渤海海底地形特征

1、渤海海底地形特征【編者按：基于20042010年渤海海底地形地貌調(diào)查資料，結(jié)合前人對渤海海底地形的認 識，對渤海海底地形 5個區(qū)（遼東灣、渤海灣、萊州灣、渤海中央盆地和渤海海峽）的地形 及微地形，進行了全面的分析描述。并與1985年出版的渤海地形圖進行比較，尋找渤海地形近幾十年來的變化并分析其原因。分析表明：渤海海底地形平緩，從遼東灣、渤海灣和萊州灣三個海灣向渤海中央盆地及東部渤海海峽傾斜，平均水深18m由于環(huán)境變化和人類活動，導(dǎo)致部分近岸海域的水深比40多年前的水深變淺，而渤海中央盆地發(fā)生侵蝕，水深加深。本文發(fā)表在海洋科學進展2013年第1期上，對渤海各區(qū)域海底地形特征進行分析描述，并進行了

2、深入細致的地形演變分析，得出了科學的推算結(jié)論，值得朋友們閱讀了解。 陳義蘭，女，1973年出生，湖北公安人，碩士，高級工程師，國家海洋局第一海洋研究所， 主要從事海洋測繪數(shù)據(jù)處理和海底地形地貌方面研究。】渤海是一個深入中國大陸的淺海,位于37° 07'41° 00' ,N117° 35' 121° 10' E ,南北長約480km 東西寬約300km 面積約7.7 x 10 km。其東北、 西、南面分別被遼寧、河北、天津和山東省包圍，僅東南有渤海海峽與黃海相連。 1985年由國家科委海洋組海洋普查辦公室主持在渤海開展了全面

3、的綜合調(diào)查。 中科院海洋研究所于1985年出版了 1:100萬的渤黃東海地形圖。20世紀8 0年代以后，中國海洋石油總公司、中國石油、中國石化集團公司等單位在渤海 進行了大規(guī)模調(diào)查工作，這些海上調(diào)查工作加速了我國對渤海海域內(nèi)油氣田的開 發(fā)，收集和積累了大量的地球物理勘探和地形地貌資料，但是這些都是局部的調(diào)查工作。20042010年在我國近海海洋綜合調(diào)查評價專項-我國近海海底地形 地貌調(diào)查研究項目的實施中，我國相關(guān)海洋單位采用多波束測量系統(tǒng) （重要河口 區(qū)）、高精度的單波束數(shù)字測深儀以及側(cè)掃聲納系統(tǒng)，對渤海的海底地形地貌進 行了全面的勘測，地形調(diào)查幾乎覆蓋整個渤海，獲得了高精度、高分辨率的水深

4、地形數(shù)據(jù)。在調(diào)查過程中采用不同的測量設(shè)備分區(qū)塊測量，精度和分辨率會有差異，區(qū)塊接邊會出現(xiàn)誤差，所以需要將數(shù)據(jù)進行同化和融合處理。 將獲得的多波 束水深數(shù)據(jù)和單波束水深數(shù)據(jù)的平面坐標統(tǒng)一到WGS-84坐標，將深度統(tǒng)一到理論深度基準面，然后采用趨勢面擬合方法對不同設(shè)備測量的數(shù)據(jù)接邊處進行同化 處理，消除接邊誤差，得到滿足規(guī)范要求的高精度、高分辨率的水深數(shù)據(jù)，再采 用這些數(shù)據(jù)繪制渤海海底地形圖?；谶@些新數(shù)據(jù)以及前人對渤海地形的認識， 對渤海海底地形特征進行分析描述，并對渤海的典型微地形進行了較細致的分 析。圖1渤海海底地形圖一、地形特征渤海為陸架淺海盆地，由于黃河、海河、遼河和灤河等含沙量很大的河

5、流注 入，致使渤海水淺、地形平緩。整個海底從遼東灣、渤海灣和萊州灣三個海灣向 渤海中央淺海盆地及東部渤海海峽傾斜，坡度平緩，平均坡度0.13 %。，是中國4個海域中坡度最小的海區(qū)（見圖1）。渤海平均水深約18m，最深處位于渤海 海峽北部的老鐵山水道，最深水深84m。為了便于描述，將渤海地形5個區(qū)（遼 東灣、渤海灣、萊州灣、渤海中央盆地和渤海海峽）分開來描述。遼東灣遼東灣位于渤海的東北部，是渤海最大的海灣，海灣長軸的方向為NE-SW其西南部與渤海中部的開闊海域相連接，其它面為冀遼沿海陸域，海灣形似倒“U 字，其海底地形輪廓也和海灣的形態(tài)相似。海底地形明顯受海灣形態(tài)及陸上地形 特征的影響，如陸上平

6、原區(qū)附近的海域，海底地形平坦開闊，為陸上地形的自然 延伸。而在山地附近的海域，則可見明顯的起伏。遼東灣水深變化的基本趨勢是由灣頂向灣口逐漸加深，平均坡度小于0.2%o，灣內(nèi)大部分水深小于30m，最大水深達60多m，位于遼東灣的東南部， 老鐵山水道內(nèi)。遼東灣沿海水深 20m以淺的海域，為近岸的半封閉淺海海域， 系大陸邊緣被海水淹沒的水下自然延伸部分。海灣西部地形起伏一般較小，而東側(cè)有明顯的起伏，坡度變化也較大，局部達到1%。4%。海灣地形變化最大地方位于遼東灣的東南部，靠近渤海海峽，水深從近 20m至40多m的范圍內(nèi)急 劇變化，形成了大范圍的波狀起伏地形，即潮流沙脊群，為遼東灣一種獨特的地 形形

7、態(tài)。遼東灣中部存在一深達 30m以上的深水盆地，由2個30m等深線圈閉 合，即遼中洼地，遼中洼地最深水深 33m，洼地走向與海灣一致，30m等深線 面積約1537km。洼地內(nèi)地形平坦，深度變化約為 3m。下圖為從西向東橫跨遼 東灣的地形剖面AA （位置見圖1），NWA SE向，西起綏中，東至復(fù)洲灣，全長 近 127km遼東灣的西部和東部均存在著一系列沿岸展布，與岸線接近平行的谷一脊相 間地形形態(tài)。在西南部，灤河口至大蒲河口的濱海區(qū)，發(fā)育有大量水下沙脊。沙 脊的長度為1.04.3km,寬度約0.5km,平均高出海底13n。在58m水深區(qū) 域沙脊數(shù)量最多，呈SW NE走向；在10m等深線附近溝脊交

8、錯，等深線呈鋸齒 狀。中西部的六股河口外，存在著明顯的沙脊地形，最明顯的有3條，當?shù)厝朔Q為“三道崗”，呈指狀分布，各沙脊距離較近，沙脊面陡峭。3道沙脊中，中間沙脊的長度最長，約為36.5km，最外側(cè)的約為25.3km，向岸一側(cè)的長約19.2km。 沙脊略呈弧形向西南向彎曲，沙脊局部小范圍內(nèi)的坡度可達18%。19%。，一般北向坡比南向坡陡，脊頂較陡且尖銳，深度變化較大，脊谷高差515m在起伏區(qū)外側(cè)，隨著離岸距離的增大，水深加深，地形起伏趨于平緩。遼東灣的東部 沿海，比中西部地形起伏更大，主要呈現(xiàn)與岸線接近平行的谷-脊相間地形形態(tài)， 地形在形態(tài)、大小以及頂部和谷底的變化均非常紊亂，該區(qū)沙脊寬窄不一

9、，長度從幾公里至數(shù)十公里不等，沙脊高差 420m尤其從浮渡河口外到太平灣，地 形紊亂，坡度變化大。其中浮渡河口外靠近 20m水深處，高差達15m，西坡坡度 明顯陡于東坡，達21%;復(fù)洲灣外靠近30m水深處，地形陡峭，高差達20m西 坡坡度陡于東坡，達22%。遼東灣的東南部，是整個遼東灣水深變化最為劇烈 的海區(qū)，主要地形為著名的遼東淺灘潮流沙脊。 該沙脊區(qū)基本上以渤海海峽老鐵 山水道為中心呈指狀或放射狀向西和西北方向展布，形成6條沙脊，非常有規(guī)則。脊頂最淺水深1018m,脊寬一般為510km相對高度在1020m之間，沙脊 坡度2%。3.8 %°。槽底地形平緩，槽底水深2334m由于港口

10、等海洋工程建設(shè) 的需要，遼東灣內(nèi)形成大量的人工地形，如防波堤、航道、海洋傾倒區(qū)等。渤海灣渤海灣位于渤海西部，是一個向西凹入的弧形淺水海灣，海底地勢平緩地自 灣頂向渤海中央傾斜，海底地形平均坡度約為 0.2 %°。渤海灣區(qū)內(nèi)，除東北部的 曹妃甸淺灘南部有一較深的凹槽和灣頂及老黃河口區(qū)地形較高外， 其它海域地形平坦。灣內(nèi)水深大部分小于20m最大水深為39m出現(xiàn)在東北部的曹妃甸凹槽 處。渤海灣近岸北到大清河口，南至舊黃河口，西至天津和黃驊，等深線與岸線 平行，由于近年來沿岸海洋工程的建設(shè)， 如天津塘沽沿岸填海造地、曹妃甸工業(yè) 區(qū)的開發(fā)，黃驊港的興建等，沿岸海底地形較以前發(fā)生了改變。 海底形

11、成多條人 工疏浚航道，如天津港航道、黃驊港人工航道等。最典型的屬曹妃甸工業(yè)區(qū)的開 發(fā)，使曹妃甸近岸海域地形發(fā)生較大的變化，著名的曹妃甸深槽變深。曹妃甸位于渤海灣的東北部，海河、大清河和灤河入海物質(zhì)受潮流作用在此形成一系列平 行于海岸的水下沙壩，最高達十幾米，綿延幾十千米。近岸水深變化劇烈，海底 地形十分復(fù)雜，海底沖蝕溝槽與潮流沙壩相間分布，20m等深線逼近海岸。曹妃甸外的海底深槽水深超過30m最深達39m近NWSE走向，向渤海中央延伸。 槽底呈平緩的波狀起伏，脊槽相間，相對水深差 2.84.0m,其上還疊加相對高 差0.5m右的小波狀地形。深槽的北坡較南坡陡，北坡坡度為2.8 %。，南坡坡度為

12、0.9 %。，顯示了在曹妃甸近岸水深變化劇烈。在槽底還存在一些人工構(gòu)筑物痕 跡。深槽的東北面分布著淺灘和洼地，其上發(fā)育有沙波。在舊黃河口近岸05m等深線區(qū)內(nèi)，水深地形順海岸 走勢由淺至深分布比較均勻，平均坡降為0.69 %。萊州灣萊州灣位于渤海南部，北以黃河口一屺姆島一線為界，是一個弧狀的淺水海 灣。海灣開闊，海底地形單調(diào)，坡度平緩，由南向北緩慢傾斜，平均坡度約 0.1 9%o。水深大都在15m以內(nèi)，最深23.5m，位于屺姆角附近?，F(xiàn)代水下黃河三角洲地形是萊州灣海域的典型地形。現(xiàn)代黃河口附近，孤東海堤和黃河農(nóng)場防波堤的修建、黃河口人工改道、疏浚等人類活動是影響黃河三 角洲和海底地形變化的重要因

13、素。三角洲等深線向海凸出，三角洲的前緣斜坡坡 折接近12m等深線，平均坡度0.9%。三角洲南部地形平緩，5m以淺等深線坡度 為0.3 %°。近年來黃河入海水沙量較少，受 NV SE向潮流、波浪等作用，孤東 海堤附近近岸地形區(qū)侵蝕作用較強， 侵蝕程度有逐漸增強的趨勢，海堤基部海底 地形不穩(wěn)定。而現(xiàn)行河口黃河水下三角洲前緣斜坡底部出現(xiàn)滑塌陡坎。在萊州灣西南岸，淺水區(qū)坡度約 0.6 %。，等深線總體上與岸線平行。近岸有 大小十幾條河流入海，近岸淺水區(qū)地形受這些河流影響，在河口處等深線較曲折。 小清河是該區(qū)沿岸入海河流中較大的 1條，在近岸淺水區(qū)形成明顯的河口地形， 兩側(cè)沙嘴與水下汊道脊槽相

14、間，1m等深線呈M形。萊州灣東岸地形復(fù)雜，分布著許多礁石，還有大量的人工地形。最顯著的地 形是萊州淺灘，該淺灘是山東半島北岸規(guī)模最大的近岸水下堆積地貌體，淺灘區(qū)水深為110m萊州淺灘長達25km為沙嘴式水下淺灘，呈狹長箭狀，等深線 變化比較復(fù)雜，水深大于3m的等深線大致沿著淺灘輪廓連續(xù)展布；淺灘頂部2m和3m等深線不再連續(xù)展布，在淺灘中部出現(xiàn)了 NWSE向延伸的3m等深線閉合 區(qū)。刁龍嘴附近淺灘根部最大寬度為 15.5km，西北端發(fā)生轉(zhuǎn)折部位的淺灘最窄 寬度僅為0.97km。淺灘頂部水深為15m從頂部向東、西、西北端逐漸增大， 西北端水深可達610m淺灘西南側(cè)等深線密集，地形明顯變陡，地形坡度

15、最高達12.7 %。；淺灘東北側(cè)坡度緩，等深線略為稀疏，地形坡度約為 4%。；淺灘頂 部地形比較平緩，平均坡度約為 0.45 %。渤海中央盆地渤海中央盆地位于渤海3個海灣與渤海海峽之間，平面形態(tài)近四邊形，屬于 淺海堆積平原，水深2028m為一較淺的大型盆地。地形平坦開闊，坡度較平 緩，為0.05 %。0.14 %。盆地向東，即海峽方向微傾斜，靠近海峽區(qū)，水深約 以0.1 %。的坡度從28m逐漸遞增到36m在渤中盆地以北、遼東淺灘西南，有一不規(guī)則的三角形淺灘，為渤中淺灘。 淺灘處于岸坡帶與脊溝區(qū)之間，被 20m等深線圈定，20m等深線閉合面積約400 knf,灘頂部水深18.520m向四周緩慢傾

16、斜。渤海海峽渤海海峽位于遼東半島南端老鐵山一山東蓬萊之間，長約115km，廟島群島羅列其中，使海峽分割為若干水道。較大的水道有6條，由北向南為老鐵山水道、 大小欽水道、北砣磯水道、南砣磯水道、長山水道和登州水道，其規(guī)模以北部的 老鐵山水道最為宏大。渤海海峽水深地形受斷裂構(gòu)造、廟島群島和潮流的共同作用，海底地形復(fù)雜， 海底近東西向的溝槽與廟島群島諸島嶼相間分布。北部的老鐵山水道位于北隍城 島與老鐵山角之間，呈“ U'型，NE-SE向延伸，寬約42km最大水深達84m 為近期調(diào)查渤海的最大深度。南部的登州水道位于蓬萊角與南長山島之間，海底沖刷槽水深較淺，水深為2030m最大水深38.6m，

17、寬度57km,溝底起伏較 大。在這2個水道之間，廟島群島各島嶼之間也形成潮流沖刷槽， 這些溝槽規(guī)模 較小，寬度510km,底部深度多為2060m溝槽底部基巖出露，部分有礫石 堆積，地形較為復(fù)雜。下圖為穿越整個渤海海峽的地形剖面 BB （位置見圖1）, 南起龍口北側(cè)海岸，北達老鐵山角附近，長度約 137km顯示了渤海海峽島嶼與 溝槽相間分布的特點。、渤海地形演變分析為了解近幾十年來渤海地形的變化，將本次調(diào)查數(shù)據(jù)生成的等深線和1985年中科院海洋研究所編繪的1 : 100萬渤黃東海地形圖中的渤海等深線進行 比較分析。將本次調(diào)查的海底地形圖和 1985年出版的渤海海底地形圖統(tǒng)一到同 一坐標系和投影下

18、，比較它們的等深線（上圖）。1985年出版的地形圖以1958年以后的渤海綜合調(diào)查的資料為主， 主要采用單波束回聲測深儀測量，儀器測量 誤差不大于水深的2%，渤海的水深基本小于50m其測量誤差小于1m因調(diào)查 設(shè)備精度的提高，本次調(diào)查的測量誤差小于 0.5m?？梢哉J為這兩個階段調(diào)查的 精度為同一量級，通過等深線的比較來分析渤海海底地形的變化趨勢。由下圖知，渤海的整體地形趨勢基本沒有變化，經(jīng)過統(tǒng)計，平均水深依然約為18m但是在有些地方地形發(fā)生了較大的變化。遼東灣地形變化遼東灣整體地形沒有太大的變化，變化最大的地方位于近岸。遼東灣近岸地 形中，北部灣頂零米線整體向海移動，最大移動約10km而在遼東灣西

19、部的零米線則向岸靠近。遼東洼地的深度和30m等深線面積變化都不大，只是有些地方 略有沖刷，使洼地變得更平整。遼東灣東南部的潮流沙脊略有變化，6條沙脊均有變窄變尖的趨勢，沙脊頂部水深沒有變化，但是沙脊間的沖刷槽有變深的趨勢。渤海灣地形變化渤海灣地形變化最大的地方為近岸和曹妃甸海域。渤海灣零米線整體向海移 動約16km 10m等深線在曹妃甸西北部向岸靠近，水深變深約12m;而在老黃河口西北部10m等深線則向海移動，最大約12km曹妃甸海域是整個渤 海灣地形變化最為顯著的地方，和以往資料比，曹妃甸深槽在深度、長度上都有 變化，水下沙脊和淺灘的高度、形狀有明顯的變化。深槽的深度達39m 30m等深線的長軸約為37km增加了約12km 20m等深線也向岸靠近，水深變深。萊州灣地形變化萊州灣近岸地形變化最大，尤其是黃河三角洲的變化最大。零米線整體向海方向移動，萊州灣的零米線向海移動 14km主要是在大的河流入海區(qū)。零 米線發(fā)生變化，說明