1.地形变化与沉积交换量
从年际尺度来看(表4-3),2011—2012年地形变化平均只有1cm,2012—2013年的变化则更小。但是沉积交换量却很大,两年的平均值分别为15cm和8cm。以北潮滩为例,计算1m宽度潮滩的沉积交换量。2011—2012年剖面平均交换量24.8cm,则交换的沉积量为296m3;同样,2012—2013年交换的沉积量为176m3。以10km来估算北侧潮滩的交换量,每年可达1.76×106m3(每年2.3×106t,干密度按1.3g/cm3计算),这一数值是小清河输沙量的2倍。整个潮滩的年交换量则更大,沉积交换量是相当可观的。
表4-3 黄河三角洲潮滩年际地形变化及沉积交换量
2.潮滩沉积动力影响因素
本区域潮滩沉积物和潮汐特征相似,影响潮滩沉积动力的因素包括河流输沙、波浪作用、地形特征、潮滩植被发育和生物活动程度、人工堤坝等。
1)河流输水输沙的影响
黄河由于输沙量大以及大坝、水库等的修建,2002年至今,黄河入海泥沙主要集中在洪水季节来临前的调水调沙时期,一般在每年的6月19日至7月12日。所以离河口远近、调水调沙时间,都可能影响潮滩的变化。从卫星图像(图4-10)可以看出,3个剖面中,北剖面距离河口最近。从砂棒监测结果来看,受到河口的影响最大,该剖面的再沉积最显著。但是,这种过程与河流输沙并非直接相关。3年调查期间的调水调沙日期都在每年的6月19日—7月12日之间。其中,2012年调水调沙时间为6月19日—7月9日(张海涛,2012)。这一年7月10—12日进行了测量,结果显示再沉积量在这段时间很小[图4-14(b)]。因此,河流输沙没有立即分配至北潮滩附近。调水调沙只是使河口附近快速淤涨,这些新的沉积物可能在海洋动力作用下,再次被搬运至稍远处的北潮滩附近。因此调水调沙对北潮滩的影响有滞后作用。
由于东剖面和南剖面在各阶段的变化都比较小,因此,河流输沙对这些岸滩的影响也很小。
2)局部地形特征的影响
北剖面和南剖面处于开阔的潮滩,而东剖面位于相对封闭的潮滩。东剖面潮滩北侧有为开采滩海油田而修筑的大堤公路。大堤伸向海中,起到凸堤或丁坝的作用。大堤减弱了波浪和潮流作用,阻挡了新河口输送来的沉积物向此潮滩的搬运,总的来说,东剖面变化最小。(www.daowen.com)
地形剖面显示,北剖面的监测点高程均在0m以下,而另两个剖面监测点位置在0~0.5m之间。这样的高程差距可能不是造成北剖面变化大的原因,因为在2011年12月—2012年7月这段时间中,北剖面和南剖面的变化程度接近。
3.水动力和气候的影响
图4-15 黄河三角洲冬季受波浪作用后海冻的潮滩
(摄于2011年12月11日)
不同朝向的滩面,会受到不同水动力的影响。因为主要的大风(风速≥7级,风速≥17m/s)为东北向(49%)和西北向(33%),因此,北侧潮滩受到的波浪作用强。北剖面会在冬季冰冻前受到更强的波浪和潮流的影响,而南剖面受到的影响会相对较小。图4-15显示的是冬季波浪作用下海滩坑洼地貌。6—12月北剖面较大的侵蚀量显示水动力的较强影响。但是,在没有调水调沙的12月至次年7月这一时期,北剖面侵蚀值比较小,和南剖面接近,两剖面的再沉积量也接近。其主要原因是冬季潮滩结冰,黄河口附近海水也会结冰。根据调查,黄河常年海冰情况是12月上旬开始结冰,次年3月上旬海冰消失,冰期约3个月。因此,尽管北潮滩面朝东北主风向,由于冰冻的影响,滩面侵蚀、再沉积都变得不如上半年显著。这段时期,滩面沉积平衡值为负值,总体为净侵蚀。潮滩被水淹没时间、潮流等的不同也可能造成侵蚀、再沉积的不同。
4.植被和螃蟹活动的影响
植被对沉积速率有一定影响(Yang et al,2001),它们能减缓水流流速,促进沉积。北剖面和东剖面都有翅碱蓬植被分布,在北侧岸滩最发育,这一带景观被誉为“红地毯”。东剖面潮滩也有大片的翅碱蓬,至低潮附近还有稀疏的芦苇。尽管如此,东剖面的沉积交换量却不高。因此,植被在这个时空尺度上可能不是一个主要因素。
3个剖面上都有螃蟹活动。螃蟹洞壁土、螃蟹掘出物的团聚度明显大于未受扰动土的团聚度,通过增强微团聚的稳定性,可以影响土体的稳定性、渗透性和强度(陈友媛,2009)。北剖面夏季的螃蟹洞密度最大,沉积物的交换量也最大。另外两个潮滩上也有蟹洞,但是密度小得多,交换量缺少。蟹洞分泌物虽然有助于沉积的稳定性,但是蟹洞导致的坑洼地形及整个滩面表面积的增大,可能会促进潮滩的沉积交换。
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