海岸線變化對地理環境的影響
❶ 破壞自然環境,破壞地表,為什麼會引發海岸線的上升
破壞地表,破壞環境直接造成生物植被的破壞。沒有足夠的植物吸收二氧化碳,二氧化碳是溫室氣體,氣溫升高,冰川融化從而造成海岸線上升!
❷ 海岸線變化預測
濱海河口地貌形成是一種在一定時空范圍內變化的過程。在黃河口海岸線演化過程中,就變化面積或海岸線形態而言,總體上是屬於隨時間作遞增變化的(海岸線侵蝕可看作陸消海長)。而且,海岸線形態的變化是河流徑流、泥沙、海洋動力作用等眾多因素綜合作用的結果,不易用明確的數學模型來表達。因此,利用該過程中已知的離散數據(如增長面積、岸線位置等)組成原始數列,建立自回歸模型,研究河口海岸線的演化。
在回歸分析中,回歸系數主要取決於因子與預測量之間以及因子與因子之間的相關程度,而與因子間相對量值的大小無關。因此,可以認為回歸分析預測模型較好地體現了相關因子的重要作用。一般而言,某個因子與預測量的關系越密切,相關程度越高,則它在回歸分析預測模型中的作用就越大,其對模型的貢獻也就越大。
7.2.3.1 回歸方程的建立
設系統有m個自變數(即預測因子)u1,u2,…,um,預測對象記為y,則多元線性回歸方程為
黃河三角洲生態地質環境演化研究
式中:
a0,a1,…,am——回歸系數。
回歸系數ai(i=0,l,…,m)的最優估計值可由最小二乘法原理得到,即ai的確定滿足殘差平方和Q達到最小。
殘差平方和為
黃河三角洲生態地質環境演化研究
由微分學中的極值原理知,應滿足Q對各回歸系數ai的偏微商為零。
經整理後,可得出下列解m元回歸系數的線性方程組:
黃河三角洲生態地質環境演化研究
其中:
黃河三角洲生態地質環境演化研究
Sij稱為ui與uj之間的相關矩,Siy稱為ui與y之間的相關矩。
在樣本數據給定的前提下,Sij和Siy的數值均可算出。因此,上述線性方程組是以回歸系數a0,a1,…,am為未知數的m元聯立方程組。
如果引進無量綱的量,用單相關系數rij來代替相關矩Sij,求解線性方程,rij的量值差異要比Sij小,使得舍入誤差小,採用在計算機進行計算表現更明顯。相關矩與相關系數具有如下關系:
黃河三角洲生態地質環境演化研究
則上述線性方程組可寫成如下形式:
黃河三角洲生態地質環境演化研究
其中:
黃河三角洲生態地質環境演化研究
7.2.3.2 模型系數識別:AIC准則
對於回歸方程,若數據很多時,回歸系數ai越多,得到的數據越精確;然而,實際上數據可能較少,ai越多反而誤差越大,所以ai的選擇要跟數據的多少聯系起來,尋求一個最優的方法。AIC准則即用於識別模型的系數個數:
AIC(K)=nln(
式中 K——回歸系數的個數,也稱階數,一般為1,2,…,n/4;
黃河三角洲生態地質環境演化研究
從中選出AIC(K)的最小值,即為模型的階數。步驟如下:
1)計算樣本序列的自相關系數,公式為
黃河三角洲生態地質環境演化研究
2)利用遞推法計算自回歸系數,公式為
黃河三角洲生態地質環境演化研究
3)計算殘差的方差,公式為
黃河三角洲生態地質環境演化研究
4)根據不同階數K,計算AIC(K)。
5)選擇K,AIC(K0)=min AIC(K)。
7.2.3.3 模型檢驗
回歸方程建立後,需進行統計檢驗,主要是分析模型誤差,如果誤差之間的自相關系數不相關,說明模型產生的誤差是隨機性的。
首先求出預測後的誤差值:ε1,ε2,…,εn-k
εt=ut-a1ut-1-a2ut-2-… -akut-k
從而得到預測後的誤差值。
同理,對誤差進行自回歸分析,計算自相關系數rε1,rε2,…,rεk,若誤差自相關系數均在置信區間,則證明模型是可靠的。
7.2.3.4 模型預測及結果
採用ENVI軟體對近30a的衛星影像進行校正、分析,獲取數據。
1)1976年黃河改道後,黃河三角洲北側刁口地區一直處於侵蝕狀態,而東側黃河口地區處於延伸狀態,黃河港地區海岸線基本無變化。因此,分兩部分進行預測,即刁口地區和河口地區。
2)分別選兩點作為原點,做放射狀測線14條,自北向東分別為1,2,…,14(圖7.8、圖7.9)。
圖7.8 刁口地區建模測線分布圖
圖7.9 河口地區建模測線分布圖
3)在圖像處理軟體ENVI中測量原點至各年海岸線的距離值,按線性內插作等時距化處理,可算得1~14每條測線的原始數據。
4)對每條測線的原始數據,分別建立自回歸模型如下:
測線1 回歸模型 x(t+1)=0.143492x(t)+32.58167
測線2 回歸模型 x(t+1)=0.026602x(t)+28.26973
測線3 回歸模型 x(t+1)=0.249429x(t)+ 20.15490
測線4 回歸模型 x(t+1)=0.103827x(t)+ 20.47327
測線5 回歸模型 x(t+1)=0.038511x(t)+ 32.35457
測線6 回歸模型 x(t+1)=0.008098x(t)+ 36.94398
測線7 回歸模型 x(t+1)=0.385007x(t)+ 11.28498
測線8 回歸模型 x(t+1)=0.323633x(t)+ 17.90078
測線9 回歸模型 x(t+1)=0.258041x(t)+ 23.96900
測線10 回歸模型 x(t+1)=0.058445x(t)+ 33.24532
測線11 回歸模型 x(t+1)=0.020052x(t)+ 28.06746
測線12 回歸模型 x(t+1)=0.050109x(t)+ 18.64599
測線13 回歸模型 x(t+1)=0.103827x(t)+ 15.58050
測線14 回歸模型 x(t+1)=0.085694x(t)+ 20.47327
表7.4 各測線模型誤差的自相關系數
5)以2004年為起始年,預測2005~2010年海岸線;即將1~14測線預測值點繪於圖,並將各點平滑連接,即可得到預測的海岸線,實現對黃河三角洲海岸線的演化預測。
表7.5 各測線的相對誤差
圖7.10 刁口地區與河口地區2005年海岸線預測圖
可以看出,刁口地區海岸線基本處於侵蝕狀態,但侵蝕速率較小,逐漸向沖淤平衡過渡。河口地區海岸線由於1996年黃河人工改道,使得來沙情況發生了很大的變化;1996年前的海岸線主要往大沙嘴頂端擴張,而1996年後沙嘴頂端的海岸開始被侵蝕,被分流的地區開始進行擴張。
圖7.11 刁口地區與河口地區2005~2010年海岸線預測圖
由於1996年黃河人工改道,使得河口地區受到很大影響,這個地區1996年前的數據在預測過程中意義不大,因此,只能取得1996年後的數據,這使得數據量相對較少。另外,黃河在20世紀90年代中後期,斷流時間逐年增加,1997年斷流時間最長,達到226d;這種斷流主要是由於人類活動造成的,所以該區域海岸線的變化受人類活動影響很大,這會使模型預測產生較大誤差。各測線的相對誤差可以看出(表7.5),11、12、13、14號測線的相對誤差較大,其餘各測線預測結果應比較可信;從邏輯上講,預測的時間越遠,預測值的可靠性就越低,至今,已驗證該兩處地區海岸線預測結果是正確的,說明預測模型是合理的。
本次預測,意義不僅在於通過具體的海岸線形態演化向人們展示黃河三角洲近期將形成的海岸形態輪廓,使決策部門有一個宏觀的認識,同時還對黃河流路治理、勝利油田開發、黃河三角洲地區可持續發展戰略的實施具有指導作用。
❸ 海岸線對國家的影響,寫地理作文用、、、有實例最好
促進了我國的漁業發展
也使得我國的運輸業也相對發達
使得臨海城市對比西版部內陸城市較為權發達,所以中國大部分新型工業區或非新型工業區都是坐落在臨海地區
漫長而又崎嶇不平的海岸線還給貨船提供了天然的避風港和港口
思路:1、你可以再根據每一項擴充點 這是我國的
2、國外的海岸線 比如歐洲、印度、日本等
希望對你有幫助!
❹ 海水運動中洋流對地理環境的有什麼影響
海洋下墊面的性質是不均一的,其差異主要表現在冷、暖洋流上.洋流的形成有許多原因,主要原因是由於長期定向風的推動.世界各大洋的主要洋流分布與風帶有著密切的關系,但洋流流動的方向和風向一致,在北半球向右偏,南半球向左偏.在熱帶、副熱帶地區,北半球的洋流基本上是圍繞副熱帶高氣壓作順時針方向流動,在南半球作逆時針方向流動.在熱帶由於信風把表層海水向西吹,形成了赤道洋流.東西方向流動的洋流遇到大陸,便向南北分流,向高緯度流去的洋流為暖流,向低緯度流去的洋流為寒流.洋流是地球上熱量轉運的一個重要動力.據衛星觀測資料,在20°N地帶,洋流由低緯向高緯傳輸的熱量約佔地-氣系統總熱量傳輸的74%,在30°~35°N間洋流傳輸的熱量約占總傳輸量的47%.洋流調節了南北氣溫差別,在沿海地帶等溫線往往與海岸線平行就是這個緣故.暖流在與周圍環境進行交換時,失熱降溫,洋面和它上空的大氣得熱增濕.我們以墨西哥灣暖流為例,「灣流」每年供給北歐海岸的能量,大約相當於在每厘米長的海岸線上得到600噸煤燃燒的能量.這就使得歐洲的西部和北部的平均溫度比其它同緯度地區高出16~20℃,甚至北極圈內的海港冬季也不結冰.蘇聯的摩爾曼斯克就是北冰洋沿岸的重要海港,那裡因受北大西洋暖流的恩澤,港灣終年不凍,成為蘇聯北洋艦隊和漁業、海運基地.再如,對我國東部沿海地區的氣候影響重大的「黑潮」,是北太平洋中的一股巨大的、較活躍的暖性洋流.它在流經東海的一段時,夏季表層水溫常達30℃左右,比同緯度相鄰的海域高出2~6℃,比我國東部同緯度的陸地亦偏高2℃左右.黑潮不但給我國的沿海地區帶來了溫度,還為我國的夏季風增添了大量的水汽.根據觀測資料進行的計算和不同區域的比較都充分說明:氣溫相對低而且氣壓高的北太平洋海面吹向我國的夏季風,只有經過「黑潮」的增溫加濕作用以後,才給我國東部地區帶來了豐沛的夏季降水和熱量,才導致了我國東部地區受夏季風影響的地區、形成夏季高溫多雨的氣候特徵.而冷洋在與周圍環境進行熱量交換時,得熱增溫,使洋面和它上空的大氣失熱減濕.
例如,北美洲的拉布拉多海岸,由於受拉布拉多寒流的影響,一年要封凍9個月之久.寒流經過的區域,大氣比較穩定,降水稀少.象秘魯西海岸、澳大利亞西部和撒哈拉沙漠的西部,就是由於沿岸有寒流經過,致使那裡的氣候更加乾燥少雨,形成沙漠.洋流對氣候的影響,主要是通過氣團活動而發生的間接影響.因為洋流是它上空氣團的下墊面,它能使氣團下部發生變性,氣團運動時便把這些特性帶到所經過的地區,使氣候發生變化.一般說,有暖洋流經過的沿岸,氣候比同緯度各地溫暖;有冷洋流經過的沿岸,氣候比同緯度各地寒冷.正因為有洋流的運動,南來北往,川流不息,對高低緯度間海洋熱能的輸送與交換,對全球熱量平衡都具有重要的作用.從而調節了地球上的氣候.
❺ 求教地理海岸線對氣溫的影響
就是海洋性的問題哈。夏季海洋升溫比陸地慢,吹向陸地的風涼爽而濕專潤,讓高溫推遲。在冬屬季,由於比熱容的不同,海洋降溫慢過陸地,海洋溫度高於陸地,所以吹向陸地的風是溫暖濕潤的,讓最低溫推遲。近海、沿海、海上氣溫變化緩慢,溫差小,降水量大,離海遠的內陸氣溫變化迅速,溫差大,降水量小。 近海、沿海、海上屬海洋性氣候, 海洋吸收熱量速度慢,對熱量儲存量大,白天吸收儲存熱量,晚上釋放儲存的熱量, 離海遠的內陸屬大陸性氣候,變化比較快一點吧。
❻ 圍海造陸可能會對自然環境產生那些影響
1、帶來赤潮
圍海造陸使海水潮差變小,潮汐的沖刷能力降低,港內納潮量減少,海水的自凈能力也隨之減弱,導致水質日益惡化,加上圍海造陸的陸地主要用於城市建設和工農業生產,各種污染物較多,引發赤潮的概率也大大增加。
2、毀掉紅樹林
近40年,我國紅樹林面積由4.83萬公頃銳減到1.51萬公頃,大部分是因為圍海造陸給毀掉的,紅樹林資源銳減換來的是海濱生態環境的惡化、海岸國土侵蝕日益嚴重、林區和近海漁業資源減少。
3、破壞生態平衡
不合理的圍海造陸,破壞海岸自然景觀環境,破壞海洋生物鏈,使海洋生物銳減,造成生態環境和社會經濟問題,不少海灣的自然環境因不合理的圍海造陸活動而改變,嚴重損害了其棲息生物的生態環境。
(6)海岸線變化對地理環境的影響擴展閱讀:
圍海造陸方法
在圍海造陸工程中,不可或缺的需要應用現代高精度測量技術。簡單地說,實時RTK(Real-Time Kinematie)是由GPS信號接收機、數據實系統和數據的實時處理系統三大部分組成。
在RTK工作模式下,基準站的GPS接收機放置在精確坐標的點位上,通過數據鏈將其觀測值及站坐標信息採用專用數據格式發射至流動站,流動站通過數據鏈接收來自參考站的數據,並採集GPS觀測數據。
在系統內組成差分觀測值進行實時處理,瞬時提供測站點在指定坐標系中的三維定位成果,測量精度准確到到厘米級。
❼ 海平面相對變化及古地理環境
晚始新世-早漸新世,受喜馬拉雅運動影響,南海北部陸緣被抬升為陸,遭受短暫的剝蝕作用。珠江口盆地由多個小盆地組成,這些小盆地與瓊東南盆地均為河湖相沉積。西沙海域東部島礁區為瓊東南盆地東南部的隆起區。當時的古海岸線大致位於台灣島-東沙群島以南,西沙群島以東(圖5.14)。
圖5.14 南海北部地區岩相古地理
(據段威武等,1989,略有修改)
晚漸新世以來南海北部陸緣古地理格局和沉積環境發生了顯著的變化,大部分地區遭受海侵(圖5.14)。鑽探結果表明,除珠江口盆地西北部及其以西地區外,全區晚漸新世以來全部為海相環境,沉積了三角洲-濱海-淺海相地層,在西沙隆起周圍以及神狐、東沙隆起等部位具有碳酸鹽岩-生物礁相形成的條件。根據超微化石研究(段威武等,1988、1989),海水由東向西入侵,直達鶯歌海盆地東緣的一號斷裂(圖5.14)。早中新世最早期,受全球性海平面下降影響(M üller C,1983),本區發生一定程度的海退事件。古海岸線南移,西沙海域東部島礁區出露面積增大。
早中新世-中中新世早期海侵范圍逐漸擴大,自東南向北西直達北部灣盆地。西沙隆起大部分沉沒到水下,神狐隆起和東沙隆起也成為遠離岸邊的島嶼,為生物礁形成創造了有利條件。在西沙隆起周緣和斜坡帶斷階高部位生物礁大量繁殖,而相對較低部位形成泥晶碳酸鹽岩。伴隨著海侵的持續進行,海平面逐漸上升,西沙海域生物礁的演化過程對這一變化有明顯的記錄。早期為西沙隆起台地邊緣礁,隨著海侵加大演變為大型的堡礁和環礁,海平面進一步上升,出現多個環礁。環礁中間潟湖相沉積發育。這在西琛1井得到鑽探證實。在南海北緣東北部,早中新世早期-中中新世早期,海侵向北抵達澎湖台地(Sun S C,1981),結束了自古新世以來的隆起狀態。
中中新世中晚期,由於南極冰蓋的逐漸形成,全球海平面急劇下降,本區遭受大規模的海退事件,西沙隆起水體變淺甚至大面積露出水面。由於蒸發量較大或淡水向南極匯聚,M g2+濃度大幅度增加,形成高鹽度海水環境(可能為海灣或潟湖),發生強烈的白雲岩化作用。同時出現多層板結的灰雲岩和溶洞發育帶。在珠江口盆地西部也出現高鹽度水域環境,主要依據是鈣質超微化石。鈣質超微化石Braarudosphaera bigelowi適應於淺水生活環境。R ede J在研究維也納盆地超微化石時發現,B. bigelowi的個體越大,海水鹽度越高。珠江口盆地西部中中新統韓江組該種最大可達16μm,明顯大於珠江口盆地中東部地區(大小一般為6~8μm),表明這里存在高鹽度水域環境。這一時期海平面急劇下降的另一個著名的典型例子是地中海。當時地中海以直布羅陀海峽與大西洋相通,是一個深達數千米的受限深海盆地。由於海平面下降,直布羅陀海峽出露水面,地中海成為一個封閉海盆,蒸發作用是海水逐漸濃縮變淺,形成塞卜哈(薩勃哈)型的蒸發岩沉積(圖5.15)。海面稍一上升,海水又從大西洋漫過直布羅陀海峽而注滿地中海,形成正常的深海沉積。如此反復,形成了奇特的深海頁岩與蒸發岩間互的海陸交互相組合(許靖華,1985)。由此可見,中中新世中晚期西沙隆起的海退事件完全可以與地中海的乾枯事件對比,同是南極冰蓋形成引起全球海平面急劇下降的結果。這期海退事件一直延續到晚漸新世末。
圖5.15 地中海墨西拿(Messina)事件形成的塞卜哈(薩勃哈)沉積物分布
(據許靖華,1985)
上新世早期,南海北部遭受新的一次海侵,海侵的規模和范圍持續加大。北部海水到達北部灣,與鶯歌海方向入侵的海水會合,海南地區變成海島。神狐、東沙和西沙等隆起再次被海水淹沒,為碳酸鹽岩和生物礁的發育創造了有利條件。西沙海域西琛1井碳酸鹽岩中白雲石含量逐漸減少,方解石含量逐漸增高,可能與隨著海平面逐漸增高,海水由中中新世的高鹽度逐漸降低有關。西永1井(王崇友,1985)晚中新世軟白堊和鎂白堊沉積與下伏的碎屑灰岩和藻灰岩的超覆接觸也是該期海平面變化的反映。該期海侵雖略有波動,但整體上海侵一直保持到晚上新世早期。這一期間,南海北部屬於開闊型海相環境,包括淺海至深海。根據鈣質超微化石和有孔蟲的豐度和組合(段威武等,1988、1989),珠江口盆地和北部灣盆地為淺海-上陸坡;瓊東南盆地為外陸架-上陸坡。晚上新世發生一定程度的海退,根據西沙海域西琛1井、西永1井的鑽探結果,當時西沙海域東部島礁區為淺水碳酸鹽台地環境。
晚上新世以後,海侵雖有波動,但整體表現為海侵,直至現在。
❽ 海岸線演化
7.2.1.1 技術方法
RS(remote sensing,衛星遙感)技術自問世至今,經過數十年的發展歷程,以其多時相、多光譜、高解析度的特點,已廣泛應用於陸地、海洋、大氣等諸多領域,在海岸線動態監測方面也具有極大的優勢;輔之以GIS(geographical information system,地理信息系統),可以對遙感圖像進行疊加分析,得出黃河三角洲地區海岸線演化的時空動態特徵。
以多時相高解析度衛星遙感影像為主要數據源,經過幾何精校正與配准,將法國陸地衛星SPOT數據與信息量豐富的美國陸地衛星ETM數據進行聯合處理,形成相對完整時間序列的遙感影像集。
(1)幾何校正
該工作以研究海岸線變化為目的,解譯精度要求較高;在初步解譯的基礎上,結合1:10萬地形圖,選擇校正控制點進行粗校正,然後利用1:2.5萬地形圖選好對應的校正控制點進行幾何精校正;每幅影像校正控制點不少於20個;經校正後的遙感影像每個像素均具有地理坐標信息。
(2)高精度數據融合處理
首先進行地理要素注記編輯,然後將注記內容作一圖層分層管理,以免修改地理要素而影響遙感信息;重點地段使用SPOT高精度數據,以提高幾何解析度;將單調的全色波段數據信息與信息量豐富的ETM數據進行融合處理,豐富信息量。
(3)動態演化圖像處理
選用不同時段相同波段的數據進行假彩色合成、邏輯處理,以反映不同時間海岸線演化特徵;得出黃河三角洲地區典型年份遙感影像圖,並最終作為地理信息系統的部分數據信息。
7.2.1.2 海岸線演化特徵
對遙感影像分類處理,進行人機互動式解譯,採用RS與GIS融合成圖技術自動提取海岸線並疊加分析,統計了黃河三角洲海岸線長度與陸地面積的變化,分析海岸線演化的時空動態特徵。
1976~1992年,黃河三角洲海岸線總長度呈線性增長,增長速率較快,平均為7.6km/a;1992年以後,岸線長度開始逐年減少,2001年減至最低為234.15km,但與1976年相比仍有所增長;這是由於1992年以後,黃河時常斷流,水沙來量大幅度減少,河口沉積物源缺失而引起的。1976年黃河改道清水溝後,黃河三角洲海岸線變遷的總體趨勢為:南部黃河口地區不斷向海淤積擴張,北部刁口地區不斷侵蝕後退,東北部黃河海港地區基本穩定。
(1)黃河口岸段
從遙感影像圖中可以看出(圖7.1),自1976年黃河改道清水溝後,新河口地區迅速向海淤積擴張,形成「楔形」沙嘴。1976年10月~1981年2月,清水溝流路尚未形成明顯的沙嘴,還處在擺動之中。這一時期黃河口處於發育初期的填灣階段,水流散亂,無穩定流路,但沙嘴已呈淤積延伸之勢,其間造陸速率較大,平均為32km2/a。1981年2月~1984年11月,沙嘴明顯地向東淤積擴張,口門淤積速度達5km/a。1986年6月~1992年4月,黃河口逐漸近似於「楔形」,主河道位置穩定在東南方向,沙嘴穩定延伸,但頂部還沒有完全盈滿。這一階段黃河尾閭受大堤影響,河道順直,一直處於填窪造陸過程中,黃河口門不斷向東南方向推進。至1992年4月,河口沙嘴向前突伸了約8.2km,造陸速率為12km2/a。1992年4月~1996年5月,黃河口逐漸形成了一個飽滿的「楔子」向海突進,沙嘴頭部向海淤伸約5.5km,造陸速率為9.25km2/a。1996年以後,為使勝利油田變海上開采為陸上開采,人工引黃河從北汊入海,改變了泥沙淤積條件。1996~2000年北汊造陸速率加快,迅速淤出一個小沙嘴,原有大沙嘴頂端開始侵蝕,河口地區造陸面積小於侵蝕面積,陸地面積凈變化量出現負值。2000~2004年,由於黃河斷流及來水來沙量減少,北汊沙嘴淤進與蝕退交替,變化不大,南部大沙嘴持續侵蝕,陸地總面積損失44km2。2004~2006年,南部大沙嘴仍為侵蝕,但北汊沙嘴迅速向海淤進,造陸凈面積為22km2。
圖7.1 黃河口遙感影像圖
(a)1986年黃河口遙感影像圖;(b)1996年黃河口遙感影像圖;(c)2004年黃河口遙感影像圖
黃河口海岸線演化狀況見圖7.2,可以看出,海岸線不斷向海域淤積擴張;河口南側演化經歷了擺動期、明顯淤積擴張期、淤積速率平穩期、淤積速率加快期等階段;黃河從北汊入海後,北汊造陸速率加快,南側遭受侵蝕。
圖7.2 黃河口海岸線演化
黃河口海岸線演化取決於入海泥沙的堆積過程(河海動力)與海洋對泥沙的侵蝕過程(萊州灣潮流流場)兩者之間的對比。黃河口海岸段屬建設型海岸,沙嘴延伸蝕退與來水來沙之間的關系最為密切,即沙嘴延伸長度與水沙比(時段來沙量與來水量之比)成正比。沙嘴前端的這種淤進蝕退與沙嘴附近地區的造陸面積之間存在著一種近似的線性關系,即沙嘴前端淤進延伸,帶動著沙嘴附近海岸線的淤進,整個黃河口地區的凈造陸面積增加,淤進延伸的快慢決定著凈造陸面積的大小。
(2)刁口岸段
自1976年黃河改道清水溝流路以來,刁口地區的沙嘴及附近海岸線一直處於蝕退狀態(圖7.3)。在黃河改道之前,沙嘴處於延伸狀態,延伸速率約為1.5km/a。根據勝利油田資料,1976年黃河改道後,刁口河故道區域物源斷絕,海岸線迅速蝕退;1976~2000年,0m等深線已蝕退10.5km,平均每年437m,水線目前已進入油田內部。從遙感信息可知,1976年4月~1981年2月,沙嘴被侵蝕104km2,侵蝕速率為20.8km2/a;1981年2月~1992年4月,沙嘴被侵蝕84km2,侵蝕速率為7.6km2/a;1992年4月~1996年5月,略有淤積,淤積面積為7km2,淤積速率為1.8km2/a;1996年5月~2001年3月,蝕退面積約為52km2,侵蝕速率為10.4km2/a;2001年3月~2005年4月,岸線基本處於沖淤平衡狀態,沒有較大變化。
圖7.3 刁口地區海岸帶遙感影像圖
(a)1986年刁口地區遙感影像圖;(b)1996年刁口地區遙感影像圖;(c)2004年刁口地區遙感影像圖
刁口岸段埕北海區11a來岸邊至12m水深表現為以沖刷為主,一般刷深0.8~1.5m,年刷深速率0.1m左右。5~10m水深,是埕島油田水下岸坡最不穩定的海區,表現為溝脊相間、沖刷嚴重,最大刷深達3.8m,11年的年均刷深0.18m。10m水深以下,表現為略沖略淤或不沖不淤的准平衡狀態。
從以上刁口岸段海岸演化可以看出,1976年黃河改道初期,岸線全面蝕退,侵蝕速率較大;1981年以後,侵蝕速率逐漸趨緩,某些年份略有淤積;2001年後,岸線基本處於沖淤平衡。
分析認為,刁口河流路斷流以後,在沒有人為干擾的情況下,沙嘴及其附近海岸線處於蝕退狀態,初期較快、逐漸減緩、直至暫時平衡;在有人為干擾的情況下,沙嘴及岸線的暫時平衡遭到破壞,海岸呈淤積延伸狀態。但這種淤進與行水流路的淤進有所不同,行水流路的海岸淤進是在沙嘴帶動下的淤積延伸,延伸幅度與來水來沙等多種因素有關;人為干擾下的海岸淤進是整個海岸線的平行延伸,且延伸幅度呈衰減之勢。
(3)黃河港岸段
黃河海港於1985年建成,地處M2分潮無潮點附近。在建港之前,刁口河未改道的1975~1976年,海港附近海岸線處於蝕退狀態。1976~1984年,刁口河附近岸線的大面積蝕退,部分泥沙在海洋動力的作用下,被帶到這一區域,造成該區域海岸線的淤進。1985年建港後,由於海港防潮堤的突出,港口左側,海洋動力作用加強,岸線處於蝕退狀態;港口右側,海岸線處於淤伸狀態。因港口左側的蝕退影響港口的安全,於1986年在該處修建一座防潮堤壩,阻止港口左側岸線的蝕退;但建成不久,即被大潮沖垮,復於1987年在左側蝕退段修建新的防潮大堤。
另外,1988年樁西油田建成之後,海岸線基本被固定下來。與此同時,港口右側的岸線由淤積狀態轉為蝕退狀態,但蝕退幅度不大。考慮到港口安全,於1990年在港口右側修建一條長約2km的一般防護堤(圖7.4),基本控制了該段海岸線的蝕退。1990年以後,海岸線沒有大的變化。
圖7.4 黃河港附近的防護堤
7.2.1.3 海岸線演化影響因素
結合黃河各水文站數十年實測數據和資料,並分析海岸線演化機制,認為海岸線演化的主要影響因素為黃河來水來沙量、岸坡岩土工程地質特性、海洋動力、海平面上升及地面沉降等。
(1)黃河來水來沙量
水量、沙量的減少導致海岸蝕退,改變了濱海水動力條件,破壞了水鹽平衡和水土環境系統,導致近岸水域及濱海環境退化,使河口地區水文和生態發生惡化;向海輸運有機質與營養鹽的減少,還降低了河口地區的水體生產力。
(2)岸坡岩土工程地質特性
黃河三角洲海岸帶是中國最新的陸地,新近沉積的地層具有其獨特的工程地質特性,由於其自重固結過程尚未完成,三角洲相的黏性土層表現出承載力低、易沉降的特點,砂性土則表現出易流失的特點。在黃河來水來沙量急劇減少的情況下,海岸蝕退相當嚴重,並因此引發濕地退化、河道兩側水質變差、土壤鹽漬化和沙化、近海海域生物群落變化等諸多問題。
(3)海洋動力、海平面上升及地面沉降
海洋動力是威脅海堤安全、造成海岸侵蝕的主要營力,是導致海岸侵蝕的外因。黃河口鄰接海域為渤海,渤海是水淺、潮弱的半封閉海灣,五號樁外有無潮區,其潮差只有16cm,潮流速度可達150cm/s,潮流為西北向,易於沉積物搬運。渤海沿岸的平均波高為0.3~0.6m,在強勁的東北風作用下為1.5~2.0m;潮流的長期作用對岸坡造成很強的侵蝕。海平面上升以及因油氣資源的開發、土層固結等因素造成的地面沉降加劇了海岸侵蝕。
❾ 海岸線變化環境地質指標體系
一、海岸線變遷的調查指標體系
海岸帶是一個復雜的系統,海岸帶地區地質環境的形成和演化主要來自3個方面動力因素:①地球內動力。主要表現為地殼的升降運動和水平運動。②地球外動力。如氣候導致的海平面變化,光、水、風等風化作用、侵蝕搬運與沉積等重力作用。③人類工程活動已成為影響和改造海岸帶地質環境的重要營力。
海岸帶地質環境的演變集中表現在海岸線的往復變遷。因此,在研究海岸帶地質環境形成和演變規律時,我們重點研究我國海岸線變化的演化規律,以研究海岸線變遷主要影響因素、運動方式、造成的主要危害為主線,建立「影響—狀態—結果(CSR)框架模型」,搭建我國海岸線變遷的調查地質指標體系,來反映我國海岸帶地質環境的演化規律、過程和演化的後果,結合人類活動對其的影響以及環境退化最終對人類居住環境造成的影響。從地學的角度,提取海岸線變遷的影響指標、狀態指標、結果指標三大類指標,每類指標分為三級,第三級指標為可測量和用於監測用的。可用於我國海岸帶地質調查工作的開展。規范海岸帶生態環境調查,科學認識海岸帶地質環境。最終為科學規劃和管理海岸環境提供地學的基礎。
表6-2 海岸線變遷環境地質指標體系框架結構
(一)影響指標的選取
海岸線變遷是海岸帶生態環境系統在外界動力作用下其系統功能改變的現象。其改變的方式和改變的程度,首先取決於其海岸本身,其次取決於動力的類型、強度、頻次。
影響指標主要是通過對已有海岸帶變遷研究資料和規范,分析影響我國海岸線變遷的原因和要素,影響指標分為兩大類:海岸帶地質條件和動力影響因素。
第一大類為地質條件,是海岸線在各種動力因素影響作用下變化程度的內因。包括岩性、地形地貌;海岸的物質組成和形態控制了海岸抗侵蝕能力。
岩性:我國海岸線的基本輪廓形成於距今6000~5000年以前。幾千年來,基岩海岸雖經歷了侵蝕或堆積的變化,變遷幅度較小,暴露的岸段侵蝕後退不過幾十米至幾百米,形成的一系列的堆積地貌——沿岸沙堤、沙嘴、連島沙壩等,但未改變基岩海岸的基本輪廓;只有部分平原海岸與現今海岸線形態存在一定差別。低海岸特別是大河流經的岸段在歷史時期變化十分顯著。在黃河三角洲尤為明顯。主要行水河道的入海口附近,海岸線推進速度可達每年數千米;改道之後,這里的侵蝕速度可達每年數年百米。
海岸第四紀沉積物成因類型、岩性及年代、現代沉積物質組成,可了解沉積環境演變以及泥沙的沖淤規律。一些微地貌如貝殼堤、紅樹林的位置、珊瑚礁體等都可以追溯以前的海岸環境。
地形形態指標分兩類:一類是在現代海岸過程中形成的特別高的或者與周圍事物明顯不同的地形特徵是長時間的氣候變化、海水水位及沉積物供應等的波狀變化有關的環境變化。地形形態可在遙感圖片上讀出的,如:高於現代平原的洪泛平原的河成階地、侵蝕而成的海灘懸崖陡坡或原先就存在的海岸懸崖峭壁。第二類是高程上的差異也是近代海岸環境變化的指示因子,沉積物顆粒指示海岸的高程與河流的水量。
第二大類為地球內外動力指標:包括地殼穩定性、氣候、海洋動力、重力作用、人類活動。各種動力作用是決定海岸線變遷的速率和變化方式的外因。
地殼穩定性:地殼垂直升降速率、古地震。中國沿海地區構造升降的不同及其引起的入海河流沉降物的分配不均是產生海岸線變化的主要原因。接納大量河流沉積物的構造下沉區,海岸線快速向海推進,造成寬廣的三角洲平原、濱海平原及淤泥質潮間淺灘,如渤海沿岸、江蘇沿岸和黃河、長江及珠江三角洲。而構造上升地區接納的物質有限,全新世最大的海侵以來海岸線雖然向海推進,但速度小得多,如膠遼半島、閩粵桂海岸等,且以沙質海岸為主。
地震活動性可指示處於活動構造帶的海岸,提供過去的地表瞬間沉降的證據。以此推斷該地區地震頻率,評估地區地震風險。
氣候:氣候因素是導致海平面升降全球海岸線變化的最重要的因素。晚第四紀若干萬年裡,海平面曾因氣候的大幅度冷暖變化而升降達百餘米或更多,引起海岸位置在平面上往返遷移數十或數百千米。海侵和海退使近海動力模式、海岸地貌結構和陸架沉積層序均發生根本性的變化。20世紀人為因素造成CO2等溫室氣體排放量增加形成的溫室效應導致全球氣候不斷升高。大氣中CO2濃度由19世紀末的265×10-6上升到20世紀末的350×10-6,21世紀的全球海平面上升量可能呈倍數增加。可用全球平均氣溫、CO2排放量指標表示。
海洋動力:包括風暴潮、海浪、流場、潮汐的類型、強度、頻率、周期等指標。海洋動力決定了沿岸泥沙的離岸移動方向,是區域海岸短期變化的主要影響因素;如風暴潮可快速地使泥沙再分布,成為控制岸線短期變化的<(10年)最重要因素,它可以使局部的岸線變化加速或者岸線的變化趨勢發生改變,因而這種重大的改變對岸線今後甚至更長時間的變化趨勢發生重大的影響。
重力作用:上游土壤侵蝕量、河流輸沙量、河口位置。海岸沉積的物質多少是區域海岸線變化的物質基礎。由於入海泥沙的大量減少,從1949年到現在,渤海全岸被海吞噬的土地已超過400km2。在如廢黃河三角洲海岸的變化,自1855年黃河北歸後,廢黃河三角洲因沉積物供給突然中斷,海岸受到嚴重侵蝕。在最初幾年,岸線後退速率達1000m/年,為世界有記錄以來的最大海岸侵蝕量。
人類活動:地面沉降速率、地下水開采量、地面高程。人類活動作為一種外動力對區域岸線影響程度。人類活動如開采地下水引發地面沉降、危害造田等等都是人為的改變了地面高程。改變了海與陸地的相對高度二引起海岸線的移動。
(二)狀態指標的選取
海岸線變遷是由該地區的相對海平面的變化決定的。相對海平面是全球海平面上升加上當地陸地升降值之和,即為該地區相對海平面變化。由於各區域海平面升降的幅度和陸地升降值均不相同,宏觀上,相對海平面上升,海岸線向陸地移動(蝕退岸線),而相對海平面上升下降,海岸線向海推進(於進岸線),如果相對海平面沒有變化,則海岸線靜止。
它的次一級指標:海岸線位置、海岸侵蝕速率、淤積速率、海灘沉積物的沉積序列、沉積速率。海岸線的位置是海岸過程的最重要的指標,淺層地表的沉積物次序與過去的海面上升、陸地的下降或兩者的綜合有關聯。
(三)後果指標的選取
後果指標刻畫海岸線變遷帶來海岸環境的改變,是總結海岸線的變遷對人類居住的海岸帶的各種危害中提取的,次一級指標為陸域面積、濕地面積的變化、濕地的植物與生物的資源、海岸城市安全等。
濕地分布與范圍:海岸濕地的組成與分布是指示生態系統健康與否的指示因子。它們對水質、水位和沉積物供應的變化響應迅速。海岸濕地對海平面上升非常敏感,如海平面上升100mm和500mm,我國沿海潮灘濕地將分別損失24%~34%和44%~56%,使低潮灘轉化為潮下灘。這樣,不僅灘塗濕地的自然景觀遇到嚴重破壞,而且灘塗濕地調節氣候、儲水分洪、抵禦風暴潮及護岸保出等能力將大大降低。還對區內紅樹林造成嚴重的破壞。
地面高程、陸地面積:中國沿海地區地面高程小於或等於5m的重點脆弱區面積為14.39萬km2,約占沿海11個省(區、市)面積的11.3%,佔全國陸地國土面積的1.5%。在海平面上升時容易被海水淹沒,同時使得鹹水入侵范圍擴大、風暴潮等災害加劇。
海水入侵的范圍:一般情況下,陸地淡含水層的水位比海水水位高,但經過長期大量抽取陸地淡含水層,或者相對海平面的上升,會使其地下水位低於海水水位,導致海水(鹹水)通過透水層滲入陸地淡含水層中,從而破壞地下水資源。我國沿海地區許多地區受鹹水入侵危害,在海平面上升的背景下,海潮上溯距離增大、延時增長,從而加劇沿海城市水質性缺水的形勢。
短期地表水位:可反映海水位、湖水位、河流的水位等。短期地表水位涉及陸地和地表水的任何相互聯系。它受風暴潮、洪水、河水、降雨的直接影響,也影響植被的發育。
海岸侵蝕速率:相對海平面上升使水深和潮差加大,海浪和潮流作用增強。據計算,海平面上升10mm,潮差將增加34~69mm,海岸將侵蝕後退28m;水深增加1倍,海浪作用強度增加5倍。相對海平面上升將增大海岸侵蝕范圍和速率,海岸防護費用將成倍增加,也會引起海岸侵蝕加劇。
二、我國海岸線變遷監測指標體系
監測指標體系是建立在調查指標體系的基礎的,是調查體系的結果和目的,其最終是為人類監測海岸帶環境的變化,為管理者規劃和制定海岸帶的管理對策,科學管理海岸環境,滿足海岸帶地區可持續發展的需要。其研究過程是通過分析我國海岸線變遷對海岸環境造成的危害、表現形式以及人類應對這些危害所能採取的措施,在此基礎上構建海岸線變遷監測指標體系,分別從地學的角度提取壓力指標、狀態指標、響應指標(PSR)。壓力指標即為海岸線變遷對海岸環境的危害,也就是海岸線變遷對海岸環境造成的壓力;狀態指標與調查指標體系中相同,為海岸線變遷的方式;響應指標即為人類為預防海岸線變遷對海岸環境造成危害所作的應對措施,是從海岸線變遷的影響因素中提取出短期(百年內)變化顯著,並且易於獲取監測數據的影響指標。同時對這些指標進行分級、第二級指標為可用於監測的指標,以此構建海岸線變遷的監測指標體系。
表6-3 海岸線變遷監測指標體系
(一)壓力指標的提取
在海岸線變遷造成的所有危害中,我們提取地面高程、短期地表水水位、海岸陸地面積、濕地面積、海岸線位置及形態、珊瑚礁、紅樹林分布范圍、貝殼堤的位置、潮間帶寬度這些指標,其中紅樹林的分布、珊瑚礁質使用與濕熱海岸地區,
(二)狀態指標的提取
在海岸線變遷的方式中我們抽取河口位置、沉積速率、地面高程、沉積序列。其中處於河流入海口的位置其海岸線呈淤積狀態。無論海岸是侵蝕還是淤積狀態,在海岸的沉積物的沉積序列、沉積物的厚度均得到反映。
(三)響應指標的提取
在所有影響海岸線變化的指標中,抽取的地下水位、地面高程、海岸工程這些指標也都與人類活動直接相關。海岸工程是人類最直接的保護海岸的方式,河流輸沙還可用海灘補沙的方式,控制開采地下水,減少由於人類活動造成的地面標高的損失是海岸地區的有效措施之一。