盐度影响沉积物抗侵蚀性的环形水槽试验研究

黄河口海域盐度变化受入海径流量、海洋动力条件及气候等影响,时空变化显著。河口区盐度场的变化不仅会影响营养盐、污染物的运输,还会改变入海泥沙的沉降及固结特性,进一步影响沉积物的抗侵蚀性。为研究不同盐度环境对沉积物抗侵蚀性的影响,选用黄河三角洲沉积物进行室内循环水槽试验,模拟不同盐度条件下沉积物发生侵蚀再悬浮的过程。研究得出在本研究区盐度0~36‰范围内,黄河口细颗粒沉积物临界切应力值存在明显差异,变化范围为0.055 6~0.080 6 Pa。固结程度相同,沉积物临界切应力随盐度的增加呈对数增长特征,在盐度小于9‰的条件下,黄河口细颗粒沉积物抗侵蚀性受盐度环境变化的影响尤为明显;固结程度不同,随着固结时间的推移,盐度环境的增加对沉积物临界切应力的促进作用减小。

基于剖面声呐的海底沙纹演变规律试验研究

海底沙纹是一种尺度较小的微地貌形态,对底床演变和沉积物输运具有重要作用。当前对沙纹的测量方法较少,且都具有一定的局限性。基于声呐扫描、光学摄影和人工测量等方法,通过室内水槽试验来研究剖面声呐测量沙纹的可行性,并进一步分析波浪作用下沙纹的演变规律。试验结果表明:剖面声呐观测沙纹具有很好的可行性,能够较好地反演出沙纹的波脊间距和波高等形态特征;沙纹在发育过程中,会依次经历不规则沙纹、弯曲沙纹、交叉沙纹、顺直沙纹四个过程,然后趋于稳定;在5 cm波高和10 cm波高的波浪作用下,沙纹的波脊间距不超过4.5 cm,波高最后稳定在0.5~1.5 cm。研究发现剖面声呐观测沙纹具有很好的效果,可为海底沙纹观测提供一种新型的观测技术。

盐度变化对河口区沉积物工程性质影响

河口区盐度场变化不仅会影响入海泥沙的沉降、固结特性,还会影响沉积物颗粒之间孔隙流体的盐度,改变沉积物的含盐量,从而进一步影响沉积物的工程性质。为了研究河口区盐度环境变化对沉积物工程性质的影响,通过现场观测与室内试验相结合的方法,确定河口区盐度场变化范围,并模拟不同盐度环境下沉积物的固结过程,对其进行物理力学性质的测定,最终建立起盐度环境与沉积物工程性质之间的关系。结果表明:黄河口海域盐度场与该区沉积物含盐量在水平方向上均存在非均匀分布,低盐度区域仅局限于河口区,整个海域沉积物含盐量变化范围在0.5‰~4.6‰之间;沉积物工程性质与盐度环境之间均存在良好的相关关系,盐度环境增加,沉积物含水率、液限、孔隙比、压缩系数随之减小,含盐量、容重、剪切强度、贯入阻力随之增加,且随着固结过程的推移,盐度环境对剪切强度与贯入阻力的促进作用减小。

人工回灌条件下滨海砂质含水层渗透性的时空演变特征

人工回灌补给滨海含水层是海水入侵修复经常采用的工程措施,然而人工回灌条件下滨海砂质含水层经常出现渗透性显著降低的现象,其含水介质渗透性的时空演变规律仍不清楚。本文以青岛市大沽河下游咸水入侵区含水层砂样为研究对象,通过利用不同尺度的室内砂柱淡咸水驱替试验,对定水头和定流速条件下人工回灌咸淡水驱替过程中砂质含水层渗透性的时空演变特征进行了研究。结果表明:当淡水驱替咸水时含水介质的渗透性会发生显著变化,整个砂柱的渗透性先降低后回升,原因是回灌过程中砂柱中的黏土矿物发生释放、迁移、沉积;定水头条件下,在砂柱的前半段存在一个淘空区,渗透系数是初始渗透系数的1.6~2.0倍,砂柱其它部分渗透性是先降低再轻微回弹;定流速条件下,砂柱的渗透系数随时间的变化均呈现先降低后升高趋势,且砂柱各段离入水口的距离越远其渗透系数的值越小;砂柱黏粒含量的变化规律与渗透性的演化特征相吻合。研究成果可为人工回灌治理滨海含水层海水入侵提供一定的科学依据。