近期崇明岛周边岸滩沉积特征及影响因子探讨

发布时间：2020-08-18 17:04

【摘要】：沉积特征是沉积物在地理环境、水动力条件等多种因素长时间作用下的共同作用的结果,蕴含了丰富的沉积环境信息。河口沙岛由于受到河势演变、径潮流相互作用、盐沼植被和人类活动的影响,沉积特征复杂多变。崇明岛是世界上典型的河口沙岛,长江巨量泥沙到达河口后,由于水流分散、咸淡水混合以及径潮流相互作用等因素,沙岛不断发育、延伸,对河口沉积环境演变带来深刻影响。近几十年来,由于长江流域泥沙来源锐减,在复杂的径、潮流和风浪等作用下,崇明岛及其周边沉积环境发生了显著变化,因此研究河口沙岛在自然演变和人类活动影响下的沉积特征及其影响机制,对深入研究河口岸滩演变、丰富河口潮滩沉积理论体系以及保护河口资源与环境具有重要意义。本文基于近五年长江口崇明岛周边岸滩表层沉积物数据、现场定点水沙观测资料以及崇明岛历史海图资料,通过室内实验、数据分析和地形冲淤计算等方法,分析了近期崇明岛周边岸滩沉积物粒度特征和空间差异,研究不同因子对岸滩沉积特征的影响,同时结合上游来沙锐减、围垦工程建设等人类活动因素,对岸滩沉积环境演变趋势进行探讨。具体结论如下:1、崇明岛周边岸滩沉积物中值粒径整体介于9.1~134.9μm之间,平均中值粒径为48μm,中值粒径频率曲线呈双峰型分布。沉积物的Shepard分类结果包括粉砂、粉砂质砂、砂、砂-粉砂-粘土、砂质粉砂和粘土质粉砂六种,其中砂质粉砂数量最多,占所有样品的45.2%,在崇明岛周边岸滩均有分布;其次为粉砂质砂,占17.3%,主要位于崇明岛北岸上段和南岸中段的浅滩处;粘土质粉砂占样品的13.0%,主要位于崇明岛北岸下段和东滩北侧的潮间带处。2、沉积物中值粒径总体表现为南岸北岸东滩。南、北岸岸滩总体表现为坡陡、滩窄,沉积物自西向东逐渐变细的特征,北岸岸滩坡度略缓,南岸崇头至庙镇之间存在局部细颗粒物质沉积区;东部岸滩滩宽、坡缓,整体表现为“北细南粗”的沉积特征。岸滩沉积断面上,上细下粗,高潮滩处粘土组分含量相对较高,水下斜坡和河槽底部粉砂含量较高。3、自然条件下崇明岛周边岸滩沉积环境影响因子包括:1)南、北支河势演变造成了崇明岛周围岸滩整体沉积环境分布格局的形成。(1)近年来南支主槽受到冲刷、河槽加深,使得崇明岛南岸滩窄、坡陡,沉积物颗粒相对较粗。局部区域,如南岸上段(白茆沙北水道附近),由于近年来北水道整体呈淤涨态势,沉积物颗粒与南岸其他岸滩断面相比略细。(2)北支河道整体束窄,深槽相对变浅,使得崇明岛北岸滩宽同样较窄,坡度比南岸略缓,由于北支整体处于淤涨状态,北岸的沉积物颗粒较南岸相对偏细。(3)崇明东滩整体不断向外延伸,使得东滩滩宽、坡缓,沉积物颗粒相对较细,南北岸不同的冲淤变化特征,也造成了东滩南北侧沉积环境的差异。2)径、潮流作用对岸滩断面沉积物分布特征影响明显。崇明岛北岸下段和东滩北侧岸滩主要受潮流控制,以细颗粒泥沙沉积为主,潮滩沉积物相对较细;南岸中段和北岸上段受径流影响较大,沉积物相对较粗。3)风浪对崇明东滩浅滩沉积物具有强烈的分选作用。崇明东滩海域春、夏风浪以SSE和SE为主,秋、冬季风浪以NNE和NE为主。一方面崇明岛东滩南侧受强劲的风浪作用影响,使得沉积物粒径明显粗于北侧;另一方面,崇明东滩0~2 m浅滩处沉积物受风浪的分选作用显著,导致浅滩处沉积物粗化明显。4)潮滩植被主要影响细颗粒沉积物在潮间带的分布。崇明岛周围常见的植被包括芦苇、海三棱呰草和互花米草。潮滩植被的存在,增加了细颗粒泥沙在植被滩面的沉积速率,促使滩面沉积物细化。4、河口沙岛沉积环境与流域水沙条件密切相关,河口河势演变以及水动力过程对河口沙岛周边沉积环境影响显著,同时崇明岛周边滩涂围垦和深水航道建设,使崇明岛周边岸滩沉积环境一直处在不断变化之中。近期崇明岛整体仍处于淤涨环境,其中东部淤涨最为明显,随着上游来沙锐减、人类活动加剧,使得崇明岛的淤涨速率略有减缓,部分岸滩断面水下斜坡则呈后退趋势,高潮滩处大量的细颗粒泥沙被圈围,也导致部分潮滩沉积物整体粗化。崇明岛是典型的大型河口沙岛,随着“崇明国际生态岛”建设方案的落实,崇明岛整体仍将处于南岸相对稳定,北岸、东部略有淤涨的沉积环境。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P737.1;P736.21
【图文】：

沉积物,人工采样,水深,月份

图 2-1 研究区域（2018 年 5 月）Fig. 2-1 Study area of the Chongming Island2.2 数据来源2.2.1 沉积物调查沉积物资料来源于 2015 年 9 月- 2018 年期间的两次沉积物采样调查，共计14 条垂直于海岸线的取样断面（北岸 4 条；南岸 7 条；东滩 3 条）。采样方法包括了调查船在 3m 水深以深区域用箱式采用器进行现场采样；3m 水深以浅区域，通过泡沫小船进行采样；高潮滩以上区域采用从陆上向水边线人工采样方法。其中潮下带部分沉积物主要取自于 2015 年 9 月份，潮间带部分沉积物资料主要来自于 2018 年 4-5 月份。每条断面在高潮滩至河槽主泓或水下岸坡 10m 等深线

站点,沉积物,跟踪模式,水文观测

图 2-2 沉积物站点Fig. 2-2 Surface sediment sampling sites around Chongming Island2.2.2 定点水文观测为了获取崇明岛周边的水沙数据，布设了多个定点水文观测点（图 2-3），采样时间为 2013 年 7 月洪季大、小潮和 2014 年 1 月枯季大、小潮。现场主要使用 OBS（光学后向散射浊度计，型号 OBS-3A，Interv20S，Duratio10 S）和 ADCP（声学多普勒流速剖面仪，型号 ADCP-600K，换能器入水水深0.5 m，磁偏角-4，底跟踪模式 5，水跟踪模式 1）进行观测。在每个整点使用 OBS进行垂线上盐度和浊度的测定，并且同步使用六点法采集水样 600ml，将所采水样带回实验室内进行盐度和含沙量的分析，用以标定 OBS 数据；ADCP 在潮周期内进行连续观测，用来测定剖面的流速流向，其中换能器入水水深为 0.5 m，

海图,水文,站点,和风

图 2-3 水文和风浪站点Fig. 2-3 The location of hydrological observations around Chongming Island2.2.3 风浪资料崇明东滩东侧风浪预报资料通过欧洲中期天气预报中心（ECMWF）下载，下载地址为 https://www.ecmwf.int/（ECMWF 官网）。测站位于 31.50°N，122.15°E（图 2-3）。2.2.4 地形资料本文收集了长江口崇明岛及其附件历史海图资料总共十余幅，各海图具体信息如表 2-1 所示。其中基准面为理论基准面，投影为墨卡托投影。

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