本发明专利技术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。本发明专利技术提供的海滩泥化、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。本发明专利技术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，本发明专利技术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。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境治理，尤其涉及一种海滩泥化、黑化的调查评价方法
技术介绍
1、近几十年来，由于受到人为作用和海陆交互作用共同影响，一些著名的海滩均出现了不同程度的泥化、黑化现象，以往“洁白、松软”的沙滩，逐渐变得“灰暗、硬实”，极大损害了海滩旅游景观的美学价值和旅游价值。目前国内外缺乏系统的海滩泥、黑化调查的技术方法，尚未形成一种系统的海滩泥、黑化组份甄别及过程分析的方法，极大制约了海滩泥化、黑化物质的源区控制和整治修复。对于海滩泥化、黑化现象的调查研究涉及多项参数数据的选定、采集、测量和处理，需综合地球物理、水文、环境、工程和城市规划等多个领域的方法进行测试和分析，调查研究难度大。
2、目前关于海滩相近的调查内容及调查技术大多参照《海岸带生态系统现状调查与评估技术导则-第8部分：砂质海岸》（t/caoe 20.8-2020）、《海滩质量评价与分级标准》（hy/t 254-2018）等相关技术规程或规范，工作目标也是对砂质海岸的生态系统现状及海滩质量现状进行调查和评估，而针对海滩泥化、黑化研究没有科学、统一的调查评价方法。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的至少一个问题，本专利技术的目的在于提供一种海滩泥化、黑化的调查评价方法，该方法能够科学、完整地评估海滩的泥化、黑化现象，从而有利于受损海滩的修复整治。
2、为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：
3、本专利技术提供了一种海滩泥化、黑化的调查评价方法，包括以下步骤：
4、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；
5、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；
6、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；
7、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。
8、在本专利技术的一些具体实施方式中，步骤s1中，布设采样站位的方法为：设置调查断面，根据调查断面长短及沉积物颜色变化幅度，在调查断面上布设沉积物的取样站位，分别在潮上带、潮间带、潮下带和潜在影响区布设采样站位以采集沉积物。
9、在本专利技术的一些具体实施方式中，步骤s1中，采样站位布设数量如下：潮上带：等间距布设2~3个采样站位；潮间带：若潮间带宽度小于200m，采样站位布设数量不少于3个，若潮间带宽度大于200m，采样站位布设数量不少于5个；潮下带：依据低潮线至闭合深度之间的直线距离，等间距布设不少于5个采样站位；潜在影响区：依据河口、港口的口门断面宽度，均匀布设3~5采样站位。
10、在本专利技术的一些具体实施方式中，步骤s1中，采集沉积物时，采样深度为0~5cm，且每个站位采样重量≥1kg。
11、在本专利技术的一些更具体实施方式中，所述布设采样站位的方法中，所述设置调查断面的步骤具体为：沿垂直岸线方向等间距布设调查断面，断面间距不大于500m，布设间距根据调查区域范围和空间变化特征进行调整，断面长度范围为自海滩后滨向海至闭合深度；另外在对岸的污水排放口、港口、河口区域布设调查断面。
12、在本专利技术的一些具体实施方式中，步骤s1中，检测沉积物的特征数据具体过程为：
13、颜色：选用孟塞尔色标作为比色基准，进行比色得到；
14、粒径：采用过氧化氢、盐酸对沉积物进行预处理，分离得到处理后的样品，加入六偏磷酸钠溶液进行粒径检测；
15、有机质含量：采用盐酸对沉积物进行预处理，干燥后进行元素分析，测定样品的碳含量；
16、微量元素含量：采用氢氟酸、盐酸、硝酸和高氯酸对沉积物进行预处理，采用电感耦合等离子体质谱法进行测定；
17、铁氧化物含量：采用schwertmann法得到不同形态铁的提取物，采用原子吸收光谱法测定铁氧化物含量；
18、暗色矿物含量：将冷冻干燥后的沉积物进行扫描电镜和x射线能谱表征，确定矿物组成和暗色矿物含量。
19、在本专利技术的一些具体实施方式中，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。
20、在本专利技术的一些具体实施方式中，步骤s3中，所述线性回归分析的数值化表达式为：
21、；
22、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。
23、在本专利技术的一些具体实施方式中，步骤s3中，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。
24、在本专利技术的一些具体实施方式中，步骤s3中，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。
25、在本专利技术的一些具体实施方式中，步骤s3中，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。
26、在本专利技术的一些更具体实施方式中，步骤s3中，所述聚类分析选自q型聚类分析，具体过程如下：
27、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。
28、在本专利技术的一些具体实施方式中，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；
29、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：
30、；
31、；
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【技术保护点】
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：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，布设采样站位的方法为：设置调查断面，根据调查断面长短及沉积物颜色变化幅度，在调查断面上布设沉积物的取样站位，分别在潮上带、潮间带、潮下带和潜在影响区布设采样站位以采集沉积物；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述布设采样站位的方法中，所述设置调查断面的步骤具体为：沿垂直岸线方向等间距布设调查断面，断面间距不大于500m，布设间距根据调查区域范围和空间变化特征进行调整，断面长度范围为自海滩后滨向海至闭合深度；另外在对岸的污水排放口、港口、河口区域布设调查断面。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，检测沉积物的特征数据具体过程为：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，所述线性回归分析的数值化表达式为：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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；
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，所述聚类分析选自Q型聚类分析，具体过程如下：
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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；
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中，所述污染物对流扩散模型为：
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【技术特征摘要】
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：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中，布设采样站位的方法为：设置调查断面，根据调查断面长短及沉积物颜色变化幅度，在调查断面上布设沉积物的取样站位，分别在潮上带、潮间带、潮下带和潜在影响区布设采样站位以采集沉积物；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述布设采样站位的方法中，所述设置调查断面的步骤具体为：沿垂直岸线方向等间距布设调查断面，断面间距不大于500m，布设间距根据调查区域范围和空间变化特征进行调整，断面长度范围为自海滩后滨向海至闭合深度；另外在对岸的污水排放口、港口、河口区域布设调查断面。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中，检测沉积物的特征数据具体过程为：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔振昂，侯月明，胡梦茜，刘文涛，赵若思，
申请(专利权)人：广州海洋地质调查局三亚南海地质研究所，
类型：发明
国别省市：
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