用耗散结构理论分析黄河三角洲的形成与演化

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1、用耗散结构理论分析黄河三角洲的形成与演化耗散结构理论在地理学中的广延。地理系统是一个远离平衡态的开放系统，它通过与外界不断地交换物质与能量，有可能在一定条件下形成新的稳定的有序结构，实现从无序向有序的转化，这种新的稳定的有序结构即地理耗散结构。一般的地理系统具有符合耗散结构的3个明显特点：①为开放系统；②远离平衡态；③地理系统内各要素之间存在着“非线性”的相互作用。作为一个远离平衡态的地理系统，从无序的混沌状态形成了耗散结构之后，就具备了一定的抵抗外界环境干扰的能力。外界环境所发生的一般性涨落（波动），会被具有耗散结构的地理系统所吸收，有时也把这种性质，称为地理耗散结构的“性”，或“涨落

2、回归能力”。地理系统的耗散结构水平越高，其涨落回归能力越强，保持地理系统的稳定性越好。一旦发生难以抵御的巨大涨落时，可使地理耗散结构崩溃或解体，经过一定的演化，又会形成新的耗散结构形式耗散结构是自组织现象中的重要部分，它是在开放的远离平衡条件下，在与外界交换物质和能量的过程中，通过能量耗散和内部非线性动力学机制的作用，经过突变而形成并持久稳定的宏观有序结构。[1]黄河三角洲是中国最大的三角洲，也是中国暖温带最大的湿地，区内自然资源丰富，生物种类繁多，具有极大的经济价值和生态价值。研究黄河三角洲的形成与演变对于合理开发和保护黄河三角洲具有重要意义。为此，前人做了大量细致的工作，得到了一系列

3、关于黄河三角洲形成与演变的理论成果。但是，将黄河三角洲作为一个远离平衡态的非线性开放系统，用耗散结构理论来分析黄河三角洲的形成与演变的各种规律，还很少见。因此，本文的思路具有一定的创新性。1.黄河三角洲的概况黄河三角洲位于渤海西缘，北临渤海湾，南临莱州湾，地理坐标为117°31′-119°18′E和36°55′-38°16′N。它主要分布于山东省东营市和滨州市境内，由古代、近代和现代三个三角洲体系联合而成。古代三角洲以蒲城为顶点，西起套尔河口，南至小清河口，陆上面积约为7200平方千米。近代三角洲以东营市宁海乡为顶点，西起套尔河口，南达支脉沟口，陆上面积约为5400平方千米。现代黄河三角

4、洲以渔洼为顶点，西起挑河，南到宋春荣沟，陆上面积约为3000平方千米。2.黄河三角洲的形成开放与耗散是自组织的必要条件。[2]开放系统跟环境之间存在熵交换，吸取高品位的物质、能量来组织自身，再把低品位的物质、能量排放到环境中。黄河三角洲的形成是黄河自身的水沙条件、黄河口的水流条件、海水的化学作用以及当地的地质构造条件等多种因素综合作用的结果。与国内外其他的大江大河的三角洲相比，黄河三角洲的沉积模式及地质结构具有很大的的特殊性。2.1黄河的水沙条件黄河是我国第二长河，干流全长5464km，其突出特点是“水少沙多”。黄河中游流经世界上最大的黄土高原，由于该地区水土流失十分严重，黄河在此携带了

5、巨量的泥沙进入下游地区。黄河平均每年输入下游的泥沙多达16亿吨，平均含沙量为35kg/m3,均居世界大江大河之首。黄河在兰州以上补给的水量占60%以上，而携带的沉积物量只占7.0%，近90%的泥沙和粒径大于0.5mm全部粗泥沙，集中来自河口镇至潼关区间，并且60%的水量和80%的泥沙量来自汛期。进入黄河下游的16亿吨泥沙中，约有4亿吨淤积在下游河道内，约有4亿吨被输入深海，而约有8亿吨淤积在利津以下的河口三角洲及滨海地区。由此可见，黄河的形成有着充足的泥沙作为基础条件。2.2黄河河口的水流条件当黄河进入河口地区时，河道逐渐变宽，弯曲度逐渐加大，河流作用逐渐减小，水流速度与水面比降也逐渐减

6、小。同时，受海流及潮汐作用的影响，河口水流速度进一步减小，导致河口地区泥沙大量沉积。2.2.1黄河河口的径流条件黄河三角洲地区河道弯曲，径流受到的阻力大，再加上河道宽度加大，河水流速缓慢，水流对泥沙的搬运能力减弱，泥沙极易沉积。另外，黄河三角洲地区地势低平，西南部海拔11m,东北部最低处小于1m,自然比降为1/8000——1/12000。黄河受水盆地很浅，河口处水深仅几米到几十米，河流落差非常小，水流速度缓慢，泥沙大量沉积。2.2.2黄河河口的海流条件黄河注入渤海，三角洲的形成受海流及潮汐作用的影响很大。黄河河口处的海水流速约为3-16cm/s。在北部海区，海流流向为从东向西，与海岸线大

7、致平行，利于泥沙向两侧扩散。在南部海区，海流从南向北流，与河口相冲，不利于泥沙向深海扩散。另外，在涨潮时，由于海水倒灌入河口，顶托河水，使河水流速更低，更利于泥沙在河口处沉积。退潮时，潮水同河水一同退回河门及渤海，有利于泥沙向河口外扩散。2.3海水的电解质作用黄河携带的沉积物中的一部分呈胶体状态搬运。在河水入海时，因海水电解质的作用，悬疑质中的胶体物质絮凝，主要沉积在河门处，形成“拦门沙”。拦门沙的形成和发展使该区域过水面积减小，河