30°分水角明渠水流紊动特性试验研究

灌区分水口多为直角, 附近普遍存在冲刷、淤积及结构破坏现象。天然河流分、汇流多为锐角, 为探索非直角分水口区域明渠水流紊动特性, 以30°分水角明渠为研究对象, 采用声学多普勒点式流速仪测量各断面上的三维瞬时流速, 分析典型断面上的时均流速、环流强度、紊动强度、紊动能和床面剪切应力分布规律。试验结果显示: 分水口处水流横向流速沿渠宽方向变化较大, 易形成环流, 导致局部冲淤现象明显; 靠近口门侧水流紊动强度变化剧烈且分布无规律, 最大值出现在口门上唇断面; 分水口处下层水体紊动能明显大于上层水体, 紊动能较大值多集中在口门附近; 口门断面下唇附近床面剪切应力较大, 易出现冲刷侵蚀, 破坏渠道稳定; 与直角分水口相比, 分水角为30°时, 泥沙颗粒不易进入侧渠道, 水流对渠底及边壁侵蚀速率较低。研究结果可为灌区渠系设计及运行提供参考。     

大型输水渠道闸前常水位的研究

南水北调中线输水渠道中,针对同时操作闸门是否仍能维持闸前水位为常值,模拟计算了同时改变渠首流量、闸门开度和分水口流量时渠道中的非恒定过渡过程。结果显示,中线主干渠中所有闸门开度不论是同时增加还是减小,渠道中的水流均需要很长时间才能达到新的恒定状态,且闸门开度减小比闸门开度增大所需的过渡时间要长很多。非恒定过渡过程中,闸前水位的变化幅度都较大,各闸前水位最终都能回复到初始时刻的水位。由于非恒定过渡过程时间很长,实际运行条件下,要实现闸前常水位运行方式还需要对闸门的调度方式做更多的研究。     

三峡水库蓄水初期近坝区淤积形态成因初步分析

三峡水库蓄水运用后,库区泥沙淤积将显著增加.基于三维水沙数值模型及实测资料分析,对水库蓄水初期近坝区泥沙淤积形态的成因进行了初步探讨.研究结果表明坝前淤积形态的成因既与坝前水流流态的三维特性有关,又与水库蓄水初期坝前淤积物颗粒特性有关.水库蓄水初期沉积在近坝区的泥沙颗粒较细,初始干容重较低,使得淤积物表现出一定的浮泥特性.坝前淤积总量较大主要是宽谷河段水流特性造成的;而基底深槽处淤积物厚度较大、淤积面呈水平状的主要原因则是浮泥状淤积物在重力作用下向河底运动、并沿深泓线在基底深槽中汇集.     

三维Tóth型盆地的驻线及其对多级次水流系统的控制

Tóth基于二维剖面流场提出的地下水流系统理论已成为研究盆地尺度地下水循环的理论依据.二维剖面上的驻点可以用于精确划分水流系统的空间分布,然而人们对三维盆地中水流系统的形态以及驻点是否存在等认识尚不清楚.针对2种典型的三维盆地,分别是只在单一方向存在波状起伏的类前陆型盆地和2个正交方向同时存在波状起伏的沙丘型盆地,利用...     

低坝影响下的流场与淤积形态特性试验研究

为研究径流式低坝影响下的水流流动与泥沙淤积特性,开展水槽试验,基于图像测量技术,获取并解析坝附近区域流场信息及典型淤积形态。结果表明：坝前附近流段纵向流速在垂线上出现衰减区,减幅随水流强度增大而减小;坝顶断面纵向和垂向流速沿垂线的分布均呈现显著的分区特性,分区界限几乎不受水流强度的影响;随坝顶水深增加,坝下游漩涡涡心向下游及河底移动,面积和强度皆增大;坝上游淤积形态特性对水流强度的变化非常敏感,在较低强度来流下,呈接近坝体的稳定曲面斜坡,而在高强度来流下,不形成稳定淤积体;坝下游形成动态稳定的淤积斜坡,纵剖表面线呈抛物线规律,随来流强度变异程度小。     

低坝影响下的流场与淤积形态特性试验研究

为研究径流式低坝影响下的水流流动与泥沙淤积特性,开展水槽试验,基于图像测量技术,获取并解析坝附近区域流场信息及典型淤积形态。结果表明:坝前附近流段纵向流速在垂线上出现衰减区,减幅随水流强度增大而减小;坝顶断面纵向和垂向流速沿垂线的分布均呈现显著的分区特性,分区界限几乎不受水流强度的影响;随坝顶水深增加,坝下游漩涡涡心向下游及河底移动,面积和强度皆增大;坝上游淤积形态特性对水流强度的变化非常敏感,在较低强度来流下,呈接近坝体的稳定曲面斜坡,而在高强度来流下,不形成稳定淤积体;坝下游形成动态稳定的淤积斜坡,纵剖表面线呈抛物线规律,随来流强度变异程度小。     

通量上边界与水头上边界方法的地下水流系统模拟对比

水头上边界方法（简称水头法,GHB）给定了潜水面形态和固化了排泄点,限制了不同地下水流系统模式的形成与转化。分别用数值法进行了通量上边界（简称通量法,FUB）与水头上边界的地下水流系统对比模拟。结果表明：嵌套式多级地下水流系统（Tóth典型模式）在运用水头法和通量法进行系统转化模拟时,得出的水流模式可能相似或完全不同;通量法在条件（盆地形态、入渗强度等）改变时潜水面能够自动形成,从而得出不同变化条件下的水流系统特征;水头法由于给定了潜水面和固化了排泄点,在改变盆地其他因素时,盆地补给（排泄）也发生同步改变,此时地下水流模式不是单因素变化的结果,因此在给定条件下不能得出完整的地下水流系统变化模式。基于通量法与水头法在地下水流系统模拟中的优势与不同,在进行盆地地下水流系统理论和实际研究时,应该综合2种方法的特点,结合实际资料条件进行方法的选取与应用。     

河床演变(續)

三、河床演变情况1.水流和河床相互作用河床发生演变的基本原因,前面已談到是由于水流的动能、环流及泥沙运行所致。但每一条河流的河床怎样会发展成为現在的形态,則是水流和河床在长时期內相互作用的結果。水流在其他水力条件相同的情况下,其流速在断面上的分布情况和速度的快慢,将为河段的断面所决定。断面的形状和大小一有变化,必将使水流情况发生变化;而水流情况的改变,又将使河床改变其形态。     

黄河下游游荡段过流能力调整对水沙条件与断面形态的响应

河道过流能力与主槽形态有关,而主槽形态又取决于上游水沙条件,分析过流能力与这两者之间的关系对研究黄河下游游荡段河床演变规律有重要意义。从典型断面和河段平均两个尺度,定量分析了黄河下游游荡段1986-2015年平滩流量与水沙条件(来沙系数和水流冲刷强度)及汛前主槽形态(河相系数)之间的响应关系。结果表明:①1986年至小浪底水库运行前,游荡段淤积严重,主槽萎缩,河道过流能力急剧下降,自小浪底水库运行后,游荡段发生强烈冲刷,其断面持续趋向窄深,过流能力逐年恢复;②建立了断面和河段平滩流量与水沙条件及河相系数的幂函数关系,二者相关系数均在0.5以上,但河段尺度相比于断面尺度的相关系数至少可提高17%;③河段平滩流量与前5年汛期平均水流冲刷强度及河相系数的相关系数接近0.94,相应计算公式能较好地反映平滩流量的变化过程,为分析其他河段平滩流量的变化提供了参考方法。     

推移质翻越低坝输移特性的试验研究

对于山区河流低坝而言,平时淤积在坝前的推移质粗沙可能会在洪水期集中翻越坝顶,形成高强度输沙。本文开展水槽试验,研究推移质粗沙自上游起动、推进、再翻越坝顶后向下游输移的过程,分析了输沙参数的变化特性及数理规律,描述了翻坝输沙模式及运动特征,揭示了输沙规律与河床形态之间的自然联系。取得如下认识:①输沙量随时间大致以幂函数规律增长。②低坝附近区域河床形态终将趋于稳定,上游和下游均形成相对稳定的曲面斜坡淤积体。③在不同的水流强度下推移质翻坝输移模式存在差异。对于一般水流强度工况,上游淤积体曲面斜坡表面泥沙颗粒以滚动或滑动模式起动,推移至接近坝顶位置时再跃移翻坝,后向下游输移;对于更高水流强度工况,后期的翻坝输沙模式可能发生显著转变,周期性边壁漩涡成为翻坝输沙的主要动力来源。     

日喀则市谢通门县尼玛弄自然村坡面泥石流发育特征及防治对策

坡面泥石流具有规模小、分布广、暴发突然、流动快、过程短、冲击力大等特征,是一种危害十分严重的自然灾害。为了查明西藏日喀则市谢通门县尼玛弄自然村坡面泥石流的发育特征,以野外精细化调查和测量为工作方法,在查明泥石流区域地质环境及分区特征、主沟支沟的沟道特征、形成条件、物源转化关系的基础上,综合研判泥石流的发展趋势并划定了危险区范围。结果表明: 流域内松散固体物源总量约为22.72×10⁴ m³,可能参与泥石流活动的动储量约为7.82×10⁴ m³; 坡面泥石流一旦遭遇大暴雨,势必引发较大规模的泥石流灾害; 泥石流的综合致灾能力较强,受灾体的抗灾能力较弱,泥石流治理紧迫性等级为I级; 提出“导流槽+截流槽+导流堤”和“导流防护堤”两种工程治理方案,为该区泥石流防治工作提供参考。     

基于流动单元的辫状河储层沉积微相研究——以王官屯油田官142断块侏罗系储层为例

针对王官屯油田官142断块侏罗系厚储层的特点,以取芯井岩芯分析资料为基础,应用因子分析的方法,将厚约50 m的砂砾岩层划分为13个流动单元,分为A、B、C、D四类.在流动单元划分的基础上,根据各类沉积相标志,将目的层确定为辫状河沉积相,大面积分布的辫状水道、心滩为该区储层沉积的主体.为了进一步精细划分沉积微相,应用各类岩性与泥质体积分数、声波时差、电阻率的交汇图,建立了各类沉积微相-岩石相的岩性、物性、电性划分标准,实现了沉积微相的精细划分.其与流动单元的空间配置关系决定了剩余油分布的差异性.这种基于流动单元划分沉积微相的方法是依据储层渗流性质的差异将储层划分成符合其渗流规律的层系,便于同油田开发的生产层系相结合,从而满足层系开发调整的需要.     

汊口滩沉积特征及沉积模式——以鄱阳湖赣江三角洲汊口滩为例

随着我国许多油田进入高含水开发阶段,剩余油挖潜难度增大,复合分流河道带和单河道的划分已不能满足生产要求,迫切需要进行分流河道内部有利砂体的识别。现代沉积研究是认识分流河道内砂体发育特征的有效手段。通过对鄱阳湖赣江三角洲的现场考察,发现汊口滩是三角洲分流河道中发育的重要砂体类型,以发育在分流河道的分汊口处为典型特征。根据水动力条件、沉积物组合、沉积构造等特征,将汊口滩划分为滩头、滩中、滩尾3个沉积单元。从滩头到滩尾具有水动力条件减弱、沉积物层理规模减小、单砂层厚度减小、粒度变细、泥质夹层增多的特点。汊口滩主要是由于在分汊口处,水流受到汊口的顶托作用流速降低,沉积物按粒度分异堆积形成;堆积方式主要以向上游方向的逆流加积为主。与水道砂体相比,汊口滩发育的层理类型多,而且内部夹层发育,非均质性更强;由于夹层的遮挡作用,砂体不易发生水淹,有利于形成剩余油的富集区。     

江西煤矿区煤层瓦斯风化带的划分方法

依据江西省46个勘查区252个煤样的测试成果,提出了以瓦斯含量作为划分煤层瓦斯风化带的主要指标。并以丰城矿区石上井田为例,提出了确定瓦斯风化带的方法。      

华池油田长3岩性油藏流动单元划分及其合理性验证

提出岩性油气藏流动单元划分及其合理性验证方法。研究中针对华池油田长3岩性油藏的特点,采取控制流体渗流的主要参数,对流动单元进行了划分。同时采用数学方法、微观渗流实验方法、宏观生产动态分析方法对流动单元划分的合理性进行了验证。研究结果表明:1）研究区流动单元可以分为三类,分别为A类、B类和C类。不同流动单元所处相带位置不同,物性也不同。
2）判别分析的方法、渗流实验方法和生产动态分析法是验证流动单元划分合理性的有效手段。研究区流动单元的正判率达95％以上;相同流动单元具有相似的微观渗流特征及生产动态特征,不同流动单元的微观渗流特征及生产动态特征明显不同。
3）C类流动单元及注采井间不同流动单元对接区域是剩余油的主要富集区,应注意挖潜,提高油层采收率。     

准噶尔盆地西北缘三叠系干旱型冲积扇储层内部构型特征

以克拉玛依油田一中区为例,综合现代沉积、岩芯、露头、密井网等资料,应用层次分析法深入解剖干旱型冲积扇内部构型。以冲积扇相带划分为基础,构建7~9级构型要素分级体系,明确构型要素的成因、规模及样式,建立精细的干旱型冲积扇构型模式。研究表明:①根据岩性组合、沉积构造等特征将冲积扇依次划分为槽流、片流、辫流及径流4个相带;②槽流带主体为宽带状槽流沉积体,由多期槽流砾石体垂向叠置而成,单期槽流砾石体顶部在间洪期受到小股牵引流侵蚀改造,发育网状的流沟系统;③片流带主体为扇状片流砂砾体,由多期片流朵体侧向—垂向复合而成,朵体顶部披覆的泥质夹层是稳定的渗流屏障;④辫流带主体为宽带状辫流水道,由洪水水道和间洪水道两种单一水道侧向复合而成,洪水水道规模较大、侧向迁移频繁、切割叠置关系复杂、物性较好,在油田注水开发过程中极易形成水窜通道,而间洪水道规模较小,侧向切叠程度较低、物性也较差;⑤径流带主体为漫流细粒沉积,在漫流细粒沉积的背景上发育径流水道,其水道规模小、物性差且易尖灭。     

基于中期旋回洪泛面的河流相地层等时划分

在高分辨率层序地层学理论的指导下,以中期旋回的洪泛面为基准,根据不同时期河道砂体顶面的高程差异划分地层单元,可以实现河流相地层的等时划分与对比。以渤海Q油田北区明化镇组下段N₂m²油组为例,基于砂体发育频率和高程差异构建了一套河流相地层等时划分方法：首先对地震相、测井相、砂岩发育特征等进行综合分析,识别后期河道的下切位置,"回填"被侵蚀破坏的部分,恢复中期旋回末期的原始洪泛泥岩界面,将其作为等时地层划分的基准;然后根据砂体发育的频率特征以及砂体顶面与中期旋回洪泛面的高程关系,构建等时界面识别曲线,刻画泥岩的集中发育位置,识别短期或超短期旋回的等时界面,实现地层的等时划分。实例分析表明,该方法能够有效识别不同地层单元之间的界面位置,将N₂m²油组划分为6个等时单元,不同时期河道的沉积特征符合中期基准面上升半旋回内的河道沉积演化规律。     

Chute channels in the Holocene high‐sinuosity river deposits of the Firenze plain,Tuscany, Italy

This paper focuses on Holocene deposits of the Firenze alluvial plain (Northern Apennines, Italy) and deals with the sedimentary features of chute channels draining the down‐river edges of the meander neck formed by 70 to 100 m wide and 1 to 1·5 m deep sinuous channels. Two main types of chute channels have been recognized. Type 1 is represented by 3 to 6 m wide and 0·5 to 1 m deep straight channels filled with mud aggregates overlying a basal gravel lag made of reworked caliches. These channels drained the point bar top during floods, and are thought to have been initiated as small rills when a shallow flow overpassed the downstream side of the point bar. Type 2 channels, 3 to 6 m wide and 1 to 1·5 m deep, are moderately to highly sinuous and filled with well‐stratified sand and gravels sourced from nearby rocky highlands. Type 2 channels were connected to the main river channel also during the base flow stage. The transition from Type 1 to Type 2 channels is documented and is interpreted as the result of the meander cut‐off process. Type 1 chute channels represent the early stage of the cut‐off phase, when a headcut is incised on the down‐river edges of the meander neck. The headcut migrates up‐river across the meander neck during floods, when fast currents shape the chute channels into a straight route. The transition from Type 1 into Type 2 channels is linked to the connection of the up‐river migrating headcut with the main channel and the termination of the cut‐off process. At this stage, the cut‐off channel is drained permanently and receives bedload from the main channel. The progressive shaping of the newly formed channel will convert it into the main channel and lead to the formation of an oxbow lake in the abandoned meander branch. Development of chute channels in the Firenze alluvial plain is thought to have heralded a decrease in sinuosity of the main channels, triggered by a climate‐driven increase in water discharge.     

流动单元划分新方案及其在临南油田的应用

把沉积学与储层物性相结合, 从流动单元体系的角度出发, 提出了流动单元划分的新方案.在流动单元体系内部划分出流动单元、亚流动单元和渗流区3个不同层次.在储层精细小层对比的基础上, 首先根据区域内连续分布的隔层把储层分成几个独立的流体压力系统, 即流动单元; 然后再根据不连续分布的隔层, 把一个流动单元进一步分成若干个亚流动单元; 最后根据储层物性的差别把流动单元/亚流动单元划分成不同的渗流区.按照这个思路, 选取临南油田的典型高产区块———以三角洲前缘亚相沉积为主的夏52块砂三中段三砂组, 进行了流动单元、亚流动单元和渗流区的划分, 共划分出7个流动单元、7个亚流动单元和63个渗流区, 这样划分出来的流动单元体系同时包括了油藏整体与局部细节的特征, 为油藏开发提供了详细的地质依据, 也在实际应用中取得了良好的效果.