渤海海峡南部海区地貌特性与控制因素概述

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论文字数:36200 论文编号:sb2015013015423911837 日期:2015-02-01 来源:硕博论文网

0 前言


0.1 研究意义
研究区位于渤海海峡南部,黄海、渤海的分界处,区内既有美丽而漫长的砂质海岸,又有桑岛、庙岛、长山岛等众多海岛,既有蓬莱仙阁的人文景观,又有黄渤海海上分界的自然风光,既有八仙过海的美丽传说,又有海市蜃楼的自然奇观,而这些全都得益于研究区特殊的地理位置和独特的自然环境。研究区北侧有南长山岛、北长山岛、庙岛、大黑山岛等众多岛屿分布,南侧屺坶岛至蓬莱沿岸为长约 50 多公里的沙滩。区内地形地貌复杂,西侧等深线平行海岸分布,东侧浅水、深水间隔分布,由进出黄渤海的海上通道登州水道和其西侧的登州浅滩组成,登州浅滩上水深不足 5m,而紧邻的登州水道内水深却可达到 37m。区内地貌丰富多彩,既有绵延的沙质海滩,又有斑斓的卵石滩,既有高耸的九丈海蚀悬崖,又有凸出的百米连岛沙坝,是山东半岛沿岸罕见的能够拥有如此多种地貌单元的区域。以往对此区域周边的地貌研究工作主要集中在西侧的渤海海域、东侧的黄海海域以及渤海海峡北部老铁山水道周边海域,而对这一黄、渤海南部分界区的相关研究却屈指可数。本文通过研究这一独特区域的地貌特征,分析其地貌变化规律,并尝试发掘各种地貌之间形成和演变的动力机制及其相互联系,以期为山东半岛近岸海洋地貌以及沉积动力的研究提供参考,同时为今后研究区内海洋开发和保护工作提供借鉴。
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0.2 前人研究工作
本文的研究区位于山东半岛西北部,渤海海峡南部的黄渤海交界处,主要研究内容是该区域内的海洋地貌特征以及其形成和演变的动力机制。另外,研究区南部分布有连绵延伸 50 多公里的砂质海岸,是区内重要的地貌特征。因此,在开展本文研究工作前,笔者收集和学习前人研究工作的重点集中在几个方面,包括:海洋地貌的研究、砂质海岸的研究、沉积动力机制的研究以及研究区内相关领域的研究现状。人类对于海洋的探索与研究由来已久,早在中国明代郑和下西洋时期(1405~1433),即开始使用麻绳铅垂进行水深测量[1,2]。随后的 500 多年里,各国探险家和海洋学者通过水深测量、底质采样等方法不断丰富海洋地形地貌的成果和研究方法,并出版了一些关于海洋地质和海底地貌的书籍和图册[3~6]),如Shepard 编制的《海洋地质学》、出版的《海岸与海底地貌学》(1958)等。20 世纪 70 年代以来,随着测深仪、声呐、多波束、地震、遥感等探测技术的涌现和应用,海洋学者可以通过采用多种技术手段研究海底的地形地貌特征,极大地推动了地貌学这一学科的发展,这期间涌现出大量的海洋地貌学相关的学术研究成果。譬如,Komar[7]首次研究了海洋沉积动力与海岸地貌的关系;Kennett[8]利用深海钻探(DSDP)获取资料,系统地论述了陆架、陆坡、岛弧、海沟、洋中脊等海底地貌的特征;Ping 等[9]、John 和 Robert[10]、James 等[11]、Charles等[12]分别采用声呐影像、高分辨率多波束数据、数值模拟、激光雷达探测技术进行了海底地形和地貌形态方面的研究。
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1 研究区概况


1.1 地理位置
研究区西起龙口屺坶岛、东至蓬莱抹直口村、北到北长山岛,南至海岸线的海域,地理坐标在 37°40′07.48″~37°59′54.08″N,120°12′35.63″~120°47′54.82″E 之间(图 1.1-1)。龙口市属温带季风型气候,根据龙口气象站和龙口海洋站 1957~1980 年统计资料,龙口年平均气温 11.6℃,年最高平均气温 15.4℃,年最低平均气温 9.1℃。蓬莱地处中纬度,属暖温带季风区大陆性气候,根据蓬莱气象站 1999~2008年的实测资料统计,蓬莱年平均气温 13.0℃,年平均最高气温 17.2℃,年平均最低气温 9.3℃。根据龙口海洋站 1996 年~2010 年的降水实测记录统计,龙口海区年平均降水量为 414.5mm,从 1 月至 6 月,月降水量逐渐增加;7 月、8 月为该海域的汛期,各月的平均月降水量均在 100mm 以上;9 月起降水量逐月减小,全年 1 月最小。≥10mm 降水日数年平均 11.9d,≥25mm 降水日数年平均 3.9d。根据蓬莱气象站 1999~2008 年的实测资料统计,蓬莱年平均降水量为586.7mm,主要降水月为 6~8 月。根据 1996~2010 年龙口海洋站的累年各级各向风频率统计结果(表 1.2-2),龙口海区 6 级以上大风出现频率为 14.72%,最多为 NE 向,频率为 5.12%,其次为 S、NNE、NW 向,频率分别为 2.58%、1.66%和 1.18%,其它方向大风出现频率较低,该海区的大风相对集中于 NE~NW 向。根据 1996~2010 年龙口海洋站 6 级以上大风(含 6 级)各月出现的频率统计结果(表 1.2-3),龙口海区大风主要出现在每年的 11 月至次年的 4 月,合计占 57.2%。1996~2010 年共记录了 450 次 8 级以上大风,平均每年 30 次。


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1.2 水文条件
根据国家海洋局北海预报中心于 2011 年 4 月 24 日至 2011 年 5 月 24 日在龙口市港栾渔港(临时验潮点位置 120°27′28.98″E,37°44′53.74″N)进行的连续一个月的潮汐观测资料,龙口地区各基准面之间的关系如图 1.3-1 所示。蓬莱海区各潮位基准面之间的关系如图 1.3-2 所示,当地理论最低潮面在 85国家高程基准面以下 0.914m。根据港栾临时验潮站潮汐观测资料统计,龙口海区各特征潮位(85 国家高程基准面):平均高潮位 0.38m,平均低潮位-0.29m,平均潮差-0.67m。根据蓬莱湾子口 1987 年潮汐观测资料统计,蓬莱海区各特征潮位(85 国家高程基准面):最高高潮位 1.23m,最低低潮位-2.08m,平均高潮位 0.53m,平均低潮位-0.53m,平均潮差 1.06m。蓬莱北侧水道狭窄,水深条件复杂,受蓬莱 K1分潮无潮点强流区及地形影响,海流情况也较为复杂。登州水道海域属于不正规半日潮流性质,其涨、落潮很难使用一个固定的方向概括表述,涨落潮流初期与后期的流向完全不同。总趋势是涨潮流为偏东向,落潮流为偏西向,落潮流速大于涨潮流速,最大涨潮流时刻通常出现在高潮前 2~3 小时,最大落潮流通常出现在高潮后 4~6 小时。根据 2010 年 9 月、2011 年 5~6 月、2011 年 7 月共 11 个站位(表 1.3-2,图1.3-4)的海流观测资料分析研究区海流状况,结果列表于表 1.3-2。
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3 沉积地貌特征 .........58
3.1 沉积物分布特征......58
3.1.1 沉积物组分含量分布特征.......58
3.1.2 沉积物粒度参数分布特征.......62
3.1.3 沉积物类型分布特征.........64
3.2 地貌特征......69
3.2.1 地貌类型划分.........69
3.2.2 地貌分区特征.........76
4 地形地貌演变特征 .......85
4.1 海滩剖面类型及变化特征........85
4.1.1 海滩剖面类型.........85
4.1.2 海滩剖面变化特征.......89
4.2 海岸形态及演变特征....92
4.3 地形地貌冲淤变化特征....101
5 控制因素研究 .......106
5.1 海底地貌格局的形成历史......106
5.2 现代沉积地貌控制因素研究........ 111
5.3 小结......136


6 其他影响因素


6.1 海岸工程
随着社会经济的不断发展,人类对自然界的索取和改造也越来越多,在沿海区域最为突出的是诸如港口、景观等各种海岸工程的建设。这些工程建设带来的影响和对自然环境的改变,有的是立竿见影的,而有的则需要时间的沉淀才会逐步显现。研究区内的海岸工程主要包括旅游基础设施、港口工程、养殖池塘、海岸防护工程等。研究区位于山东半岛西北侧,渤海海峡南部,是黄海与渤海的分界区域,区内拥有美丽而漫长的砂质海岸,和桑岛、庙岛、长山岛等众多海岛。沿海一线以海上旅游、打造海岸景观为主题,建设了众多海岸旅游基础设施,包括泳汶河西岸的滨海旅游区、东侧的人工岛、月亮湾人工海水浴场、八仙过海景区等,主要分布在研究区南部的屺坶岛至蓬莱沿岸。不同区域、不同类型旅游设施的建设对海岸地貌环境的影响也各有不同。泳汶河西岸滨海旅游区的建设虽然美化了原有的海岸环境,将杂乱无序的海岸改造成有序、精致的景观建筑,但同时使原有的自然砂质海岸消失,变为现在的人工海岸;泳汶河东侧的人工岛建设使此段砂质海岸的形态发生变化,人工岛后方波影区内泥沙堆积、淤浅,将来易形成连岛沙坝,而东侧海岸由于波浪平衡被破坏,泥沙无法补给而发生侵蚀(图 6.1-1);东侧月亮湾人工海水浴场的建设则充分利用了波浪特点,形成了平衡的弧形砂质海岸,同时也减缓了东北侧砂质海岸的侵蚀。蓬莱东侧的八仙过海景区则充分利用原来的海岸礁石,在景观建设的同时,利用了岛后形成的连岛沙坝,使原有的砂质海岸得以保留和延续(图 6.1-2)。
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结论


(1)研究区内表层沉积物的分布具有一定的区域特征。从组分含量而言,沉积物的主要成分是砂和粉砂,两者含量之和基本可达到 70~90%;栾家口港至蓬莱北侧、桑岛南侧和屺坶岛西北角海域砾含量较高,可达到 20%以上,屺坶岛西北角和蓬莱北侧的登州水道内砾含量最大可达到 50%以上;黏土含量不高,通常小于 15%。从沉积物类型而言,颗粒较粗的含砾沉积物主要分布在屺坶岛角、桑岛南侧、黄水河以东南长山岛、大黑山岛以南的蓬莱近岸、登州浅滩和登州水道海域内,其他海域以粉砂(Z)、砂质粉砂(sZ)、粉砂质砂(zS)、砂(S)为主。表层沉积物粒度参数中平均粒径(Mz)、中值粒径(Md)、分选系数(σi)分布特征基本一致,均呈现出“山”字型的分布趋势,粒径大、分选系数大的区域位于屺坶岛西北侧、桑岛周边、登州水道以及屺坶岛至林格庄村之间的近岸海域,其他区域粒径、分选系数较小。
(2)研究区内二级地貌主要为海岸地貌,包括堆积型、侵蚀-堆积型、侵蚀型和人工地貌 4 种三级地貌。区内主要的地貌类型包括潮流冲刷槽、水下浅滩、水下侵蚀-堆积岸坡、水下侵蚀岸坡、水下堆积岸坡和堆积平原。潮流冲刷槽位于庙岛海峡附近、庙岛群岛北侧、桑岛南侧水道内以及屺坶岛西北角处;水下浅滩是主要位于庙岛海峡西侧的登州浅滩;水下侵蚀-堆积岸坡位于研究区南部屺坶岛至蓬莱沿岸以及庙岛群岛周边;水下堆积岸坡和堆积平原位于外侧开阔海域内。研究区南部近岸以沙滩为主,水下通常发育一道或多道沙坝,岸边多见丁坝、护岸、养殖池以及港口等人工地貌单元;庙岛群岛南部的庙岛海峡受强烈潮流冲刷作用形成潮流冲刷槽,其西侧海面展宽,潮流作用减弱,加之群岛对波浪的掩护作用,冲刷槽南北两侧形成登州浅滩和水下沙洲等残留沉积;区内桑岛、庙岛群岛等岛屿周边受波浪和潮流作用多为水下侵蚀岸坡地貌,伴随有海蚀崖、海蚀洞、海蚀柱以及海蚀平台等地貌单元。
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参考文献(略) 


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