基于地統(tǒng)計(jì)學(xué)的粒徑輸運(yùn)趨勢(shì)分析在灤河水下三角洲的應(yīng)用

于曉曉，谷東起，閆文文，孫惠鳳，李平，張志衛(wèi)，瞿洪寶

1.中國(guó)科學(xué)院海洋研究所海洋地質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 青島 266071

2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)， 北京 100049

3.自然資源部第一海洋研究所， 青島 266061

4.海南省海洋地質(zhì)調(diào)查研究院， ?？?570206

沉積物粒徑輸運(yùn)趨勢(shì)分析能夠推斷沉積物運(yùn)移，并且具有經(jīng)濟(jì)便捷的特點(diǎn)[1]。McCave[2]于1978年最早定義了粒徑趨勢(shì)（粒徑參數(shù)的平面差異），McLaren[3]于1981年提出了基于沉積物粒徑參數(shù)的沉積物輸運(yùn)概念模型[4]。McLaren和Bowles[4]在水槽實(shí)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)計(jì)算基礎(chǔ)上，對(duì)輸運(yùn)過(guò)程中的沉積物粒徑參數(shù)（平均粒徑、分選系數(shù)和偏態(tài)）組合進(jìn)行了研究，并認(rèn)為FB-和CB+兩種類(lèi)型在凈輸運(yùn)方向上出現(xiàn)的頻率最高。

Gao和Collins[5]提出了Gao-Collins模型，并被廣泛應(yīng)用于海灣[5-7]、海灘[8-11]、河口[12-14]、陸架[15-16]等多種海洋沉積環(huán)境中。其中，該方法中最為關(guān)鍵的參數(shù)就是特征距離（Dcr）[17]。該參數(shù)在之前的研究中通常選擇最大采樣間距[18-20]或者最大采樣間距的1.4倍[15]，然而該定義并沒(méi)有明確的物理意義[21]。基于地統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算的特征距離則能夠與明確的物理現(xiàn)象相對(duì)應(yīng)，可以有效地限制采樣間距選擇，進(jìn)而降低粒度趨勢(shì)圖像的噪聲[22]。

本文基于2014年秋季在灤河水下三角洲采集的85個(gè)表層沉積物粒度數(shù)據(jù)，利用基于地統(tǒng)計(jì)學(xué)的粒徑輸運(yùn)趨勢(shì)模型，對(duì)粒徑輸運(yùn)趨勢(shì)模型在灤河水下三角洲的應(yīng)用進(jìn)行了示例和驗(yàn)證，并進(jìn)一步分析了灤河水下三角洲地區(qū)的沉積環(huán)境及影響因素。

1 研究區(qū)概況

灤河發(fā)源于燕山西部的巴彥屯古爾山，流經(jīng)壩上草原，并向東橫切燕山南部，在遷安市西南部沖出燕山，形成了廣闊的灤河沖積扇-三角洲體系[23-25]?，F(xiàn)代灤河三角洲位于河北省秦皇島市昌黎縣與唐山市樂(lè)亭縣交界處，是灤河于1915年沖決七里海八爺鋪沙丘而形成的年輕三角洲體[23-25]?，F(xiàn)代灤河三角洲呈扇形，粗顆粒的沙質(zhì)沉積在波浪的作用下，形成了一系列圍繞三角洲分布的濱岸沙壩（圖1），沙壩內(nèi)部分布潟湖，潟湖與主河道以岔道相連接，岔道僅在洪季有水流，其余時(shí)間均受潮流作用[26]?，F(xiàn)代灤河三角洲地區(qū)受北部秦皇島無(wú)潮點(diǎn)影響，潮差僅0.74 m，屬弱潮型三角洲[27]。

灤河全長(zhǎng)887 km，流域面積44 880 km2，1979年之前年均徑流量47.2×108m3，年均輸沙量22.2×106t[27-29]。灤河年均徑流量、輸沙量與年內(nèi)徑流量、輸沙量均具有較大的變化（圖2），并且輸沙量年際變化大于徑流量年際變化[26]。徑流量與輸沙量主要集中于夏季，其中夏季輸沙量可達(dá)年輸沙量的95%。

1979 年，灤河中上游建設(shè)了潘家口和大黑汀水庫(kù)，加之引灤入津和引灤入唐等工程施工，灤河徑流量與輸沙量在1979年之后持續(xù)下降，并于2000年后進(jìn)入常年斷流狀態(tài)[29]。受灤河輸沙量降低的影響，現(xiàn)代灤河三角洲在波浪、潮流及人類(lèi)活動(dòng)影響之下，進(jìn)入持續(xù)退蝕狀態(tài)，多年遙感影像顯示部分地區(qū)退蝕速率超過(guò)30 m/a[29]。

圖1 現(xiàn)代灤河三角洲位置及表層沉積物取樣站位Fig.1 Locations of the LRSD and surface sediment sampling stations in the study area

圖2 灤河年內(nèi)徑流率、輸沙率（a）與年際徑流量、輸沙量（b）Fig.2 Monthly water discharge rate and sediment load rate （a） and annual water discharge and sediment load （b） of the Luanhe River

2 方法

2.1 樣品采集

2014年10 月，利用小型箱式取樣器在灤河水下三角洲取得85個(gè)表層沉積物樣品，取樣水深基本在20 m以?xún)?nèi)（圖1）。定位設(shè)備采用HD5800NRTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分GPS定位儀，平面定位精度優(yōu)于50 cm。樣品取得后即封存于樣品袋，并帶回實(shí)驗(yàn)室處理。

2.2 室內(nèi)測(cè)試

粒度測(cè)試工作在自然資源部第一海洋研究所海洋沉積與環(huán)境實(shí)驗(yàn)室完成。首先，選取約2～5 g樣品于塑料試管中，分別加入15 mL蒸餾水、15 mL 30%的 H2O2和2 mL 1%的NaPO3，靜置12h后加熱以快速去除有機(jī)質(zhì)；之后，加入5 mL 5%鹽酸，并靜置12 h以除去鈣質(zhì)。最后，對(duì)樣品進(jìn)行三次離心洗鹽處理。預(yù)處理之后的樣品進(jìn)行上機(jī)測(cè)試，每個(gè)樣品至少測(cè)量?jī)纱?，兩次測(cè)量的中值粒徑差值不超過(guò)3%。粒徑采用等比制粒度中的Φ標(biāo)準(zhǔn)，利用McManus矩法[30]計(jì)算。

2.3 基于地統(tǒng)計(jì)學(xué)的粒徑凈輸運(yùn)趨勢(shì)分析

地統(tǒng)計(jì)學(xué)粒徑凈輸運(yùn)趨勢(shì)分析需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行等間距插值、歸一化、特征距離計(jì)算、輸運(yùn)趨勢(shì)選擇及顯著性檢驗(yàn)等處理步驟[17-19,22]。（1）首先對(duì)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試后獲得的沉積物粒徑參數(shù)進(jìn)行平面插值加密處理，并獲得數(shù)學(xué)意義上的等間隔分布的沉積物站位，再利用Wicoxon符號(hào)秩檢驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)不同粒徑參數(shù)及插值半徑在插值前與插值后數(shù)據(jù)的差異。（2）分析插值后的沉積物粒徑參數(shù)的空間變異，計(jì)算插值半徑與協(xié)方差函數(shù)關(guān)系，并選擇合適的特征距離。（3）選擇目標(biāo)粒徑凈輸運(yùn)趨勢(shì)，即CB+或/和 FB-。（4）基于 Gao 和 Collins模式[18-19]，計(jì)算粒徑凈輸運(yùn)趨勢(shì)。（5）利用Global Moran’s I空間統(tǒng)計(jì)來(lái)檢驗(yàn)粒徑輸運(yùn)趨勢(shì)結(jié)果的空間自相關(guān)性[31]，對(duì)所計(jì)算的粒徑輸運(yùn)趨勢(shì)進(jìn)行判別[32]。

2.4 粒度組分分離

粒度組分總體是單組分的自然累積，因而總體分布函數(shù)在數(shù)學(xué)上可以表示為組分原型函數(shù)與其百分比乘積之和[33]。Weibull分布函數(shù)具有形狀和位置參數(shù)，相較正態(tài)分布、Poisson分布、γ分布、F分布和T分布等函數(shù)具有更大的自由度[34-35]。根據(jù)研究區(qū)獲得的85個(gè)樣品，在-0.125～11.500 Φ之間獲得47個(gè)粒徑區(qū)間，利用Weibull函數(shù)進(jìn)行粒度組分分離。

3 結(jié)果

3.1 粒徑參數(shù)平面分布

灤河三角洲表層沉積物平均粒徑范圍為1.46～6.91 Φ，平均值為4.05 Φ。分選系數(shù)范圍為0.39～2.96，平均值為1.92。偏態(tài)值范圍為-1.62～2.74，平均值為1.48，以正偏為主。峰態(tài)值范圍為0.50～3.50，平均值為2.46。表層沉積物粒徑參數(shù)平面分布（圖3）顯示，南部濱岸沙壩和正對(duì)河口地區(qū)存在砂質(zhì)沉積區(qū)，分選系數(shù)指示砂質(zhì)沉積區(qū)沉積物分選良好，基本沒(méi)有泥質(zhì)沉積。沉積物在15 m等深線(xiàn)以淺較粗，僅在西側(cè)存在一舌型泥質(zhì)沉積中心，段曉勇等[36]、劉金慶等[37]也報(bào)道了類(lèi)似的趨勢(shì)。15 m以深基本為泥質(zhì)沉積，分選較差，偏態(tài)和峰態(tài)值均較高。

3.2 基于地統(tǒng)計(jì)學(xué)的粒徑輸運(yùn)趨勢(shì)分析

為獲得規(guī)則（等間距）分布的站位（圖4），本文對(duì)原始沉積物粒徑參數(shù)進(jìn)行了等間距插值和重采樣，為防止由于插值所引入的新“噪聲”對(duì)粒徑凈輸運(yùn)趨勢(shì)分析產(chǎn)生影響，利用Wilcoxon符號(hào)秩檢驗(yàn)對(duì)插值前后的數(shù)據(jù)差異進(jìn)行了檢驗(yàn)（表1）。結(jié)果表明，以0.016°和0.015°為插值半徑的插值結(jié)果均滿(mǎn)足Wilcoxon符號(hào)秩檢驗(yàn)，表明插值前后數(shù)據(jù)差異較小，而以0.014°為插值半徑的插值結(jié)果與原始數(shù)據(jù)差異較大，不滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)條件。因此，本文選擇的插值半徑為0.015°，等間距插值之后的規(guī)則站位分布見(jiàn)圖4c。

對(duì)原始數(shù)據(jù)與規(guī)則數(shù)據(jù)的平均粒徑分別進(jìn)行地統(tǒng)計(jì)學(xué)的半方差計(jì)算（圖4b、d）。結(jié)果表明，原始數(shù)據(jù)的半方差值隨著距離的增加變化較為隨機(jī)（圖4b）；相反，規(guī)則數(shù)據(jù)的半方差值則隨著距離的增加而增加，并且在達(dá)到約1.14后趨于相對(duì)穩(wěn)定（圖4d），其對(duì)應(yīng)的變程值為0.09°，即研究區(qū)內(nèi)沉積物平均粒徑的各向同性變程為0.09°，具有明顯的自相關(guān)性[38]。0.09°等于插值后的6倍樣品間距（0.015°），表明灤河水下三角洲沉積物平均粒徑平面上具有方向性，其方向是55°，與漲落潮流方向近似平行[39]。因此，我們將0.09°作為地統(tǒng)計(jì)學(xué)粒徑趨勢(shì)分析的特征距離，其可能與潮流作用有關(guān)。

圖3 灤河三角洲表層沉積物粒徑平面分布Fig.3 Spatial distribution of grain size parameters of the surface sediment samples collected from the LRSD

圖4 原始（a、b）、規(guī)則（c、d）沉積物站位分布與半方差函數(shù)Fig.4 Sampling locations and semi-variances for the irregular （a,b） and regular grids （c,d）

表1 粒徑參數(shù)的Wilcoxon符號(hào)秩檢驗(yàn)（α=0.99）Table 1 Wilcoxon non-parameter test for the grain size parameters（α=0.99）

以0.09°為特征距離，對(duì)規(guī)則分布的粒徑特征進(jìn)行粒徑輸運(yùn)趨勢(shì)分析后，得到了CB+（圖5a）和FB-（圖5b）兩種模式的沉積物輸運(yùn)趨勢(shì)，同時(shí)計(jì)算了原始數(shù)據(jù)的FB-模式（以最大間隔距離0.042°為特征距離）的粒徑凈輸運(yùn)趨勢(shì)（圖5c）和相同模式下1.4倍最大間隔距離（0.059°，圖5d）的粒徑凈輸運(yùn)趨勢(shì)（圖5d）。

圖5c、d顯示，兩者粒徑輸運(yùn)趨勢(shì)基本一致，僅在個(gè)別臨界站位有所不同，表明兩種特征距離對(duì)原始數(shù)據(jù)的粒徑輸運(yùn)趨勢(shì)影響不大。圖5a、b顯示，CB+模式的輸運(yùn)趨勢(shì)整體不明顯，僅在15 m以深特別是18 m以深的細(xì)粒沉積地區(qū)具有較強(qiáng)的粒徑輸運(yùn)趨勢(shì)；而FB-模式在整個(gè)研究區(qū)均具有較強(qiáng)的粒徑輸運(yùn)趨勢(shì)。相較原始數(shù)據(jù)而言，規(guī)則分布的粒徑凈輸運(yùn)趨勢(shì)能夠體現(xiàn)更多的細(xì)節(jié)，且FB-趨勢(shì)矢量的變化與粒徑空間分布特征具有一定的相關(guān)性。另外，因?yàn)槊糠N沉積物輸運(yùn)趨勢(shì)都對(duì)應(yīng)各自的沉積環(huán)境，我們對(duì)兩種常見(jiàn)的沉積物輸運(yùn)趨勢(shì)（CB+/FB-）進(jìn)行了Global Moran’s I空間自相關(guān)性檢驗(yàn)，F(xiàn)B-模式值為0.519，CB+模式值為0.078。前者自相關(guān)性較高，滿(mǎn)足檢驗(yàn)，后者則不滿(mǎn)足[17,31]。因此，我們?cè)诒敬窝芯恐羞x則了FB-模式作為灤河水下三角洲粒徑凈輸運(yùn)趨勢(shì)的模式。

圖5 灤河水下三角洲粒徑凈輸運(yùn)趨勢(shì)a.插值后 CB+模式，特征距離 0.09°；b.插值后 FB-模式，特征距離 0.09°；c.未插值 FB-模式，特征距離 0.042°；d.未插值 FB-模式，特征距離 0.059°。Fig.5 Sediment transport trend in the modern LRSD a.CB+ case of regular data with characteristic distance of 0.09 decimal degree; b.FB- case of regular data with characteristic distance of 0.09 decimal degree; c.FB- case of irregular data with characteristic distance of 0.042 decimal degree; d.FB- case of irregular data with characteristic distance of 0.059 decimal degree.

灤河三角洲地統(tǒng)計(jì)學(xué)凈輸運(yùn)趨勢(shì)圖表明（圖5b），水深12 m以淺地區(qū)凈輸運(yùn)趨勢(shì)具有向陸和向海的兩種趨勢(shì)。其中，該區(qū)域南部以向海為主，具有向西南方向輸運(yùn)的趨勢(shì)。北部輸運(yùn)趨勢(shì)則以向陸為主，具有向西和向北的趨勢(shì)。凈輸運(yùn)趨勢(shì)在水深12～15 m范圍內(nèi)近似平行于岸線(xiàn)，向西南方向輸運(yùn)，且其趨勢(shì)在研究區(qū)最大，僅在東北部邊界區(qū)域具有向海輸運(yùn)的趨勢(shì)。水深15 m以深范圍內(nèi)的粒徑輸運(yùn)趨勢(shì)較為復(fù)雜，整體表現(xiàn)為南部向西北方向輸運(yùn)，北部向東南方向輸運(yùn)，中部向南和西部輸運(yùn)，且向南和向西方向輸運(yùn)的趨勢(shì)大于向北和向東輸運(yùn)的趨勢(shì)。

3.3 粒度組分

基于Weibull分布函數(shù)的粒度組分分離結(jié)果（圖6）顯示，研究區(qū)粒徑組分由細(xì)到粗可以劃分為EM1、EM2、EM3和EM4共4個(gè)粒徑端元。擬合系數(shù)高達(dá)0.97，滿(mǎn)足擬合需求。其中，EM1端元粒徑區(qū)間范圍為0.37～11.36 Φ，對(duì)應(yīng)中值粒徑為5.87 Φ，平均含量為30.62%，出現(xiàn)在65個(gè)站位中。端元組分豐度空間分布圖（圖7）顯示，EM1端元主要分布于水深15 m以深，在水深18 m以深豐度超過(guò)65%。15 m以淺豐度較低，主要分布在研究區(qū)西南側(cè)，向東北方向呈舌狀分布，在其他地區(qū)僅零星分布。EM1組分主要對(duì)應(yīng)潮流搬運(yùn)，且該地區(qū)無(wú)其他大型河口，沉積物主要來(lái)源于灤河三角洲。

EM2端元粒徑區(qū)間范圍為1.37～5.62 Φ，對(duì)應(yīng)中值粒徑為3.50 Φ，平均含量為22.64%，共計(jì)69個(gè)站位發(fā)現(xiàn)該端元。EM2端元豐度最高處分布在研究區(qū)西南側(cè)靠近濱岸沙壩處，豐度超過(guò)65%，在15 m以深地區(qū)分布較廣但是豐度稍低，僅為30%～45%。另外，研究區(qū)東北端亦有少量分布。5 m以淺的該端元可能是河流與波浪的共同作用下在南部濱岸沙壩地區(qū)富集的結(jié)果，而15 m以深地區(qū)的EM2端元?jiǎng)t可能是海平面上升過(guò)程中的波浪作用下的砂質(zhì)滯留沉積[40]。

圖6 端元組分含量-粒徑特征Fig.6 Volume versus grain size of end members

圖7 端元組分豐度（%）空間分布Fig.7 Spatial distribution of end member abundances (%)

EM3端元粒徑區(qū)間為0.37～2.62 Φ，對(duì)應(yīng)中值粒徑為1.50 Φ，含量范圍為0～93.44%，平均含量33.38%，在4個(gè)粒徑組分端元中最高，出現(xiàn)在81個(gè)站位中。EM3端元集中分布于5～15 m水深處，呈現(xiàn)3個(gè)集中分布地區(qū)，豐度基本在60%以上，15 m以深豐度較低，多在20%以下，豐度超過(guò)20%的站位僅零星分布。EM4端元粒徑區(qū)間范圍為-0.38～2.12 Φ，對(duì)應(yīng)中值粒徑為 0.87 Φ，含量范圍為 0～91.90%，平均含量為13.35%，出現(xiàn)在68個(gè)站位中。EM4端元多分布于12 m以淺，12 m以深僅有1個(gè)站位豐度較高，其他站位豐度基本在5%以下。該端元集中分布于研究區(qū)中部10～12 m水深區(qū)域，在西南沙壩地區(qū)有零星的高豐度站位出現(xiàn)，其余站位豐度基本在20%以下。EM3和EM4端元中值粒徑分別對(duì)應(yīng)中砂和粗砂，且近岸處正對(duì)河口，8 m水深以淺的沉積物可能為洪季灤河在河流作用下搬運(yùn)至此[24]，但是10 m以深的大部分地區(qū)應(yīng)當(dāng)是冰消期海平面上升過(guò)程中在波浪作用下形成的砂質(zhì)殘留沉積[40]。

4 討論

4.1 凈輸運(yùn)趨勢(shì)驗(yàn)證

姜太良等[41]根據(jù)多站位實(shí)測(cè)洪枯季水文觀(guān)測(cè)的結(jié)果，認(rèn)為灤河三角洲海域凈輸沙方向與余流方向比較一致，凈輸沙的主要?jiǎng)恿?lái)自于余流。洪季水深10 m以淺地區(qū)，泥沙離開(kāi)河口向東南偏南方向遷移，10 m以深海域的泥沙則主要向西南方向遷移（圖8）。Xue等[39]對(duì)灤河三角洲北部測(cè)流數(shù)據(jù)分析表明，漲落潮流基本與岸線(xiàn)平行，漲潮流向東北，落潮流向西南，且漲潮流稍大于落潮流（圖8）。

將基于地統(tǒng)計(jì)學(xué)的粒徑輸運(yùn)趨勢(shì)與該地區(qū)已經(jīng)發(fā)表的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較（圖8），以驗(yàn)證粒徑凈輸運(yùn)趨勢(shì)的可靠性。H201站位枯季余流指向接近正東，洪季余流指向東南偏南，該站位所在區(qū)域的粒徑凈輸運(yùn)趨勢(shì)整體指向西南方向，與洪季潮流方向具有約30°的偏差。H202站位附近粒徑凈輸運(yùn)趨勢(shì)方向?yàn)闁|南偏南向，與余流方向更加接近，兩者夾角為10°～15°。H203站位枯季余流與輸沙均為東北向，洪季余流與輸沙均為西南向，與該地區(qū)粒徑凈輸運(yùn)趨勢(shì)方向具有約30°偏差，整體上均為西南方向。HBL05站位輸沙方向與粒徑凈輸運(yùn)趨勢(shì)相近，均為東北方向。HBL06站位實(shí)測(cè)輸沙方向與粒徑凈輸運(yùn)趨勢(shì)方向基本相反，實(shí)測(cè)輸沙方向?yàn)闁|北偏東向，而凈輸運(yùn)趨勢(shì)方向?yàn)槲髂掀鞣较?，與落潮流方向接近一致。H301站位洪季余流與輸沙為西南偏南方向，具有向海輸運(yùn)的趨勢(shì)，枯季余流與輸沙為西南偏西方向，具有向陸輸運(yùn)趨勢(shì)，凈輸運(yùn)趨勢(shì)同樣具有向陸輸運(yùn)的特征，但其與實(shí)測(cè)輸沙方向呈接近90°的夾角。H101站位雖然離灤河三角洲地區(qū)較遠(yuǎn)，但其洪季輸沙方向與研究區(qū)西部粒徑凈輸運(yùn)趨勢(shì)的方向接近一致，均為西南方向。

圖8 灤河水下三角洲沉積物輸運(yùn)模式紅色實(shí)線(xiàn)為枯季余流，紅色虛線(xiàn)表示枯季輸沙，綠色實(shí)線(xiàn)為洪季余流，綠色虛線(xiàn)為洪季輸沙。Fig.8 Model of the sediment transportation in the LRSD Red solid lines denote the residual current in dry season,red dotted lines denote the sediment transport in dry season,green solid lines denote the residual current in flood season,and green dotted lines denote the sediment transport in flood season.

整體而言，各站位實(shí)測(cè)潮流和輸沙數(shù)據(jù)與粒徑凈輸運(yùn)趨勢(shì)具有較好的一致性，特別是在沉積物粒度分布相對(duì)較細(xì)的區(qū)域，如H201、H202、H203和H101等站位，實(shí)測(cè)輸沙方向與粒徑凈輸運(yùn)趨勢(shì)方向夾角基本在30°以?xún)?nèi)。相反，在沉積物粒徑較粗的北部地區(qū)，實(shí)測(cè)輸沙方向與粒徑凈輸運(yùn)趨勢(shì)方向雖然具有一定的一致性，但是偏差較大，部分站位甚至存在與實(shí)測(cè)輸沙方向相反的現(xiàn)象。因此，在利用凈輸運(yùn)趨勢(shì)對(duì)沉積物輸運(yùn)進(jìn)行解譯的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)慎重。

4.2 沉積環(huán)境與粒徑凈輸運(yùn)趨勢(shì)解釋

研究區(qū)5 m以淺的EM2組分富集區(qū)具有向西南部細(xì)粒舌狀條帶輸運(yùn)的粒徑凈輸運(yùn)趨勢(shì)（圖7、8），可能是近岸的細(xì)粒沉積物在潮流作用下向西南方向輸運(yùn)[29]。研究區(qū)北部砂質(zhì)沉積區(qū)分布在5～15 m等深線(xiàn)之間，粒徑凈輸運(yùn)趨勢(shì)整體上為西南方向，在北部地區(qū)具有向西北輸運(yùn)的趨勢(shì)。李從先等[24]曾在外業(yè)調(diào)查中觀(guān)測(cè)到灤河在洪季形成的渾濁條帶可以向東北延伸8 km左右，說(shuō)明該砂質(zhì)地區(qū)在洪季是可以接受細(xì)粒的三角洲遠(yuǎn)端沉積的。然而，表層沉積物調(diào)查顯示該地區(qū)EM1端元豐度趨近于0，未發(fā)現(xiàn)細(xì)粒沉積，但是其粒徑凈輸運(yùn)趨勢(shì)具有較強(qiáng)的向西南輸運(yùn)的趨勢(shì)，且與H203站位余流方向和HBL05、HBL06站位落潮流方向一致，推測(cè)該地區(qū)在洪季沉積的細(xì)粒沉積物在潮流作用下，大部分被搬運(yùn)到研究區(qū)西部地區(qū)，少部分可能被搬運(yùn)到北部地區(qū)和南部深水地區(qū)。水深-離岸距離圖（圖9）和水深等值線(xiàn)圖均顯示，砂質(zhì)沉積區(qū)存在較大規(guī)模的水下沙壩和溝谷地形，且粒度在沙壩等正地形地區(qū)相對(duì)較粗，而在15 m以深地區(qū)則相對(duì)較細(xì)。該地區(qū)沙壩水深多在8～15 m之間，而渤海浪控地區(qū)的現(xiàn)代水下沙壩通常不會(huì)超過(guò)10 m水深。結(jié)合該地區(qū)發(fā)育的現(xiàn)代浪控海岸地貌，推測(cè)這些沙壩可能是冰消期在波浪作用下形成，在高海平面之后，沙壩和溝谷地形又加快了潮流流速，導(dǎo)致細(xì)粒沉積物無(wú)法在該地區(qū)長(zhǎng)期保存。

離岸地區(qū)（15 m以深）東部接受來(lái)自三角洲的細(xì)粒沉積物，并具有向海輸運(yùn)的凈輸運(yùn)趨勢(shì)，可能是三角洲遠(yuǎn)端細(xì)粒沉積物在潮流作用下的再沉積。而西部地區(qū)則具有西北方向的粒徑凈輸運(yùn)趨勢(shì)，可能與該地區(qū)遠(yuǎn)離河口地區(qū)而缺少細(xì)顆粒沉積物，細(xì)粒海洋沉積物在潮流作用下向淺水地區(qū)搬運(yùn)有關(guān)。

圖9 水深-離岸距離與平均粒徑-離岸距離圖 （位置見(jiàn)圖1）Fig.9 Plots of depth versus offshore distance and mean grain size versus offshore distance （see fig.1 for locations）

粒徑凈輸運(yùn)趨勢(shì)分析和粒徑曲線(xiàn)數(shù)學(xué)擬合方法揭示了灤河水下三角洲復(fù)雜的沉積環(huán)境，受河流、波浪、潮流、地形、殘留沉積等多種因素影響，復(fù)雜的沉積環(huán)境也對(duì)粒徑凈輸運(yùn)趨勢(shì)的分析產(chǎn)生了一定的影響，導(dǎo)致該方法只能部分解釋沉積物的運(yùn)移趨勢(shì)。在沉積動(dòng)力復(fù)雜的三角洲地區(qū)，仍需要結(jié)合地形及端元分析等方法來(lái)更好地解釋三角洲的沉積環(huán)境。

5 結(jié)論

（1）現(xiàn)代灤河三角洲北部（5～15 m水深）存在一砂質(zhì)（中粗砂）沉積區(qū)，并發(fā)育水下沙壩-溝谷地形，是低海平面時(shí)期的殘留沉積。近岸5 m以淺沉積是河流搬運(yùn)的細(xì)砂，15 m以深分布砂質(zhì)粉砂。

（2）地統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算的特征距離為0.09°，且方向與漲落潮流方向相近。粒徑輸運(yùn)趨勢(shì)顯示，南部水深12 m以淺地區(qū)具有向西南方向輸運(yùn)趨勢(shì)，北部具有向西或向北的趨勢(shì)。

（3）水深12～15 m范圍內(nèi)近似平行于岸線(xiàn)向西南方向輸運(yùn)，僅在東北部邊界區(qū)域具有向海輸運(yùn)的趨勢(shì)。水深15 m以深范圍內(nèi)的粒徑輸運(yùn)趨勢(shì)較為復(fù)雜，整體表現(xiàn)為南部向西北方向輸運(yùn)，北部向東南方向輸運(yùn)，中部向南和西部輸運(yùn)，且向南和向西方向輸運(yùn)的趨勢(shì)大于向北和向東輸運(yùn)的趨勢(shì)。

（4）粒徑輸運(yùn)趨勢(shì)整體上與實(shí)測(cè)潮流、余流和泥沙輸運(yùn)方向一致，表明地統(tǒng)計(jì)學(xué)粒徑趨勢(shì)分析能夠較好地解釋三角洲地區(qū)的潮流作用。然而，仍然需要結(jié)合地形及端元分析等方法以更好地解釋殘留沉積、地形和河流等作用的影響。

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