于曉曉，谷東起，閆文文*，夏東興，杜　軍，劉世昊,2

(1.國(guó)家海洋局 第一海洋研究所，山東 青島 266061；2.中國(guó)海洋大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266001)

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遼東灣東岸砂質(zhì)海岸的地貌特征

于曉曉1，谷東起1，閆文文1*，夏東興1，杜軍1，劉世昊1,2

(1.國(guó)家海洋局 第一海洋研究所，山東 青島 266061；2.中國(guó)海洋大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266001)

根據(jù)遼東灣東岸12段砂質(zhì)海岸的實(shí)測(cè)剖面、表層沉積物粒度以及收集的水文資料，對(duì)其海岸類(lèi)型、海岸動(dòng)力環(huán)境等特征進(jìn)行了研究，并運(yùn)用Dean參數(shù)Ω探討了研究區(qū)砂質(zhì)海岸的動(dòng)力地貌特征。結(jié)果表明：研究區(qū)砂質(zhì)海岸發(fā)育岬灣型和沙壩-潟湖型兩種海岸類(lèi)型，并受浪控型、過(guò)渡型及潮控型三種海岸動(dòng)力影響。遼東灣東岸砂質(zhì)海岸動(dòng)力地貌特征根據(jù)Dean參數(shù)Ω可劃分為消散型與過(guò)渡型兩種，兩者在遼東灣東岸相間分布。

遼東灣東岸；砂質(zhì)海岸；海岸類(lèi)型；Dean參數(shù)Ω

遼東灣東岸岸線綿長(zhǎng)，砂質(zhì)海岸廣泛發(fā)育，但多處于侵蝕后退狀態(tài)，局部岸段蝕退速率甚至達(dá)到9～13 m/a[1-2]。入海泥沙減少、海平面上升固然是砂質(zhì)岸線后退的重要因素[3]，但受不合理人類(lèi)活動(dòng)影響而失衡的海岸動(dòng)力更加快了研究區(qū)內(nèi)砂質(zhì)岸線退化速率，導(dǎo)致遼東灣東岸砂質(zhì)海岸的保護(hù)形勢(shì)更加嚴(yán)峻。

砂質(zhì)海岸位于海洋和陸地的過(guò)渡地帶，動(dòng)力環(huán)境復(fù)雜，砂體時(shí)刻處于調(diào)整變化中，是海洋動(dòng)力過(guò)程中最為敏感的地帶[4]。對(duì)砂質(zhì)海岸動(dòng)力、沉積、地貌等特征進(jìn)行監(jiān)測(cè)能夠更加深入地了解砂質(zhì)海岸的動(dòng)力地貌環(huán)境，對(duì)砂質(zhì)海灘質(zhì)量下降提供科學(xué)支撐。前人的大量研究證明，浪潮作用指數(shù)K,Dean參數(shù)Ω(無(wú)量綱沉降速率參數(shù)Ω)對(duì)砂質(zhì)海岸動(dòng)力環(huán)境具有良好的指示意義。然而，尚沒(méi)有學(xué)者利用以上參數(shù)對(duì)遼東灣砂質(zhì)海岸地貌特征進(jìn)行研究與報(bào)道。本文擬利用遼東灣東岸波浪、潮汐、沉積物粒徑、實(shí)測(cè)地形剖面等資料，獲得K值與Ω值在研究區(qū)內(nèi)的分布特征，以揭示遼東灣東岸不同岸段的動(dòng)力環(huán)境，冀望對(duì)遼寧省的海岸規(guī)劃與管理提供借鑒。

1　遼東灣東岸地質(zhì)、水文特征

1.1海岸地質(zhì)構(gòu)造基礎(chǔ)及新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征

地質(zhì)構(gòu)造是海岸地貌發(fā)育的控制基礎(chǔ)[5]。遼東半島構(gòu)造上位于膠遼斷塊北半段[6]，以中部海拔600～800 m近NE-SW向的千山山脈為骨脊，形成了北東向延展的隆起帶[7]，在此基礎(chǔ)上發(fā)育了次一級(jí)的NE,NW向斷裂[8]。半島多數(shù)河流、岬角、山地的走向均與這兩組斷裂一致或相近，形成了丘陵與小型沖洪積平原交錯(cuò)分布的海岸地貌格局。另外，中生代廣泛發(fā)育的花崗巖及火山巖成為砂質(zhì)海岸的主要物源[9-10]。

遼東半島第四紀(jì)以來(lái)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要以抬升和下降為主，并具有繼承性發(fā)育特征[8]。隆起區(qū)抬升，形成臺(tái)地，遭受剝蝕；斷陷區(qū)接受小型河流沖積形成沖洪積平原[5]。海岸表現(xiàn)為山地丘陵與平原相間分布的高低起伏的地貌形態(tài)。全新世冰后期海侵時(shí)，太平洋海水從渤海海峽涌入渤海，將半島東側(cè)岸線推進(jìn)到現(xiàn)在位置，海水與陸地交互作用形成了岬灣交替、蜿蜒曲折的海岸形態(tài)。

1.2沿岸潮汐狀況

遼東灣東岸除南部發(fā)育規(guī)則半日潮外，均發(fā)育不規(guī)則全日潮，以協(xié)振動(dòng)潮汐為主，獨(dú)立潮很小，經(jīng)黃海穿過(guò)渤海海峽的西太平洋潮波對(duì)研究區(qū)潮汐起控制作用[11]。徑流、地形、季節(jié)等因子雖均可對(duì)潮差產(chǎn)生影響，但地理位置仍是本地區(qū)潮差發(fā)育的主控因子，故遼東灣東岸潮差自南向北增大(圖1)，自最南端的羊頭灣至最北側(cè)的營(yíng)口港，平均潮差從1.33 m升高至2.71 m[10]。

圖1　研究區(qū)潮差分布[10]Fig.1　Tidal range distribution in the study area[10]

1.3沿岸波浪特征

遼東灣東岸受遼東半島阻隔及風(fēng)場(chǎng)影響，風(fēng)浪頻率高達(dá)85%。涌浪浪向受源區(qū)影響，多為SW向，秋季發(fā)育較差。研究區(qū)11月份受西伯利亞高壓影響發(fā)育偏北向浪，常浪向多為N-NE向[12-13](圖2)。

圖2　研究區(qū)砂質(zhì)海岸位置及波浪特征[12]Fig.2　Location of sandy coast and wave characteristics in the study area[12]

2　研究方法

2.1剖面地形測(cè)量

2011-11對(duì)遼東灣東岸砂質(zhì)海岸進(jìn)行了實(shí)測(cè)地形剖面測(cè)量，共測(cè)量9段砂質(zhì)海岸，每段布設(shè)1條實(shí)測(cè)剖面，剖面位置靠近海灘中部。以后濱植物生長(zhǎng)線為起點(diǎn)，垂直向海，低潮時(shí)徒步測(cè)量至水線位置，水下部分未測(cè)量。測(cè)量所用儀器為中海達(dá)HD5800N-RTK，高程誤差為厘米級(jí)，平面誤差為分米級(jí)。測(cè)點(diǎn)間距一般為5 m，在地形地貌變化較大處適當(dāng)加密。

2.2表層沉積物采集與測(cè)試

表層沉積物采集與剖面測(cè)量同步開(kāi)展，采樣點(diǎn)基本位于實(shí)測(cè)剖面上，采樣部位包括灘肩和潮間海灘，采樣深度不超過(guò)2 cm，采樣點(diǎn)定位設(shè)備為T(mén)rimble手持GPS，定位精度優(yōu)于0.5 m。樣品采集完成后密封處理，在國(guó)家海洋局第一海洋研究所粒度實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試，共采集12段砂質(zhì)海岸表層沉積物樣品。

本次研究中沉積物主要用于沉積動(dòng)力環(huán)境分析，故粒度測(cè)試時(shí)未加入H2O2和HCl去除有機(jī)質(zhì)和鈣質(zhì)，僅在取樣時(shí)剔除粗大(>10 mm)的礫石與貝殼。將取樣后的測(cè)試樣品進(jìn)行烘干稱(chēng)重，嗣后，置入孔徑63 μm的樣品篩中篩選，大于63 μm的樣品利用篩分法測(cè)定，小于63 μm的樣品則利用移液法測(cè)定。沉積物定名采用Shepard定名法，粒級(jí)間距為1Φ。

3　結(jié)　果

3.1遼東灣東岸砂質(zhì)海岸類(lèi)型

大多數(shù)分類(lèi)方案按照物質(zhì)組成與成因?qū)０哆M(jìn)行分類(lèi)[14-15]，蔡鋒按岸灘形態(tài)組合和成因特征將華南砂質(zhì)海岸劃分為岬灣型、沙壩-潟湖型和夷直型[5]。研究區(qū)的砂質(zhì)海岸分類(lèi)采用了這一分類(lèi)方法，結(jié)果顯示：研究區(qū)沙壩-潟湖型海岸分布最廣，岬灣型海岸次之，夷直型海岸不發(fā)育(表1)。表1中，坡降比為兩點(diǎn)之間垂直距離與水平距離比值的百分?jǐn)?shù)。

表1　遼東灣東岸砂質(zhì)海岸類(lèi)型、位置、規(guī)模、形態(tài)

注：“-”表示無(wú)數(shù)據(jù)

1)岬灣型砂質(zhì)海岸特征

研究區(qū)岬灣型海岸主要發(fā)育于普蘭店灣以南，高大的基巖深入遼東灣，全新世海平面上升以來(lái)，逐漸形成的岬角、海灣遍布海岸。海岸主要受到與海岸垂直的入射波頻帶影響，并受岬角遮蔽，沉積物多來(lái)源于岬角基巖剝蝕(圖3a)。

2)沙壩-潟湖型砂質(zhì)海岸特征

研究區(qū)沙壩-潟湖型岸線主要發(fā)育于普蘭店灣以北。沙壩-潟湖型海岸按照攔灣沙壩成因劃分為3種亞型：連島型(圖3b)、沙壩型(圖3c)和沙嘴型(圖3d)。其中，紅沿河、李官浴場(chǎng)、白沙灣、仙人島、熊岳金沙灘、山海廣場(chǎng)岸段均為沙壩型海岸，原始泥沙來(lái)源于冰消期海侵推移，現(xiàn)在主要接受河流補(bǔ)給，岸線綿長(zhǎng)，多發(fā)育于開(kāi)闊海灣內(nèi)；仙浴灣岸段為連島型海岸，發(fā)育有與情人島相連的連島砂體，低潮時(shí)可徒步上島；臥龍山莊、大風(fēng)口浴場(chǎng)岸段均為沙嘴型海岸，波能在河口沙壩向海側(cè)消散，泥沙受與海岸斜交的波浪縱向運(yùn)移逐漸形成了狹長(zhǎng)的砂質(zhì)海岸，具有向下浪向生長(zhǎng)的特性。沙壩-潟湖型海岸由于特殊的漁業(yè)價(jià)值，海岸開(kāi)發(fā)活動(dòng)較為嚴(yán)重，紅沿河、北海浴場(chǎng)等岸段已經(jīng)嚴(yán)重退化，基本喪失了砂質(zhì)海岸的旅游價(jià)值。

圖3　遼東灣砂質(zhì)海岸地貌組合示意圖[16]Fig.3　Sketch map of geomorphic assemblage of the sandy coast along the Liaodong Bay[16]

3.2遼東灣東岸海岸動(dòng)力特征

研究區(qū)南部發(fā)育浪控海岸，屬弱潮環(huán)境，潮差僅1.3 m，為遼東灣東岸K值最大區(qū)域；黃龍尾咀到長(zhǎng)哨之間的岸段發(fā)育有金州灣、普蘭店灣等深入內(nèi)陸的海灣，水淺浪小，加之灣內(nèi)養(yǎng)殖密集，減小了波能對(duì)海岸影響，波浪與潮汐作用相對(duì)平衡，形成過(guò)渡型海岸；長(zhǎng)哨至白石咀發(fā)育向海突出的長(zhǎng)興島、西中島與交流島，且海岸朝向與強(qiáng)浪向一致，波浪在海岸動(dòng)力中占據(jù)主導(dǎo)，發(fā)育浪控型海岸；白石咀到鲅魚(yú)圈港岸段潮差升高至2 m，但秋季北向浪發(fā)育，仍然形成了過(guò)渡型的海岸動(dòng)力環(huán)境；鲅魚(yú)圈港至遼河口處平均潮差達(dá)到2.5 m以上，該區(qū)雖在秋季有大風(fēng)，但風(fēng)距較小，波高不大，波浪對(duì)海岸動(dòng)力控制遠(yuǎn)小于潮汐，發(fā)育潮控海岸地貌，在遼河口等大中型河口區(qū)還發(fā)育了良好的潟湖濕地生態(tài)系統(tǒng)(圖4)。

圖4　研究區(qū)K值分布Fig.4　Distribution of parameter K in the study area

遼東灣東岸受波浪與潮汐差異性控制，海岸動(dòng)力環(huán)境具有分帶性。黃龍尾咀以南、長(zhǎng)哨-白石咀岸段發(fā)育浪控型海岸地貌，以高潮帶發(fā)育礫石帶為主要特征(圖5a～圖5c)，并形成穩(wěn)定的波浪破碎帶與沿岸輸沙帶；黃龍尾咀-長(zhǎng)哨、白石咀-鲅魚(yú)圈港發(fā)育過(guò)渡型海岸地貌，波浪、潮汐作用均衡，波浪形成潟湖，潮汐維持潟湖穩(wěn)定。鲅魚(yú)圈以北發(fā)育潮控型海岸地貌，波浪作用較小，潟湖廣泛發(fā)育，海岸建設(shè)開(kāi)發(fā)活動(dòng)最為嚴(yán)重。

圖5　部分砂質(zhì)海岸地貌特征Fig.5　Geomorphic features of parts of the sandy coast

3.3砂質(zhì)海岸動(dòng)力地貌特征及分布

Wright和Short對(duì)澳大利亞?wèn)|南部幾十個(gè)海灘進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的研究，認(rèn)為Dean參數(shù)Ω與海灘剖面、微地貌結(jié)合可以劃分海灘類(lèi)型，并以此建立了劃分方案[20]。Ω<1時(shí)為反射型海灘，1≤Ω≤6時(shí)為過(guò)渡型海灘，Ω>6時(shí)為消散型海灘[20]。過(guò)渡型海灘根據(jù)地貌特征還可以劃分為4種類(lèi)型：沿岸壩-槽型、韻律沙壩型、橫向沙壩型及低潮臺(tái)地型(脊-溝型)。

Dean參數(shù)Ω由公式(1)求解，解算結(jié)果見(jiàn)表2。

(1)

式中，Hb為破波波高，ωs為前濱泥沙沉降速率，T為波浪周期；Hb及ωs可分別按照式(2)、(3)進(jìn)行求解[21]：

(2)

(3)

式中,D為前濱沉積物中值粒徑即D50，R為沉積物顆粒相對(duì)(水)密度，υ為水的黏滯系數(shù)，C1=18，C2=1.0。

表2　研究區(qū)砂質(zhì)海岸參數(shù)值

Ω值計(jì)算結(jié)果表明：遼東灣東岸中的砂質(zhì)海岸發(fā)育消散型海灘與過(guò)渡型海灘2種類(lèi)型(表2)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料將研究區(qū)過(guò)渡型海灘劃分為低潮臺(tái)地、橫向裂流沙壩、沿岸沙壩-凹槽型三種類(lèi)型。其中，大黑石、夏家河子、紅沿河、臥龍山莊、熊岳金沙灘、山海廣場(chǎng)發(fā)育消散型海灘，仙浴灣與大風(fēng)口浴場(chǎng)為低潮臺(tái)地型海灘，李官浴場(chǎng)為橫向沙壩型海灘，仙人島浴場(chǎng)發(fā)育沿岸沙壩-槽型海灘，白沙灣浴場(chǎng)與北海浴場(chǎng)由于建設(shè)活動(dòng)導(dǎo)致海岸微地貌被嚴(yán)重破壞，無(wú)法確定這兩段砂質(zhì)海岸的具體動(dòng)力地貌類(lèi)型(圖6)。

圖6 研究區(qū)海灘剖面特征Fig.6　Details of beach profiles in the study area

遼東灣東岸砂質(zhì)海岸動(dòng)力地貌分布受波浪控制。普蘭店灣以南海岸受西北浪向影響，發(fā)育消散型海灘；普蘭店灣、復(fù)州灣等海岸深入內(nèi)陸，波浪能量較小，發(fā)育過(guò)渡型海岸動(dòng)力地貌；復(fù)州角-白石咀海岸深入遼東灣，朝向偏北，平均波高高達(dá)0.7 m，發(fā)育消散型海岸動(dòng)力地貌；白石咀以北海岸波浪作用不顯著，平均波高在0.4 m左右，以過(guò)渡型海岸動(dòng)力地貌為主(圖7)。

圖7　遼東灣東岸海岸動(dòng)力地貌分布Fig.7　Distribution of coastal dynamic geomorphology along the eastern coast of the Liaodong Bay

4　討　論

遼東灣東岸砂質(zhì)海岸沉積物以石英、長(zhǎng)石為主，中值粒徑(D50)整體具有自南向北先增加后減小的趨勢(shì)(除大黑石、北海浴場(chǎng))，分選系數(shù)變化較為復(fù)雜，無(wú)明顯趨勢(shì)性。中值粒徑值為0.16～1.10 mm，大風(fēng)口浴場(chǎng)、北海浴場(chǎng)中值粒徑值最大，分別達(dá)到0.8和1.1 mm，這兩段砂質(zhì)岸線均受到人為干擾，沙灘呈侵蝕后退狀態(tài)，調(diào)查顯示北海浴場(chǎng)主要靠人工養(yǎng)灘進(jìn)行維持。夏家河子和山海廣場(chǎng)岸段中值粒徑平均值最小，分別為0.017 mm和0.019 mm，這兩段岸線均發(fā)育于遮蔽海洋動(dòng)力環(huán)境中，有充足的河流泥沙通過(guò)沿岸運(yùn)移等方式補(bǔ)給。遼東灣東岸砂質(zhì)岸線表層沉積物分選系數(shù)多集中于較好到中等之間，僅仙人島岸段分選較差，達(dá)到1.2。

圖8　研究區(qū)表層沉積物中值粒徑D50與Dean參數(shù)Ω關(guān)系Fig.8　Relationship between the median diameter D50 of the surface sediment and the Dean parameter Ω in the study area

砂質(zhì)海岸前濱表層沉積物粒度參數(shù)與海岸動(dòng)力環(huán)境具有很好的相關(guān)性，可以通過(guò)中值粒D50徑與Dean參數(shù)Ω進(jìn)行驗(yàn)證。研究區(qū)砂質(zhì)海岸Dean參數(shù)Ω和前濱表層沉積物中值粒徑D50具有負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖8)，說(shuō)明Dean參數(shù)Ω對(duì)研究區(qū)海岸動(dòng)力、剖面形態(tài)具有很好的指示性，利用Dean參數(shù)對(duì)本研究區(qū)海岸地貌進(jìn)行研究是可行的。

5　結(jié)　論

1)遼東灣砂質(zhì)海岸按照岸灘形態(tài)組合特征和成因特征可以劃分為岬灣型海岸與沙壩-潟湖型海岸兩種，前者主要發(fā)育于普蘭店灣以南，后者發(fā)育于普蘭店灣以北。其中，沙壩-潟湖型又可劃為沙壩型、連島型和沙嘴型三種亞型。大黑石、夏家河子與北海浴場(chǎng)岸段發(fā)育岬灣型海岸，紅沿河、李官浴場(chǎng)、白沙灣浴場(chǎng)、仙人島浴場(chǎng)、熊岳金沙灘、山海廣場(chǎng)岸段發(fā)育沙壩型海岸，臥龍山莊、大風(fēng)口浴場(chǎng)岸段發(fā)育沙嘴型海岸，連島型海岸在研究區(qū)僅發(fā)育于仙浴灣岸段。研究區(qū)內(nèi)沙壩-潟湖型海岸分布最廣，岬灣型海岸次之。

2)遼東灣東岸動(dòng)力環(huán)境按照浪潮作用指數(shù)K可以劃分為浪控型、潮控型與過(guò)渡型三種類(lèi)型，潮控型海岸僅發(fā)育于鲅魚(yú)圈以北潮差較大岸段，潟湖廣泛發(fā)育。浪控型則發(fā)育于黃龍尾咀以南與長(zhǎng)哨-白石咀波高較大的岸段，以高潮帶發(fā)育礫石帶為特征。過(guò)渡型分布于黃龍尾咀-長(zhǎng)哨、白石咀-鲅魚(yú)圈等較深的港灣岸段。K值的發(fā)育受波浪與潮汐分布的共同控制，具有很好的地域性。

3)按照Dean參數(shù)Ω將研究區(qū)砂質(zhì)岸線動(dòng)力地貌劃分為消散型和過(guò)渡型兩種類(lèi)型，過(guò)渡型動(dòng)力地貌按照剖面形態(tài)又可以劃分為低潮臺(tái)地型、橫向沙壩型、沿岸沙壩-槽型三種類(lèi)型。大黑石、夏家河子、紅沿河、臥龍山莊、熊岳金沙灘、山海廣場(chǎng)岸段發(fā)育消散型動(dòng)力地貌，仙浴灣、大風(fēng)口浴場(chǎng)岸段發(fā)育低潮臺(tái)地型動(dòng)力地貌，橫向沙壩型與沿岸沙壩-槽性分別分布于李官浴場(chǎng)岸段與仙人島浴場(chǎng)岸段。普蘭店灣以南、復(fù)州角-白石咀岸段波高較大，發(fā)育消散型海岸動(dòng)力地貌，普蘭店灣、復(fù)州灣、白石咀以北波高小于0.4 m的岸段發(fā)育過(guò)渡型海岸動(dòng)力地貌。經(jīng)驗(yàn)證，研究區(qū)Dean參數(shù)Ω與前濱表層沉積物中值粒徑D50具有很好的負(fù)相關(guān)性，可以作為研究區(qū)砂質(zhì)海岸動(dòng)力與剖面形態(tài)的指示因子。

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Geomorphic Features of Sandy Coast Along the Eastern Coast of the Liaodong Bay

YU Xiao-xiao1, GU Dong-qi1, YAN Wen-wen1, XIA Dong-xing1,DU Jun1, LIU Shi-hao1,2

(1.TheFirstInstituteofOceanography,SOA, Qingdao 266061, China;2.CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,OceanUniversityofChina,Qingdao 266001, China)

Based on measured sections, grain size of surface sediment and hydrological data of 12 segments of sandy coast along the eastern coast of the Liaodong Bay, the types and dynamic environment of the sandy coast are studied and the dynamic geomorphological features of the sandy coast are also discussed by using Dean ParameterΩ. The results show that two types of coast, the cape-bay type and the barrier-lagoon type, are developed along the sandy coast in the study area, which are influenced by three types of coastal dynamic environments, i.e. wave controlled type, transitional type and tide controlled type. Based on the Dean ParameterΩ, the dynamic geomorphology of the sandy coast along the eastern coast of the Liaodong Bay can be divided into two types: the dissipative type and the transitional type. Both of them are alternatively distributed along the eastern coast of the Liaodong Bay.

eastern coast of the Liaodong Bay; sandy coast; coastal type; Dean ParameterΩ

1002-3682(2016)03-0052-11

2015-06-26資助項(xiàng)目：中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金資助項(xiàng)目——海岸帶保護(hù)區(qū)保護(hù)范圍選劃方法研究(2014G16)；海洋公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)——遼寧省、山東省砂質(zhì)海岸質(zhì)量調(diào)查及養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究(200905008)作者簡(jiǎn)介：于曉曉(1989-)，男，碩士研究生，主要從事海岸帶環(huán)境演化方面研究. E-mail：xxy@fio.org.cn* 通訊作者：閆文文(1985-)，男，碩士，主要從事海岸帶空間規(guī)則方面研究.E-mail：yanwenwen@fio.org.cn(陳靖編輯)

P736

Adoi:10.3969/j.issn.1002-3682.2016.03.006