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水下三角洲

三角洲平原的水下延续部分。包括三角洲前缘和前三角洲。三角洲前缘是界于水边线与波浪基面间的广阔水域,是河口动力变化和河海作用最强烈的地带。其现代地貌过程以剧烈的堆积作用为主,沉积速率高,沉积覆盖物的粒度变化快,含有海绿石、植物碎屑和生物埋藏种,形态结构复杂,细分为:①汉道河床,为河道分支,即河道延人海底的部分;③汉河口沙坝,多为叠置在前三角洲有机质粘土上的最大河口沙质凸体,有的汉河口发育有指状沙坝(如长江、密西匹比河等),长度达70公里,宽15公里,厚IONl5米;②席状沙,即连续分布的沙带;④汉道间海湾,两个向海外突出汉道所夹持的海湾。前三角洲位于波浪基面以下,由汉河人海的悬移质(富含有机质的黑灰色粘土和粉沙质粘土)堆积而成。其断面呈现水平层理,且粘土与粉沙互层,底栖生物繁盛,以富含海绿石和生物扰动构造(虫迹和洞穴等)与陆架泥质沉积层作为区分标志,为重要的生油层。

三角洲前缘:它包括河口沙坝和末端沙坝两部分。河口沙坝主要是分流河道在人海处形成的浅滩,大部分为粗粉砂,粘土含量小于8%,平均粒径为4.1~5.1声,水深0.2 m处的沉积物略粗。末端沙坝主要沉积于三角洲前缘斜坡的边缘,主要是由河流带来的细粒沉积物,混有底栖生物。末端沙坝表层沉积物的粘土含量大于15%,平均粒径为5.7~5.9mm,沉积物以粉砂夹粘土质粉砂薄层为主,可见交错层理,冲刷与充填构造及生物搅动构造发育。
  前三角洲:该部分位于三角洲前缘和侧缘之外。表层沉积物为粘土质粉砂,粘土含量为20%~32%,粉砂的含量小于1%,平均粒径为6.5~7.2mm,沉积物为褐色粘土质粉砂夹黄色粉砂纹层、薄层及透镜体,其引进部位生物潜穴发育。前三角洲一般分布于水深10~15 m处,地下平缓,一般坡降小于1/10 000,属于典型的海洋环境。
  三角洲侧缘:三角洲侧缘沉积物明显比三角洲前缘沉积物细,为粘土质粉砂,由河口沙坝和末端沙坝的粉砂经过波浪侧向漂流沿岸堆积而成,向分在河口地貌的研究方法上主要有两个方向,即基于物理的数学模型方法和基于实际观测资料的经验统计模型方法。前者从分析基本的物理过程入手,建立表达各个物理过程的偏微分方程组,然后确定定解条件,利用差分法进行离散化,最后进行数值计算;经验统计方法则是以实测资料为基础,通过回归分析,建立相态变量与各项影响因子之问的定量关系。前一种方法物理概念明确,有助于阐明过程的内在机理,但由于河口造陆过程十分复杂,在具体处理时不得不对实际过程进行大量的简化,而模型中涉及的大量参数因缺乏实测数据,取值时常常有较大的主观性,因而大多数有物理基础的模型尚未达到实用化的程度;后一种方法虽然只是一种将输出变量与输入变量联系起来的黑箱方法,不能说明过程的物理机制,但由于以实测资料为基础,所以在资料涉及的范围内,常常可以给出更为可靠的结果。因此,本书采用经验统计的方法来表达水沙条件与黄河三角洲造陆速率的关系。

1855年黄河于河南铜瓦厢决口弃苏北河道,改为经山东循大清河注入渤海至今,黄河挟带巨量泥沙向河口搬运,河口附近水流速度快速衰减、卸载,形成了快速向海推进的三角洲前缘(平均向海推进速率为1.1km/a),形成了近代黄河三角洲。在近代黄河三角洲上,分流河道决口摆动形成了7个相互叠置的三角洲叶办,使近代三角洲呈扇形向渤海中部突出。1976年5月黄河在渔洼附近人工决口改道走清水沟,东流人海至今,形成了向海突出的清水沟叶办。每条流路的三角洲办演化基本经历三个阶段:早期河道游荡,沉积物充填浅水湾,席状沙体向海推进;中期河道较为固定,河口沙坝快速向海推进;后期分流河道出汊,在叶办侧部形成河口沙体(成国栋,1987)。

为研究近代黄河三角洲水下部分的地貌景观演化,研究区域的范围为东经118°22‘’119024',北纬37°22‘’38028'。水下部分的数据采用1863年法国出版的海图(近似代表1855年的海图)、1968年57月黄委会济南水文总站浅海队施测的黄河三角洲滨海区水深图、1976年810月黄委会济南水文总站浅海队施测的黄河三角洲滨海区水深图以及海军北海舰队海道测量大队1984年57月施测套尔河口附近至刁口龙嘴东测深图。1855、1968、1976年的陆上高程数据分别用本实验室黄河三角洲组基于19851986年山东德廾隙二水文地质调查大队的工程地质钻孔资料反演的1855、1964、1977年地面高程数据,而1984年的陆上高程数据采用1991年l:10000地形图数字化数据。
  以上数据进行矢量化输入计算机,并进行统一的配准、坐标转换到高斯一克吕格投影(横轴墨卡托投影),其投影参数如下:椭球体为Krasovsky,投影带中央经线为117°00'00'',中央纬线为0°0'0'',东向位移500km,北向位移为0km,垂向缩放比例为1,建成三角洲地形空间数据库。利用ARCGIS中的GRID模块进行插值,空间分辨串500mx 500m,然后利用其3D模块中三维显示功能、等值线绘制功能以及容积、体积计算功能进行不同时期的黄河三角洲冲淤演化的对比分析。1855年的测图,测深点较稀,影响内插质量,1968、1976,1984年的测深数据,位置较准确,测深点密集,所得数据比较可靠,同时根据地质钻孔资料反演的不同时期的地面高程数据,与1991年的地形图数据相比,高程点较稀疏,反演精度也有一定的局限,但是在没有其他更精确的数据情况下,还是能很好地反映当时的三角洲三维地貌轮廓,对把握三角洲的宏观演化规律有很好的作用。
  据估计,在全世界范围内每年由河流带人海洋的泥沙达200亿t(Milliman,1992),成为海陆交互作用的一个重要媒介。长期以来河口泥沙冲淤是沉积学、地貌学等学科的重要研究内容,而定量研究是充分认识这一自然过程的必要手段。利用地形测量数据是定量计算河口泥沙冲淤量的重要手段(孙效功等,1993;黄世光等,1990;李恒鹏等,2001;师长兴等,2003)。这种方法虽然简单,但若不认真对待,就会得出与实际情况不符的结果。从已有黄河三角洲泥沙淤积的估计成果看,存在很大的差异,其原因有两种:其一是干容重的选取,因为沉积物的结构不同,同样重量的泥沙可以堆积成不同的体积所以表示泥沙量的单位通常不用体积单位,而是用重量单位,要完成这一转换必须知道泥沙的干容重,干容重的精度将直接影响占计结果的准确程度。在过去的黄河口泥沙淤积量分析中,对这个问题的重视不够,在于容重值的选择上,比较随便,致使结果之间相差较大,没有可比性。在所见的成果中,所用的干容重小可到1.10g/cm3,大可到2.Og/cm3(Bomhold,et al一1986删、效功等,1993;钱意颖等,1993;成国栋等,1991;Zhang J,et1990;秦蕴珊等,1983;耿秀山等,1988;Li G X,et ,1998),有的甚至不提具体用了多大的干容重,直接给出冲淤量(庞家珍等,1980;黄世光等,1990;王恺忱,1992)。由此得出的结果偏差程度可想而知。师长兴等(2003)通过广泛收集资料和大量采样分析得到了黄河三角洲多种沉积环境下沉积物干容重的计算模型,并结合三角洲沉积结构分析和利用地形测量数据,计算了黄河口刁口河流路1965一1974年间前缘坡角以内的总淤积量,得出平均干容重为1.36g/cm3,并且指出这一千容重数据用于估算三角洲沉积量不会造成明显误差,在本研究中,不同时期的沉积量计算用厂这‘数值。其二是不同研究者所采用的边界不统一。因为三角洲与其他自然现象样,边界通常是过渡性的,同时黄河三角洲处在不断的发展变化中,其边界也在不断地发生变化,所以有的人为了计算上的方便采用行政边界,也有的采用自然边界。在本研究中,研究区域的范围为东经118°22‘一119°24‘北纬37°22’一38°28‘,大致北起湾湾沟,南到淄脉口沟,基奉覆盖了现代黄河三角洲的范围,能够反映1855年以来黄河三角洲地区的发展演化特点。 [1]


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