【正文】 域筏式養(yǎng)殖區(qū)分布范圍 35 波浪對(duì)筏式養(yǎng)殖的響應(yīng) 37 波高及周期的季節(jié)分布 37 養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)外波高數(shù)據(jù)對(duì)比 38 40 實(shí)測(cè)海流分析 40 余流分析 44 47 懸沙時(shí)空分布特征 47 全潮單寬輸沙量的計(jì)算 50 結(jié)論 54第四章 筏式養(yǎng)殖區(qū)SPM變異分析 56 研究材料與方法 56 數(shù)據(jù)采集方案 56 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集 58 數(shù)據(jù)分析 60 沉降顆粒物通量 61 有機(jī)組分含量 63 粒度分布特征 66 樣品參數(shù)的同步變化 69 不同歷史時(shí)期沉積環(huán)境演變 70 不同時(shí)期海底地形沖淤情況的差異 71 筏式養(yǎng)殖對(duì)沉積環(huán)境影響的驗(yàn)證 72 結(jié)論 73第五章 臺(tái)風(fēng)干預(yù)下的SPM動(dòng)態(tài)變化 76 研究材料與方法 76 臺(tái)風(fēng)“梅花”概況 76 時(shí)間系列沉積物捕獲器觀測(cè) 78 海洋及氣象觀測(cè)資料 79 根據(jù)溫深儀記錄推測(cè)波浪變化趨勢(shì) 80 水動(dòng)力條件變化過程 82 波浪參數(shù)對(duì)臺(tái)風(fēng)的響應(yīng) 82 海底切應(yīng)力及濁度的變化 85 SPM動(dòng)態(tài)變化及其機(jī)制 89 濁度影響SPM的機(jī)理 89 沉降顆粒物通量 90 沉降顆粒物粒度參數(shù) 91 有機(jī)組分含量 94 臺(tái)風(fēng)過程中SPM各參數(shù)協(xié)同變化 95 臺(tái)風(fēng)影響階段的劃分 97 結(jié)論 98第六章 結(jié)論與討論 101 結(jié)論 101 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn) 102 存在的問題與下一步的工作設(shè)想 102參考文獻(xiàn) 錯(cuò)誤！未定義書簽。在這個(gè)過程中，作為水動(dòng)力要素直接作用結(jié)果，沉降顆粒物通過顆粒物沉降速率、粒級(jí)組分、物質(zhì)組成情況等指標(biāo)，反映了水動(dòng)力環(huán)境要素的性質(zhì)（侯志民，2010；龐重光等，2010）。海水中的沉降顆粒物包括陸源顆粒物、大氣沉降顆粒物、通過再懸浮作用進(jìn)入水體的顆粒物、以及來自海洋自身產(chǎn)生的顆粒物，包括浮游生物及其排泄物和殘骸(陳建芳等，1998；扈傳昱等，2006a）。對(duì)于沉降顆粒物來說，它與水動(dòng)力條件之間的關(guān)系可以用圖11 表示。海灣地區(qū)能量與物質(zhì)交換非常復(fù)雜，泥沙運(yùn)動(dòng)十分活躍。這種變化可以是迅速突變的過程，也可以是不斷變化緩慢累積的過程。陸架地區(qū)的沉降顆粒物不僅為底棲生物提供豐富的食物來源，而且是水層——底棲系統(tǒng)耦合過程的決定性因子(張巖松，2004）。因此對(duì)淺海環(huán)境的沉降顆粒物通量進(jìn)行研究對(duì)于了解近海海域營(yíng)養(yǎng)鹽、污染物及元素的遷移轉(zhuǎn)化，具有重要意義。沉積物捕獲器是目前研究沉降顆粒物的生物地球化學(xué)循環(huán)最直接的方法和手段。此期間沉積物捕獲器不僅被用于淺海泥沙運(yùn)動(dòng)，還用于大陸架、深海的研究中，如Bishop等于1977年利用沉積物捕獲器研究了赤道大西洋400m水層顆粒物的化學(xué)、生物學(xué)特征和垂直通量(Bishop et al., 1977）。rg通過對(duì)顆粒物沉降與再懸浮的研究，初步建立了顆粒物再懸浮模型(Bloesch et al., 1982；J252。Lin等對(duì)中國(guó)南海沉降顆粒物及拖網(wǎng)獲得的現(xiàn)代浮游生物穩(wěn)定同位素進(jìn)行分析(Lin et al., 2011）。并對(duì)有關(guān)捕獲器偏差的誤差來源及相關(guān)建議做了一定的總結(jié)(扈傳昱等，2003；扈傳昱等，2006b）。結(jié)果表明糖類物質(zhì)主要來源于海洋浮游植物,其通量變化受由季風(fēng)影響的浮游植物季節(jié)性的消長(zhǎng)所控制。烴類和脂肪酸分布指示了兩地區(qū)沉降顆粒有機(jī)質(zhì)來源存在著較小的差異, 但是主要來自海洋浮游生物（段毅等，1997a；段毅等，1997b）。本研究中也使用沉積物捕獲器進(jìn)行沉降顆粒物收集，其目的分析近岸水動(dòng)力環(huán)境變化對(duì)沉降顆粒物影響。該研究中假設(shè)在底邊界層內(nèi)懸浮物由于重力沉降導(dǎo)致的垂直通量和湍擴(kuò)散達(dá)到平衡，通過 ADV的高頻流速資料和反演得到的懸浮物濃度計(jì)算了懸浮物的沉降速度（Fugate et al., 2002）。Soulsby （1984）利用海床基搭載的電磁海流計(jì)、濁度計(jì)的準(zhǔn)同步觀測(cè)，推導(dǎo)出一種利用懸浮物濃度脈動(dòng)譜估計(jì)垂向湍通量的方法，計(jì)算結(jié)果表明在高潮時(shí)刻，懸浮物的重力沉降通量顯著大于湍擴(kuò)散通量（Soulsby et al., 1984）。 筏式養(yǎng)殖對(duì)水動(dòng)力環(huán)境及SPM的影響淺海區(qū)域筏式養(yǎng)殖深受水動(dòng)力環(huán)境影響，在進(jìn)行養(yǎng)殖對(duì)象選擇、筏架布防方式設(shè)計(jì)、養(yǎng)殖周期設(shè)計(jì)時(shí)，都需要預(yù)先對(duì)水動(dòng)力環(huán)境進(jìn)行分析（中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部，2001）。蔡惠文應(yīng)用ECOMSi海洋模式重現(xiàn)了象山港海域的水動(dòng)力場(chǎng)，并結(jié)合最大允許排污量，得出象山港海域各網(wǎng)箱養(yǎng)殖源的養(yǎng)殖環(huán)境容量（蔡惠文，2004）。對(duì)大規(guī)模海藻群落對(duì)流場(chǎng)的干預(yù)作用亦有較多研究，主要主要體現(xiàn)在對(duì)流場(chǎng)速度的削弱上。對(duì)于大規(guī)模海水養(yǎng)殖對(duì)水動(dòng)力環(huán)境的影響，亦有報(bào)道，但相關(guān)研究不多。嚴(yán)立文對(duì)黑泥灣海域筏式海水養(yǎng)殖產(chǎn)生的消浪效果進(jìn)行分析，提出消浪作用強(qiáng)弱與海帶筏架數(shù)量、入射波強(qiáng)度等密切相關(guān)（嚴(yán)立文，2008）。 Giles等2006年對(duì)貝類養(yǎng)殖區(qū)氧、氮沉積通量進(jìn)行研究（Giles et al., 2006a；Giles et al., 2006b）。陳聚法、趙俊等2007年對(duì)桑溝灣貝類養(yǎng)殖區(qū)沉積物再懸浮動(dòng)力機(jī)制及其對(duì)水體中營(yíng)養(yǎng)鹽影響進(jìn)行研究（陳聚法等，2007） 。在國(guó)內(nèi)，受儀器設(shè)備及風(fēng)暴天氣偶然性的限制，風(fēng)暴過程對(duì)沉降顆粒物通量影響較少開展，僅有部分研究涉及到風(fēng)暴天氣過程中動(dòng)力沉積環(huán)境因子，如懸浮體濃度、水質(zhì)參數(shù)等（鄧明等，2002； 丁平興等，2003；許艷等，2011）。王愛軍對(duì)泉州灣鹽沼2006年格美臺(tái)風(fēng)登陸前后沉積動(dòng)力參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，觀測(cè)到臺(tái)風(fēng)過境對(duì)附近海域懸沙濃度的影響，并計(jì)算鹽沼和光灘底層懸沙輸運(yùn)量（王愛軍等，2008）。Yang等使用沉積物捕獲器對(duì)臺(tái)灣北部湖泊鴛鴦湖在臺(tái)風(fēng)天氣時(shí)沉降顆粒物通量及有機(jī)碳通量進(jìn)行研究，并與正常天氣情況時(shí)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，（Yang et al., 2011）。Chung等在中國(guó)南海放置沉積物捕獲器，發(fā)現(xiàn)沉降顆粒物通量時(shí)空變化明顯，且各個(gè)站位時(shí)間變化不同步。同時(shí), 由于海洋中的顆粒物質(zhì)的時(shí)空分布是不均勻的，懸浮體濃度受水動(dòng)力環(huán)境影響發(fā)生動(dòng)態(tài)變化。期間沉積物捕獲器方法在海域沉積、通量、元素遷移等研究中發(fā)揮了重要作用（Skei et al., 1996；illward et al., 1999；Shapiro, 2004；Mantovanelli et al., 2006；Kattel, 2009）。水面式用以收集表層水體懸浮物質(zhì)，用以與下層收集到的樣品進(jìn)行比較，研究物質(zhì)在水體中垂直遷移規(guī)律。最初投入使用的是單一樣品收集器，每次只能采集一段時(shí)期內(nèi)的單個(gè)樣品，若要采集高時(shí)間分辯率的連續(xù)樣品，需要多次手工更換沉積物捕獲器中的樣品瓶。（陳建芳等，1996）。如James Price 1996年設(shè)計(jì)的“中性浮式沉積物捕獲器（NBSP），可以隨海流自由浮移，在理論上可避免水動(dòng)力的干擾，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試證實(shí)了這一優(yōu)點(diǎn)，頗具應(yīng)用前景。該捕捉器由厚實(shí)的PVC管制成、長(zhǎng)480mm、內(nèi)直徑142mm，上部覆蓋塑料網(wǎng)，網(wǎng)眼10mm，主要目的防止游泳生物進(jìn)入。如葛長(zhǎng)字對(duì)愛倫灣抗風(fēng)浪網(wǎng)箱沉降顆粒物（SPM）的通量進(jìn)行研究（葛長(zhǎng)字等，2006），沿主流方向,在網(wǎng)箱前后側(cè)（前側(cè)為灣口側(cè),離網(wǎng)箱框20m）、網(wǎng)箱內(nèi),海帶筏各設(shè)1個(gè)站。工作時(shí)該器掛在漲潮時(shí)儀器底距海底2m的深度,距水面深度（10177。本研究中使用的第二種沉積物捕捉器是美國(guó)Mcalne Reasearch Laboratories, Inc公司專門為收集海洋和湖泊中的沉淀微粒而設(shè)計(jì)的一款時(shí)間序列的沉積物捕獲器，該儀器可以在水下采樣數(shù)天到數(shù)周，最長(zhǎng)達(dá)一年半，型號(hào)為PARFLUX Mark 78H21，擁有21個(gè)采樣瓶子。為了最有效防止所采集的樣品遭受污染，錐體的內(nèi)層和采樣瓶是專門用天然聚乙烯材料制造，每次采樣前后，每個(gè)樣品均是瓶密封的，外部的水無法進(jìn)入瓶?jī)?nèi)。表11 Mark 78H21型沉積物捕獲器性能指標(biāo)： 尺寸高164 cm直徑91 cm垂直面積 m178。 20176。C）圖13 時(shí)間系列沉積物捕獲器的構(gòu)造 研究思路與方法 研究區(qū)的選擇本研究以山東半島東側(cè)榮成黑泥灣海域?yàn)檠芯繀^(qū)，對(duì)該海域典型季節(jié)沉降顆粒物通量進(jìn)行研究。3. 黑泥灣海域位于山東半島東部，是開敞程度較高的海灣，該處受黃海沿岸流影響比較明顯，水動(dòng)力環(huán)境具有很好的代表性。5. 國(guó)內(nèi)外多位學(xué)者在本區(qū)及緊鄰本研究區(qū)的桑溝灣海域進(jìn)行大量沉積環(huán)境方面的研究（周毅等，2003；陳聚法等，2007； 嚴(yán)立文，2008；樊星等，2010；史潔等，2010b；魏皓等，2010；嚴(yán)立文等，2010）。這種方法廣泛應(yīng)用于巖礦分析、地質(zhì)調(diào)查、工程勘察、古環(huán)境重建等。兩種分析方法在現(xiàn)代沉積環(huán)境研究中通常同時(shí)使用，互為補(bǔ)充和驗(yàn)證，對(duì)海洋設(shè)施、海洋工程建設(shè)、海洋環(huán)境保護(hù)、海域使用論證與規(guī)劃提供決策依據(jù)和規(guī)劃方案。因此對(duì)沉降顆粒物通量進(jìn)行研究，對(duì)于分析水動(dòng)力環(huán)境對(duì)沉積環(huán)境的作用，是一種最為直接的研究方法和技術(shù)手段。已有沉降顆粒物通量研究中，多數(shù)將水動(dòng)力場(chǎng)環(huán)境下動(dòng)力沉積行為視為二維平面上發(fā)生現(xiàn)象，對(duì)不同深度水層沉降顆粒物及其之間的關(guān)系研究不足，缺少對(duì)不同水層之間物質(zhì)能量交換的考慮。海灣地區(qū)是人類開發(fā)海洋的前沿，與人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活密切相關(guān)，因此迫切需要對(duì)人類活動(dòng)對(duì)沉降顆粒物造成的影響進(jìn)行分析和評(píng)估。我國(guó)近海海域還沒有人做過類似的系統(tǒng)研究。沉降顆粒物通量對(duì)風(fēng)暴過程的響應(yīng)。對(duì)比2007年養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)外同步觀測(cè)得到的波浪數(shù)據(jù)，可以分析海帶養(yǎng)殖對(duì)波浪場(chǎng)的消減作用。選擇2011年3月、11月分別在養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)側(cè)、中部、外側(cè)分層投放沉積物捕獲器，研究沉降顆粒物通量在不同水層不同空間位置的分布。并結(jié)合該期間觀測(cè)到的水動(dòng)力場(chǎng)資料，分析臺(tái)風(fēng)對(duì)沉積環(huán)境的影響。31′～122176。圖21 黑泥灣的地理位置榮成市素有“中國(guó)海帶之鄉(xiāng)”的美譽(yù)，轄區(qū)內(nèi)海帶養(yǎng)殖區(qū)面積達(dá)十萬畝，年產(chǎn)鮮海帶一百多萬噸，養(yǎng)殖面積和產(chǎn)量居全國(guó)第一，年均出產(chǎn)海帶占全省總產(chǎn)量的八成、全國(guó)的四成以上。周邊丘陵廣泛分布，由陸向海，海拔逐漸降低。研究區(qū)南部的石島灣海岸多為基巖陡崖和人工壘石海岸。研究區(qū)北部的桑溝灣，有十余條河流的注入，但多為源短流急的季節(jié)性山地河流。黑泥灣西側(cè)陸地部分主要為侵蝕剝蝕丘陵、海積平原，南北兩側(cè)鏌铘島與楮島（已連陸）處為突出的基巖岬角，使得黑泥灣可以形成相對(duì)較為獨(dú)立的泥沙運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。海岸堆積地貌在本區(qū)較為發(fā)育，連島沙體和潟湖沙壩是區(qū)內(nèi)重要的海積地貌類型，前者是泥沙在島后波影區(qū)的沉積體，后者是海岸泥沙運(yùn)移方向的重要地貌標(biāo)志。兩者均為多向波浪在波影區(qū)沉積的大沙體，其形態(tài)與波浪來向、物源多寡、島嶼大小、島陸間距和島陸間水深等參數(shù)密切相關(guān)（李從先等，1987；莊振業(yè)等，1989）。對(duì)海灘沉積物進(jìn)行粒度分析，發(fā)現(xiàn)其粒徑皆為細(xì)砂，平均粒徑分布由高潮灘向低潮灘變細(xì)。除岬角與礁石區(qū)，大都為緩傾平原，‰，黑泥灣中部老炕石–黑石礁一線有礁石分布，將海灣分成南北兩個(gè)水下地形坡度較緩的海灣，向海過渡至–20m等深線附近有一個(gè)地形突變的水下岸坡，相對(duì)而言，鏌铘島外圍海域水下地形變化更大。黑泥灣附近海域的潮汐以不規(guī)則半日潮為主，通過對(duì)2006年3月14日至2007年3月15日該海區(qū)潮位數(shù)據(jù)觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)該期間觀測(cè)到的平均漲潮歷時(shí)與平均落潮歷時(shí)接近，平均漲潮歷時(shí)略長(zhǎng)。根據(jù)對(duì)該海域冬季大、中、小潮海流觀測(cè)結(jié)果的分析，該區(qū)域冬季漲落潮流流向與夏季基本相同。估計(jì)除天文因素影響外，黑泥灣近岸海域大范圍海域在冬季進(jìn)行海帶養(yǎng)殖是重要原因之一。最大波浪出現(xiàn)在WNW和NW向。～，～，～。每個(gè)站位采集水樣1000～2000ml，當(dāng)天進(jìn)行懸浮體過濾分析。夏季，近岸懸沙質(zhì)量濃度高，向海逐漸減少；冬季，懸沙質(zhì)量濃度近岸低，向海逐漸增大。此外，鏌铘島頭和楮島外側(cè)的深水區(qū)，分布著條帶狀粗砂、礫石分布區(qū)，這種類型海底表層沉積物的出現(xiàn)，與此處為岬角地貌，存在流速較大的挑流有關(guān)（國(guó)家海洋局等，1990）。圖2–3 黑泥灣海底表層沉積物類型分布對(duì)這些樣品進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，黑泥灣海域沉積物類型主要有粘土質(zhì)粉砂、粉砂、粉砂質(zhì)砂和礫，僅有個(gè)別站位發(fā)現(xiàn)少量貝殼。砂質(zhì)粉砂分布黑泥灣東南部，范圍較小。黑泥灣海域海底表層沉積物中值粒徑分布呈現(xiàn)與岸線平行的分布趨勢(shì)，由岸向海沉積物顆粒細(xì)化明顯，近岸處的水動(dòng)力改造作用較強(qiáng)，中值粒徑等值線密集，而灣中部及外側(cè)中值粒徑等值線較稀，粒度變化不明顯。僅在鏌铘島東南側(cè)距岸較遠(yuǎn)處分選性稍差，說明此處可能存在一定的底床活動(dòng)，分選性尚低。桑溝灣內(nèi)，河流入海泥沙主要分布在5m以淺的近岸水域，根據(jù)灣內(nèi)碌對(duì)島、斜口島對(duì)生砂嘴、灣南部重礦物分布及褚島連島壩形態(tài)的分析，認(rèn)為該處泥沙大致為自西向東運(yùn)移，桑溝灣泥沙總趨勢(shì)為一逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的沿岸泥沙流。23第三章 筏式養(yǎng)殖對(duì)動(dòng)力環(huán)境的影響第三章 筏式養(yǎng)殖對(duì)動(dòng)力環(huán)境的影響筏式海帶養(yǎng)殖在海灣及近岸海域分布區(qū)域廣大，大量浮球及繩索漂浮在海面上改變了海水上邊界層海—?dú)饨缑嫖镔|(zhì)能量交換的條件（史潔，2009）；海帶臨近收獲時(shí)長(zhǎng)度達(dá)到3～6m，寬20～30cm，可以明顯阻礙表層流場(chǎng)；海帶、浮球、繩索等漂浮物增加了消浪系數(shù)，起到了類似浮式防波堤的效果（嚴(yán)立文，2008）；同時(shí)，海帶養(yǎng)殖是季節(jié)性的水產(chǎn)品增養(yǎng)殖活動(dòng)，對(duì)水動(dòng)力環(huán)境的影響存在明顯的季節(jié)性。在4～5月期間，是海帶長(zhǎng)度及生物量最大的季節(jié)，對(duì)水動(dòng)力環(huán)境影響最大；在6～7月間，特別是7月過后，海面僅剩余個(gè)別的浮球和少量纜繩，筏式海帶養(yǎng)殖對(duì)水動(dòng)力。rez et al., 2010）。由大區(qū)海底沉積物的分布也可以發(fā)現(xiàn)，兩海灣內(nèi)較粗顆粒的泥沙都分布在近岸，且自成體系，與灣外鏌铘島至楮島岸段的粗砂分布區(qū)無直接聯(lián)系，這說明二灣內(nèi)的海底泥沙不能直接影響到黑泥灣海域。黑泥灣海域入海沙源少，鏌铘島南側(cè)的石島灣和楮島北側(cè)桑溝灣入海泥沙相對(duì)較多。垂直于岸線方向的物質(zhì)輸移對(duì)灣內(nèi)海底表層沉積物分布有一定程度的影響（國(guó)家海洋局第一海洋研究所，2007a）。這些區(qū)域地形復(fù)雜，水下岸坡陡峭，近岸區(qū)水淺處可見水下暗礁。粘土質(zhì)粉砂為黑泥灣次要沉積物類型，～，偶見貝殼碎片?？偣膊杉?5個(gè)樣品，其中近岸區(qū)采樣站位密度大于外圍站位，～，采樣深度為表層5cm。許多學(xué)者在該研究區(qū)曾經(jīng)進(jìn)行過多次海底表層沉積物調(diào)查。懸沙質(zhì)量濃度的垂向分布在寧津鎮(zhèn)以北海域和鏌铘島外海域