由表1 可以看出,3 个时段中,清水沟行水河口最早的一个时段来沙在河口的沉积比例较小,为70.9%,中间时段最大,为84.2%,最后时段又有所降低,但仍高于第一时段。3 个时段平均输沙率分别为22.9、13.0、3.6 t/s,从3 个时段平均输沙率与沉积比例对应情况看,来沙输沙率变化不是3 个时段沉积比例不同的主因。在刁口河行水时期,也存在早期河口三角洲沉积比例相对较小的现象,这种现象的形成可能与入海水流含沙量大小有关。含沙量大,入海泥沙以含沙异重流形式沿水下前缘斜坡流动,并大多以粗细俱下的方式沉积在前缘斜坡上,泥沙向外海扩散的比例减小。然而,在一条河口流路行水的初期,往往会分汊漫流,一部分泥沙在三角洲平原上沉积,分散入海的水流含沙量降低,低含沙漂浮流发生概率提高,泥沙向远海扩散比例增大,亚三角洲发育初期的泥沙沉积比例较小。至于2007—2015 年河口沉积比例比1981—2007 年小,两个时段相差较大的输沙率可能是原因之一,这是因为无论来沙量大小,三角洲沿岸岸坡都将有一定量的泥沙被侵蚀并扩散入海。不过值得一提的是,最后一个时段行水河口三角洲泥沙沉积量及沉积比例可能被低估了,因为计算前缘相沉积量是按前后两期地形数据得到的,但是此时段前缘相沉积体有一大部分分布在前一时段前缘沉积体以北厚层细颗粒组成的前三角洲相沉积物上,这层沉积物受其上新沉积的前缘相沉积重压而发生沉降,使得新的前缘沉积层底界下沉,造成新的前缘沉积物体积被低估,但是准确估计其误差较难。不过,即使按现有结果,近一个时段的河口泥沙淤积比例也只比其前一时段低11.2%,而近一时段河口输沙率只是前一时段的28%,这表明黄河口泥沙沉积比例对于来沙量的变化有较高的稳定性。从另一个角度考虑,在黄河输沙率显著减小的情况下,河口的泥沙堆积范围也明显减小(见图2),泥沙向外扩散的通道,即岸段宽度减小,这有助于行水河口泥沙淤积比例维持在一个稳定的水平。
按照河口来沙量和沉积量计算结果,整个清水沟岸段1981—2007 年沉积量占来沙量的比例约为82.0%,1976—2015 年年均为77.0%。根据对黄河口行水刁口河时的泥沙沉积与扩散量的分析[22],1965年6 月—1974 年9 月刁口河亚三角洲平原相和前缘相沉积量为71.00 亿t,与同期河口来沙量96.60 亿t相比,其所占比例约为73.5%,可见清水沟亚三角洲滞留来沙的比例相对较高。究其原因,可能与清水沟口靠近原神仙沟口外无潮点,沿岸潮差小而潮流强有关,其次是因为刁口河的河口靠近三角洲相对突出的中部,面向该区风力相对较强的东北风,受浪蚀作用较大。研究发现,同样黄河入海输沙率条件下清水沟比刁口河的河口河道延伸速率大[31],这里揭示的清水沟相对刁口河河口滞留泥沙比例较大应该是原因之一。
表1 中刁口河岸段以及清水沟废弃汊道岸段侵蚀量代表了这些岸段向远海的泥沙扩散量,利用行水河口的来沙量和三角洲沉积量可以得到正在建造三角洲岸段向远海扩散的泥沙量,由此可以探究不同情况下河口泥沙向远海扩散的变化特征。首先,关于刁口河岸段,2007—2015 年年均侵蚀量或扩散量比1981—2007 年降低了约50%,这反映了侵蚀过程中由于泥沙粗化,抗侵蚀能力提高,以及岸坡比降逐渐减小,亚三角洲岸线突出部位逐渐蚀退等,使得侵蚀作用逐渐减弱的现象。再者,关于建造中的三角洲岸段,由表1 数据可得到,3 个时段扩散出三角洲前缘的年均泥沙量分别为2.10 亿、0.65 亿、0.31 亿t,第一个时段远远高于后面两个时段,其主要原因应该是上述河口河道改道初期分汊漫流,入海低含沙漂浮流发生概率高,泥沙向远海扩散比例大。至于最后时段比其前一时段泥沙扩散量小,应该与入海输沙率前一时段明显高于后一时段有关。如果按单位岸段长度的泥沙扩散量计算,则两时段每年单位岸线扩散量约为0.015 亿、0.019 亿t,代表了清水沟岸段行水河口外泥沙的扩散速率。这里同样值得一提的是,因为上面提到的最后一个时段行水河口三角洲泥沙沉积量可能被低估了,所以向外海的泥沙扩散量被高估了。最后,计算刁口河岸段和清水沟岸段的单位岸段长度的年均泥沙扩散量,得到刁口河岸段1981—2007 年和2007—2015 年两个时段的值分别为0.015 0 亿、0.007 6 亿t,清水沟岸段分别为0.012 0亿、0.009 0 亿t,其中废弃岸段分别为0.006 1亿、0.005 7 亿t。可见,1981—2007 年27 a 间已废弃的刁口河岸段泥沙扩散率平均值超过1981 年后清水沟岸段的泥沙扩散率,比清水沟废弃汊道岸段的泥沙扩散率更大,再次说明刁口河外海洋动力较强。对比上面的清水沟现行水河口岸段和废弃汊道岸段外的泥沙扩散速率,前者明显比后者大。
因为现行水河口岸段较废弃河口岸段的泥沙扩散率大,废弃初期的河口岸段比长期废弃的河口岸段泥沙扩散率大,所以随着黄河口入海输沙量的减少,建造中的三角洲岸段的缩窄,黄河入海泥沙中扩散出三角洲的泥沙量将逐渐降低。按表1 数据,整个清水沟岸段1981—2007 年年均有0.75 亿t 泥沙扩散出三角洲前缘,2007—2015 年减小为年均0.60 亿t,刁口河至清水沟岸段从1981—2007 年的年均1.75 亿t 减小到2007—2015 年的年均1.10 亿t。未来一段时间内,即使年入海泥沙量保持不变,随着废弃河口岸段岸坡侵蚀速率的减小,向远海扩散的泥沙量也会继续降低。
本文标题:1976年以来黄河口泥沙淤积与扩散分析(4)
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