降雨击溅下鄂尔多斯松散砒砂岩粒径分选特性及其敏感性分析

为揭示降雨初期鄂尔多斯砒砂岩区松散砒砂岩的溅蚀机理,在室内开展人工降雨击溅侵蚀试验,研究降雨强度、坡度对松散砒砂岩溅蚀的影响。结果表明:1)利用变动率指标反映各粒级区间颗粒数量的变动幅度,能够更清晰直观反映溅蚀土样中各粒级颗粒数量受坡度、降雨强度的影响程度;2)坡度、降雨强度是砒砂岩发生溅蚀的主要影响因子,坡度在<30°时,降雨强度是影响降雨溅蚀的最敏感因子,随着坡度的不断增大,坡度对砒砂岩溅蚀的敏感性增强;3)松散砒砂岩表土颗粒在20°坡面上最易发生降雨溅蚀;4)溅蚀对砒砂岩散土颗粒中的细砂分选作用最为显著,其次是中砂、极细砂、粉砂。松散砒砂岩发生溅蚀的严重程度是降雨强度、坡度、土壤颗粒大小等多因素共同耦合作用的结果。深入分析溅蚀对松散砒砂岩粒径的分选规律,可为后续深入研究砒砂岩区的水力侵蚀机理提供参考。

北方土石山区植株密度对坡面流粒径分选的影响

为研究和阐明植株密度对坡面流粒径分选的影响,通过野外10°草地坡面恒流放水冲刷试验,定量研究3种植株密度(0株/m^2,20株/m^2,60株/m^2)在不同流量下(1m^3/h,2m^3/h,3m^3/h)的坡面流粒径分选性规律,从水动力学和侵蚀方式演变角度分析了植株密度对坡面流粒径分选性的影响。试验结果表明:(1)苜蓿草地侵蚀泥沙中细粉粒组分含量最多,其次是粗粉和细砂组分含量,而粗砂和粘粒组分含量最少。固定流量下,随着植株密度的增加,各粒径组分百分比及平均重量粒径(MWD)随时间的波动性增加,在侵蚀泥沙中细颗粒组分(粘粒、细粉粒、粗粉粒,粒径<50μm)富集比ER相应增加,而粗颗粒组分(细砂、粗砂,粒径>50μm)富集比ER有所减少。固定植株密度条件下,随着流量增加,各粒径组分百分比及MWD随时间的波动性减小,侵蚀泥沙中细颗粒组分富集比ER相应增加,而粗颗粒组分富集比ER增加,细颗粒组分富集比基本大于1,而粗颗粒组分富集比基本小于1。MWD与细颗粒含量呈负相关关系,与粗颗粒含量呈正相关。(2)细沟阶段侵蚀泥沙MWD明显大于片蚀阶段,而粒径分选过程的波动性较小。(3)水流剪切力τ及水流功率ω的增加导致片蚀阶段的缩短和细沟阶段的延长(除植株密度为60株/m^2),水流剪切力τ及水流功率ω的增加导致水流侵蚀力的增加,进而水流分离、输移粗颗粒增加。

粒径分选性与围压对砂砾岩水力压裂破裂影响机制研究

砂砾岩储层中砾石颗粒分布往往具有非均质性,这严重影响着压裂效果,探明其对砂砾岩储层水力压裂机制的影响是当前油气储层开发热点和难点。选用3种不同粒径分选性的井下砂砾岩岩芯,对其施加不同围压进行水力压裂试验,深入分析砂砾岩水力压裂破裂机制。研究结果表明:(1)低围压时,压裂曲线增压阶段中具有明显非线性,破裂压力(Pb)与起裂压力(Pi)之差(Pb-Pi)较大,增大围压,粒径分选性较差的砂砾岩压裂曲线增压阶段的非线性程度和Pb-Pi快速下降,而粒径分选性较好的砂砾岩变化幅度较小,Pb-Pi也较小;(2)破裂形态在低围压下表现为绕转砾石,当增大围压时,对于粒径分选性较差的砂砾岩,裂纹遇砾石表现由止裂到穿透的演化,而粒径分选性较好时,破裂形态表现与围压无明显关系;(3)压裂液滤失可诱导裂纹起裂,注射能影响着裂纹遇砾石的力学机制,当粒径分选性变化由差到好时直接影响压裂液滤失速率减小,导致压裂液滤失量减小,裂纹起裂压力增大,当围压增大时,注射能增大,裂纹曲折度减小。相关研究成果期望为砂砾岩油气储层改造提理论依据。

铬在不同粒径土壤中的分布

采用对土壤不同粒径的分选,进而了解Cr6+在土壤中分布的特点。试验结果显示,对两种类型的土壤(水稻土和潮土),分选的5个粒级中,吸附Cr6+的浓度随着粘土、粉粒、沙粒的顺序而增加。粒径0.075～0.005 mm的土壤对Cr6+的吸附贡献率最大。活性氧化铁和活性氧化铝是影响Cr6+吸附的主要因素。活性氧化铁和活性氧化铝含量越高,对Cr6+吸附量越大。土壤中有机质含量与土壤吸附Cr6+的量呈负相关。采用逐步回归法分析表明两种类型的土壤Cr6+吸附量可以用多元线性回归模型表示,Cr6+吸附量与土壤有机质、活性氧化铁、活性氧化铝存在相关性。

粒径对低钙粉煤灰颗粒多样特征的影响

将来自不同地区的3种原状低钙粉煤灰按照颗粒尺寸分成多个粒径区间颗粒群,测试粒径分级颗粒群容重、化学组分、颗粒形貌及火山灰活性,并采用灰色关联分析法分析粉煤灰活性的影响因素。结果表明,随着粒径减小,粉煤灰颗粒群的容重增大,Fe2O3和SO3含量减小;当粒径小于80μm时,粉煤灰中Al2O3含量明显增大;粉煤灰的火山灰活性并未随粒径减小而一致增大,粒径大于40μm时,化学组分对粉煤灰火山灰活性的影响明显高于粒径的;粒径小于40μm时,由于玻璃相含量增大,粉煤灰的活性显著提高。

组合分选方法对减除小麦中DON毒素的效果探究

小麦经粒径分选和重力分选后,得到不同千粒重的样品,应用超高液相色谱串联质谱法对分选后样品的DON毒素含量进行分析.结果表明：30个样品的DON含量之间差异显著（P＜0.001）;在同一粒径区间,小麦的DON含量与千粒重呈显著负相关,在2.2～2.4、2.4～2.6、3.0～3.2和＞3.2 mm粒径区间,小麦DON含量随千粒重的增加呈线性函数减少;在2.6～2.8和2.8～3.0mm粒径区间,小麦DON含量随千粒重的增加呈幂函数减少.去除13.03％废弃物和DON含量较高的颗粒,得到的86.97％小麦中DON总量低于原样68.94％.

不同粒径生活垃圾堆肥组配基质特征及其对黑麦草的生态作用

将生活垃圾堆肥通过筛分的方式分为5个粒径等级,并与土壤混合成为草坪组配基质,研究了不同粒径生活垃圾堆肥组配基质的特征及其对黑麦草的生态作用。结果表明:不同粒径堆肥加入土壤中,可显著地改善组配基质的理化性质,提高肥力,不同组配基质的重金属含量存在明显差异。组配基质能有效地提供养分,促进光合,加速草坪植物生长,改善草坪植物色泽,尤其以基质1和基质2的效果最佳。在整个生长期内,基质1和基质2建植草坪的植物地上生物量分别是对照的153.49%和150.77%,地下生物量分别是对照的222.16%和211.34%;叶绿素含量分别是对照的149.06%和133.02%。

华北土石山区模拟降雨下土壤溅蚀研究

采取野外模拟降雨试验,研究了降雨强度、降雨动能以及降雨历时对溅蚀量的影响规律,分析了溅蚀土粒的距离、方位的分布特征,以及溅蚀土粒的粒径组成规律。研究结果表明：雨滴击溅过程中,在不同强度的降雨作用下,下坡方向产生的溅蚀量最大,上坡方向产生的溅蚀量最小。溅蚀总搬运量与溅蚀净搬运量均与降雨强度呈正相关。溅蚀量与降雨强度呈指数函数关系,与降雨动能呈现线性函数关系。溅蚀率与降雨历时呈现指数函数关系。溅蚀土粒主要分布在0～10 cm,占溅蚀总搬运量的45.40%～57.75%,在50～60 cm内的溅蚀量所占比例不高于1.75%。溅蚀量与溅蚀距离呈负指数函数关系。溅蚀土粒径小于等于2 mm,溅蚀土粒中细砂粒和粗粉粒百分比与原状土壤较为接近,粗砂粒百分比远低于原状土壤,而粘粒百分比高于原状土壤,粉粒百分比低于原状土壤。溅蚀土粒中细砂粒（0.05～0.2 mm）最易于被溅蚀,而小粒径（小于0.002 mm）和大粒径（大于0.2 mm）土壤颗粒不易被溅蚀。当降雨强度足够大时,对于同种特征的土壤,溅蚀土粒存在稳定的粒径组成。当降雨强度保持不变时,溅蚀平均粒径随溅蚀距离的增加而变小。溅蚀距离在0～30 cm,溅蚀平均粒径的变化率较大;随溅蚀距离的不断增加,溅蚀平均粒径的变化率较小。

基于模拟降雨的北京褐土坡地土壤团粒流失特征试验

选取20°北京典型褐土坡面径流小区为试验对象,基于野外人工模拟降雨试验和有无雨滴打击作用对坡面侵蚀的影响,研究了坡面土壤团粒组成及其变化特征,揭示了坡面侵蚀过程中泥沙团粒的分离和输移规律。试验处理包括3种代表性降雨强度（35、65、100 mm/h）和3种植被盖度（0%、30%、80%）。结果表明,消除雨滴打击作用后,坡面侵蚀特征变化明显,坡面含沙量和土壤分离率分别减少25.91%~31.15%和35.10%~41.20%,坡面侵蚀泥沙团粒中值粒径均小于雨滴击溅坡面。通过侵蚀泥沙有效粒径分布和最终粒径分布的比值（E/U）分析泥沙团粒的粒径分选特征,发现产流初始阶段粗砂、细砂、细粉粒和粘粒多以团聚体形式存在,而粗粉砂以初级粒子形式存在;随着降雨历时延长,侵蚀泥沙各粒级的分离程度增加,泥沙颗粒逐步分解为初级粒子。坡面侵蚀泥沙分离规律表明,泥沙团粒结构变化与坡面水动力学特征密切相关,土壤团聚体分形维数（D）与时间（T）呈幂函数关系。坡面产流前雨滴击溅对土壤分离有重要作用,其对土壤分离贡献率为28.09%,而无雨滴打击坡面土壤团聚体分形维数增量是有雨滴打击增量的48.43%。在该区坡地泥沙颗粒输移过程中,稳定性较差的砂粒被分解为细小颗粒,粗粉砂多以初级粒子形式存在,对坡面侵蚀泥沙颗粒分离过程具有重要影响,而粘粒在侵蚀坡面则逐渐富集。

模拟雨滴条件下崩壁不同土层的溅蚀特征

崩壁是崩岗侵蚀的重要组成部分,为了研究崩壁不同土层的溅蚀特征,采用自制雨滴发生装置模拟不同直径雨滴,分析了不同雨滴大小和雨强下崩壁3个土层溅蚀量、溅蚀土壤颗粒特征的差异。结果表明:崩壁3个土层的溅蚀土粒均大都分布在0—5cm的范围内,其中,红土层的溅蚀量随雨滴强度的变化率最大,碎屑层次之,砂土层最小;通过双因素方差分析可知,土壤特性对溅蚀量的影响大于雨滴强度;溅蚀土粒中砂粒(0.05~2mm)百分比最大,而黏粒(<0.002mm)百分比最小,可以推测出使溅蚀量达到最大的粒径范围;崩壁3个土层的溅蚀土粒中,随着溅蚀距离的增加,砾石(>2mm)最不易被溅移,粉粒(0.002~0.05mm)和黏粒(<0.002mm)最易被溅移。

湖北低山丘陵区侵蚀泥沙颗粒特征及其与地形因子的关系

坡面地形变化是影响侵蚀泥沙颗粒特征的重要因素,深入理解地形因子与侵蚀泥沙颗粒粒径组成及分选特征的关系是研究坡面土壤侵蚀动力学的基础。采用野外降雨试验和粒径分析试验,结合ArcGIS系统识别和提取得到地形因子数据,研究低山丘陵地区侵蚀泥沙颗粒特征及其与地形因子的关系。结果表明:(1)在试验条件下,侵蚀泥沙中黏粒和粉粒总含量远高于砂粒,粗颗粒含量与坡度因子呈显著正相关关系(p<0.01),粗颗粒与洼地蓄积量呈显著负相关关系(p<0.05)。(2)试验样地平均质量直径MWD变化范围为0.031~0.164 mm,分形维数D的变化范围为2.021~2.778,MWD和D的决定因素是粗颗粒含量多少。从整体来看,雨强对泥沙颗粒分选特征参数影响显著,MWD随雨强的增大而增大,D随雨强的增大而减小,二者与坡度因子呈显著相关关系(p<0.05)。(3)回归分析表明,MWD、D与坡度因子、洼地蓄积量呈显著幂函数关系(R^(2)>0.5),结合相关性研究结果,将坡度因子作为侵蚀泥沙粒径模型研究的优先选择。研究结果旨在揭示地形因子对坡面侵蚀泥沙颗粒的作用机理,为土壤侵蚀模型的构建提供科学参考。

毛乌素沙地南缘横向沙丘粒度分布及其对风向变化的响应

在风季发生转换期间,根据不同方向风的持续时间,对毛乌素沙地南缘长48m,高8m的横向沙丘进行了7次断面形态测量和表面沉积物采样分析。结果表明,横向沙丘断面形态及表面沉积物粒度分布随区域气流方向和强度而发生变化。在沙丘各部位,丘顶及附近两侧的沙粒活动性强,表面沉积物粒径及分选参数变化显著。在粒径及分选参数中,粒径频率曲线、平均粒径和偏度对风的作用比较敏感,随时间的变化也明显,利用它们的变化可以解释区域气流变化对沙丘的影响。风向发生转换时期的短期观测和采样分析结果进一步说明采样时间是影响沙丘表面沉积物粒度特征的重要因素。

压裂防砂技术在锦612块的改进和应用

从 2015 年开始,欢西油田锦 612 块投产的新井不断增加,而该块新井在投产后出现了很多异常问题,给区块的高 效开发带了困难,其中最突出的问题就是该块的新井出砂问题。由于该块出砂粒径分选性差,地层因出砂导致亏空严重,压 裂防砂措施在该块新井的开展过程中出现了防砂有效期变短、措施效果变差等问题。为此开展了压裂防砂技术在锦 612 块的 改进和应用,通过现场实施 18 井次证明,该技术可有效改善压裂防砂技术目前存在的难点和不足,为锦 612 块油井防砂提供 了新的解决思路。