水下光场及其影响机制的水槽模拟实验研究

测定了水下光合有效辐射 (PAR)、光谱成分及悬浮物、叶绿素a等参数 ,分析了水下PAR变化及光谱分布、光衰减系数的光谱分布、辐照度比的变化、水下光场的数值拟合 .结果表明 ,PAR的垂直分布主要取决于水体中的物质组成 ,从静止到小水流、大水流状态 ,PAR的衰减显著增大 ,分别由 1增大到 2m- 1,再到 4m- 1;表面辐照度最大值一般在 5 6 0nm左右 ,随着深度增加最大值出现波段向红光波段移动 ,水下光谱在蓝光波段衰减最强烈 ,其次是绿光、红光 ;光衰减系数随着波长的增加大致呈下降趋势 ,向下辐照度衰减系数在静止、小水流、大水流 3种状态的值分别在 0 .75～ 2 .5 6 ,2 .30～ 4 .6 6 ,3.5 1～ 10 .34m- 1间变化 ;辐照度比最小值出现在蓝紫光波段 ,但在 5 80和 70 0nm附近出现两个峰值 ;在通过对光学参数与主要影响因子进行数值拟合以及计算叶绿素a对衰减系数的贡献率发现 ,水流变化引起的悬浮物浓度增加是造成水下光衰减的主要因素 .

直流聚焦超前探测影响因素及水槽模拟实验

采用基于异常电位法的三维有限元数值模拟方法,对影响直流聚焦超前探测效果的各种因素进行了数值计算,以异常幅度大于三倍均方误差为标准,对各种影响因素是否忽略进行了判定。结果表明,距离隧道轴线6m之外的旁侧异常体对超前探测效果影响很小,坑道后方的金属体对超前探测效果几乎没有影响,坑道正前方水体灾害的规模大小对聚焦电流法超前探测距离的确定影响较大。最后制作隧道空腔模型进行水槽模拟实验,该实验验证了九极聚焦法的实际可行性,并且其探测效果明显优于传统的单极装置。

干旱条件下冲积扇的沉积构型和演化过程:基于水槽模拟实验

利用延时相机以及3D激光扫描仪等设备,通过水槽实验获得了74组扇面地貌数据,并采用定量化的软件对这些数据进行了精细的沉积学分析,明确了干旱条件下冲积扇的沉积演化过程及其控制的沉积构型。研究表明:(1)干旱条件下冲积扇沉积演化过程中水动力、水流样式、扇体增生规律等均存在明显的差异性,根据这些差异将整个模拟实验分为早期、中期、晚期3个阶段。(2)实验早期,扇体水动力较强,主控沉积作用为片流沉积,根据片流沉积的分布范围,可将其分为整体片流沉积和局部片流沉积。(3)实验中期,扇体中远端水动力及扇面扩大速率均有所减小,主控沉积作用为非限定性水道,主要沉积体为朵体沉积,非限定性水道主要分布在近源端,而朵体主要分布在水道末端的开阔地带。(4)实验晚期,受巨大的扇体影响,水动力进一步减小,主控沉积作用为限定性水道沉积。(5)通过实验研究,建立了具有明显3层结构的干旱条件下冲积扇沉积构型模式,其中底层是片流朵体复合体、中层为非限制性水道与末端朵体复合体、顶层是水道和小型末端朵体复合体。

基于水槽沉积模拟实验的不同类型辫状河心滩坝发育特征及主控因素分析

辫状河具有较多的沉积类型和复杂的形成机理,易形成优质储集沙体。为研究不同类型辫状河心滩坝发育特征及其主要控制因素,结合不同地区的辫状河类型,以底形坡度、河道宽度及河岸类型为地质变量,基于水槽沉积模拟实验,设计3种类型辫状河,即开阔型辫状河、限制-开阔型辫状河和限制型辫状河;控制不同水流大小和加沙量,根据水槽沉积模拟实验结果,分析不同类型辫状河心滩坝沉积特征及定量表征参数。结果表明:开阔型辫状河心滩坝长宽比介于3~11,平均为6,以纵向沙坝为主;限制-开阔型辫状河心滩坝长宽比介于2~5,平均为3,以纵向沙坝和侧向沙坝为主;限制型辫状河心滩坝长宽比介于1~3,平均为2,以侧向沙坝和横向沙坝为主。底形坡度、水流强度与河岸类型是影响不同类型辫状河心滩坝沉积差异的主要因素,其中,不同因素引起辫状河心滩坝形态特征及几何规模的差异,可为古辫状河心滩坝沉积的精细表征提供定量参数和理论依据。

干旱型分支河流体系沉积特征与演化过程——水槽沉积模拟实验研究

在干旱气候背景下,盆地边缘可形成一种发育于盆地边缘并顺源延伸至湖盆边缘终止的大型沉积体系,即分支河流体系,其主体往往被称为冲积扇。分支河流体系规模较大,沉积过程复杂,其沉积物可形成大规模的油气、水储层。为了明确干旱型分支河流体系沉积演化过程及其不同时期沉积特征的差异,通过水槽沉积实验模拟再现其沉积过程,并采用三维激光扫描、延时拍摄等技术手段精确监测。研究结果表明:1)分支河流体系的半径、边缘糙度与模拟期次(沉积物供给)呈对数相关关系,同时其增生规律呈现明显的阶段性差异,据此可将沉积演化过程划分为早期、中期及后期三个阶段。2)各阶段沉积特征存在较大差异,初期阶段以片流为主,片流单元在分支河流体系表面呈连片状多期次迁移叠置,中期阶段非限制性河道的侧向迁移及与其远端相连的限制性河道的形成与废弃共同主导了沉积过程,后期阶段非限制性河道发育程度大大降低而限制性河道发育程度大大增加并主导沉积过程。3)分支河流体系的三阶段演化导致其本身由三个沉积特征差异较大、空间结构迥异的沉积层构成,包括底层片流朵体复合体、中层非限制性河道与限制性河道切割叠覆体、顶层限制性河道切叠沉积体。

冲积扇研究现状及沉积模拟实验——以碎屑流和辫状河共同控制的冲积扇为例

近年来,对冲积扇复杂沉积机制与沉积过程的研究受到关注,取得了较大进展。从冲积扇的分类及其沉积特点、冲积扇沉积储层构型表征方法及冲积扇沉积机制等方面对冲积扇研究现状进行了详细综述。之后,针对碎屑流与辫状河共同控制下冲积扇水道演化机制不明的情况,利用水槽沉积模拟对冲积扇过程进行了沉积实验模拟。研究表明,冲积扇具有多种分类方案,反映了冲积扇的多样性和复杂性;冲积扇表征技术主要有现代沉积、野外露头、地下密井网解剖和水槽沉积实验模拟等方法;控制冲积扇发育的异旋回因素主要有:构造差异活动、同生断层的组合样式及物源气候的变化等;自旋回因素控制下冲积扇存在多种沉积机制,其决定了冲积扇内部构型单元的分布。通过水槽沉积模拟实验研究发现,对碎屑流与辫状河共同控制下冲积扇沉积过程具有如下特点:1在扇体初始雏形形成后,水携沉积物具有向扇面低势部位堆积的趋势;2扇面辫状水道存在两种重要的迁移方式,单一主水道迁移和分叉式次水道迁移方式。单一主水道的迁移是导致扇体辐向前积增大的主要原因,而分叉式次水道迁移方式是扇体展宽的重要机制;3在构造条件相对稳定的情况下,多期扇体具有明显向源退积的特征。在前述研究基础上,探讨了下一步冲积扇的研究方向。

对湖平面下降的定量计算的水槽实验

水体深度变化是沉积体发育的重要影响因素,对于水体深度变化的定量恢复具有重要的意义。利用控制变量法通过除水体深度以外的一切因素保持不变的水槽模拟实验,观察记录模拟扇三角洲向湖方向最大发育位置随湖平面下降的变化,最终得到扇三角洲向湖方向最大前积距离和湖平面下降深度之间的定量关系,通过数据整理分析,建立两者和底形坡度间的几何数学关系,作为湖平面下降的定量恢复的计算公式。为了验证实验的有效性,在增加重复试验的基础上,又进行了两个系列的重复对照试验,以排除人为划定最大位置和物源供应速率改变的影响。

工作面内隐伏含水体电法探测的实验研究

为探明工作面底板内隐伏含水体,研究利用一种新的直流电法——平行双极-偶极电阻率法——进行探测.采用物理模拟方法,实验模拟在大型水槽中进行,利用铁块模拟含水体,水模拟围岩.在资料处理解释方面,采用电阻率层析成像反演计算目标体的位置.实验表明,采用平行双极-偶极电阻率法探测工作面内隐伏的含水体是一种行之有效的方法,该方法也因其观测信号强、适应范围广的优点,具备广阔的应用前景.

A对称复合四极剖面法的实验与研究——经验切线法确定油层埋深

大量水槽模拟实验发现，A对称复合四极剖面法梯度异常（Ga)曲线的宽度与油层模型在水槽中的沉放深度存在着明显的因果关系。经研究，我们归纳出一种利用剖面曲线直接计算油层埋藏深度的经验切线法，实验结果表明，在油藏跨径相对其埋藏深度足够大，油层比较单一、电极距选择得当的情况下，采用该方法计算油层埋藏深度是可行的。

井地电法三维物理模型试验

文中通过采用不锈钢管模拟金属套管,细铜棒模拟供电电极,高阻绝缘板代表油层,紫铜板代表水层,并利用128道网络电位记录仪器水槽模拟实验,获得单一模型、横向和纵向组合模型的地面电位异常。通过研究钢套管井中供电存在高阻或低阻异常体时,地面电位等值线异常规律,可为井地电法研究油气储层或水层提供物理依据。模拟实验结果表明,通过向油井中供直流电,在水(地)面测量电场分布的井地工作方式的直流充电法,对于目标油气藏能够有效地消除其上方电性不均匀的影响,特别是对于上、下几套油水层同时存在,且层与层之间存在一定距离时,井地电法有可能圈定出不同储层的分布范围。因此,此法有可能在油田开发和注水开采中监测以及寻找剩余油气分布发挥重要作用。