川渝地区基岩性河流定向钻穿越探讨

近年来,川渝地区天然气管网建设进入了一个高速发展的阶段。通过对该地区基岩型河流穿越进行比较分析,着重论述了定向钻穿越方式在这些河流中的运用,针对可能出现的问题进行了分析,为今后的该类河流定向钻穿越作了有益的探讨。

基岩弯曲河段洪水水流结构的试验研究

低坡度基岩弯曲河流在地质构造控制区域广泛存在(床面坡度小于5‰),洪水对基岩弯曲河流的河床淤积与侵蚀具有较大影响,但以往研究对基岩弯曲河流的洪水动力结构认识不足。通过几何概化基岩弯曲河段,考虑Froude相似与边壁粗糙,建立基岩弯曲河道概化模型,分析洪水下的弯道水面线分布、时均流场与湍流结构特性。结果表明:在洪水流量下,弯顶上游出现最小水面横比降、凸岸水流分离、凹岸双环流发育、流速下潜且二次环流强度达到最大,在弯顶下游水面横比降达到最大并出现环流分裂;床面切应力分布于凸岸水流分离以及弯顶上游中心区域,横向动量输移集中于弯顶上游。试验结果为基岩弯曲河道中的床面侵蚀与沿程淤积提供了水动力方面的解释。

祁连山东段基岩河道宽度对差异性构造抬升的响应

河道宽度调整是基岩河流系统响应构造、气候、岩性等外部扰动的重要方式之一。对祁连山东段山区基岩河流进行的水力几何学研究发现，河道宽度调整是祁连山地区基岩河流响应构造驱动的重要方式之一。位于低山带的冰沟河河道宽度向下游增加的速率明显高于位于高山带的宁缠河，河道宽度一面积回归拟合结果显示，冰沟河河道宽度一面积指数（b′）值为0．55，而宁缠河为0．46。对冰沟河和宁缠河河床基岩露头硬度进行的测量和计算显示，两条河流平均硬度值（R）分别为58．8±8．8和66．0±7．2。对比河道宽度向下游的调整变化与河床基岩露头的硬度变化，发现二者无明显相关关系，说明基岩抗蚀性不是控制河道宽度变化的主要因素。对比河道宽度的系统变化与区域差异性构造抬升速率的分布模式，发现宁缠河位于高抬升速率（高山带）地区的河段河道宽度较窄（b′≈0．44），而冰沟河位于低抬升速率（低山带）地区的河段河道宽度较宽（b′≈0．55）。因此，可以推断高山带和低山带河流河道宽度向下游增加速率的系统差异，应该是河道响应不同地貌带间差异性构造抬升的结果。此外，利用经验模型和Finnegan等的模型对冰沟河和宁缠河河道宽度进行了预测，结果显示经验模型较好地预测了河道宽度的系统变化趋势，而Finnegan等的模型则更好地体现了河道内部特征的变化和各种影响因素间的相互作用。

祁连山北部基岩河道宽度对构造和岩性的响应

活动造山带基岩河流地貌研究,目前已成为构造地貌学研究的前沿和热点。河道宽度形态的调整变化是基岩河流响应构造、岩性和气候等扰动的重要方式之一。通过研究祁连山北部地区6个重点流域基岩河道的宽度形态发现:河道宽度总体上呈现出东西向和南北向的变化特征,河道向下游增宽的速率,东段地区显著高于中段地区,低山带显著高于高山带;对比河道宽度的变化特征与构造抬升速率及岩性抗蚀性的变化,可以推断:在祁连山北部地区,基岩河道宽度响应构造抬升和岩性抗蚀性的变化进行了系统地调整,构造抬升控制了流域河道宽度变化的总体趋势,而岩性抗蚀性变化则导致了流域内部局部河段河道宽度的大幅波动。在祁连山北部地区开展的基岩河道宽度形态研究,为利用基岩河道形态研究造山带的构造变形奠定了基础,对于探索构造抬升背景下地貌的发育过程具有十分重要的意义。

祁连山东段基岩抗蚀性评估及其对河道宽度的影响

基岩抗蚀性是影响基岩河道宽度变化的重要因素之一,如何合理的评估基岩的抗蚀性一直以来都是地貌学关注的一个难点问题。本研究采用Selby岩性评分方法对祁连山东段地区基岩河道的抗蚀性进行了评估,综合考虑了基岩硬度及节理发育特征等因素对抗蚀性的影响,并在此基础上探讨了岩性对河道宽度变化的影响。研究发现,在河段尺度上,岩性控制着河道宽度的调整变化,但是这种影响是叠加在构造抬升背景之上的,基岩河道形态的变化是构造和岩性共同作用的结果。此外,由于沉积通量双重效应的存在,河宽和比降对构造和岩性扰动的响应表现出明显不同的特征:在沉积供给量较低的河段,宽度与比降协同变化,共同响应扰动;而在沉积供给量较高的河段,河道则以宽度的调整变化为主。