探地雷达在白洋淀湖底地层结构探测中的技术攻关与实践

白洋淀湖底地层调查对于白洋淀生态地质调查、湖底生态清淤及湿地生态保护具有非常重要的现实意义。为系统探明白洋淀湖底地层结构,从区域尺度对湖底地层实现完整刻画,为钻探调查提供精确的靶区数据支撑,创新了探地雷达应用范围,采用船载方式,透过水体开展了湖底地层勘查。剖析白洋淀湖底结构探地雷达勘探技术难点,分析了含底泥和不含底泥2种情形下水上勘探电磁波的传播特征和湖底原生地层的地球物理响应条件,建立了淀水+淤泥层+湖底原生地层的湖底简化结构模型。通过对比国内外主流探地雷达系统不同硬件设备的勘探能力与适应条件,优选出双皮划艇搭载50 MHz低频组合天线的工作模式,结合适用于水下电磁波弱信号提取的数据处理技术,获得了白洋淀湖底15 m深度范围的地层结构数据。结果表明,此种工作模式适用于湖区水深小于5 m的水域,原生地层电磁波整体呈现弱反射特征,湖底15 m深度范围内存在2~3组砂层反射界面。淤泥层会大大削弱湖底原生地层的电磁波反射强度。存在厚砂层的水域,电磁波会形成强反射波组,砂层展布形态刻画清晰,砂层厚度变化在0~3 m之间。本项研究实现了湖底地层结构建模分析、天线勘探模式优选、数据处理过程优化等技术集成。该技术成果为白洋淀淀区地下水与地表水三维地质建模提供了基础依据,为湖底地层钻探勘查提供了靶区支撑,有力推动了白洋淀湿地水-陆一体化探测技术方法体系的构建。

长江徐六泾河段深潭演变特征及对隧道建设的影响

以实测资料为基础,对长江下游徐六泾河段深潭的发育、发展等演变特征及活动性进行分析。结果表明,2003年前,主槽最低点一般在-40 m以内,无明显的深潭存在。2003年后,受苏通长江大桥等工程建设影响,出现-40 m以下深潭。此后,随上游来沙减少及两岸徐六泾节点整治工程实施,深潭冲深发展:2007年后冲刷至-50 m左右,2020年刷深至-70 m以下。相关研究表明,桥梁工程对水动力和河床冲淤的影响范围一般在5~6 km,加之徐六泾河段下段为展宽段,水流减缓,深潭无明显冲刷下移的趋势,对下游海太过江隧道的布设不会造成明显影响;但考虑深潭冲深发展,需加强对深潭变化的监测。

石灰改良粉土的冻胀特性试验研究

粉土因毛细水发育表现出较强冻胀特性,在冻土区建设中需关注其冻害问题。土中掺入石灰是一种常见的化学土质改良方法,但石灰对粉土的冻胀特性影响尚不清晰。为研究石灰改良粉土的冻胀特性和效果,进行了开敞系统下的一维冻胀试验,分析不同掺灰量下的温度场、变形场和水分场变化规律和机理。研究发现:土样随掺灰量增大,其冻结深度先增大后减小,冻胀量和补水量持续减小,而冻胀率先减小后增大,各指标呈不同变化规律,冻胀特性复杂;一定条件下提高掺灰量可减小冻结深度和冻胀量直至低于素土,土样抗冻性提高;而随着掺灰量变化,石灰改良粉土的冻胀率始终高于素土,土样抗冻性改良不显著。因此,在实际工程中,不能仅通过单一指标评价石灰改良粉土的效果,需结合冻结深度、冻胀量和冻胀率三个指标,综合评价石灰对粉土抗冻性的改良效果。

高密度地震映象勘查方法及应用实例

介绍了高密度地震映象勘查方法 ,论述了其不同于常规浅层地震反射波法的特点 ;并通过陆上和水域 3个工程地质勘察实例地下空洞勘查、江底沉船探测以及河道淤泥层厚度调查 。

特大暴雨作用下土壤盐分运移特征研究

利用粉砂壤土柱研究特大暴雨过程中土壤盐分运移特征结果表明 ,当地下水埋深为 1.5m时特大暴雨作用下 0～ 30cm土层土壤盐分下移至 30～ 10 5cm土层段 ,属浅位脱盐 ,雨后土壤盐分极易再次升至耕作层 ;地下水埋深为 2 .5m时 0～ 83cm土层土壤盐分下移至 83～ 2 0 0cm土层段 ,其淋洗效果最佳 ;地下水埋深为 3.0m时 10 0～ 2 0 0cm土层土壤盐分下移至 2 0 5～ 2 5 5cm土层段 ,属深部脱盐。

石岛新港港池回淤变化分析

通过不同时期的水深对比对石岛新港港池的回淤进行了研究,对比分析了研究区港池回淤2 a的变化,进行了港池开挖区海底地形变化分析,定量评价了淤积幅度,分析了影响淤积变化的主要因素和淤积变化规律,提出开挖负地形、岸线码头建设、较强台风浪是导致淤积加快的主要原因,为港池维护和设计提供依据。

高频电磁波传播速度在水及淤积砂土中影响因素实验研究

水及淤积土中电磁波传播速度是实现水上探地雷达(GPR)探测数据准确时深转换的关键因素.论文基于探地雷达实测结果分析了水温、盐度、浊度对水中电磁波速的影响和粒径组成、含水量变化对砂土介电常数(电磁波速)的影响,建立了淤积砂土介电常数模型并给出了相应速度计算方法.研究表明水中电磁波速主要受水体盐度影响,随盐度增大而指数减小.淤积砂土介电常数符合Looyenga模型,现场探测时可根据土样三相体积比确定土体介电常数,进而确定土体电磁波速,实现GPR数据时深准确转换.

基于ETM遥感影像的二滩库区水深反演研究

在常规测量研究的基础上,通过分析ETM遥感影像不同波段对水体、水深的敏感性,选取二滩水电站库区上段37断面以上河段,基于GIS平台建立了水深和相应的ETM适宜波段间的比值法水深遥感反演模型,从而快速获取大范围水域水深信息,整体精度达到80%以上。遥感反演水深作为评价浅水区泥沙淤积及其发展趋势的经济可行的方法之一,为库区泥沙淤积研究提供了新的思路。

平衡含沙量、平衡水深与海床冲淤计算

利用平衡含沙量原理,通过水槽试验得出悬扬型和沉降型两种平衡含沙量及相应表达式,进一步利用平衡水深概念,导出海床冲淤计算公式,利用该公式计算了上海国际航运中心洋山港区的海床冲淤变化,计算结果与物理模型试验结果一致,验证了该公式的合理性,可以应用于实际工程中。

320M双频测深仪淤泥测量分析

对 32 0 M双频回声测深仪的测量淤泥厚度的性能进行了静态、动态测试和分析 ,测试结果表明在平缓的水下地形处 ,32 0 M淤泥厚度测量的结果较为稳定 。

台电煤港泥沙骤淤特征和形成条件研究

台电煤港在台风浪作用下往往会发生严重的泥沙骤淤。为了解淤泥质海港的骤淤特征,本文依据台电煤港的现场观测资料,特别是台风后连续多日的水深和浮泥密度观测资料,分析了台电煤港的台风骤淤量、淤泥面随时间变化过程和淤泥密度垂线分布等骤淤特征,归纳出了骤淤发生条件,并提出了利用部分表层淤泥作为水深使用的适航水深技术作为应对台电煤港泥沙骤淤的主要措施。台电煤港的骤淤特征、骤淤形成条件以及适航水深技术,可为其他淤泥质海港的骤淤研究提供参考。

饶河鄱阳湖湖区航道整治疏浚方案

在对饶河湖区航道情况及碍航浅滩特性分析的基础上,建立研究河段的一维水流数学模型,利用实测资料进行模型验证。运用数学模型计算设计流量条件下的湖区航道各浅滩段航槽疏浚深度的关键参数及工程前后的水面线变化,分析工程后的水动力条件变化及航槽断面流速变化。结果表明,工程后研究河段水位下降,河段水力比降减小,湖区浅滩段航槽断面平均流速减小,双港下游河道段流速增加。采用规范公式计算航槽疏浚后湖区各浅滩段航槽的年回淤厚度,研究结果可供设计单位参考。

砂混淤泥地基强夯置换墩深度估算

结合曹妃甸矿石码头二期轨道梁地基加固工程,砂混淤泥地基采用强夯置换法施工,采用土力学理论分析强夯置换墩深度,施工后置换墩采用重型动力触探试验,验证了计算方法的合理性,可为类似工程施工提供参考。

黄河三角洲埕岛地区近年海底冲淤规律及水深预测

通过对1976～1995年黄河三角洲地区埕岛海域的水深资料以及近年来实测的水深数据的分析,确定了黄河三角洲埕岛地区在1976年黄河改道清水沟后,从三角洲推进淤积期进入了海岸冲刷改造期。按冲刷速率、剖面坡度及其与季节变化的关系可分为快速冲刷阶段(1976～1980)、缓慢冲刷阶段(1981～1992)、以冲刷为主的冲淤调整阶段(1992年至今),海岸边带的后期冲刷改造受季节性影响也比较明显。在深度上基本以15m等深线为界,深水区淤积、浅水区冲刷。通过250m×250m网格化节点的实测水深变化的时间序列,采用二维平面的趋势面拟合方法,可以较好地对本海区的水深进行拟合并做出时间序列值的预测。

潮汐海岸等深线变化模式的应用开发

近年来随着河流入海泥沙减少等原因,我国海岸遭侵蚀的现象愈趋突出.研究岸滩演变规律、建立合理可行的预测方法有着重要而迫切的现实意义.运用宇多的等深线变化模型的原理,建立适用于潮汐海岸岸滩演变的预测模型.合理解决沿岸泥沙量沿水深分布的计算问题是建立模型的一个关键,为此引入潮间带破波历时分布的概念,提出了半潮时内的潮间带波浪输沙量及其沿岸滩断面的分布.运用该模型对鲁南侵蚀岸段进行了验证和预测计算,结果表明,计算结果合理,基本反映了该岸段的演变特征.

滨海海涂地区绿化及排盐工程技术探讨与研究

针对天津开发区原属于无植被海涂地区 ,四周无农、林、牧业依托的现实条件 ,系统地介绍了天津经济技术开发区在滨海浅潜水淤泥质软基础地区创建的“允许深度”的新概念和“浅密式”水平暗管排水新工艺 ,论述了工艺的技术组成、优越性和实施方法。从绿化建设可持续发展的角度出发 ,提出了综合治理类似盐碱海涂化地区的技术措施 。

Method of high-density seismic imaging exploration and application samples

The paper introduces the method of high-density seismic imaging exploration, discusses its features different from conventional shallow seismic reflection wave technique, and illustrates the application effect of the method using three samples of engineering geological explorations on land and in water exploration of underground cavity, location survey of sunk ship and investigation of channel silt depth.

福建东山湾1954～2008年间的海底冲淤变化

本文通过对比东山湾20世纪50、70、90年代和2008年等不同时期的海图和实测水深资料,对东山湾内近50 a间的海底冲淤变化特征进行了分析.结果表明：1954~2008年间,东山湾经历了从淤积向冲刷的转变.20世纪50年代至70年代,东山湾内滩涂和水下浅滩主要呈淤积特征,并以0、2 m等深线变化最大;20世纪70年代至90年代,东山湾内滩涂、水下浅滩及潮汐通道的水深和位置变化均较小,仅局部略有调整;20世纪90年代至2008年,东山湾整体呈冲刷状态,并以东北部和西南部最为明显.总体来看：东山湾内近50 a间的海底冲淤变化区域主要发生在水动力较弱的滩涂和水下浅滩区;东山湾口门潮汐通道处,长期处于冲淤动态平衡中.除了自然因素,漳江上游峰头水库的建成、东山湾东北部围垦、西南部八尺门海堤的建成及21世纪以来湾内海砂开采是近50a间东山湾局部冲淤变化的控制因素.

多沙河流横断面调整及其对排洪和输沙能力的影响

多沙河流输沙能力的变化，突出地表现为河槽横断面的调整。黄河下游高含沙洪水过后，使游荡型河段河槽宽深比大幅度减小，从而提高了同流量的输沙能力，但因此使排洪能力大幅度下降。频繁出现的高含沙洪水异常高水位证明，断面缩窄比前期河床淤高对洪水位的影响更大。为了解决排洪与输沙的矛盾，建议排洪与输沙分道，即尽可能将高含沙水流利用干流水库拦蓄，再用明渠向两岸高浓度输沙放淤，而河道只输送低含沙水流入海。

水流作用下悬挂式防污帘有效深度数值模拟

水流与结构相互作用下的防污帘有效深度是影响其防污效果的关键因素。为探究防污帘有效深度随流速等参数的变化,基于ADINA软件动网格控制技术,结合双向流固耦合方法建立悬挂式防污帘大变形二维有限元数值模型,以分析流速、帘长及配重对防污帘有效深度的影响规律。运用防污帘变形倾角,描述悬挂式防污帘在不同负载下的变形特征,并回归拟合防污帘相对有效深度的预测经验公式。结果表明:悬挂式防污帘相对有效深度随流速增大而减小,随相对帘长与配重的增大而增大;倾角随流速与相对帘长的增大而增大,随配重的增大而减小。