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黄河水下三角洲沉积物再悬浮通量研究

发布时间:2020-09-18 18:36
   本论文是在国家863计划资助项目“风暴过程中沉积物再悬浮通量原位监测技术”(项目号:2008AA09Z109)研究的基础上,在国家自然科学基金项目“黄河口沉积物固结后再悬浮及输运过程研究”(项目号:40876042)的资助下,开展了黄河水下三角洲沉积物再悬浮通量研究。 本论文的主要研究工作包括:(1)从海床动力响应的角度提出黄河水下三角洲沉积物再悬浮发生机理,推导波致沉积物再悬浮通量计算方法,并应用到埕岛海域;(2)开展再悬浮过程波浪水槽模拟试验,包括不同波浪参数、试验土床固结过程中、人为扰动和生物扰动下沉积物再悬浮通量变化四个部分内容;(3)分析黄河三角洲现场沉积物再悬浮特征变化,利用自制循环水槽开展生物扰动对现场沉积物再悬浮特征影响试验。 得到的主要研究结论如下: (1)将推导公式应用到埕岛海域后发现,5~50年重现期波浪作用下埕岛海域沉积物再悬浮通量为15~30 kg·m-2·s~(-1),大致符合现场情况;波致海床剪切破坏作用是引发该海域沉积物再悬浮的主要原因;5~50年重现期波浪在9~10m水深时导致的沉积物再悬浮通量最小,液化渗流通量所占比例最大。 (2)公式计算值远大于水槽试验结果,推导公式更适合于大风浪作用下黄河水下三角洲沉积物再悬浮通量的计算;20cm和40cm水深时沉积物再悬浮通量随着波高的增加而增大;相同波高时,20cm水深的沉积物再悬浮通量要比40cm水深大;40cm水深时沉积物能达到比20cm更大的再悬浮通量;随着试验土床固结时间的增长,沉积物再悬浮通量和土床表面落淤沉积物的粘粒含量都有增大的趋势;试验前对土床局部进行人为扰动,波浪作用约20分钟后扰动土床开始振荡,近底出现高浓度含沙水层,大量相对悬沙更细且更粘的沉积物进入水体,沉积物再悬浮通量会显著抬升,但最终稳定的再悬浮通量小于扰动前;生物扰动后的沉积物再悬浮通量是扰动前的两倍,同时随着波高增大,生物扰动后的再悬浮通量增幅也比扰动前大;生物活动会产生大量细粒沉积物,然而它们的粒径和粘粒含量与水体悬沙截然不同,并不是水体悬沙的主要来源。 (3)黄河三角洲现场沉积物再悬浮系数约为0.002~0.014 kg·m~(-2)·s~(-1),其中三角洲北部飞燕滩和车子沟地区最大,东南部支脉沟地区次之,靠近现行河口的清水沟地区最小;生物活动会增加现场沉积物的垂向输出,导致表层沉积物细化,但粘粒含量并不发生改变;生物排泄粪球对于表层沉积物的细化影响不大;随着生物扰动程度的增大,表层沉积物强度呈现减小趋势,其他参数变化不大;以上都会导致黄河三角洲现场沉积物的临界侵蚀速率和临界侵蚀剪应力相应减小,即沉积物的抗侵蚀性减弱,增大沉积物的再悬浮系数,从而增加现场沉积物的再悬浮通量。
【学位单位】:中国海洋大学
【学位级别】:硕士
【学位年份】:2011
【中图分类】:P736.21
【部分图文】:

模型图,潮滩,沉积物,输运


Dawson 和 Smithers[35]基于历史地形测量资料模型和 GIS 技术,重现了 Raine 岛 40 年(1967-2007)的岸期间的 14 次热带气旋分析后发现:2006 年 12 月(没有热 12 月(有热带风暴)期间 Raine 岛存在明显淤积。致的沉积物再悬浮沉积物都有生物存在,它们对水-沉积物界面物质通量的调。生物扰动(bioturbation)是指底栖生物(尤其是沉积摄食穴和摄食等生物活动来影响沉积物的初级结构。沉积物抗侵的一个重要影响因素,大量文献表明生物的扰动作用会影响变沉积物的抗侵蚀性,进而在一定程度上影响沉积物的再洋生态学的一个热点内容,国外早在六十年前就已开展工

示意图,黄河三角洲,流路,亚三角洲


2 黄河水下三角洲工程地质环境特征2.1 现代黄河水下三角洲的形成演变自 1855 年(清咸丰五年)至今,由于自然和人为因素,黄河尾闾决口、改道频繁,共计 50 余次,其中较大变迁 10 次[52]。1934 年前改道 6 次,形成以宁海为顶点的近代三角洲体,主要由 3 个亚三角洲体组成,包括盐窝-肖神庙为中轴的亚三角洲堆积体(1855-1904 年)、盐窝-太平镇为中轴的亚三角洲堆积体(1904 -1929 年)和宁海-西双河为中轴的亚三角洲堆积体(1929-1938 年)。193年后黄河尾闾分流点下移,开始建造以渔洼为顶点的现代三角洲体,经过 4 次改道分别形成了 4 个亚三角洲体,包括甜水沟为中轴的亚三角洲堆积体(1934-193和 1947-1953 年)、神仙沟为中轴的亚三角洲堆积体(1953-1963 年)、刁口河为中轴的亚三角洲堆积体(1964-1976 年)以及清水沟为中轴的亚三角洲堆积体(1976-2000 年)[53]。

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较细的沉积物,主要可分为七种类型:细砂、粉砂质细砂、砂质粉砂、砂—粉砂—粘土、粉砂、粘土质粉砂和粉砂质粘土。黄河三角洲滨海区沉积物类型及分布如图2-3。可见现代黄河水下三角洲沉积物具有明显的分带性,总体趋势为近岸

【引证文献】

相关博士学位论文 前1条

1 郑杰文;现代黄河三角洲沉积物波浪动力响应过程对其再悬浮控制作用研究[D];中国海洋大学;2013年

相关硕士学位论文 前1条

1 张颖;黄河三角洲近底床沉积物浓度动态变化及监测方法研究[D];中国海洋大学;2012年



本文编号:2822020

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