基于surfer軟件的油田海域水沙變化分析

基于surfer軟件的油田海域水沙變化分析

1飛雁灘油田海域cs3cs7剖面的設(shè)置近代黃河三角洲以北的水下三角洲是黃河在1976年返回刁口河時的沉積物沉積區(qū)。水下地形的發(fā)展表明，淺水區(qū)域的整體侵蝕和后退，深水區(qū)域的北部穩(wěn)定侵蝕，深水區(qū)域東部的沉積，侵蝕強(qiáng)度在不同區(qū)域上不同。研究所用資料是1976,1980,1985,1990,1996和2002年黃河口水文水資源勘測局6a觀測的資料,選擇飛雁灘油田海域CS3～CS7的5個剖面進(jìn)行對比分析。其中CS3,CS4剖面位于刁口流路以西第四流路形成的葉瓣上,而CS5～CS7剖面位于刁口流路形成的葉瓣上。CS3～CS7剖面全部為南北方向設(shè)置(如圖1),間距5km。由于剖面檢測時潮灘界測量至1m瞬時水深,因此剖面潮灘界水深上最大可能差到一個最大潮差,反映到潮灘界起點(diǎn)距離上可能約差一個潮間帶寬度,因此剖面各年度第一個測點(diǎn)起點(diǎn)距存在一定差別,圖1中X,Y為大地坐標(biāo),單位為m,為便于圖件清晰,CS3,CS5,CS7剖面注記未標(biāo)注,剖面位置分別位于CS2～CS4,CS4～CS6,CS6～CS8之間。2建立格網(wǎng)格化模塊選取1976,1990,2002年等3年的CS3～CS7剖面數(shù)據(jù),利用Surfer軟件中離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化功能,將實(shí)測水深數(shù)據(jù)插值為規(guī)則格網(wǎng)數(shù)據(jù),網(wǎng)格間距設(shè)為100,然后做水深等值線圖與三維立體圖的堆疊圖(圖2)。由圖2可以看出,自1976年刁口流路停水以來,飛雁灘海域約在12m水深以淺海域一直處于向岸侵蝕的狀態(tài),在12m水深以深海域發(fā)生輕微淤積,且總體坡度呈逐漸減小的趨勢。3蝕退空間變化以各剖面X坐標(biāo)為橫坐標(biāo),以水深值為縱坐標(biāo),單位為m,利用Origin軟件作出CS3～CS7的5個剖面的水深對比圖,如圖3,4,5,6,7。CS3剖面:1976～2002年剖面蝕淤量沿深度分布曲線較為規(guī)則,可分為上下兩部分。上部8m水深以淺,近似一條下降斜線,蝕退量沿深度逐漸降低,在7m水深處轉(zhuǎn)為凈淤漲,并在8m水深開始,剖面凈淤進(jìn)量曲線發(fā)生轉(zhuǎn)折,沿深度淤進(jìn)量較為平均。說明在大于8m水深范圍,動力作用力一致,相對較小,剖面凈淤漲。侵蝕過程剖面形態(tài)表現(xiàn)為第一拐點(diǎn)的后退和刷深,三角洲平原段坡度不斷增大,三角洲前緣段坡度不斷減小,過渡彎曲段的曲率不斷減小和抬升,海床段上下波動相對穩(wěn)定。CS4剖面:1976年刁口流路停水后,CS4剖面蝕退的幅度比CS3剖面要大,8m水深以淺海域(三角洲前緣)發(fā)生強(qiáng)烈侵蝕,2m等深線不斷向陸后退,至2002年最大后退達(dá)8.05km,三角洲前緣剖面線逐漸發(fā)展為上凸形剖面,剖面曲率不斷降低,三角洲前緣形態(tài)越來越明顯;8m以深海域,不同年份不同位置淤進(jìn)與侵蝕交替出現(xiàn),至2002年總體上與1976年相比變化不大。1976～2002年累計(jì)蝕退量沿水深分布除了8.5～12.6m水深范圍內(nèi)略有凈淤漲,其余剖面均為凈侵蝕。剖面第一拐點(diǎn)隨著三角洲后緩坡平臺坡度不斷減小而逐步消失,剖面整體“緩-陡-緩”坡度特征逐步消失,2002年剖面形態(tài)為微小波動直線,坡度為0.57‰。CS5剖面:CS5剖面位于刁口河主河道左側(cè),受黃河來沙影響最直接,三角洲行水建設(shè)期,剖面淤漲幅度顯著,1976年三角洲前緣陡直,坡度達(dá)到歷史最大值為3.63‰。1976年以后剖面進(jìn)入蝕退狀態(tài),在蝕退過程中,近岸淺水區(qū)依然為蝕退量最大的范圍,至2002年蝕退深度最大達(dá)近8m;在約9m水深以深區(qū)域,除1980年刁口停水初期5年發(fā)生整體侵蝕外,以后各年份淤積與蝕退交替出現(xiàn),2002年與1976年相比總體蝕淤變化不大;在約9～14m水深區(qū)域,剖面為凈淤漲,該水深范圍正是1976年剖面的第二拐點(diǎn),上凹型曲率最大處,拐點(diǎn)處淤漲反映出海岸剖面的調(diào)整過程。CS6剖面:CS6剖面位于刁口河主河道右側(cè),與CS5剖面類似,受黃河來沙影響最直接,三角洲行水建設(shè)期,剖面淤漲幅度顯著,1976年三角洲前緣陡直,坡度達(dá)到歷史最大值為3.75‰,1976年以后剖面進(jìn)入蝕退狀態(tài)。在約7m水深以淺區(qū)域,1976～1980年5年間,基本沒有侵蝕變化,之后三角洲前緣開始發(fā)生較強(qiáng)烈侵蝕;7～12m水深區(qū)域,25年間略有侵蝕,但是變化不大,其中10～12m水深范圍,26年凈變化幾乎為零;12m以深區(qū)域,除1980年發(fā)生強(qiáng)烈蝕退之外,此后20多年逐漸淤漲,1996年達(dá)到最大值,之后又呈現(xiàn)侵蝕侵蝕狀態(tài),至2002年又返回到1976年深度水平。1976～2002年侵蝕期,累計(jì)凈蝕退曲線呈現(xiàn)“階梯狀”,3,7和10m左右水深分別為3個階梯的突變點(diǎn)。CS7剖面:CS7接近黃河三角洲東北部突出的仰角,在建設(shè)期,CS7剖面的淤漲量與前面6個剖面相比,減少很多,最大值僅為3.14km,發(fā)生在6.7m水深。淤漲曲線中部大兩頭小,且在12.6m水深,剖面轉(zhuǎn)為凈沖刷,5年累計(jì)蝕退量最大可達(dá)2km,相當(dāng)可觀。由于距離主河道距離較遠(yuǎn),黃河泥沙堆積作用減小,1976年剖面前緣斜坡最大坡度出現(xiàn)在9～12m水深,坡度高達(dá)5.13‰,范圍有限,小于9m水深坡度迅速變緩,因此第一拐點(diǎn)不明顯存在,剖面在第二拐點(diǎn)之上呈現(xiàn)為一個上凸形。CS7剖面蝕退曲線特征與淤漲曲線類似,中部蝕退量最大,與淤進(jìn)量最大的水深范圍一致。14m水深左右剖面較穩(wěn)定,其他水深范圍剖面均發(fā)生后退,2002年剖面已基本后退至1971年剖面線向陸一側(cè)。3～15m水深范圍剖面平均坡度從1976年的1.67‰下降到1.13‰。從圖7中非常清晰地看到,剖面在后退過程中,同樣在12～14m水深范圍是一個節(jié)點(diǎn),這一深度是剖面空間上侵蝕和淤漲的轉(zhuǎn)換臨界點(diǎn)。從CS3～CS7剖面圖上可以看出,飛雁灘海域剖面屬反“S”型侵蝕類剖面形態(tài)。反“S”型可以分為3個部分,上部是坡度小的淺灘、中部為坡度最大的水下斜坡部分、下部為平坦海床,且上、中、下部之間存在兩個拐點(diǎn),三個地貌單元反映了不同動力條件下作用的結(jié)果,水下淺灘主要受波浪作用,灘面被刷低,使水深線向岸移動,灘寬變窄;水下斜坡是波流共同作用,沖刷強(qiáng)度最大,剖面地形平行后退;平坦海床則以潮流作用為主,3m以上大浪有影響,處于平衡狀態(tài)。4飛雁灘岸灘侵蝕的地形剖面形態(tài)塑造通過CS3～CS7剖面的淤蝕演變規(guī)律分析可以看出,自1976年黃河改道走清水溝,泥沙擴(kuò)散作用范圍有限,其影響北界不超過黃河海港,清水溝流路輸沙在飛雁灘沉積通量不足1m/a,飛雁灘海岸區(qū)域失去黃河來沙補(bǔ)給,岸灘發(fā)生強(qiáng)烈的向岸和向下侵蝕,1976～1980年侵蝕最為強(qiáng)烈,并且各剖面表現(xiàn)為整體侵蝕;1980年之后,進(jìn)入上蝕下淤狀態(tài),而在上部侵蝕與下部淤積之間存在一個轉(zhuǎn)折點(diǎn),轉(zhuǎn)折點(diǎn)處蝕淤變化不大,實(shí)際為平衡點(diǎn),各剖面平衡點(diǎn)深度自CS3向CS7逐漸增大,這與CS3向CS7潮流作用逐漸增強(qiáng)有關(guān),因?yàn)镸2分潮無潮點(diǎn)位于CS7剖面一側(cè);1990年后,各剖面變化逐漸減緩;各剖面最明顯的特征是剖面形態(tài)向反“S”形剖面類型轉(zhuǎn)變,各拐點(diǎn)之間剖面坡度變緩,如表1所示。飛雁灘岸灘侵蝕地形剖面形態(tài)塑造有以下規(guī)律:(1)從廢棄初期至今地形剖面侵蝕后退速度逐漸減慢;(2)不同時期蝕退量最大的水深范圍逐漸變淺;(3)地形剖面整體上呈上沖下淤,坡度逐漸變緩趨勢。5飛雁灘海域的立體圖根據(jù)黃河三角洲飛雁灘油田海域多年實(shí)測水深數(shù)據(jù),利用Surfer軟件分別做出研究區(qū)域不同年份的的等值線圖