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申请/专利权人：广州海洋地质调查局三亚南海地质研究所

摘要：本发明公开了一种海滩泥化、黑化的调查评价方法，属于环境治理技术领域。本发明提供的海滩泥化、黑化的调查评价方法包括以下步骤：S1、布设采样和水动力特征采集；S2、海滩泥化情况的评价；S3、造成海滩黑化的黑化物质来源分析；S4、海滩黑化的沉积动力学分析。本发明通过对海滩沉积物的特定特征数据的选取、分析和处理，能够研判海滩的泥化属于表观泥化还是真泥化，并且，通过采用各分析方法对选取的特征数据进行处理，得以分析造成黑化现象的来源和汇集过程，本发明的方法能够系统地调查评价海滩的泥化、黑化情况，有利于对海滩泥化、黑化现象进行源区控制和整治修复。

主权项：1.一种海滩泥化、黑化的调查评价方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、布设采样和水动力特征采集：布设采样站位采集沉积物并检测沉积物的特征数据，所述特征数据包括颜色、粒径、有机质含量、微量元素含量、铁氧化物含量、暗色矿物含量；以及采集近岸海域的水动力特征；S2、海滩泥化情况的评价：若沉积物的粒径≤0.0625mm，且沉积物的有机质含量与铁氧化物含量呈显著的正相关关系，则表明海滩的泥化为表观泥化；反之则为真泥化；S3、造成海滩黑化的黑化物质来源分析：根据步骤S1得到的特征数据进行黑化物质来源分析，所述黑化物质来源分析包括线性回归分析、聚类分析和端元分析中的至少一种；S4、海滩黑化的沉积动力学分析：根据步骤S3的分析结果，综合判断造成海滩黑化的黑化物质；若黑化物质主要来源于矿物，则建立水动力数值模型，分析黑化物质的源-汇路径；若黑化物质主要来源于有机质，则建立水动力数值模型和污染物对流扩散模型，分析黑化物质的源-汇路径和迁移过程；步骤S1中，采集近岸海域的水动力特征的方式为：进行海流观测、悬浮泥沙观测和波浪观测；海流观测：布设1~2个海流观测站位，进行海流流速及流向定点观测，各站位同步进行20~30小时的连续观测；悬浮泥沙观测：与海流观测同步，进行连续的海水悬浮泥沙含量观测；波浪观测：与海流观测同步，进行连续的底座观测，或采用目测法每2~4小时观测一次；步骤S3中，所述线性回归分析的数值化表达式为： ；式中，为颜色，为其他特征数据，为回归系数，为其他特征数据的个数；通过统计软件算得各项回归系数，建立颜色与各项其他特征数据的回归方程；步骤S3中，所述线性回归分析为：设置沉积物的颜色为因变量，其他特征数据为自变量，建立线性回归方程，判断自变量对因变量的影响程度，影响程度大的为黑化物质；所述其他特征数据包括粒径、有机质含量、微量元素含量、铁氧化物含量或暗色矿物含量中的至少一种；所述聚类分析为：对不同位置采得的沉积物的特征数据进行聚类分析，以区分造成不同位置沉积物黑化的影响因素，进而分析黑化物质的来源；所述端元分析为：确定潜在污染源，对比沉积物与潜在污染源的各项特征数据，分析潜在污染源对海滩黑化的影响；步骤S3中，所述聚类分析选自Q型聚类分析，具体过程如下：选择步骤S1所述的特征数据作为变量，并对各变量进行标准化处理，使各变量的数据均缩放到0~1区间，确保各变量在聚类分析中的权重相同；采用K-means聚类、层次聚类或DBSCAN的方法进行聚类分析，生成聚类谱系图，把相似的样品归类，利用统计软件分析每个类别的特点和含义、评估聚类的有效性、分析聚类成员的统计特征、检查聚类结果的稳定性，进而分析黑化物质的来源；步骤S4中，所述水动力数值模型包括潮流数值模型和波浪数值模型；所述潮流数值模型的控制方程为垂向平均的连续方程和运动方程，具体如下： ； ； ；式中：为平均海平面起算的海面高度，为时间，、为二维平面坐标系的南北、东西坐标轴方向，、为垂向平均流速在二维平面坐标系中东西向、南北向的分量，为重力加速度，为水平方向扩散系数，为海底摩擦系数，为总水深，为平均海面起算水深，为体现地球自转效应的科氏参数，、分别为风对自由水面的剪切力在、方向的分量： ；；式中：为风阻力系数；为空气密度，、分别为风速在、方向的分量；所述波浪数值模型为： ；式中：为波作用密度谱，为相对波频，为波向；在球坐标系中，波谱的演化由谱作用守恒方程来描述，即动谱平衡方程： ；其中为时间，为经度，为纬度，、、和分别表示波作用密度在、、和空间上的传播速度，均采用线性波理论计算；代表以能谱密度表示的源汇项，包含风能输入、海底摩擦、白浪、破碎、波-波非线性相互作用；步骤S4中，所述污染物对流扩散模型为： ；式中：为时间，为铅直方向积分的物质浓度；、为二维平面坐标系的南北、东西坐标轴方向；、为垂向平均流速在二维平面坐标系中东西向、南北向的分量；为物质点源源强；为物质的降解系数，、分别为、方向的物质扩散系数，根据Elder经验公式计算： ；；式中：为谢才系数，取值为45~60，为总水深，为平均海平面起算的海面高度，为平均海面起算水深；为重力加速度，、为垂向平均流速在二维平面坐标系中东西向、南北向的分量。

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