洪水驱动下小河流河口泥沙输运和源汇过程-以胶州湾大沽河口为例

The study of sediment dispersal from small river systems has become the focus in recent years. When large flood events occurred , river flux increased rapidly and would have great impact on sedimentary environments of river mouth and coastal zones. In this research, the comparative surveys will be carried out against sediment characters from Dagu river basin to river mouth before and after a flood event. Based on sedimentology, mineralogy and geochemistry, the research objective is to select sensitivity indexes to examine sediment dispersion processes during the flood event. Moreover, based on oberservation hydradynamic data and topography data, a numerical model will be built to simulate sediment dispersion from river mouth to Jiaozhou Bay and explore “source to sink” processes of sediment from Dagu river mouth. The study will enrich the research achievements of “source- sink” process of small rivers and provide theoretical support for assessing the influence in the river delta aroused by high-intensity human activity in river basin.

小河流河口区物质输运是近年来研究的热点。当遇到大的洪水事件，小河流入海物质通量往往会骤然增大，对河口及近岸沉积环境产生显著影响。本项目以胶州湾大沽河口为研究对象，从沉积动力学、矿物学、地球化学的角度出发，分别对洪水事件前后“流域-河口区-胶州湾”沉积物和水体特征进行比较分析，揭示洪水驱动下河口区的沉积作用特点，并提取反映洪水事件期间河口区泥沙沉积过程的敏感性指标。同时结合河口区洪季水动力及地形变化原位监测数据，建立数值模型，模拟“大沽河河口-胶州湾”沉积物输运，探讨大沽河河口区沉积物的源汇过程。该研究对深入了解小河流入海物质的“源-汇”过程具有普遍意义，并为评价高强度流域人类活动对河口三角洲沉积环境的影响提供理论支持。

本项目从收集实际材料出发，从沉积动力学、矿物学、地球化学的角度对洪季和洪季后“大沽河流域-河口区-胶州湾”沉积物和水体特征进行了综合分析。在此基础上，项目聚焦大沽河流域洪水事件，分析了台风期间大沽河河口水位、入海水沙、水体氢氧同位素等指标参数的变化，并结合河口区水动力、地形变化等原位监测数据建立了数值模型，模拟了“大沽河流域-河口-胶州湾”沉积物输运，探讨了大沽河河口区沉积物的源汇过程。分析结果表明：（1）“大沽河流域-河口区-胶州湾”物质输运过程主要发生在流域的几次大的洪水事件过程中，河口区沉积环境变化则主要受控于潮流作用影响。（2）从大沽河流域到胶州湾，水体δ（18O）and δ（D）值表现为越来越偏正，表层沉积物平均粒径表现为逐渐变细，分选性变差，偏态逐渐负偏，峰态由窄峰向中等窄峰逐渐演变。（3）大沽河流域及河口地区的物源比较一致，大沽河河口海域沉积物来源主要是大沽河流域泥沙物质。（4）洪水期间，大沽河入海流量急剧增加至平常流量的10倍左右，径流携带高浓度泥沙（>600g/m3）入海。受较强台风和大径流的影响，胶州湾环流和波浪能量迅速增强，口门处海床表层泥沙发生再悬浮,并扩散至胶州湾外湾。洪水事件结束后，悬浮泥沙将进一步随环流向外扩散直至到达南黄海。此过程持续约20天后，悬沙浓度恢复为平均水平。本项目的研究丰富了短时间尺度上河口沉积过程的研究，对我国小河流入海物质的“源-汇”过程有重要意义，并为全球小河流对海岸带和大陆架沉积体系的贡献研究提供了理论依据。