現(xiàn)代廢黃河口大規(guī)模侵蝕下沉積物源-匯作用及其機制

黃河廢棄神仙溝-刁口河口每年沉積物侵蝕量達2.1億噸，是渤海新的主要物源，但其輸運過程、路徑及歸宿尚不清楚。本項目研究不同時間尺度動力過程作用下神仙溝-刁口廢棄河口海域海底侵蝕和沉積物輸運的變化過程，揭示其變化的動力機制并探討其地貌效應(yīng)。選取不同季節(jié)在廢黃河口關(guān)鍵面進行海底三腳架長期觀測，獲取不同季節(jié)以及事件性天氣過程下水文、沉積物以及地形資料，揭示該區(qū)不同時間尺度動力過程作用下海底侵蝕過程和懸浮沉積物輸運變化特征；應(yīng)用三維數(shù)值模型，模擬了不同季節(jié)和事件性天氣過程作用下海底侵蝕和再懸浮沉積物輸運過程，揭示不同時間尺度動力過程影響海底侵蝕和沉積物輸運、沉積的動力機制及其地貌效應(yīng)。研究表明：冬季風(fēng)暴海況下近底層垂向沉積物輸送通量平均約為平靜海況下的22倍，一次風(fēng)暴過程導(dǎo)致沉積物的侵蝕量約占該區(qū)年侵蝕厚度的10%以上，對該區(qū)地形地貌塑造和沉積過程具有重要作用。風(fēng)暴作用導(dǎo)致沉積物液化，使得海底地質(zhì)災(zāi)害（如滑坡、碎屑流等）在15m以淺海域廣泛發(fā)育，威脅海底管線及平臺安全。夏季再懸浮沉積物主要向渤海灣內(nèi)輸運，僅有一小部分向渤海中部輸運。冬季則主要向渤海中部和沿岸向南輸運，其通量可達冬季3-4倍，其中風(fēng)暴海況下高出平靜海況可達1-2個數(shù)量級。廢黃河三角洲水上三角洲目前已基本沖淤平衡，而水下三角洲部分由于存在大量的地質(zhì)災(zāi)害，海底沉積物具有顯著的跨斜坡傳輸過程，導(dǎo)致該區(qū)水下三角洲部分存在顯著的上蝕下淤特征。近年來斜坡的坡度逐漸變緩和沉積物粒度粗化，三角洲海底沉積物液化程度的降低，跨斜坡傳輸過程不再占主導(dǎo)，取而代之的是波流共同作用下的再懸浮沉積物被海流沿岸長距離搬運，水下三角洲進入二次侵蝕階段，這與渤海中部沉積記錄結(jié)果一致。本項目發(fā)表學(xué)術(shù)論文12篇，其中SCI論文9篇，培養(yǎng)碩士研究生5名。本項目推進了現(xiàn)代廢棄黃河口侵蝕過程在渤海沉積物的源匯作用研究，豐富三角洲演變理論，同時為黃河三角洲開發(fā)、勝利油田安全生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。 2100433B

黃河廢棄神仙溝-刁口河口每年沉積物侵蝕量達 2.1 億噸，是渤海新的主要物源，但其輸運過程、路徑及歸宿尚不清楚。本申請擬研究不同時間尺度動力過程作用下神仙溝-刁口廢棄河口海域海底侵蝕和沉積物輸運的變化過程，揭示其變化的動力機制并探討其地貌效應(yīng)。選取不同季節(jié)在廢黃河口關(guān)鍵面進行多船同步的定點、大面觀測以及海底三腳架長期觀測，獲取不同季節(jié)以及事件性天氣過程下水文、沉積物以及地形資料，揭示該區(qū)不同時間尺度動力過程作用下海底侵蝕過程和懸浮沉積物輸運變化特征；應(yīng)用三維數(shù)值模型，結(jié)合現(xiàn)場觀測、衛(wèi)星遙感資料，模擬不同季節(jié)和事件性天氣過程作用下海底侵蝕和再懸浮沉積物輸運路徑、通量及歸宿，揭示不同時間尺度動力過程影響海底侵蝕和沉積物輸運、沉積的動力機制及其地貌效應(yīng)。本申請可推進現(xiàn)代廢棄黃河口侵蝕過程在渤海沉積物的源-匯作用研究，豐富三角洲演變理論，還可為黃河三角洲開發(fā)、勝利油田安全生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

侵蝕一改造水流有選擇地搬運底床上的沉積物。分選機理和分選程度隨流速變化而變化。因此，沉積物在順水流方向上有規(guī)律地分選開來。其最終產(chǎn)物按主要作用、顆粒粒度以及它們在底床物質(zhì)中的豐度而定。

來水來沙與侵蝕基準面對河床演變的協(xié)同作用是上、下游復(fù)雜擾動下沖積河流自動調(diào)整作用的重要特征。本項目采用實測資料分析、水槽實驗與理論研究相結(jié)合的手段，以黃河口及下游河道、美國圖特河北汊為研究對象開展研究。以黃河口及下游河道為主要研究對象，輔助河口河道演變的概化水槽試驗，分析河口改道與演變規(guī)律，研究黃河口沖淤變化對下游河道演變的影響，建立黃河下游河道侵蝕基準面的計算方法，探討黃河下游河道在來水來沙與侵蝕基準面共同作用下的沖淤演變規(guī)律，并采用河床演變的滯后響應(yīng)模型，建立了其長時段沖淤計算方法。以美國華盛頓州圖特河北汊為研究對象，研究來水來沙急劇變化導(dǎo)致的河床演變的滯后響應(yīng)規(guī)律，引入國際上應(yīng)用較廣的河道演變階段模型（Stream Evolution Model），分析圖特河北汊河道不同演變階段的時空變化特征，結(jié)果表明，河道演變階段模型適用于圖特河的演變過程，反映了研究河段的時空滯后響應(yīng)規(guī)律，揭示了時間和空間尺度上河床演變的聯(lián)系與時滯關(guān)系。研究成果發(fā)表在《International Journal of Sediment Research》、《River Research and Application》、《水利學(xué)報》、《泥沙研究》等國內(nèi)外重要期刊。 2100433B

侵蝕作用（英語：erosion）或水土流失（英語：soil erosion）是自然界的一種現(xiàn)象，是指地球的表面不斷受到風(fēng)、水的磨損。這個過程，陸地除了被侵蝕之外，蝕出的物質(zhì)還會被帶走，堆積在其他地方，主要堆積在海里。

侵蝕由水流、冰移或風(fēng)吹造成。而由雪、霜、陽光、雨水對地表的作用則叫做風(fēng)化作用，暴露在空氣中的巖石會受到天氣影響，長期冷熱交替，有些巖石會因而開裂。巖石中的水結(jié)冰時會膨脹，這個也會使巖石開裂。石頭受到重力的擠壓后突然減壓，也會使巖石碎裂。雨水是稀酸，可溶化或改變巖石內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)。植物的根和穴居動物也會加速風(fēng)化。

因為風(fēng)化而碎裂的石塊會由水、冰、風(fēng)帶走，而如果水、冰、風(fēng)內(nèi)如有石塊，即使非常細小，也能大大加強侵蝕的作用，改變地貌。成因水土流失可能是由于自然環(huán)境引起的，譬如地勢陡峭，突發(fā)大量降水，或者地質(zhì)變化。但更多的是由于人類活動導(dǎo)致的，譬如過度放牧，開墾土地，采伐森林，進行各項工程建設(shè)等等。

害處侵蝕是自然環(huán)境惡化的重要原因。由于水的流動，帶走了地球表面的土壤，使得土地變得貧瘠，巖石裸露，植被破壞，生態(tài)惡化。

這種自然現(xiàn)象可以是循環(huán)作用的，生態(tài)惡化引起水土流失，水土流失又使得生態(tài)更加惡化。于是土地退化，無法耕種。植物死亡，地表裸露。惡劣的生態(tài)又更導(dǎo)致氣候的變化，使得生物可生存的環(huán)境變壞。

水土流失還會使得泥沙淤積，河床抬高，引起水流不暢，水質(zhì)混濁，甚至導(dǎo)致洪水泛濫，河流改道，就如中國的黃河。風(fēng)化與侵蝕的區(qū)別。風(fēng)化是破壞后改變物體形狀，而侵蝕是轉(zhuǎn)移物體，從而改變地貌。 2100433B