源或油田设施遭到破坏。针对我国黄河三角洲和长江三角洲海岸线的侵蚀现状,分析了我国海岸线侵蚀的主要因素:河流泥沙减少;海平面的上升或海洋动力因素增强以及人为因素的影响。并对目前我国所采用的海岸防护措施进行了分析。提出了我国海岸防护工程类型较多,应根据海岸侵蚀的特点采用不同的措施或多种形式组合,因势利导,使工程达到最好的防护效果。

河口海岸侵蚀研究进展

从岸滩侵蚀的过程和机理、侵蚀模式-模型、侵蚀管理和保护对策等三个方面介绍了国内外近10多年来河口海岸侵蚀研究的进展,并以典型事例分析了我国日益严峻的河口海岸侵蚀状况.在此基础上提出了深入开展我国河口海岸侵蚀研究的四点建议:加强对人为因素引起的侵蚀的研究;把岸与滩和岸与槽的侵蚀结合起来研究;高度重视三个大三角洲岸滩侵蚀研究;加强现场观测.

河口海岸测流仪器比测研究

通过对直读式海流计、ENDECO海流计和ADP测流结果的对比分析表明,ENDECO所测流速比直读式海流计偏小约4.2%,流向偏小2.4%;ADP测得的流速比直读式海流计偏大6.1%,流向偏大3.6%,但ADP测量数据更稳定;由三种仪器测得的涨落潮平均流速相对偏差均在10%左右。三种仪器的观测数据可比性强,同时使用时完全能够相互对比分析。流速小于30 cm/s时,由于仪器的摩擦阻力作用,直读式海流计精度变低;流速大于30 cm/s时,三种仪器测得的结果相差较小。与直读式海流计和ADP相比,ENDECO海流计对流向变化较敏感。

无结构网格二维河口海岸水动力数值模式的建立及其应用

为完全拟合河口近海复杂岸线和工程结构以及有效局部加密,设计并建立了一个无结构三角形网格二维河口海岸水动力数值模式。空间离散主要基于有限体积法以保证守恒性,时间积分采用预估修正法以提高精度。水位在三角形网格中心通过连续方程求解;水平x方向和y方向的流速U和V均在网格边中点上通过动量方程求解。流速平流项的求解中采用了TVD格式。TVD流速平流通量为一个一阶迎风格式通量和一个二阶格式通量的组合,一阶格式通量和二阶格式通量根据流速的局部分布情况得出配比,最终组合得到TVD通量。TVD格式具有低耗散和无频散的优点,提高了模式的稳定性。应用实测资料验证建立的模式,结果显示水位、流速和流向的计算值与实测值均符合良好。

长江河口海岸演变长周期波动的初步研究

长周期波动作为一种地貌演变现象在河口海岸地区广泛存在。在长江河口。表现为长江河口水下三角洲及长江河口拦门沙地形的波动变化。而在杭州湾北岸，它又以“侵蚀波”的形式来影响岸滩的冲淤演变。本文试图通过揭示该现象内在的动力机制来综合分析其在典型河口海岸演变中的表现。同时，通过定量分析，为理论模式提供佐证。

中国河口海岸研究回顾与展望

本文根据笔者亲身从事河口海岸研究、学术领导工作以及在多次国内外学术交流中所产生的心得体会，回顾了我国４０多年来河口海岸研究和开发的历史，总结了成功的经验和失败的教训，并提出了今后发展的方向。取得的进展有：动力、地貌、沉积相结合的研究方法的形成；从静态描述向动态描述进而向数值描述的转变；海岸带大量基础资料的积累；一大批达到国际水平的研究成果；一支强大的、专业结构合理的科研队伍。今后的研究方向有：河口不连续性，海岸剖面塑造机理，海岸带灾害，生物地球化学过程，海平面变化效应，人为因素在河口海岸环境中的效应等。

中国河口海岸面临的挑战

河口海岸是地球四大圈层交汇、能量流和物质流的重要聚散地带。该区域经济发达、人口集中、开发程度高 ,导致严重的环境变异、资源破坏 ,对区域持续发展造成重大影响 ,特别是我国流域高强度开发对河口和邻近海岸带有直接和深远的影响。新世纪我国的河口海岸面临着 4个方面的挑战 :入海泥沙量急剧减少 ;入海污染物质显著增加 ;滨海湿地丧失 ;全球海平面上升对中国低海岸的严重威胁。为此 ,开展河口海岸环境变异的研究 ,为解决国家目标和海岸带资源可持续利用 。

基于XML和FLEX的河口海岸数据服务平台

探讨使用长江口的河口海岸数据,提出一套数据结构标准和服务框架,构建一个具有多源数据统一集成管理,适用于本地存储及网络呈现的数据服务平台。基于XML技术通过数据库实现数据的集中存储管理,基于FLEX通过WebGIS实现各种数据在线管理,从而提供一个具有统一的组织结构的综合数据管理服务的解决方案,给长江口的河口海岸的学科基础研究和工程应用提供服务。

河口海岸近底泥沙的超声波特性

通过在试验室里进行的用超声波方法识别浮泥和部分固结的细颗粒泥沙底床的试验，发现粗、细颗粒泥沙在声速和声衰减方面表现出明显不同的特性。试验表明，超声波方法检测水沙交界面具有较高的分辨率并可用于对细颗粒泥沙底床固结状态的研究。尽管该测量方法有待进一步改进，但它为野外测量提供了一种新的手段。

河口海岸环境监测技术研究进展

河口海岸为陆海耦合作用敏感地带,是地球系统科学研究的核心对象.受全球海平面上升、入海泥沙减少、高强度人类活动的多重影响,河口海岸环境面临严峻的风险和挑战.加强河口海岸环境监测技术能力建设是理解河口海岸过程与变化机理、提高对其未来变化认识与预测的首要条件.基于此,从河口海岸区位特殊性角度对气象、水文、地形地貌、地质、环境共5个方面综合论述河口海岸环境的监测要素与监测方法.在对比监测手段的基础上,提出了当前在极端天气下的监测以及长时间尺度的监测中存在不足,亟须全面改善.

GC-MS法在测定河口海岸环境样品中有机锡化合物的应用

本文对环境样品中有机锡化合物的GC -MS测定技术进展情况作了分析 ,看到其有了新的突破 ,如大体积进样、现场衍生化、QA QC的新手段以及自动化技术的应用等 ,GC -MS测有机锡正越来越受人青睐。