典型海域底床稳定性研究

随着对海洋资源的开发，大量的海底工程设施应运而生，而对其依托的海底底床稳定性的研究就成为海洋地质和海洋工程学者当务之急的工作重点之一。不同的地质单元受控的海洋环境差异很大，海底底床的稳定性也表现出不同的特点，为此，针对不同的地质单元就需要选用不同的分析方法。本文选取以海底沙坝与海槽为主要地貌单元的青岛市汇泉湾海水浴场，以及沙脊和沙波广泛发育的南海北部湾西南海域浅海陆架两个典型海域作为研究区域。对于潮流和波浪碎裂流控制的海水浴场，通过采集表层样，借助流速仪、全站仪、激光粒度仪、DGPS定位，利用粒径趋势分析模型GSTA(Gao S，1996)，结合地形测量数据和潮流数据，分析了海水浴场的表层沉积物粒度特征、沉积物类型、冲淤变化及输运方向；而对波浪潮流联合作用的北部湾西南浅海陆架采用多波束测深系统、DGPS定位等仪器测量手段，利用图像对比方法结合泥沙输运模型SEDTRANS（Michael Li， 2001），分析浅海陆架海底底床的地貌特点、地质单元类型、沙波底床的输运速率和方向、冲淤变化及底床稳定性对海底管线安全的影响。 采集并分析了青岛市汇泉湾海水浴场149个表层样品的粒度参数特征，结合沉积物输运趋势分析模型结果和水动力观测资料得出高潮线到沙坝沉积物输运方向为SE向，沙坝向海一翼沉积物输运方向为NW向；地形测量数据显示侵蚀区域主要分布在3月份沙坝脊线附近，而3月份槽线附近为主要的堆积区。 对比分析北部湾西南部海区2004～2006连续3年的多波束海底地貌扫描数据，得出研究区域海底沙波的波长为5.8～91.8m，波高0.1～4.3m，陡峭度0.013～0.12，对称指数0.32～6.52。沙波的移动速率最大达48.8m/a，移动方向在研究区域西部为SE向，中部呈往复迁移，东部为NW向；沙波不同部位的迁移速率不同，一般的沙波尾翼迁移速率较大；同一组沙波存在反向扭转迁移的现象，反向扭转迁移的轴线位于研究区域沙脊的脊线附近，这种反向迁移不仅与底层流作用有关，还与海底地形关系密切；04～06年西部海底底床处于侵蚀状态，局部的最大侵蚀量可达1.3m，东部处于堆积状态，最大堆积量达2.8m。 对于发育沙坝-海槽型潮上带和潮间带，粒径趋势分析模型结合地形测量以及水动力测量，分析底床冲淤变化及泥沙搬运方向，具有省时省力高效的优点，同时很好的弥补了粒径趋势分析模型对冲淤量的预测无能为力这一缺陷；对于沙脊沙波广泛发育的浅海陆架，通过对比多年的沙波地貌图计算沙波的迁移速率和方向，避开了通过潮流场模型预测沙波活动，因考虑底床稳定性的控制因素不足而带来的误差，为评价沙脊沙波型底床的稳定性提供新的可行性研究方法。