江苏中部淤泥质海岸的土地增长潜力

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海岸带是地球表层岩石圈、水圈、大气圈、生物圈相互作用的地带,物质和能量交换活跃,人类活动影响显著。江苏海岸在历史上由于有充足的物源供应,形成了宽广的潮滩。然而,1855年黄河北归从渤海入海,长江的泥沙入海通量受人类活动的影响而显著减少,苏北潮滩的泥沙来源发生了重大改变。今后苏北潮滩向海增长的潜力有多大?江苏的土地资源该如何利用?这些是本文拟探讨的科学问题。   对2007年9-11月在南黄海辐射沙脊区和江苏北部潮滩采集的表层底质样品进行粒度分析,获得了平均粒径、分选系数、偏态、峰态等粒度参数,并对其进行了聚类分析。结果表明,9 m以浅和20 m以深的样品可分别归为两种类型的沉积物,而水深9-20 m之间的沉积物两种类型都有,还有其他的混合类型,多样性较大。由 Gao-Collins粒径趋势分析模型获得的沉积物净输运趋势显示,除外毛竹沙处沉积物有向外海输运的趋势之外,其他外围的断面均显示泥沙向辐射沙脊群中心输运,这与历史资料中记录的结果相一致。   分别在西洋深槽与小庙洪水道的两个定点站位进行大潮期间的全潮水文观测,并结合数值模拟得到小潮的全潮水沙状况,进而得到一个大小潮周期的流速、流向、悬沙浓度的时间序列。结果表明,在大潮条件下,西洋深槽的平均悬沙浓度(0.88kgm-3)高于小庙洪的平均悬沙浓度(0.11kgm-3)。西洋处的底质粒径细于小庙洪处的底质。如果岸外悬沙浓度高、底质粒径细,则向潮滩供应泥沙的能力较强,潮滩增长快,相反则潮滩增长缓慢。把相应的流速与粒径绘于 Sternberg建立的物质输移模式图上,表明射阳河口的底质众数粒径几乎全部以悬移质形式搬运,该处的沉积物在沿程输运的过程中粒度参数几乎无变化,最终造成大丰潮滩与射阳河口岸外底质粒度的相一致。相反,小庙洪处的底质则在悬移质与推移质中均有分布,概率从0.01%到100%不等,在输运过程中产生分选,最终形成沉积在东灶潮滩上部的物质粒度与小庙洪底质粒度的显著差异。西洋深槽与小庙洪水道两个站位的平均再悬浮通量为1.45×10-5 kgm-2s-1,平均沉降通量为1.8×10-12kgm-2s-1,得出在百年尺度上的挖蚀深度为1.5m。   用ArcGIS对现场采样获得的各站位沉积物样品的泥含量做空间插值,并用其空间量算功能计算每个插值区域的面积,得出海底1m以下的沉积物中泥的总量。结果表明,辐射沙脊泥总量为9.8×109 m3,废黄河口10m等深线以外的总泥含量为3.4×109 m3。同样的方法处理1980年代苏北浅滩的底质分布图,得出当时的总泥含量,其中辐射沙脊为9.9×109 m3,废黄河口10m等深线以外为3.4×109m3。比较不同时期的泥含量表明,辐射沙脊区的泥质沉积20多年来在减少,而废黄河口的底质没有出现这样的趋势。计算得出过去20年来从辐射沙脊与废黄河口被冲刷出的泥质沉积总量为4×109m3,可以使得潮滩向海增长6km,这与从同时期的遥感影像中反映的岸线向海增长的长度一致。对潮滩在百年尺度上淤长进行估算,辐射沙脊的泥质含量可以使潮滩向海增长15km,废黄河口的物质供应则最多可以使潮滩再向海增长5km。这对江苏海岸的开发利用具有指导作用。  
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