[科普中國]-水下三角洲

三角洲平原的水下延續(xù)部分。包括三角洲前緣和前三角洲。三角洲前緣是界于水邊線與波浪基面間的廣闊水域，是河口動(dòng)力變化和河海作用最強(qiáng)烈的地帶。其現(xiàn)代地貌過程以劇烈的堆積作用為主，沉積速率高，沉積覆蓋物的粒度變化快，含有海綠石、植物碎屑和生物埋藏種，形態(tài)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，細(xì)分為：①漢道河床，為河道分支，即河道延人海底的部分；③漢河口沙壩，多為疊置在前三角洲有機(jī)質(zhì)粘土上的最大河口沙質(zhì)凸體，有的漢河口發(fā)育有指狀沙壩(如長江、密西匹比河等)，長度達(dá)70公里，寬15公里，厚IONl5米；②席狀沙，即連續(xù)分布的沙帶；④漢道間海灣，兩個(gè)向海外突出漢道所夾持的海灣。前三角洲位于波浪基面以下，由漢河人海的懸移質(zhì)(富含有機(jī)質(zhì)的黑灰色粘土和粉沙質(zhì)粘土)堆積而成。其斷面呈現(xiàn)水平層理，且粘土與粉沙互層，底棲生物繁盛，以富含海綠石和生物擾動(dòng)構(gòu)造(蟲跡和洞穴等)與陸架泥質(zhì)沉積層作為區(qū)分標(biāo)志，為重要的生油層。

結(jié)構(gòu)三角洲前緣：它包括河口沙壩和末端沙壩兩部分。河口沙壩主要是分流河道在人海處形成的淺灘，大部分為粗粉砂，粘土含量小于8%，平均粒徑為4．1～5．1聲，水深0．2 m處的沉積物略粗。末端沙壩主要沉積于三角洲前緣斜坡的邊緣，主要是由河流帶來的細(xì)粒沉積物，混有底棲生物。末端沙壩表層沉積物的粘土含量大于15%，平均粒徑為5．7～5．9mm，沉積物以粉砂夾粘土質(zhì)粉砂薄層為主，可見交錯(cuò)層理，沖刷與充填構(gòu)造及生物攪動(dòng)構(gòu)造發(fā)育。
前三角洲：該部分位于三角洲前緣和側(cè)緣之外。表層沉積物為粘土質(zhì)粉砂，粘土含量為20%～32%，粉砂的含量小于1%，平均粒徑為6．5～7．2mm，沉積物為褐色粘土質(zhì)粉砂夾黃色粉砂紋層、薄層及透鏡體，其引進(jìn)部位生物潛穴發(fā)育。前三角洲一般分布于水深10～15 m處，地下平緩，一般坡降小于1/10 000，屬于典型的海洋環(huán)境。
三角洲側(cè)緣：三角洲側(cè)緣沉積物明顯比三角洲前緣沉積物細(xì)，為粘土質(zhì)粉砂，由河口沙壩和末端沙壩的粉砂經(jīng)過波浪側(cè)向漂流沿岸堆積而成，向分在河口地貌的研究方法上主要有兩個(gè)方向，即基于物理的數(shù)學(xué)模型方法和基于實(shí)際觀測資料的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型方法。前者從分析基本的物理過程入手，建立表達(dá)各個(gè)物理過程的偏微分方程組，然后確定定解條件，利用差分法進(jìn)行離散化，最后進(jìn)行數(shù)值計(jì)算；經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法則是以實(shí)測資料為基礎(chǔ)，通過回歸分析，建立相態(tài)變量與各項(xiàng)影響因子之問的定量關(guān)系。前一種方法物理概念明確，有助于闡明過程的內(nèi)在機(jī)理，但由于河口造陸過程十分復(fù)雜，在具體處理時(shí)不得不對實(shí)際過程進(jìn)行大量的簡化，而模型中涉及的大量參數(shù)因缺乏實(shí)測數(shù)據(jù)，取值時(shí)常常有較大的主觀性，因而大多數(shù)有物理基礎(chǔ)的模型尚未達(dá)到實(shí)用化的程度；后一種方法雖然只是一種將輸出變量與輸入變量聯(lián)系起來的黑箱方法，不能說明過程的物理機(jī)制，但由于以實(shí)測資料為基礎(chǔ)，所以在資料涉及的范圍內(nèi)，常?？梢越o出更為可靠的結(jié)果。因此，本書采用經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)的方法來表達(dá)水沙條件與黃河三角洲造陸速率的關(guān)系。

水下三角洲發(fā)育演化以黃河為例1855年黃河于河南銅瓦廂決口棄蘇北河道，改為經(jīng)山東循大清河注入渤海至今，黃河挾帶巨量泥沙向河口搬運(yùn)，河口附近水流速度快速衰減、卸載，形成了快速向海推進(jìn)的三角洲前緣(平均向海推進(jìn)速率為1．1km/a)，形成了近代黃河三角洲。在近代黃河三角洲上，分流河道決口擺動(dòng)形成了7個(gè)相互疊置的三角洲葉辦，使近代三角洲呈扇形向渤海中部突出。1976年5月黃河在漁洼附近人工決口改道走清水溝，東流人海至今，形成了向海突出的清水溝葉辦。每條流路的三角洲辦演化基本經(jīng)歷三個(gè)階段：早期河道游蕩，沉積物充填淺水灣，席狀沙體向海推進(jìn)；中期河道較為固定，河口沙壩快速向海推進(jìn)；后期分流河道出汊，在葉辦側(cè)部形成河口沙體(成國棟，1987)。

數(shù)據(jù)與方法為研究近代黃河三角洲水下部分的地貌景觀演化，研究區(qū)域的范圍為東經(jīng)118°22‘’119024'，北緯37°22‘’38028'。水下部分的數(shù)據(jù)采用1863年法國出版的海圖(近似代表1855年的海圖)、1968年5—7月黃委會濟(jì)南水文總站淺海隊(duì)施測的黃河三角洲濱海區(qū)水深圖、1976年8—10月黃委會濟(jì)南水文總站淺海隊(duì)施測的黃河三角洲濱海區(qū)水深圖以及海軍北海艦隊(duì)海道測量大隊(duì)1984年5—7月施測套爾河口附近至刁口龍嘴東測深圖。1855、1968、1976年的陸上高程數(shù)據(jù)分別釆用本實(shí)驗(yàn)室黃河三角洲組基于1985—1986年山東德廾隙二水文地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)的工程地質(zhì)鉆孔資料反演的1855、1964、1977年地面高程數(shù)據(jù)，而1984年的陸上高程數(shù)據(jù)采用1991年l：10000地形圖數(shù)字化數(shù)據(jù)。
以上數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量化輸入計(jì)算機(jī)，并進(jìn)行統(tǒng)一的配準(zhǔn)、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到高斯一克呂格投影(橫軸墨卡托投影)，其投影參數(shù)如下：橢球體為Krasovsky，投影帶中央經(jīng)線為117°00'00''，中央緯線為0°0'0''，東向位移500km，北向位移為0km，垂向縮放比例為1，建成三角洲地形空間數(shù)據(jù)庫。利用ARCGIS中的GRID模塊進(jìn)行插值，空間分辨串500mx 500m，然后利用其3D模塊中三維顯示功能、等值線繪制功能以及容積、體積計(jì)算功能進(jìn)行不同時(shí)期的黃河三角洲沖淤演化的對比分析。1855年的測圖，測深點(diǎn)較稀，影響內(nèi)插質(zhì)量，1968、1976，1984年的測深數(shù)據(jù)，位置較準(zhǔn)確，測深點(diǎn)密集，所得數(shù)據(jù)比較可靠，同時(shí)根據(jù)地質(zhì)鉆孔資料反演的不同時(shí)期的地面高程數(shù)據(jù)，與1991年的地形圖數(shù)據(jù)相比，高程點(diǎn)較稀疏，反演精度也有一定的局限，但是在沒有其他更精確的數(shù)據(jù)情況下，還是能很好地反映當(dāng)時(shí)的三角洲三維地貌輪廓，對把握三角洲的宏觀演化規(guī)律有很好的作用。
據(jù)估計(jì)，在全世界范圍內(nèi)每年由河流帶人海洋的泥沙達(dá)200億t(Milliman，1992)，成為海陸交互作用的一個(gè)重要媒介。長期以來河口泥沙沖淤是沉積學(xué)、地貌學(xué)等學(xué)科的重要研究內(nèi)容，而定量研究是充分認(rèn)識這一自然過程的必要手段。利用地形測量數(shù)據(jù)是定量計(jì)算河口泥沙沖淤量的重要手段(孫效功等，1993；黃世光等，1990；李恒鵬等，2001；師長興等，2003)。這種方法雖然簡單，但若不認(rèn)真對待，就會得出與實(shí)際情況不符的結(jié)果。從已有黃河三角洲泥沙淤積的估計(jì)成果看，存在很大的差異，其原因有兩種：其一是干容重的選取，因?yàn)槌练e物的結(jié)構(gòu)不同，同樣重量的泥沙可以堆積成不同的體積所以表示泥沙量的單位通常不用體積單位，而是用重量單位，要完成這一轉(zhuǎn)換必須知道泥沙的干容重，干容重的精度將直接影響占計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確程度。在過去的黃河口泥沙淤積量分析中，對這個(gè)問題的重視不夠，在于容重值的選擇上，比較隨便，致使結(jié)果之間相差較大，沒有可比性。在所見的成果中，所用的干容重小可到1．10g/cm3，大可到2．Og/cm3(Bomhold，et al一1986刪、效功等，1993；錢意穎等，1993；成國棟等，1991；Zhang J，et1990；秦蘊(yùn)珊等，1983；耿秀山等，1988；Li G X，et ，1998)，有的甚至不提具體用了多大的干容重，直接給出沖淤量(龐家珍等，1980；黃世光等，1990；王愷忱，1992)。由此得出的結(jié)果偏差程度可想而知。師長興等(2003)通過廣泛收集資料和大量采樣分析得到了黃河三角洲多種沉積環(huán)境下沉積物干容重的計(jì)算模型，并結(jié)合三角洲沉積結(jié)構(gòu)分析和利用地形測量數(shù)據(jù)，計(jì)算了黃河口刁口河流路1965一1974年間前緣坡角以內(nèi)的總淤積量，得出平均干容重為1．36g/cm3，并且指出這一千容重?cái)?shù)據(jù)用于估算三角洲沉積量不會造成明顯誤差，在本研究中，不同時(shí)期的沉積量計(jì)算釆用廠這——‘?dāng)?shù)值。其二是不同研究者所采用的邊界不統(tǒng)一。因?yàn)槿侵夼c其他自然現(xiàn)象——樣，邊界通常是過渡性的，同時(shí)黃河三角洲處在不斷的發(fā)展變化中，其邊界也在不斷地發(fā)生變化，所以有的人為了計(jì)算上的方便采用行政邊界，也有的采用自然邊界。在本研究中，研究區(qū)域的范圍為東經(jīng)118°22‘一119°24‘北緯37°22’一38°28‘，大致北起灣灣溝，南到淄脈口溝，基奉覆蓋了現(xiàn)代黃河三角洲的范圍，能夠反映1855年以來黃河三角洲地區(qū)的發(fā)展演化特點(diǎn)。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

張勇 - 副教授 - 西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院