南流江河口水下三角洲沉积动力特征初探

论文摘要

理解河口水下三角洲沉积物的输运过程及其控制机制对于河口海岸的工程建设和生态环境保护至关重要。本文以广西南流江河口水下三角洲作为研究对象,对河口区的悬沙浓度空间分布和输运机制进行分析,运用端元模型分析的方法反演河口区的沉积动力环境,以及通过坐底四脚架仪器观测的方式对底边界层侵蚀-淤积过程进行分析。从河口至水下三角洲海域温度、盐度、悬沙浓度的断面调查结果表明,悬浮泥沙浓度在口门附近主要受到河口物质输入的影响,而在向海推进的过程中水体温盐的层化对悬浮泥沙浓度的影响逐步凸显。河口水下三角洲前缘温度、盐度、悬沙浓度大、小潮的定点观测结果表明,在南流江河口水下三角洲前沿地区大潮和小潮的潮型具有很大区别,大潮以全日潮特征为主,半日潮特征不明显;小潮则以半日潮为主,全日潮特征反而不明显,由此引起的温、盐层化和流速差异是引起悬沙浓度大、小潮变化的主要因素。大潮期间河口水下三角洲前缘的悬沙输运机制分析的结果表明欧拉余流输沙是悬沙净输运的主导因素,斯托克斯输余流输沙次之。坐底仪器观测数据的沉积动力学分析结果表明,波浪对观测区域沉积物的侵蚀具有重要贡献,而当海底未受到侵蚀时,潮流引起的横向输运维持着近海底的悬沙浓度;近海底的絮凝体粒度频率分布在落急、低平、涨急和高平四个时段间具有明显的区别;观测期间絮凝体平均粒径与剪切率、悬沙浓度、温度和盐度的相关分析结果表明,絮凝体的平均粒径与剪切率之间表现出显著正相关,说明在该沉积动力环境下剪切率的增加有利于絮凝体的形成,LISST-100X测量得到絮凝32个粒级相对含量与剪切率的相关性分析也证实了剪切率的增加有助于小絮凝体向大絮凝体转化。絮凝体的平均粒径与盐度之间则呈现出显著负相关,说明在该河口的盐度变化范围下“盐絮凝”并不起主导作用,盐度的增加反而会会抑制絮凝体的形成。相关性分析结果也表明悬沙浓度和温度对絮凝体形成的影响不显著。此外,本文通过仪器观测资料,结合Partheniades-Krone模型对观测期间的海底的侵蚀-淤积过程进行了重现,同时也证实了利用现场观测数据与模型模拟值之间的一致性确定沉积物的侵蚀常数时可行的。沉积物粒度分布可以揭示沉积动力环境。基于广西南流江河口水下三角洲的粒度分析数据,采用Flok分类法进行分类;应用端元分析和函数拟合对其粒度数据进行分解,探讨南流江河口水下三角洲的物源和现代沉积动力环境。结果表明南流江河口水下三角洲地区沉积动力环境具有明显的空间差异。研究区表层沉积物可以划分为9类,其中含砾沉积物5类,不含砾沉积物4类,沉积物类型与河口环境动力特征相吻合,端元分析结果表明研究区有5个不同类型的端元,分别代表着5种类型的沉积物动力环境:端元1反映的是风浪和潮流对表层沉积物的动力作用;端元2指示的是外海涌浪对表层沉积物的作用过程;端元3反映的是南流江冲淡水引起的表层沉积物的输运;端元4代表的是大陆架残留沉积物;端元5为干扰端元,可能是由于工程建设等人类活动所引起的。利用端元分析探讨复杂环境（如小型山溪性河口）下的沉积动力环境时,一方面需要综合考虑研究区域的物源与环境动力特征;另一方面可以结合参数拟合、粒径趋势分析等研究手段。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 选题背景及研究意义
•   1.2 研究概况
•     1.2.1 河口三角洲的沉积动力过程研究概况
•     1.2.2 南流江河口的研究概况
•   1.3 研究内容及路线
• 第二章 研究区域概况
•   2.1 地理位置及基本特征
•   2.2 河口水动力特征
•     2.2.1 径流
•     2.2.2 潮汐和潮流
•     2.2.3 波浪
•   2.3 泥沙运动特征
• 第三章 材料与方法
•   3.1 现场观测与样品采集
•   3.2 悬沙数据处理
•     3.2.1 悬沙浓度标定
•     3.2.2 悬沙输运机制分解
•   3.3 粒度数据处理
•     3.3.1 粒度参数计算与等级划分
•     3.3.2 沉积物分类方法
•     3.3.3 粒径趋势分析
•     3.3.4 端元分析与函数拟合
•   3.4 仪器观测数据处理
•     3.4.1 沉降速度
•     3.4.2 海底临界切应力
•     3.4.3 底床切应力
•     3.4.4 底床侵蚀-淤积通量
•     3.4.5 海底边界层厚度
• 第四章 悬沙浓度分布特征与输运机制
•   4.1 悬沙浓度分布特征
•     4.1.1 悬沙浓度平面分布特征
•     4.1.2 悬沙浓度断面分布特征
•   4.2 悬沙浓度潮周期垂向分布特征
•   4.3 悬沙通量机制分解
•   4.4 本章小结
• 第五章 河口水下三角洲的侵蚀-淤积机制
•   5.1 四脚架仪器观测结果
•     5.1.1 水动力特征
•     5.1.2 海底切应力和悬沙浓度
•     5.1.3 絮凝体特征
•     5.1.4 表层沉积物的临界侵蚀
•     5.1.5 侵蚀-淤积通量
•   5.2 底床的侵蚀-淤积过程对水动力的响应
•   5.3 絮凝体的形成与裂解机制
•   5.4 潮周期内的絮凝体变化
•   5.5 侵蚀系数的确定
•   5.6 本章小结
• 第六章 表层沉积物端元分析及其沉积动力环境意义
•   6.1 表层沉积物分析结果
•     6.1.1 表层沉积物分类
•     6.1.2 表层沉积物粒度参数
•   6.2 最优端元的筛选
•     6.2.1 粒度数据组分分解
•   6.3 端元分析的适用性
•   6.4 类型1端元指示的沉积动力环境
•     6.4.1 端元1
•     6.4.2 端元2
•     6.4.3 端元3
•   6.5 类型2端元指示的沉积动力环境
•   6.6 沉积动力环境与沉积物净搬运
•   6.7 本章小结
• 第七章 结论与展望
•   7.1 结论
•   7.2 创新点
•   7.3 展望
• 参考文献
• 附录一 表层沉积采样坐标与沉积物粒度参数统计
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 林镇坤

导师: 王爱军

关键词: 南流江河口,悬沙浓度,端元分析,侵蚀淤积,絮凝

来源: 自然资源部第三海洋研究所

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 海洋学,地质学,地球物理学,水利水电工程

单位: 自然资源部第三海洋研究所

分类号: TV148;P736.2

总页数: 93

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