净淤积 净淤 积速率 厚度/ m / ( 108m3#a- 1)
1913~ 1950
3. 67
0. 97
3. 35
1. 56
1. 10
0. 62
2. 70
0. 55
0. 073
1950~ 1975
2. 78
1. 17
2. 93
1. 69
0. 95
0. 69
1. 61
0. 35
0. 064
1975~ 1986
表 1 闽江口海底冲淤特征表
Tab. 1 Accretion in different period in Minjiang River Estuary
时段
淤积量 / 108m3
冲刷量 / 108m3
淤积面积 冲刷面积 平均淤积 平均冲刷 净淤积量
/ 108m2
/ 108m2
厚度/ m 厚度/ m
/ 108m3
摘 要: 运用 GIS 工具研究了闽江口近百年来地貌演 变的特 征。20 世纪上 半叶, 闽江口 表现为 较强的 淤积, 此后淤 积速率 逐
渐降低, 1980 年代后期到 20 世纪末河口区以侵蚀 为主, 河口浅滩主要 发育在河口 区南部。闽江 口南、北支河道 具有不同的 泥
沙输送特征, 基本可概括为 北出南积 , 既北支河道向海输送大部分径流和泥 沙, 泥 沙沉积在河 口及三角 洲前缘地区, 河口 区
( Lab of the Coastal and Ocean Environmental Geology, The Third Institute of Oceanography, S O A, Xiamen 361005, China)
Abstract: Morphological evolution of the Minjiang Estuary in recent 100 years has been studied with tools of GIS. Results show that high depo sition happened in the first half of last century, after that deposition rate declined and erosion happened during late 1980 to end of the century. Shoals mainly develop in the south part of the estuary. The north channel outputs more fresh water and suspended sand than the south channel. Re suspension often takes place in the estuary, and along with flooding currents, the re suspended sands may be transported to the south chan nel. In the end, a combination of relatively weak runoff of the river, relatively high flooding current in the south channel, and re suspended sands from the estuary, makes the high deposition rate and form more shoals in and out of the south channel. The decline of deposition rate and erosion in the estuary is greatly due to the dam construction and dredging on river bed. Key words: morphological evolution; suspended sand dynamical process; the Minjiang Estuary
第 2期
陈 坚, 等: 闽江口近百年来海底地貌演变与成因
83
前人针对闽江河口地貌演变的研究, 在时间尺度和定量化方面上存在不足。利用 GIS 工具, 提取自 1913 年以来 10~ 40 a 时间尺度地貌定量化特征, 并从径流输沙、河口水沙特征、人类活动等角度探讨河口地貌演 变原因, 提出河口区百年来地貌演化模式。
于 2007 年 5 月 1~ 2 日在闽江口开展四个站的 26 小时同步水文泥沙观测, 期间恰逢天文大潮, 天气良 好, 海况 1- 2 级, 海浪小, 观测站位见图 1。用配备浊度计的 CTD( SAIV A/ S 公司 SD204 型 CTD, Seabird 公司 9/ 17 型 CTD) 获取剖面浊度数据; 用采水器采集水样, 真空抽滤法将悬沙过滤在孔径 0. 45 m 的醋酸纤维滤 膜, 干燥称量得到悬沙浓度. 使用声学多普勒流速剖面仪( RDI 公司的 ADCP, 频率 600 kHz; NORTEC 公司的 AWAC, 频率 600 kHz) 连续观测流速。观测过程中浊度数据每隔一小时采集, 水样每隔两小时采集, 并利用蚌 式抓斗在涨急、涨憩、落急、落憩时刻采集四个站的表层沉积物样品, 采用激光粒度仪分析沉积物粒度组成。
第 28 卷第 2 期 2010 年 5 月 文章编号: 1005 9865( 2010) 02 0082 08
海洋工程 THE OCEAN ENGINEERING
Vol. 28 No. 2 May 2010
闽江口近百年来海底地貌演变与成因
陈 坚, 余兴光, 李东义, 赖志坤, 徐晓晖, 黄财宾
( 国家海洋局第三海洋研究所 海岸与海洋地质环境开放实验室, 福建 厦门 361005)
Characteristics of underwater morphology evolution of the Minjiang Estuary in recent 100 years and its reasons
CHEN Jian, YU Xing guang, LI Dong yi, LAI Zhi kun, XU Xiao hui, HUANG Cai bin
闽江是福建最大的河流, 流量居全国第三[ 1] 。闽江口水文泥沙条件复杂, 河口水下地形地貌变化多样, 滩槽的快速迁移等对福州港通航、河口湿地生态系统保护等造成影响, 研究其地貌演变规律及其成因有较大 意义。
前人针对闽江口地貌、水文泥沙特征研究做了较多的工作。如探讨了三角洲地貌组成与成因、晚更新世 以来沉积特征及沉积环境、河口沉积物分布规律和沉积作用、河口动力沉积特征、河道演变、北支河道水文泥 沙特征[ 2 11] ; 二维潮流数值模型[ 12] ; 利用遥感数据研究闽江口悬浮泥沙动态与分区、悬浮物浓度分布、悬沙 扩散特征与原因、湿地动态变化[ 13 16] 。
1. 67
1. 03
2. 61
1. 91
0. 64
0. 54
0. 64
0. 14
0. 058
1986~ 1999
1. 24
1. 46
2. 10
2. 43
0. 59
0. 60 - 0. 22 - 0. 05 - 0. 017
1999~ 一般不超过 0. 7/ 1 000, 略向东倾斜; 三角洲前缘斜坡坡度一般大于 1. 5/ 1 000, 可超过 3/ 1 000。三角洲前
缘斜坡与水下三角洲平原一般以 0~ 2 m 等深线为界, 部分可更深, 水下三角洲平原地形坡度明显小于三角
洲前缘斜坡, 受水下河道的影响, 地形起伏。水下河道/ 潮汐通道主要位于川石水道、梅花水道、乌猪水道、熨
斗水道, 是径流与涨潮流的主要通道, 其中的前者发育最为显著, 一直向东延伸到 7 m 左右的水深附近。
3. 2 海底地貌演变特征
3. 2. 1 岸线变化
1913~ 2005 年间比较明显的变化是: 乌猪水道变
窄, 弯曲程度减小; 梅花水道中的雁行洲、三分洲面积
扩大, 加上围堤与琅岐岛合并, 过水断面大大变窄; 琅
岐岛东岸向海淤积了约 700 m; 梅花镇东侧岸线向海
淤积了 1 200 多米, 但 1986 年以后淤积减弱( 见图 2) 。
3. 2. 2 海底冲淤变化
海底冲淤变化统计特征如表 1。总的来说, 1986~
1999 年间河 口整体呈 冲刷状 态, 其 余年份呈 淤积状
态; 自 1913 到 1999 年, 各时期淤积量和淤积速率不断
图 1 研究区域地貌、观测站 位与流量计算断面位置示意 Fig . 1 Underwater morphology, location of observation stations and sections for flow calculation
2 研究方法
收集了 1913、1950、1975、1986、1999 和 2005 年六个时期未折叠的纸质海图, 扫描后用 ArcGIS 的 ArcScan 模块功能配准图像并数字化海岸线、水深点, 用克立格法网格化水深数据, 形成海底数字高程模型。各海图 的投影系统和水深基面有差别, 参照汪家君[ 18] 的方法做了坐标转换和深度基准面的转换, 其中坐标采用测 图控制点法转换, 即在每幅海图上选取了四个控制点, 以其经纬度差值作为平面坐标改正数, 对比后精度可 达到 0. 001 5∀; 以海图上相同验潮站的平均海面差作为基准面改正数。
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海洋工程
第 28 卷
3结果
3. 1 海底地貌类型划分
根据水下地形等特征, 闽江河口区海底地貌可分为前三角洲、三角洲前缘斜坡、水下三角洲平原和水下
岸坡( 如图 1, 受图幅范围限制, 前三角洲没有绘制在图 1 中) , 水下三角洲平原可进一步划分为浅滩和水下