黄河三角洲潮滩表层沉积物在潮波和波浪作用下的孔压响应及固结机理现场试验研究

为了研究黄河三角洲潮滩表层粉质土在波浪和潮波作用下的孔压响应及对沉积物固结状态影响,在黄河三角洲潮滩上现场取土在试坑内配置了模拟黄河口快速沉积形成的流体状堆积物,利用静力触探试验、孔隙水压力测试手段,对比研究了试坑扰动恢复土体和潮滩原状土体在波浪和潮波作用下的孔压响应,并探讨了黄河三角洲潮滩表层粉质土非均匀固结机理。研究发现:在潮波作用下,潮滩和试坑土体产生了不同的孔压响应,在涨退潮过程中试坑土体超静孔隙水压力经历了负-零-正的变化,相当于经历了一次加卸荷过程,而潮滩土体仅产生了负值超静孔隙水压力。在潮波与波浪相互耦合作用下,潮滩浅部土体产生了明显的孔隙水压力积累,在深度0.3 m附近出现超静孔隙水压力最大值。潮滩表层土体强度沿深度从上到下呈现高-低-次高不均匀固结现象,产生这一现象的机理与潮滩土体在潮波、波浪和潮波相互耦合作用下孔压响应特点有关,特别是潮滩0.3 m深度附近土体受波浪影响显著,长期作用下形成硬壳层。

EVOLUTION AND INTERACTION OF δ-WAVES IN THE ZERO-PRESSURE GAS DYNAMICS SYSTEM

Evolution and interaction of plane waves of the multidimensional zero-pressure gas dynamics system leads to the study of the corresponding one dimensional system.In this paper,we study the initial value problem for one dimensional zero-pressure gas dynamics system.Here the first equation is the Burgers equation and the second one is the continuity equation.We consider the solution with initial data in the space of bounded Borel measures.First we prove a general existence result in the algebra of generalized functions of Colombeau.Then we study in detail special solutions withδ-measures as initial data.We study interaction of waves originating from initial data concentrated on two point sources and interaction with classical shock/rarefaction waves.This gives an understanding of plane-wave interactions in the multidimensional case.We use the vanishing viscosity method in our analysis as this gives the physical solution.

正交异性钢桥面板声发射波三维谱元法模拟及损伤定位

针对大跨度桥梁正交异性钢桥面板的疲劳损伤评估与结构健康监测需求,开展基于声发射波场谱元法模拟的大型复杂板类结构损伤定位研究。采用Legendre高阶插值三维时域谱元法模拟声发射波在正交异性钢桥面板中的传播过程,验证了其内部显著的反射、衍射和频散现象,并代替人工预断铅实测试验获得大量声发射数据。然后,利用赤池信息准则判定声发射波到达各传感器的时间,通过高斯过程回归建立到达时差与声发射源位置的关系模型,用于未知损伤的定位监测。数值模型实验结果表明,赤池信息准则和高斯过程回归改进的时差图法在正交异性钢桥面板中的平均定位误差为37.3 mm(25 dB信噪比工况),平板的定位精度高于U肋。谱元法模拟有望代替繁琐的预断铅实测试验,提升声发射时差图系列损伤定位方法的实用性。

珠江口盆地中北部中新统珠江组浪控三角洲沉积时空演化模拟

基于沉积背景、高分辨率层序地层格架及沉积微相展布分析,应用沉积正演模拟方法,综合利用地震、测井、岩心等资料,开展沉积作用和沉积过程的三维时空演化模拟,定量恢复了珠江口盆地中北部中新统珠江组浪控三角洲沉积演化过程,探讨了沉积环境与波浪参数对砂体展布的影响。结果表明:(1)研究区珠江组沉积期的沉积微相随基准面的变化呈规律性演化,滨线呈现先向陆迁移、再向海迁移的趋势。(2)珠江组沉积期的波浪作用较强,波浪角度为近南东方向,波浪作用对三角洲砂体展布具有明显影响。随着波浪高度增加,波浪阻碍三角洲河口细粒沉积物堆积的作用增大,并将其搬运至深水区,泥质沉积物趋向沉积于波基面以下区域,波基面以上区域砂质碎屑含量较高。波浪作用入射角度发生倾斜,会导致三角洲在演化过程中产生不对称的沉积和形态。(3)有利储层砂体主要发育于滨岸线附近。沉积正演模拟为定量恢复沉积演化过程提供更为直观的方法,且在确定浪控三角洲潜在形态方面具有预测作用。

波浪载荷导致黄河口潮坪沉积物垂向运移现场观测研究

2005年8月7～8日，现代黄河三角洲刁口地区经历了一次由台风“麦莎”引起的风暴潮过程。通过对比分析风暴潮前后受保护潮坪滩面沉积物的粒度特征变化情况，发现了风暴潮期间在强烈的波浪载荷导致的渗流作用下，粉质土海床出现了极细粉粒由下向上运移并输出滩面的现象。结合现场试验期间采集到的孔隙水压力监测数据，本文基于海床动力响应的观点分析了其成因机制。

波浪在黄河三角洲形成中的作用

本文应用１９８７年在黄河海港以北７ｍ水深处观测的９个月波浪资料进行统计研究，以揭示波浪在三角洲形成中的作用。研究表明：（１）波浪对水下三角洲海底泥沙的再悬浮力是比较大的，一年中约有１４４天时间，波浪使１２．５ｍ水深以内泥沙启动，５ｍ以内的泥沙发生位移。（２）波浪作用的沿岸相对输沙力，北岸向西、东岸向南，输沙力北岸大于东岸，且随着三角洲的前积淤进，这种差异在逐渐增大。（３）该区强浪向为ＮＥ，次强浪向为ＮＷ，波能的合成方向为４６°７′，波浪这一分布特性对向东北方向开口的尾闾河道排沙不利，对向北开口的尾闾河道次之，对向东开口的尾闾河道排沙最为有利。结合海区潮流分布格局，建议在人工整治时。

海南岛南渡江三角洲海岸演变的波浪作用分析

本文应用白沙门 1 984年波浪统计资料 ,通过对南渡江三角洲北部近岸海底泥沙活动特性与东部废弃海岸泥沙沿岸输移方式及其岸外沙坝、堡岛响应波浪动力而具有的形状进行分析 ,揭示了波浪在南渡江三角洲北部沿岸演变中的重要作用。

沿岸流控湖泊三角洲沉积演化特征研究

孤北洼陷南部鼻状构造带沙二-沙三中亚段沉积时期发育了沿岸流控湖泊三角洲沉积。为弄清沿岸流对三角洲沉积演化的控制作用及演化特征,通过岩心观察、粒度分析等手段,结合测井、录井、地震等资料,对研究区三角洲的沉积演化进行详细分析。结果表明:研究区南部缓坡带主要以三角洲沉积为主,三角洲前缘亚相分布面积广泛,粒度特征及岩心观察指示其前缘砂体受强水动力影响,发育大量浪成构造且平面上侧向迁移明显;测井资料及沉积体系发育展布表明了沿岸流作用对其发育演化的控制作用;前缘亚相呈不对称形态,砂坝发育明显,虽受物源供给影响,但沙二-沙三中亚段时期受沿岸流作用控制,导致三角洲向湖盆内推进受到抑制。总体上,沿岸流对于三角洲砂体平面展布及相带发育起到重要的改造作用,对古地貌及古风向的恢复,以及在下一步油气勘探中,有必要考虑沿岸流作用对储层发育和展布所造成的影响。研究结果对孤北洼陷下步勘探具有一定指导意义。

黄河口水下三角洲海底冲蚀沟发育的动力机制探讨

根据老黄河口外水下三角洲海底冲蚀沟的地貌特征，用动力学方法分析了其形成发育机制．结果表明，波浪近底流是冲蚀沟形成发育的主导因素．冲蚀沟内的湍流及其次生的横向环流构成了复杂的流场，由此产生的边界切应力对冲蚀沟的侵蚀及沉积物的悬浮、扩散起重要作用．冲蚀沟的断面形态与流场结构密切相关．

波流共同作用下废黄河河口水下三角洲地形演变预测模式

通过对废黄河河口水下三角洲海域水文、泥沙、沉积和地形的调查分析 ,对组成水下三角洲 - 1 0— - 1 5m以深的平坦海床、- 5— - 1 0m间的水下斜坡、- 5m以浅的近岸浅滩三个地貌单元的水动力特征以及在波流和潮流作用下底部泥沙冲刷率的横向分布进行计算分析 ,并建立了水下三角洲地形横向剖面地形的演变预测模式。结果表明 ,在三角洲不同地貌单元内 ,由于所处不同的水动力条件和底部泥沙特性 ,出现了不同的侵蚀状态 ,其中在 - 1 0—- 1 5m以深的平坦海床 ,除了 3m以上的大浪外 ,水动力作用以强劲的潮流冲刷为主 ,目前已接近冲刷相对平衡的状态 ;在 - 5— - 1 0m间的水下斜坡 ,受波浪和潮流的共同作用 ,冲刷强度大 ,地形剖面呈继续平行后退状态 ;- 5m以浅的近岸浅滩 ,潮流作用相对较弱 ,以波浪对滩面的刷低为主 ,水深线不断向岸方向移动、滩宽变窄 ;0m以上的潮间带滩地 ,则波浪和潮流作用均较弱 ,近岸高滩接近相对稳定状态 ,有利于海岸线的工程防护。

三角洲前缘滑塌浊积岩形成过程初探

通过室内水槽实验模拟了三角洲前缘滑塌浊积岩的形成过程,总结出四种滑塌浊积岩类型,即无触发机制的天然重力滑塌、地震诱发作用产生的滑塌、波浪作用产生的滑塌和与底形相关的砂岩透镜体。实验结果表明,外界触发机制是形成三角洲前缘滑塌浊积岩的重要条件,底形的变化结合波浪、地震等外界触发机制的作用更容易在三角洲前缘形成滑塌浊积体。此外,被破坏和改造的三角洲前缘更易找到滑塌浊积体;相反,形态规则、保存完好的三角洲前缘反而不利于滑塌浊积岩的形成。

三角洲前缘滑塌浊积体形成过程模拟

三角洲前缘滑塌浊积体是断陷盆地内一类重要的岩性油气藏。通过室内水槽实验模拟了不同条件下三角洲前缘滑塌浊积体的形成过程。实验结果表明,触发机制是三角洲前缘发生滑塌和形成浊积体的前提,它包括地震、波浪等外界触发机制,也包括前缘砂体自身重力所产生的压实沉陷等。其中地震作用可以破坏三角洲前缘的稳定性,形成液化滑塌浊积体和断阶滑塌浊积体。波浪作用可以侵蚀浪基面附近的三角洲前缘砂体,并在回流作用下携带至最大浪基面之下再沉积,沉积过程中形成小型浊积体。无外界触发机制作用下主河道入水口处的砂体在重力作用下向下部泥岩压实沉陷,也可形成滑塌浊积体。浊积体迁移的动力主要是滑塌砂体自身的重力,其中的断阶滑塌浊积体还受到后续叠置体的碰撞力,因此其可以移动更远的距离。

现代黄河三角洲废弃神仙沟-钓口叶瓣的演化及其动力机制

自1976年黄河尾闾河道由钓口流路改道清水沟流路以来,由于水沙供应断绝,神仙沟-钓口三角洲叶瓣由向海淤进转为快速向岸蚀退,该区域的地貌形态发生了重大变化。对神仙沟-钓口三角洲滨海测深资料、悬浮体浓度分布和卫星遥感资料的综合分析表明,1976-1990年期间在神仙沟-钓口三角洲叶瓣前缘形成一弯月状的沿岸侵蚀区,最大侵蚀深度达8m左右,卫星影像显示在与侵蚀区相对应的位置上存在着稳定的高浑浊区,这主要是近底泥沙在动力作用下的再悬浮所致,而非现行黄河入海泥沙扩散。针对这一区域作用强烈的东北向波浪进行了数值模拟,结果表明,向东北方向凸出的三角洲叶瓣与来自东北向的强浪产生强烈的相互作用,在4～10m水深处波浪能量辐聚,最大波致剪切应力分布也与强侵蚀区和高浑浊区的位置相对应,表明波浪过程是导致该区域近底泥沙再悬浮的主要动力机制。神仙沟-钓口叶瓣区断面测深资料显示自1976年以来水下底坡逐渐趋于平缓,其上段和下段在1976-1986年期间均受到侵蚀,而在1986-1996年期间,上段继续受到侵蚀,而下段则形成堆积。浅水区域(<10m)和深水区域(>10m)底质沉积物的粒度组成产生明显分异,这在一定程度上指示了泥沙的输送方向,即浅水区域由波浪过程导致的粉砂通过再悬浮进入浮泥层,在重力控制下沿水下底坡向深水输送并在深水区沉积。90年代以来黄河入海水沙量剧减,泥沙供应不足使得现行河口三角洲局部区域也出现蚀退,废弃神仙沟-钓口三角洲的演化过程和机制对现行河口三角洲有重要参考意义。

辽河盆地宋家洼陷上侏罗统扇三角洲和浪控三角洲

宋家洼陷是辽河盆地西部凸起上的一个 NE向小型断陷。通过岩芯研究 ,发现洼陷中上侏罗统属扇三角洲成因 ,而扇三角洲的前缘受高能湖浪作用发育典型的浪控三角洲。浪控三角洲的平原部分以分流河道和含植物根系和生物扰动构造的泛滥平原沉积为特征。河口坝相以含砾粗砂岩为代表 ;滨滩 -上滨面为含粉砂条带的粗砂岩 ,沙质前积斜坡为平行纹层状细砂和粉砂岩 ,这些条带和平行纹层属破波区和激浪带冲洗层理成因 ;泥质前积斜坡为夹粉砂的泥岩。当湖泊向盆地中退缩时 ,边缘扇三角洲可暴露于水面上 ,经历古土壤化过程 ,故对扇三角洲的定义 (“伸入静水体中的冲积扇”)不能机械地理解。

风暴期间黄河水下三角洲波浪变形

为确定适用黄河三角洲的波动理论 ,对黄河三角洲风暴期间及前后波浪连续观测资料进行了处理 ,将其投在komar波浪理论分区图中后 ,分析了风暴期间黄河水下三角洲波浪的波形特征 ,发现站位所在地适合的波浪理论主要为艾里波和斯托克斯波 ,风暴期间波浪变形 ,还存在少量超过极限波陡线的波浪 ,通过比较常见的极限波陡线 ,看出Miche曲线比较适合该研究区。

黄河水下三角洲浅表土体的风暴液化问题

黄河水下三角洲的地质勘察揭示了海底浅表地层发生的各种灾害地质现象。以风暴浪导致海底土体液化观点,结合土体动力三轴试验、波浪水槽试验,对黄河水下三角洲浅表地层土体的液化发生条件、形成模式、液化土体运动以及地层发生的重新层化问题进行了分析,指出黄河水下三角洲的灾害地质由于风暴浪导致海底粉质土液化运动而形成,液化后土体运动形式与波浪运动一致,液化土体运动造成的土颗粒分异而使地层重新层化,并初步指出了风暴浪导致海底土体液化在地学、环境、工程等方面的研究问题。

黄河三角洲飞雁滩沉积物颗粒度分布和粒度参数特征及水动力解释

黄河三角洲飞雁滩因入海河口改道而缺乏泥沙来源,导致海滩蚀退10余km。近30a来,蚀退后的浅滩在不同潮流和风浪的作用下,浅海滩沉积物颗粒在空间分布上出现明显的差异,表现为浅水区沉积物粗于深水区,来沙少的沉积区粗于来沙多的沉积区。根据2004年实测沉积物颗粒度参数和实测水流及风浪资料分析,该海滩可以分为三个沉积区:I号沉积区,水深较浅,泥沙补给较少,主要受不同风浪的影响,沉积物颗粒组成较粗,以细砂和粉砂为主,分选良好,目前抗冲能力较强;II号沉积区,水深较浅,水流较弱,常受来自高中低潮滩下泄水流携带的细颗粒泥沙影响,沉积物组成粗细混合,以粉砂质粘土为主,分选较差;III号沉积区,水深大,在潮流和风浪作用下,常有来自沿岸尤其I号沉积区的细颗粒泥沙影响,沉积物组成粗细混合,以粘土质粉砂为主,分选较差。黄河三角洲飞雁滩桩106海滩沉积物空间分布较好地反映了泥沙来源和沉积动力条件,该成果可为海岸海滩防护工程规划设计提供科学依据。

超强台风“威马逊”作用下红河三角洲海域水动力环境变化的数值研究

201409号超强台风"威马逊"于2014年7月从北部湾北部过境,对红河三角洲近岸海域的水动力环境产生重要影响。本文基于Delft3D建立三维潮、流、浪耦合数值模型,对红河三角洲水位、海流及波浪对台风的响应变化进行模拟。结果表明:威马逊台风期间,红河三角洲海域风速增大约6倍,风向由偏南风转为偏北风,表底层流速均受影响,其中表层变化较大,表现为北分量流速明显增大,流向变为偏南向,与风向主分量变化有关;波高增大为正常海况的9倍,时间变化与风速一致。本研究获得了从北部湾北部海域过境的台风影响下红河三角洲海域水动力环境的响应变化特征,对该海域的物质输运研究及海洋工程建设有重要意义。

滦河冲积扇-三角洲的范围和类型及其演化

从晚更新世晚期(早于距今15 000年前)至大约距今2 500年前滦河从河北省迁安流出山区,形成以迁安为顶点的老滦河冲积扇-三角洲,大约2500年前滦河改道,在迁安瓜村东北冲出断层破碎带,夺青龙河,形成以滦县为顶点的新滦河冲积扇-三角洲。全新世海侵最大边界为冲积扇和三角洲的分界,该界限以北为老冲积扇和新冲积扇,界限以南为老三角洲(陡河口至溯河口)和新三角洲(溯河口至现代河口北),滦河冲积扇-三角洲的西界在迁安-陡河口,新、老滦河冲积扇-三角洲的界限在滦县-滦南-溯河口,曹妃甸岛是老三角洲废弃后仍然残留的障壁岛。滦河三角洲既具有河控三角洲的特点,也有波控三角洲的特点,但滦河三角洲海岸波能相当低,显现出波控三角洲的特点是因为滦河入海泥沙粒度粗的原因,将它归类于河控-波控三角洲更为合适。

黄河三角洲飞雁滩动力特征与地形剖面塑造

飞雁滩是1964年1月至1976年5月黄河尾闾由刁口流路入海形成的黄河亚三角洲。自1976年黄河改走清水沟入海后,飞雁滩岸滩发生强烈侵蚀后退。以20世纪70年代开始的地形固定断面观测资料、2004年4月现场水文泥沙及沉积物取样资料为基础,地形剖面后退距离作为统计参数,并根据实测资料计算了潮流和波浪底摩阻流速的横向分布,分布和沉积物结构方面解释了飞雁滩典型剖面的变化特征。30a来飞雁滩岸滩地形剖面经历了"快速后退侵蚀-慢速调整-波动触发"的变化过程,这也正是其三角洲前缘侵蚀逐渐消失过程。沉积物抗冲性强弱是剖面蚀退速度变化的主要原因,水动力条件的变化改变了不同阶段的地形剖面最大蚀退量水深范围与闭合深度。风暴潮仍是今后海滩地形剖面演变的触发动力。