基于surfer软件的油田海域水沙变化分析

基于surfer软件的油田海域水沙变化分析

1飞雁滩油田海域cs3cs7剖面的设置近代黄河三角洲以北的水下三角洲是黄河在1976年返回刁口河时的沉积物沉积区。水下地形的发展表明，浅水区域的整体侵蚀和后退，深水区域的北部稳定侵蚀，深水区域东部的沉积，侵蚀强度在不同区域上不同。研究所用资料是1976,1980,1985,1990,1996和2002年黄河口水文水资源勘测局6a观测的资料,选择飞雁滩油田海域CS3～CS7的5个剖面进行对比分析。其中CS3,CS4剖面位于刁口流路以西第四流路形成的叶瓣上,而CS5～CS7剖面位于刁口流路形成的叶瓣上。CS3～CS7剖面全部为南北方向设置(如图1),间距5km。由于剖面检测时潮滩界测量至1m瞬时水深,因此剖面潮滩界水深上最大可能差到一个最大潮差,反映到潮滩界起点距离上可能约差一个潮间带宽度,因此剖面各年度第一个测点起点距存在一定差别,图1中X,Y为大地坐标,单位为m,为便于图件清晰,CS3,CS5,CS7剖面注记未标注,剖面位置分别位于CS2～CS4,CS4～CS6,CS6～CS8之间。2建立格网格化模块选取1976,1990,2002年等3年的CS3～CS7剖面数据,利用Surfer软件中离散数据网格化功能,将实测水深数据插值为规则格网数据,网格间距设为100,然后做水深等值线图与三维立体图的堆叠图(图2)。由图2可以看出,自1976年刁口流路停水以来,飞雁滩海域约在12m水深以浅海域一直处于向岸侵蚀的状态,在12m水深以深海域发生轻微淤积,且总体坡度呈逐渐减小的趋势。3蚀退空间变化以各剖面X坐标为横坐标,以水深值为纵坐标,单位为m,利用Origin软件作出CS3～CS7的5个剖面的水深对比图,如图3,4,5,6,7。CS3剖面:1976～2002年剖面蚀淤量沿深度分布曲线较为规则,可分为上下两部分。上部8m水深以浅,近似一条下降斜线,蚀退量沿深度逐渐降低,在7m水深处转为净淤涨,并在8m水深开始,剖面净淤进量曲线发生转折,沿深度淤进量较为平均。说明在大于8m水深范围,动力作用力一致,相对较小,剖面净淤涨。侵蚀过程剖面形态表现为第一拐点的后退和刷深,三角洲平原段坡度不断增大,三角洲前缘段坡度不断减小,过渡弯曲段的曲率不断减小和抬升,海床段上下波动相对稳定。CS4剖面:1976年刁口流路停水后,CS4剖面蚀退的幅度比CS3剖面要大,8m水深以浅海域(三角洲前缘)发生强烈侵蚀,2m等深线不断向陆后退,至2002年最大后退达8.05km,三角洲前缘剖面线逐渐发展为上凸形剖面,剖面曲率不断降低,三角洲前缘形态越来越明显;8m以深海域,不同年份不同位置淤进与侵蚀交替出现,至2002年总体上与1976年相比变化不大。1976～2002年累计蚀退量沿水深分布除了8.5～12.6m水深范围内略有净淤涨,其余剖面均为净侵蚀。剖面第一拐点随着三角洲后缓坡平台坡度不断减小而逐步消失,剖面整体“缓-陡-缓”坡度特征逐步消失,2002年剖面形态为微小波动直线,坡度为0.57‰。CS5剖面:CS5剖面位于刁口河主河道左侧,受黄河来沙影响最直接,三角洲行水建设期,剖面淤涨幅度显著,1976年三角洲前缘陡直,坡度达到历史最大值为3.63‰。1976年以后剖面进入蚀退状态,在蚀退过程中,近岸浅水区依然为蚀退量最大的范围,至2002年蚀退深度最大达近8m;在约9m水深以深区域,除1980年刁口停水初期5年发生整体侵蚀外,以后各年份淤积与蚀退交替出现,2002年与1976年相比总体蚀淤变化不大;在约9～14m水深区域,剖面为净淤涨,该水深范围正是1976年剖面的第二拐点,上凹型曲率最大处,拐点处淤涨反映出海岸剖面的调整过程。CS6剖面:CS6剖面位于刁口河主河道右侧,与CS5剖面类似,受黄河来沙影响最直接,三角洲行水建设期,剖面淤涨幅度显著,1976年三角洲前缘陡直,坡度达到历史最大值为3.75‰,1976年以后剖面进入蚀退状态。在约7m水深以浅区域,1976～1980年5年间,基本没有侵蚀变化,之后三角洲前缘开始发生较强烈侵蚀;7～12m水深区域,25年间略有侵蚀,但是变化不大,其中10～12m水深范围,26年净变化几乎为零;12m以深区域,除1980年发生强烈蚀退之外,此后20多年逐渐淤涨,1996年达到最大值,之后又呈现侵蚀侵蚀状态,至2002年又返回到1976年深度水平。1976～2002年侵蚀期,累计净蚀退曲线呈现“阶梯状”,3,7和10m左右水深分别为3个阶梯的突变点。CS7剖面:CS7接近黄河三角洲东北部突出的仰角,在建设期,CS7剖面的淤涨量与前面6个剖面相比,减少很多,最大值仅为3.14km,发生在6.7m水深。淤涨曲线中部大两头小,且在12.6m水深,剖面转为净冲刷,5年累计蚀退量最大可达2km,相当可观。由于距离主河道距离较远,黄河泥沙堆积作用减小,1976年剖面前缘斜坡最大坡度出现在9～12m水深,坡度高达5.13‰,范围有限,小于9m水深坡度迅速变缓,因此第一拐点不明显存在,剖面在第二拐点之上呈现为一个上凸形。CS7剖面蚀退曲线特征与淤涨曲线类似,中部蚀退量最大,与淤进量最大的水深范围一致。14m水深左右剖面较稳定,其他水深范围剖面均发生后退,2002年剖面已基本后退至1971年剖面线向陆一侧。3～15m水深范围剖面平均坡度从1976年的1.67‰下降到1.13‰。从图7中非常清晰地看到,剖面在后退过程中,同样在12～14m水深范围是一个节点,这一深度是剖面空间上侵蚀和淤涨的转换临界点。从CS3～CS7剖面图上可以看出,飞雁滩海域剖面属反“S”型侵蚀类剖面形态。反“S”型可以分为3个部分,上部是坡度小的浅滩、中部为坡度最大的水下斜坡部分、下部为平坦海床,且上、中、下部之间存在两个拐点,三个地貌单元反映了不同动力条件下作用的结果,水下浅滩主要受波浪作用,滩面被刷低,使水深线向岸移动,滩宽变窄;水下斜坡是波流共同作用,冲刷强度最大,剖面地形平行后退;平坦海床则以潮流作用为主,3m以上大浪有影响,处于平衡状态。4飞雁滩岸滩侵蚀的地形剖面形态塑造通过CS3～CS7剖面的淤蚀演变规律分析可以看出,自1976年黄河改道走清水沟,泥沙扩散作用范围有限,其影响北界不超过黄河海港,清水沟流路输沙在飞雁滩沉积通量不足1m/a,飞雁滩海岸区域失去黄河来沙补给,岸滩发生强烈的向岸和向下侵蚀,1976～1980年侵蚀最为强烈,并且各剖面表现为整体侵蚀;1980年之后,进入上蚀下淤状态,而在上部侵蚀与下部淤积之间存在一个转折点,转折点处蚀淤变化不大,实际为平衡点,各剖面平衡点深度自CS3向CS7逐渐增大,这与CS3向CS7潮流作用逐渐增强有关,因为M2分潮无潮点位于CS7剖面一侧;1990年后,各剖面变化逐渐减缓;各剖面最明显的特征是剖面形态向反“S”形剖面类型转变,各拐点之间剖面坡度变缓,如表1所示。飞雁滩岸滩侵蚀地形剖面形态塑造有以下规律:(1)从废弃初期至今地形剖面侵蚀后退速度逐渐减慢;(2)不同时期蚀退量最大的水深范围逐渐变浅;(3)地形剖面整体上呈上冲下淤,坡度逐渐变缓趋势。5飞雁滩海域的立体图根据黄河三角洲飞雁滩油田海域多年实测水深数据,利用Surfer软件分别做出研究区域不同年份的的等值线图