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海岸线变化对地理环境的影响

发布时间: 2021-02-21 18:38:00

❶ 破坏自然环境,破坏地表,为什么会引发海岸线的上升

破坏地表,破坏环境直接造成生物植被的破坏。没有足够的植物吸收二氧化碳,二氧化碳是温室气体,气温升高,冰川融化从而造成海岸线上升!

❷ 海岸线变化预测

滨海河口地貌形成是一种在一定时空范围内变化的过程。在黄河口海岸线演化过程中,就变化面积或海岸线形态而言,总体上是属于随时间作递增变化的(海岸线侵蚀可看作陆消海长)。而且,海岸线形态的变化是河流径流、泥沙、海洋动力作用等众多因素综合作用的结果,不易用明确的数学模型来表达。因此,利用该过程中已知的离散数据(如增长面积、岸线位置等)组成原始数列,建立自回归模型,研究河口海岸线的演化。

在回归分析中,回归系数主要取决于因子与预测量之间以及因子与因子之间的相关程度,而与因子间相对量值的大小无关。因此,可以认为回归分析预测模型较好地体现了相关因子的重要作用。一般而言,某个因子与预测量的关系越密切,相关程度越高,则它在回归分析预测模型中的作用就越大,其对模型的贡献也就越大。

7.2.3.1 回归方程的建立

设系统有m个自变量(即预测因子)u1,u2,…,um,预测对象记为y,则多元线性回归方程为

黄河三角洲生态地质环境演化研究

式中:

(k)——预测对象y(k)的回归估计值;

a0,a1,…,am——回归系数。

回归系数ai(i=0,l,…,m)的最优估计值可由最小二乘法原理得到,即ai的确定满足残差平方和Q达到最小。

残差平方和为

黄河三角洲生态地质环境演化研究

由微分学中的极值原理知,应满足Q对各回归系数ai的偏微商为零。

经整理后,可得出下列解m元回归系数的线性方程组:

黄河三角洲生态地质环境演化研究

其中:

黄河三角洲生态地质环境演化研究

Sij称为ui与uj之间的相关矩,Siy称为ui与y之间的相关矩。

在样本数据给定的前提下,Sij和Siy的数值均可算出。因此,上述线性方程组是以回归系数a0,a1,…,am为未知数的m元联立方程组。

如果引进无量纲的量,用单相关系数rij来代替相关矩Sij,求解线性方程,rij的量值差异要比Sij小,使得舍入误差小,采用在计算机进行计算表现更明显。相关矩与相关系数具有如下关系:

黄河三角洲生态地质环境演化研究

则上述线性方程组可写成如下形式:

黄河三角洲生态地质环境演化研究

其中:

黄河三角洲生态地质环境演化研究

7.2.3.2 模型系数识别:AIC准则

对于回归方程,若数据很多时,回归系数ai越多,得到的数据越精确;然而,实际上数据可能较少,ai越多反而误差越大,所以ai的选择要跟数据的多少联系起来,寻求一个最优的方法。AIC准则即用于识别模型的系数个数:

AIC(K)=nln(

)+2K

式中 K——回归系数的个数,也称阶数,一般为1,2,…,n/4;

——阶数K时残差的方差。]]

黄河三角洲生态地质环境演化研究

从中选出AIC(K)的最小值,即为模型的阶数。步骤如下:

1)计算样本序列的自相关系数,公式为

黄河三角洲生态地质环境演化研究

2)利用递推法计算自回归系数,公式为

黄河三角洲生态地质环境演化研究

3)计算残差的方差,公式为

黄河三角洲生态地质环境演化研究

4)根据不同阶数K,计算AIC(K)。

5)选择K,AIC(K0)=min AIC(K)。

7.2.3.3 模型检验

回归方程建立后,需进行统计检验,主要是分析模型误差,如果误差之间的自相关系数不相关,说明模型产生的误差是随机性的。

首先求出预测后的误差值:ε1,ε2,…,εn-k

εt=ut-a1ut-1-a2ut-2-… -akut-k

从而得到预测后的误差值。

同理,对误差进行自回归分析,计算自相关系数rε1,rε2,…,rεk,若误差自相关系数均在置信区间,则证明模型是可靠的。

7.2.3.4 模型预测及结果

采用ENVI软件对近30a的卫星影像进行校正、分析,获取数据。

1)1976年黄河改道后,黄河三角洲北侧刁口地区一直处于侵蚀状态,而东侧黄河口地区处于延伸状态,黄河港地区海岸线基本无变化。因此,分两部分进行预测,即刁口地区和河口地区。

2)分别选两点作为原点,做放射状测线14条,自北向东分别为1,2,…,14(图7.8、图7.9)。

图7.8 刁口地区建模测线分布图

图7.9 河口地区建模测线分布图

3)在图像处理软件ENVI中测量原点至各年海岸线的距离值,按线性内插作等时距化处理,可算得1~14每条测线的原始数据。

4)对每条测线的原始数据,分别建立自回归模型如下:

测线1 回归模型 x(t+1)=0.143492x(t)+32.58167

测线2 回归模型 x(t+1)=0.026602x(t)+28.26973

测线3 回归模型 x(t+1)=0.249429x(t)+ 20.15490

测线4 回归模型 x(t+1)=0.103827x(t)+ 20.47327

测线5 回归模型 x(t+1)=0.038511x(t)+ 32.35457

测线6 回归模型 x(t+1)=0.008098x(t)+ 36.94398

测线7 回归模型 x(t+1)=0.385007x(t)+ 11.28498

测线8 回归模型 x(t+1)=0.323633x(t)+ 17.90078

测线9 回归模型 x(t+1)=0.258041x(t)+ 23.96900

测线10 回归模型 x(t+1)=0.058445x(t)+ 33.24532

测线11 回归模型 x(t+1)=0.020052x(t)+ 28.06746

测线12 回归模型 x(t+1)=0.050109x(t)+ 18.64599

测线13 回归模型 x(t+1)=0.103827x(t)+ 15.58050

测线14 回归模型 x(t+1)=0.085694x(t)+ 20.47327

表7.4 各测线模型误差的自相关系数

5)以2004年为起始年,预测2005~2010年海岸线;即将1~14测线预测值点绘于图,并将各点平滑连接,即可得到预测的海岸线,实现对黄河三角洲海岸线的演化预测。

表7.5 各测线的相对误差

图7.10 刁口地区与河口地区2005年海岸线预测图

可以看出,刁口地区海岸线基本处于侵蚀状态,但侵蚀速率较小,逐渐向冲淤平衡过渡。河口地区海岸线由于1996年黄河人工改道,使得来沙情况发生了很大的变化;1996年前的海岸线主要往大沙嘴顶端扩张,而1996年后沙嘴顶端的海岸开始被侵蚀,被分流的地区开始进行扩张。

图7.11 刁口地区与河口地区2005~2010年海岸线预测图

由于1996年黄河人工改道,使得河口地区受到很大影响,这个地区1996年前的数据在预测过程中意义不大,因此,只能取得1996年后的数据,这使得数据量相对较少。另外,黄河在20世纪90年代中后期,断流时间逐年增加,1997年断流时间最长,达到226d;这种断流主要是由于人类活动造成的,所以该区域海岸线的变化受人类活动影响很大,这会使模型预测产生较大误差。各测线的相对误差可以看出(表7.5),11、12、13、14号测线的相对误差较大,其余各测线预测结果应比较可信;从逻辑上讲,预测的时间越远,预测值的可靠性就越低,至今,已验证该两处地区海岸线预测结果是正确的,说明预测模型是合理的。

本次预测,意义不仅在于通过具体的海岸线形态演化向人们展示黄河三角洲近期将形成的海岸形态轮廓,使决策部门有一个宏观的认识,同时还对黄河流路治理、胜利油田开发、黄河三角洲地区可持续发展战略的实施具有指导作用。

❸ 海岸线对国家的影响,写地理作文用、、、有实例最好

促进了我国的渔业发展
也使得我国的运输业也相对发达
使得临海城市对比西版部内陆城市较为权发达,所以中国大部分新型工业区或非新型工业区都是坐落在临海地区
漫长而又崎岖不平的海岸线还给货船提供了天然的避风港和港口

思路:1、你可以再根据每一项扩充点 这是我国的
2、国外的海岸线 比如欧洲、印度、日本等
希望对你有帮助!

❹ 海水运动中洋流对地理环境的有什么影响

海洋下垫面的性质是不均一的,其差异主要表现在冷、暖洋流上.洋流的形成有许多原因,主要原因是由于长期定向风的推动.世界各大洋的主要洋流分布与风带有着密切的关系,但洋流流动的方向和风向一致,在北半球向右偏,南半球向左偏.在热带、副热带地区,北半球的洋流基本上是围绕副热带高气压作顺时针方向流动,在南半球作逆时针方向流动.在热带由于信风把表层海水向西吹,形成了赤道洋流.东西方向流动的洋流遇到大陆,便向南北分流,向高纬度流去的洋流为暖流,向低纬度流去的洋流为寒流.洋流是地球上热量转运的一个重要动力.据卫星观测资料,在20°N地带,洋流由低纬向高纬传输的热量约占地-气系统总热量传输的74%,在30°~35°N间洋流传输的热量约占总传输量的47%.洋流调节了南北气温差别,在沿海地带等温线往往与海岸线平行就是这个缘故.暖流在与周围环境进行交换时,失热降温,洋面和它上空的大气得热增湿.我们以墨西哥湾暖流为例,“湾流”每年供给北欧海岸的能量,大约相当于在每厘米长的海岸线上得到600吨煤燃烧的能量.这就使得欧洲的西部和北部的平均温度比其它同纬度地区高出16~20℃,甚至北极圈内的海港冬季也不结冰.苏联的摩尔曼斯克就是北冰洋沿岸的重要海港,那里因受北大西洋暖流的恩泽,港湾终年不冻,成为苏联北洋舰队和渔业、海运基地.再如,对我国东部沿海地区的气候影响重大的“黑潮”,是北太平洋中的一股巨大的、较活跃的暖性洋流.它在流经东海的一段时,夏季表层水温常达30℃左右,比同纬度相邻的海域高出2~6℃,比我国东部同纬度的陆地亦偏高2℃左右.黑潮不但给我国的沿海地区带来了温度,还为我国的夏季风增添了大量的水汽.根据观测资料进行的计算和不同区域的比较都充分说明:气温相对低而且气压高的北太平洋海面吹向我国的夏季风,只有经过“黑潮”的增温加湿作用以后,才给我国东部地区带来了丰沛的夏季降水和热量,才导致了我国东部地区受夏季风影响的地区、形成夏季高温多雨的气候特征.而冷洋在与周围环境进行热量交换时,得热增温,使洋面和它上空的大气失热减湿.
例如,北美洲的拉布拉多海岸,由于受拉布拉多寒流的影响,一年要封冻9个月之久.寒流经过的区域,大气比较稳定,降水稀少.象秘鲁西海岸、澳大利亚西部和撒哈拉沙漠的西部,就是由于沿岸有寒流经过,致使那里的气候更加干燥少雨,形成沙漠.洋流对气候的影响,主要是通过气团活动而发生的间接影响.因为洋流是它上空气团的下垫面,它能使气团下部发生变性,气团运动时便把这些特性带到所经过的地区,使气候发生变化.一般说,有暖洋流经过的沿岸,气候比同纬度各地温暖;有冷洋流经过的沿岸,气候比同纬度各地寒冷.正因为有洋流的运动,南来北往,川流不息,对高低纬度间海洋热能的输送与交换,对全球热量平衡都具有重要的作用.从而调节了地球上的气候.

❺ 求教地理海岸线对气温的影响

就是海洋性的问题哈。夏季海洋升温比陆地慢,吹向陆地的风凉爽而湿专润,让高温推迟。在冬属季,由于比热容的不同,海洋降温慢过陆地,海洋温度高于陆地,所以吹向陆地的风是温暖湿润的,让最低温推迟。近海、沿海、海上气温变化缓慢,温差小,降水量大,离海远的内陆气温变化迅速,温差大,降水量小。 近海、沿海、海上属海洋性气候, 海洋吸收热量速度慢,对热量储存量大,白天吸收储存热量,晚上释放储存的热量, 离海远的内陆属大陆性气候,变化比较快一点吧。

❻ 围海造陆可能会对自然环境产生那些影响

1、带来赤潮

围海造陆使海水潮差变小,潮汐的冲刷能力降低,港内纳潮量减少,海水的自净能力也随之减弱,导致水质日益恶化,加上围海造陆的陆地主要用于城市建设和工农业生产,各种污染物较多,引发赤潮的概率也大大增加。

2、毁掉红树林

近40年,我国红树林面积由4.83万公顷锐减到1.51万公顷,大部分是因为围海造陆给毁掉的,红树林资源锐减换来的是海滨生态环境的恶化、海岸国土侵蚀日益严重、林区和近海渔业资源减少。

3、破坏生态平衡

不合理的围海造陆,破坏海岸自然景观环境,破坏海洋生物链,使海洋生物锐减,造成生态环境和社会经济问题,不少海湾的自然环境因不合理的围海造陆活动而改变,严重损害了其栖息生物的生态环境。

(6)海岸线变化对地理环境的影响扩展阅读:

围海造陆方法

在围海造陆工程中,不可或缺的需要应用现代高精度测量技术。简单地说,实时RTK(Real-Time Kinematie)是由GPS信号接收机、数据实系统和数据的实时处理系统三大部分组成。

在RTK工作模式下,基准站的GPS接收机放置在精确坐标的点位上,通过数据链将其观测值及站坐标信息采用专用数据格式发射至流动站,流动站通过数据链接收来自参考站的数据,并采集GPS观测数据。

在系统内组成差分观测值进行实时处理,瞬时提供测站点在指定坐标系中的三维定位成果,测量精度准确到到厘米级。

❼ 海平面相对变化及古地理环境

晚始新世-早渐新世,受喜马拉雅运动影响,南海北部陆缘被抬升为陆,遭受短暂的剥蚀作用。珠江口盆地由多个小盆地组成,这些小盆地与琼东南盆地均为河湖相沉积。西沙海域东部岛礁区为琼东南盆地东南部的隆起区。当时的古海岸线大致位于台湾岛-东沙群岛以南,西沙群岛以东(图5.14)。

图5.14 南海北部地区岩相古地理

(据段威武等,1989,略有修改)

晚渐新世以来南海北部陆缘古地理格局和沉积环境发生了显著的变化,大部分地区遭受海侵(图5.14)。钻探结果表明,除珠江口盆地西北部及其以西地区外,全区晚渐新世以来全部为海相环境,沉积了三角洲-滨海-浅海相地层,在西沙隆起周围以及神狐、东沙隆起等部位具有碳酸盐岩-生物礁相形成的条件。根据超微化石研究(段威武等,1988、1989),海水由东向西入侵,直达莺歌海盆地东缘的一号断裂(图5.14)。早中新世最早期,受全球性海平面下降影响(M üller C,1983),本区发生一定程度的海退事件。古海岸线南移,西沙海域东部岛礁区出露面积增大。

早中新世-中中新世早期海侵范围逐渐扩大,自东南向北西直达北部湾盆地。西沙隆起大部分沉没到水下,神狐隆起和东沙隆起也成为远离岸边的岛屿,为生物礁形成创造了有利条件。在西沙隆起周缘和斜坡带断阶高部位生物礁大量繁殖,而相对较低部位形成泥晶碳酸盐岩。伴随着海侵的持续进行,海平面逐渐上升,西沙海域生物礁的演化过程对这一变化有明显的记录。早期为西沙隆起台地边缘礁,随着海侵加大演变为大型的堡礁和环礁,海平面进一步上升,出现多个环礁。环礁中间潟湖相沉积发育。这在西琛1井得到钻探证实。在南海北缘东北部,早中新世早期-中中新世早期,海侵向北抵达澎湖台地(Sun S C,1981),结束了自古新世以来的隆起状态。

中中新世中晚期,由于南极冰盖的逐渐形成,全球海平面急剧下降,本区遭受大规模的海退事件,西沙隆起水体变浅甚至大面积露出水面。由于蒸发量较大或淡水向南极汇聚,M g2+浓度大幅度增加,形成高盐度海水环境(可能为海湾或潟湖),发生强烈的白云岩化作用。同时出现多层板结的灰云岩和溶洞发育带。在珠江口盆地西部也出现高盐度水域环境,主要依据是钙质超微化石。钙质超微化石Braarudosphaera bigelowi适应于浅水生活环境。R ede J在研究维也纳盆地超微化石时发现,B. bigelowi的个体越大,海水盐度越高。珠江口盆地西部中中新统韩江组该种最大可达16μm,明显大于珠江口盆地中东部地区(大小一般为6~8μm),表明这里存在高盐度水域环境。这一时期海平面急剧下降的另一个著名的典型例子是地中海。当时地中海以直布罗陀海峡与大西洋相通,是一个深达数千米的受限深海盆地。由于海平面下降,直布罗陀海峡出露水面,地中海成为一个封闭海盆,蒸发作用是海水逐渐浓缩变浅,形成塞卜哈(萨勃哈)型的蒸发岩沉积(图5.15)。海面稍一上升,海水又从大西洋漫过直布罗陀海峡而注满地中海,形成正常的深海沉积。如此反复,形成了奇特的深海页岩与蒸发岩间互的海陆交互相组合(许靖华,1985)。由此可见,中中新世中晚期西沙隆起的海退事件完全可以与地中海的干枯事件对比,同是南极冰盖形成引起全球海平面急剧下降的结果。这期海退事件一直延续到晚渐新世末。

图5.15 地中海墨西拿(Messina)事件形成的塞卜哈(萨勃哈)沉积物分布

(据许靖华,1985)

上新世早期,南海北部遭受新的一次海侵,海侵的规模和范围持续加大。北部海水到达北部湾,与莺歌海方向入侵的海水会合,海南地区变成海岛。神狐、东沙和西沙等隆起再次被海水淹没,为碳酸盐岩和生物礁的发育创造了有利条件。西沙海域西琛1井碳酸盐岩中白云石含量逐渐减少,方解石含量逐渐增高,可能与随着海平面逐渐增高,海水由中中新世的高盐度逐渐降低有关。西永1井(王崇友,1985)晚中新世软白垩和镁白垩沉积与下伏的碎屑灰岩和藻灰岩的超覆接触也是该期海平面变化的反映。该期海侵虽略有波动,但整体上海侵一直保持到晚上新世早期。这一期间,南海北部属于开阔型海相环境,包括浅海至深海。根据钙质超微化石和有孔虫的丰度和组合(段威武等,1988、1989),珠江口盆地和北部湾盆地为浅海-上陆坡;琼东南盆地为外陆架-上陆坡。晚上新世发生一定程度的海退,根据西沙海域西琛1井、西永1井的钻探结果,当时西沙海域东部岛礁区为浅水碳酸盐台地环境。

晚上新世以后,海侵虽有波动,但整体表现为海侵,直至现在。

❽ 海岸线演化

7.2.1.1 技术方法

RS(remote sensing,卫星遥感)技术自问世至今,经过数十年的发展历程,以其多时相、多光谱、高分辨率的特点,已广泛应用于陆地、海洋、大气等诸多领域,在海岸线动态监测方面也具有极大的优势;辅之以GIS(geographical information system,地理信息系统),可以对遥感图像进行叠加分析,得出黄河三角洲地区海岸线演化的时空动态特征。

以多时相高分辨率卫星遥感影像为主要数据源,经过几何精校正与配准,将法国陆地卫星SPOT数据与信息量丰富的美国陆地卫星ETM数据进行联合处理,形成相对完整时间序列的遥感影像集。

(1)几何校正

该工作以研究海岸线变化为目的,解译精度要求较高;在初步解译的基础上,结合1:10万地形图,选择校正控制点进行粗校正,然后利用1:2.5万地形图选好对应的校正控制点进行几何精校正;每幅影像校正控制点不少于20个;经校正后的遥感影像每个像素均具有地理坐标信息。

(2)高精度数据融合处理

首先进行地理要素注记编辑,然后将注记内容作一图层分层管理,以免修改地理要素而影响遥感信息;重点地段使用SPOT高精度数据,以提高几何分辨率;将单调的全色波段数据信息与信息量丰富的ETM数据进行融合处理,丰富信息量。

(3)动态演化图像处理

选用不同时段相同波段的数据进行假彩色合成、逻辑处理,以反映不同时间海岸线演化特征;得出黄河三角洲地区典型年份遥感影像图,并最终作为地理信息系统的部分数据信息。

7.2.1.2 海岸线演化特征

对遥感影像分类处理,进行人机交互式解译,采用RS与GIS融合成图技术自动提取海岸线并叠加分析,统计了黄河三角洲海岸线长度与陆地面积的变化,分析海岸线演化的时空动态特征。

1976~1992年,黄河三角洲海岸线总长度呈线性增长,增长速率较快,平均为7.6km/a;1992年以后,岸线长度开始逐年减少,2001年减至最低为234.15km,但与1976年相比仍有所增长;这是由于1992年以后,黄河时常断流,水沙来量大幅度减少,河口沉积物源缺失而引起的。1976年黄河改道清水沟后,黄河三角洲海岸线变迁的总体趋势为:南部黄河口地区不断向海淤积扩张,北部刁口地区不断侵蚀后退,东北部黄河海港地区基本稳定。

(1)黄河口岸段

从遥感影像图中可以看出(图7.1),自1976年黄河改道清水沟后,新河口地区迅速向海淤积扩张,形成“楔形”沙嘴。1976年10月~1981年2月,清水沟流路尚未形成明显的沙嘴,还处在摆动之中。这一时期黄河口处于发育初期的填湾阶段,水流散乱,无稳定流路,但沙嘴已呈淤积延伸之势,其间造陆速率较大,平均为32km2/a。1981年2月~1984年11月,沙嘴明显地向东淤积扩张,口门淤积速度达5km/a。1986年6月~1992年4月,黄河口逐渐近似于“楔形”,主河道位置稳定在东南方向,沙嘴稳定延伸,但顶部还没有完全盈满。这一阶段黄河尾闾受大堤影响,河道顺直,一直处于填洼造陆过程中,黄河口门不断向东南方向推进。至1992年4月,河口沙嘴向前突伸了约8.2km,造陆速率为12km2/a。1992年4月~1996年5月,黄河口逐渐形成了一个饱满的“楔子”向海突进,沙嘴头部向海淤伸约5.5km,造陆速率为9.25km2/a。1996年以后,为使胜利油田变海上开采为陆上开采,人工引黄河从北汊入海,改变了泥沙淤积条件。1996~2000年北汊造陆速率加快,迅速淤出一个小沙嘴,原有大沙嘴顶端开始侵蚀,河口地区造陆面积小于侵蚀面积,陆地面积净变化量出现负值。2000~2004年,由于黄河断流及来水来沙量减少,北汊沙嘴淤进与蚀退交替,变化不大,南部大沙嘴持续侵蚀,陆地总面积损失44km2。2004~2006年,南部大沙嘴仍为侵蚀,但北汊沙嘴迅速向海淤进,造陆净面积为22km2

图7.1 黄河口遥感影像图

(a)1986年黄河口遥感影像图;(b)1996年黄河口遥感影像图;(c)2004年黄河口遥感影像图

黄河口海岸线演化状况见图7.2,可以看出,海岸线不断向海域淤积扩张;河口南侧演化经历了摆动期、明显淤积扩张期、淤积速率平稳期、淤积速率加快期等阶段;黄河从北汊入海后,北汊造陆速率加快,南侧遭受侵蚀。

图7.2 黄河口海岸线演化

黄河口海岸线演化取决于入海泥沙的堆积过程(河海动力)与海洋对泥沙的侵蚀过程(莱州湾潮流流场)两者之间的对比。黄河口海岸段属建设型海岸,沙嘴延伸蚀退与来水来沙之间的关系最为密切,即沙嘴延伸长度与水沙比(时段来沙量与来水量之比)成正比。沙嘴前端的这种淤进蚀退与沙嘴附近地区的造陆面积之间存在着一种近似的线性关系,即沙嘴前端淤进延伸,带动着沙嘴附近海岸线的淤进,整个黄河口地区的净造陆面积增加,淤进延伸的快慢决定着净造陆面积的大小。

(2)刁口岸段

自1976年黄河改道清水沟流路以来,刁口地区的沙嘴及附近海岸线一直处于蚀退状态(图7.3)。在黄河改道之前,沙嘴处于延伸状态,延伸速率约为1.5km/a。根据胜利油田资料,1976年黄河改道后,刁口河故道区域物源断绝,海岸线迅速蚀退;1976~2000年,0m等深线已蚀退10.5km,平均每年437m,水线目前已进入油田内部。从遥感信息可知,1976年4月~1981年2月,沙嘴被侵蚀104km2,侵蚀速率为20.8km2/a;1981年2月~1992年4月,沙嘴被侵蚀84km2,侵蚀速率为7.6km2/a;1992年4月~1996年5月,略有淤积,淤积面积为7km2,淤积速率为1.8km2/a;1996年5月~2001年3月,蚀退面积约为52km2,侵蚀速率为10.4km2/a;2001年3月~2005年4月,岸线基本处于冲淤平衡状态,没有较大变化。

图7.3 刁口地区海岸带遥感影像图

(a)1986年刁口地区遥感影像图;(b)1996年刁口地区遥感影像图;(c)2004年刁口地区遥感影像图

刁口岸段埕北海区11a来岸边至12m水深表现为以冲刷为主,一般刷深0.8~1.5m,年刷深速率0.1m左右。5~10m水深,是埕岛油田水下岸坡最不稳定的海区,表现为沟脊相间、冲刷严重,最大刷深达3.8m,11年的年均刷深0.18m。10m水深以下,表现为略冲略淤或不冲不淤的准平衡状态。

从以上刁口岸段海岸演化可以看出,1976年黄河改道初期,岸线全面蚀退,侵蚀速率较大;1981年以后,侵蚀速率逐渐趋缓,某些年份略有淤积;2001年后,岸线基本处于冲淤平衡。

分析认为,刁口河流路断流以后,在没有人为干扰的情况下,沙嘴及其附近海岸线处于蚀退状态,初期较快、逐渐减缓、直至暂时平衡;在有人为干扰的情况下,沙嘴及岸线的暂时平衡遭到破坏,海岸呈淤积延伸状态。但这种淤进与行水流路的淤进有所不同,行水流路的海岸淤进是在沙嘴带动下的淤积延伸,延伸幅度与来水来沙等多种因素有关;人为干扰下的海岸淤进是整个海岸线的平行延伸,且延伸幅度呈衰减之势。

(3)黄河港岸段

黄河海港于1985年建成,地处M2分潮无潮点附近。在建港之前,刁口河未改道的1975~1976年,海港附近海岸线处于蚀退状态。1976~1984年,刁口河附近岸线的大面积蚀退,部分泥沙在海洋动力的作用下,被带到这一区域,造成该区域海岸线的淤进。1985年建港后,由于海港防潮堤的突出,港口左侧,海洋动力作用加强,岸线处于蚀退状态;港口右侧,海岸线处于淤伸状态。因港口左侧的蚀退影响港口的安全,于1986年在该处修建一座防潮堤坝,阻止港口左侧岸线的蚀退;但建成不久,即被大潮冲垮,复于1987年在左侧蚀退段修建新的防潮大堤。

另外,1988年桩西油田建成之后,海岸线基本被固定下来。与此同时,港口右侧的岸线由淤积状态转为蚀退状态,但蚀退幅度不大。考虑到港口安全,于1990年在港口右侧修建一条长约2km的一般防护堤(图7.4),基本控制了该段海岸线的蚀退。1990年以后,海岸线没有大的变化。

图7.4 黄河港附近的防护堤

7.2.1.3 海岸线演化影响因素

结合黄河各水文站数十年实测数据和资料,并分析海岸线演化机制,认为海岸线演化的主要影响因素为黄河来水来沙量、岸坡岩土工程地质特性、海洋动力、海平面上升及地面沉降等。

(1)黄河来水来沙量

水量、沙量的减少导致海岸蚀退,改变了滨海水动力条件,破坏了水盐平衡和水土环境系统,导致近岸水域及滨海环境退化,使河口地区水文和生态发生恶化;向海输运有机质与营养盐的减少,还降低了河口地区的水体生产力。

(2)岸坡岩土工程地质特性

黄河三角洲海岸带是中国最新的陆地,新近沉积的地层具有其独特的工程地质特性,由于其自重固结过程尚未完成,三角洲相的黏性土层表现出承载力低、易沉降的特点,砂性土则表现出易流失的特点。在黄河来水来沙量急剧减少的情况下,海岸蚀退相当严重,并因此引发湿地退化、河道两侧水质变差、土壤盐渍化和沙化、近海海域生物群落变化等诸多问题。

(3)海洋动力、海平面上升及地面沉降

海洋动力是威胁海堤安全、造成海岸侵蚀的主要营力,是导致海岸侵蚀的外因。黄河口邻接海域为渤海,渤海是水浅、潮弱的半封闭海湾,五号桩外有无潮区,其潮差只有16cm,潮流速度可达150cm/s,潮流为西北向,易于沉积物搬运。渤海沿岸的平均波高为0.3~0.6m,在强劲的东北风作用下为1.5~2.0m;潮流的长期作用对岸坡造成很强的侵蚀。海平面上升以及因油气资源的开发、土层固结等因素造成的地面沉降加剧了海岸侵蚀。

❾ 海岸线变化环境地质指标体系

一、海岸线变迁的调查指标体系

海岸带是一个复杂的系统,海岸带地区地质环境的形成和演化主要来自3个方面动力因素:①地球内动力。主要表现为地壳的升降运动和水平运动。②地球外动力。如气候导致的海平面变化,光、水、风等风化作用、侵蚀搬运与沉积等重力作用。③人类工程活动已成为影响和改造海岸带地质环境的重要营力。

海岸带地质环境的演变集中表现在海岸线的往复变迁。因此,在研究海岸带地质环境形成和演变规律时,我们重点研究我国海岸线变化的演化规律,以研究海岸线变迁主要影响因素、运动方式、造成的主要危害为主线,建立“影响—状态—结果(CSR)框架模型”,搭建我国海岸线变迁的调查地质指标体系,来反映我国海岸带地质环境的演化规律、过程和演化的后果,结合人类活动对其的影响以及环境退化最终对人类居住环境造成的影响。从地学的角度,提取海岸线变迁的影响指标、状态指标、结果指标三大类指标,每类指标分为三级,第三级指标为可测量和用于监测用的。可用于我国海岸带地质调查工作的开展。规范海岸带生态环境调查,科学认识海岸带地质环境。最终为科学规划和管理海岸环境提供地学的基础。

表6-2 海岸线变迁环境地质指标体系框架结构

(一)影响指标的选取

海岸线变迁是海岸带生态环境系统在外界动力作用下其系统功能改变的现象。其改变的方式和改变的程度,首先取决于其海岸本身,其次取决于动力的类型、强度、频次。

影响指标主要是通过对已有海岸带变迁研究资料和规范,分析影响我国海岸线变迁的原因和要素,影响指标分为两大类:海岸带地质条件和动力影响因素。

第一大类为地质条件,是海岸线在各种动力因素影响作用下变化程度的内因。包括岩性、地形地貌;海岸的物质组成和形态控制了海岸抗侵蚀能力。

岩性:我国海岸线的基本轮廓形成于距今6000~5000年以前。几千年来,基岩海岸虽经历了侵蚀或堆积的变化,变迁幅度较小,暴露的岸段侵蚀后退不过几十米至几百米,形成的一系列的堆积地貌——沿岸沙堤、沙嘴、连岛沙坝等,但未改变基岩海岸的基本轮廓;只有部分平原海岸与现今海岸线形态存在一定差别。低海岸特别是大河流经的岸段在历史时期变化十分显著。在黄河三角洲尤为明显。主要行水河道的入海口附近,海岸线推进速度可达每年数千米;改道之后,这里的侵蚀速度可达每年数年百米。

海岸第四纪沉积物成因类型、岩性及年代、现代沉积物质组成,可了解沉积环境演变以及泥沙的冲淤规律。一些微地貌如贝壳堤、红树林的位置、珊瑚礁体等都可以追溯以前的海岸环境。

地形形态指标分两类:一类是在现代海岸过程中形成的特别高的或者与周围事物明显不同的地形特征是长时间的气候变化、海水水位及沉积物供应等的波状变化有关的环境变化。地形形态可在遥感图片上读出的,如:高于现代平原的洪泛平原的河成阶地、侵蚀而成的海滩悬崖陡坡或原先就存在的海岸悬崖峭壁。第二类是高程上的差异也是近代海岸环境变化的指示因子,沉积物颗粒指示海岸的高程与河流的水量。

第二大类为地球内外动力指标:包括地壳稳定性、气候、海洋动力、重力作用、人类活动。各种动力作用是决定海岸线变迁的速率和变化方式的外因。

地壳稳定性:地壳垂直升降速率、古地震。中国沿海地区构造升降的不同及其引起的入海河流沉降物的分配不均是产生海岸线变化的主要原因。接纳大量河流沉积物的构造下沉区,海岸线快速向海推进,造成宽广的三角洲平原、滨海平原及淤泥质潮间浅滩,如渤海沿岸、江苏沿岸和黄河、长江及珠江三角洲。而构造上升地区接纳的物质有限,全新世最大的海侵以来海岸线虽然向海推进,但速度小得多,如胶辽半岛、闽粤桂海岸等,且以沙质海岸为主。

地震活动性可指示处于活动构造带的海岸,提供过去的地表瞬间沉降的证据。以此推断该地区地震频率,评估地区地震风险。

气候:气候因素是导致海平面升降全球海岸线变化的最重要的因素。晚第四纪若干万年里,海平面曾因气候的大幅度冷暖变化而升降达百余米或更多,引起海岸位置在平面上往返迁移数十或数百千米。海侵和海退使近海动力模式、海岸地貌结构和陆架沉积层序均发生根本性的变化。20世纪人为因素造成CO2等温室气体排放量增加形成的温室效应导致全球气候不断升高。大气中CO2浓度由19世纪末的265×10-6上升到20世纪末的350×10-6,21世纪的全球海平面上升量可能呈倍数增加。可用全球平均气温、CO2排放量指标表示。

海洋动力:包括风暴潮、海浪、流场、潮汐的类型、强度、频率、周期等指标。海洋动力决定了沿岸泥沙的离岸移动方向,是区域海岸短期变化的主要影响因素;如风暴潮可快速地使泥沙再分布,成为控制岸线短期变化的<(10年)最重要因素,它可以使局部的岸线变化加速或者岸线的变化趋势发生改变,因而这种重大的改变对岸线今后甚至更长时间的变化趋势发生重大的影响。

重力作用:上游土壤侵蚀量、河流输沙量、河口位置。海岸沉积的物质多少是区域海岸线变化的物质基础。由于入海泥沙的大量减少,从1949年到现在,渤海全岸被海吞噬的土地已超过400km2。在如废黄河三角洲海岸的变化,自1855年黄河北归后,废黄河三角洲因沉积物供给突然中断,海岸受到严重侵蚀。在最初几年,岸线后退速率达1000m/年,为世界有记录以来的最大海岸侵蚀量。

人类活动:地面沉降速率、地下水开采量、地面高程。人类活动作为一种外动力对区域岸线影响程度。人类活动如开采地下水引发地面沉降、危害造田等等都是人为的改变了地面高程。改变了海与陆地的相对高度二引起海岸线的移动。

(二)状态指标的选取

海岸线变迁是由该地区的相对海平面的变化决定的。相对海平面是全球海平面上升加上当地陆地升降值之和,即为该地区相对海平面变化。由于各区域海平面升降的幅度和陆地升降值均不相同,宏观上,相对海平面上升,海岸线向陆地移动(蚀退岸线),而相对海平面上升下降,海岸线向海推进(於进岸线),如果相对海平面没有变化,则海岸线静止。

它的次一级指标:海岸线位置、海岸侵蚀速率、淤积速率、海滩沉积物的沉积序列、沉积速率。海岸线的位置是海岸过程的最重要的指标,浅层地表的沉积物次序与过去的海面上升、陆地的下降或两者的综合有关联。

(三)后果指标的选取

后果指标刻画海岸线变迁带来海岸环境的改变,是总结海岸线的变迁对人类居住的海岸带的各种危害中提取的,次一级指标为陆域面积、湿地面积的变化、湿地的植物与生物的资源、海岸城市安全等。

湿地分布与范围:海岸湿地的组成与分布是指示生态系统健康与否的指示因子。它们对水质、水位和沉积物供应的变化响应迅速。海岸湿地对海平面上升非常敏感,如海平面上升100mm和500mm,我国沿海潮滩湿地将分别损失24%~34%和44%~56%,使低潮滩转化为潮下滩。这样,不仅滩涂湿地的自然景观遇到严重破坏,而且滩涂湿地调节气候、储水分洪、抵御风暴潮及护岸保出等能力将大大降低。还对区内红树林造成严重的破坏。

地面高程、陆地面积:中国沿海地区地面高程小于或等于5m的重点脆弱区面积为14.39万km2,约占沿海11个省(区、市)面积的11.3%,占全国陆地国土面积的1.5%。在海平面上升时容易被海水淹没,同时使得咸水入侵范围扩大、风暴潮等灾害加剧。

海水入侵的范围:一般情况下,陆地淡含水层的水位比海水水位高,但经过长期大量抽取陆地淡含水层,或者相对海平面的上升,会使其地下水位低于海水水位,导致海水(咸水)通过透水层渗入陆地淡含水层中,从而破坏地下水资源。我国沿海地区许多地区受咸水入侵危害,在海平面上升的背景下,海潮上溯距离增大、延时增长,从而加剧沿海城市水质性缺水的形势。

短期地表水位:可反映海水位、湖水位、河流的水位等。短期地表水位涉及陆地和地表水的任何相互联系。它受风暴潮、洪水、河水、降雨的直接影响,也影响植被的发育。

海岸侵蚀速率:相对海平面上升使水深和潮差加大,海浪和潮流作用增强。据计算,海平面上升10mm,潮差将增加34~69mm,海岸将侵蚀后退28m;水深增加1倍,海浪作用强度增加5倍。相对海平面上升将增大海岸侵蚀范围和速率,海岸防护费用将成倍增加,也会引起海岸侵蚀加剧。

二、我国海岸线变迁监测指标体系

监测指标体系是建立在调查指标体系的基础的,是调查体系的结果和目的,其最终是为人类监测海岸带环境的变化,为管理者规划和制定海岸带的管理对策,科学管理海岸环境,满足海岸带地区可持续发展的需要。其研究过程是通过分析我国海岸线变迁对海岸环境造成的危害、表现形式以及人类应对这些危害所能采取的措施,在此基础上构建海岸线变迁监测指标体系,分别从地学的角度提取压力指标、状态指标、响应指标(PSR)。压力指标即为海岸线变迁对海岸环境的危害,也就是海岸线变迁对海岸环境造成的压力;状态指标与调查指标体系中相同,为海岸线变迁的方式;响应指标即为人类为预防海岸线变迁对海岸环境造成危害所作的应对措施,是从海岸线变迁的影响因素中提取出短期(百年内)变化显著,并且易于获取监测数据的影响指标。同时对这些指标进行分级、第二级指标为可用于监测的指标,以此构建海岸线变迁的监测指标体系。

表6-3 海岸线变迁监测指标体系

(一)压力指标的提取

在海岸线变迁造成的所有危害中,我们提取地面高程、短期地表水水位、海岸陆地面积、湿地面积、海岸线位置及形态、珊瑚礁、红树林分布范围、贝壳堤的位置、潮间带宽度这些指标,其中红树林的分布、珊瑚礁质使用与湿热海岸地区,

(二)状态指标的提取

在海岸线变迁的方式中我们抽取河口位置、沉积速率、地面高程、沉积序列。其中处于河流入海口的位置其海岸线呈淤积状态。无论海岸是侵蚀还是淤积状态,在海岸的沉积物的沉积序列、沉积物的厚度均得到反映。

(三)响应指标的提取

在所有影响海岸线变化的指标中,抽取的地下水位、地面高程、海岸工程这些指标也都与人类活动直接相关。海岸工程是人类最直接的保护海岸的方式,河流输沙还可用海滩补沙的方式,控制开采地下水,减少由于人类活动造成的地面标高的损失是海岸地区的有效措施之一。

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