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摘要:本文基于高分辨率多波束测深和浅地层剖面数据,首次对南海礼乐盆地南部坳陷海底麻坑进行了系统的识别研究.共识别出各类麻坑81个,其中麻坑直径最大约2.4 km,坑深最大约157 m.麻坑种类多样:按平面形态主要分为圆形、椭圆形、拉长形和新月形麻坑;按组合方式分为孤立麻坑、链状麻坑和复合麻坑;按直径分为正常麻坑和大型麻坑.区域内发育多条大型海底峡谷,峡谷侵蚀引起两侧地层稳定性降低,气体储层遭受破坏,泄露的气体沿断层或气烟囱等喷发出海底形成麻坑.而因麻坑生成时剥蚀的沉积物质与周围水体混合并逐渐发展成浊流,在一定程度上促进海底峡谷向下延伸.研究区内单个麻坑的平面形态最初为圆形或椭圆形,之后由于重力流和峡谷侵蚀的影响,逐渐发展成拉长形或新月形,麻坑之间也会发生组合形成复合麻坑.链状麻坑与冲沟的形成联系密切,沿垂直于等深线方向展布的链状麻坑在重力流的冲刷下,发育成底部平坦的麻坑冲沟.对比分析全球其他海域麻坑,发现海底麻坑尺寸与水深关系密切,在深水区域更容易发育大型麻坑.
摘要:利用粒子群优化算法(PSO)较强的鲁棒性和全局搜索能力等优点,将PSO算法与BP神经网络相结合,优化了BP神经网络分类时的初始权值和阈值.基于珠江河口三角洲的侧扫声呐图像数据,提取了海底声呐图像中砂、礁石、泥3类典型底质的6种主要特征向量,利用PSO-BP方法对海底底质进行分类识别.实验表明,3类底质分类精度均大于90%,高于BP神经网络70%左右的分类精度,表明PSO-BP方法可有效应用于海底底质的分类识别.
[博士论文] 赵荻能
地质学 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:人类活动对河流及河口三角洲的影响是全球持续性研究热点。爆炸式的人口城市化进程(~6000万)和经济增长(>1万亿美元),使珠江三角洲成为全球受人类活动影响最强烈的大型河口三角洲之一,因此该地区是开展人类活动作用下大河三角洲演变研究的理想区域。首次使用时间跨度达165年(1850年~2015年)的河口区地形地貌数据、60年的流域水文气象数据以及40年的河口区遥感影像资料,揭示了百余年来珠江河口三角洲地貌演变的基本规律和控制因素,定量分析了不同人类活动对于珠江河口三角洲地貌演变的贡献,得出如下主要认识:
  1.过去165年以来,珠江河口三角洲及河口湾地貌发生巨大变化。整个河口湾水域面积减少约35%(1258km2),其中外伶仃洋河口区水域面积只减少了3%(26km2),而磨刀-鸡啼门河口区、内伶仃洋河口区和黄茅海河口区分别减少了62%(525km2)、36%(405km2)和39%(301km2)。超过20个岛屿被逐步合并到大陆,几乎所有165年前的滩涂均被围垦成陆地。整个河口湾水域体积减少约9km3(39%);四个研究区的体积分别减少了26%(外伶仃洋河口区)、38%(内伶仃洋河口区)、50%(黄茅海河口区)、58%(磨刀-鸡啼门河口区)。全区平均水深减少约0.4m(6.3m至5.9m),各个河口区的平均水深变化差异较大,其中磨刀-鸡啼门河口区略有增加;内伶仃洋河口区略有减少;外伶仃洋河口区和黄茅海河口区呈显著下降趋势。表明西部河口区相比东部河口区变化更为剧烈。
  2.通过7个期次海底地形所计算的体积变化表明,过去165年以来,珠江三角洲河口湾共接纳泥沙约10Gt,而珠江实际入海泥沙总量约为10~11Gt,表明流域输沙和三角洲地貌基本保持平衡,较少的泥沙(~10%)通过沿岸流向外海搬运。20世纪70年代以来,人类活动通过流域建坝、河网采沙、口门围垦和河口涉海工程等,对珠江三角洲地貌演变及泥沙输运产生重大影响。
  3.分析了珠江河口三角洲不同区域的人类活动特征,结果表明:过去165年以来,珠江河口人类活动主要集中在内伶仃洋河口区、磨刀-鸡啼门河口区及黄茅海河口区,外伶仃洋河口区人类活动强度较小;内伶仃洋河口区人类活动强度最大、种类最多,口门围垦急剧改变河口岸线形态,海洋倾倒、航道工程和挖沙活动强烈影响着水下三角洲地形;磨刀-鸡啼门河口区以口门围垦为主;黄茅海河口区以口门围垦和航道工程为主。
  4.根据百年来岸线推进速率和水下三角洲淤积速率,合理推测了珠江四大河口区关闭的时间分别约为170yr(内伶仃洋河口区)、590yr(外伶仃洋河口区)、170yr(磨刀-鸡啼门河口区)和150yr(黄茅海河口区)。在人类活动日益加剧的背景下,珠江河口三角洲喇叭形形态消失的进程会大幅加快。河口湾水域消失后,南部的岛屿链将作为未来三角洲前缘沉积核心,沉积物将在此快速堆积。
  在珠江河口三角洲地貌演变对于人类活动响应研究的基础上,进一步和中国其它8大河流及河口三角洲地貌演变进行了对比研究,结果表明:
  1.定量评估了过去60余年不同人类活动对于中国九大河流入海泥沙减少的贡献:1954~2015年,约51Gt的泥沙因为人类活动而被留在大陆,其中,水库拦截泥沙总量约26Gt,贡献约49%,水资源利用和水土保持导致入海泥沙减少量分别为15.4Gt和12Gt,贡献约29%和22%。近60年在流域人类活动影响下,除黄河唐乃亥上游河段、长江金沙江上游河段、珠江支流柳江、松花江上游嫩江河段以外,中国九大河流所有干流和支流河段输沙量均大幅下降。
  2.在流域输沙减少的共同背景下,珠江与其它8大河流的主要区别在于:入海泥沙通量骤减似乎对河口陆上三角洲形态演化的影响并不大,当前以及未来一段时期内,围垦仍超过自然因素(如海平面上升、风暴潮等),成为控制珠江陆上三角洲不断向海推进的最主要动力。而未来随着珠江流域输沙的减少以及海平面上升,珠江河口区水域面积和体积下降趋势将有所缓和,加上航道疏浚、河口采砂等人类活动,未来珠江河口水下三角洲地形将呈现“浅滩愈浅、深槽愈深”的两极分化特征。河口三角洲的开发需要科学的管理。
摘要:基于4 530 km高分辨率单道地震数据和钻孔资料,采用高分辨率地震地层学的方法,对台湾海峡晚更新世以来的地层进行了划分,自上而下共识别出R、R1、R2、R3、R4等5个主要反射界面,分别对应海底、3 ka BP前后高海平面、最大海泛面、海侵面和工型层序界面,并以此划分出4个地层单元:晚全新世浅海-滨海沉积A,中全新世浅海沉积B,早全新世海侵沉积C,晚更新世陆相河流沉积D.在海平面变化的作用下,海峡地区先后发育低水位沉积D(低位体系域),海侵沉积C(海侵体系域)、高水位沉积B和A(高位体系域).研究了台湾海峡的典型地震相,提出了关于台中浅滩(云彰隆起)处的楔状沉积体的新观点,认为该楔状体为全新世中期以来形成的三角洲沉积受波浪和潮流作用改造而形成的潮流沙脊,其物质主要来源于台湾.识别出了晚更新世和早全新世古河道沉积,海平面变化和地势高低是其形成时间差异的主要因素.
摘要:水下考古已成为考古领域的重要组成部分.在中国沿海,尤其在古海上丝绸之路沿线,留存了大量前人活动的遗迹.水下考古需要使用高新探测设备,并配合合理的操作流程.本文以广东川岛水下考古为例,由多波束测深系统、浅地层剖面仪、侧扫声呐系统和磁力仪等新型高精度海洋物探设备构成水下考古系统,建立了水下考古的基本流程.川岛是古海上丝绸之路的重要泊靠点,在此次川山群岛海域考古调查中,根据多波束大规模覆盖和侧扫声呐拖曳式作业,在泥湾水道、打铁湾以及乌猪洲等处有新的发现,包括清代瓷器碎片和古代铁炮等.川岛水下考古文物的发现,对于进一步沿古海上丝绸之路的文物调查具有重要促进作用,也使水下考古得到更多关注.
摘要:海底沙波是发育在近海陆架上的一种常见海底地貌类型,海底沙波特征与运动规律的研究具有重要的科学意义与工程应用价值,沙波脊线与谷线是表征海底沙波的最基本特征,也是精确描述沙波运动的基本参量.本文提出了一种基于复合数字水深模型的沙波特征线自动识别方法——最优方向剖面法,基于水深曲面归算得到最优剖面方向,再依据最优剖面方向求导并判定极值,自动提取沙波形态特征点,最终形成沙波脊线和谷线.以台湾浅滩复合型沙波为例进行对比实验研究,结果表明,该方法能基于不同分辨率的数字水深模型自动准确地提取海底沙波脊线与谷线,勿需设置阈值,地形自动化识别程度得到进一步提升,具有重要的实际应用价值.
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