差异水动力导致黄河口粉质土微结构分形特征变化实例研究

在黄河三角洲北部潮坪上选择典型研究区。区内通向油井的道路的修建使北侧水动力条件明显强于南侧。对两侧原状土样进行粒度成分测试和微观结构观测,并利用分形理论进行分析。结果发现,在水动力作用强区中,粒度分维值随深度的变化曲线大致呈反“S”型,颗粒分布分维值随深度单调递增(表层除外),颗粒定向性分维值随深度的变化曲线呈“S”型;在水动力作用弱区,粒度分维值和颗粒分布分维值随深度单调增大,颗粒定向性分维值随深度的变化曲线呈平缓的反“S”型。这些参数的变化较好地反映了不同深度处沉积物的层化现象。     

循环荷载作用下非饱和粉质底床渗流试验研究

设计了模拟波浪作用下底床渗流的试验装置,制备了不同饱和度的粉土底床。通过室内试验,对比了饱和粉质底床和非饱和粉质底床对循环荷载的响应。室内试验表明,气体的出现降低了底床的饱和度,影响了底床的稳定性,在循环荷载作用下底床更容易发生渗流,出现泥火山等现象。同时,分析实验数据发现孔压没有明显累积,因此,本文中引起渗流发生的作用为瞬态孔压,而非残余孔压。     

水动力条件差异导致潮坪分形特征变化实例研究

研究区位于1964～1976年黄河由刁口流路入海时形成的三角洲潮坪.为进行石油开采在潮坪上构筑的交通设施对波浪形成了良好的屏障,水动力条件具有显著差异的屏障两侧潮坪是研究潮坪特征对水动力条件响应的天然实验场所.在屏障两侧各选择一典型区,实测地貌形态,取样品进行粒度成分分析,根据实测资料分析确定潮坪分形特征.发现水动力环境的强弱决定着潮坪的形貌、沉积物粒度分维值的变化规律.水动力环境强的一侧潮坪滩面分维值高,且随着初始计算网格宽度增大迅速降维;表层沉积物粒度分维值小,且离散性大.相反,在另一侧潮坪滩面分维值低,且随着初始计算网格宽度增大分维值无显著变化;表层沉积物粒度分维值高,且具有较好的一致性.当初始计算网格宽度增大到某个值时,两侧潮坪形貌分维值渐趋一致.在屏障两侧各沿一条与屏障大角度相交的测线取样,并各选择一点采取不同深度的样品做分析计算,发现在水动力条件弱的一侧,样品的粒度分维值表现为远离屏障逐步降维、随深度增加分维值增大的规律;相反一侧粒度分维值变化的规律性很不明显.讨论了水动力环境对潮坪分形特征影响机理.     

黄河口毗邻渤海陆架区悬浮体成分

扫描电镜配合能谱分析、X射线衍射及光学显微镜分析表明,黄河口毗邻的渤海陆架区悬浮体主要由矿物、浮游生物和有机包膜三类成分组成。在悬浮体中鉴别出23种矿物,主要是石英、长石、云母、方解石和粘土矿物(依次为伊利石、蒙皂石、绿泥石和高岭石),特征矿物是云母、方解石、蒙皂石和角闪石。辨识出21种藻类,大多数是硅藻,少数为钙藻和鞭毛藻。生物成分主要集中在水体上层。首次在渤海悬浮体中发现了有机包膜。并讨论了悬浮体成因及其沉积作用。     

黄河三角洲潮滩孔压对循环振动荷载响应研究

为了研究黄河三角洲潮滩孔压对循环振动荷载的响应过程,在现场潮滩上利用循环振动荷载作用于海床,实时监测了振动过程中孔压的发展过程。研究结果表明:在每一轮振动过程中,超孔压并非是一直升高的,其发展过程主要可以分成3个阶段:首先是累积阶段,在此期间内超孔压迅速积累并达到一峰值,即"超孔压最大响应值";其次是过渡阶段,在此期间超孔压基本保持稳定;而后是消散阶段,即超孔压从最大响应值开始缓慢消散。在振动过程中,产生的最大超孔压是振动能量的指数函数,而且不同深度所产生的最大超孔压不同,存在一极值响应深度。在超孔压累积阶段,尽管不同深度超孔压的累积历程不同,但其累积形式具有一致性,即超孔压是以振动次数为自变量的二次函数,而且,超孔压的累积速率是线性降低的。     

波浪作用下黄河口粉土孔压响应特征及过程

以黄河口海底粉土为研究对象,利用自行研发的监测设备现场监测了波浪作用下海底粉土的孔隙水压力响应过程,获取了2个大风过程中孔隙水压力的有效数据。波浪作用下海底粉土的孔隙水压力响应由表层土最先开始,向下层土延伸,且响应程度随着土层深度的增加而减弱。孔隙水压力响应特征受潮位与波高影响明显,潮位影响孔隙水压力响应的整体趋势而波高影响孔隙水压力响应的幅值,且海底粉土孔隙水压力对波高的响应具有滞后性,滞后时间约为2 h。大风过程中海底面以下1.5 m以深孔隙水压力未发现明显变化,说明其超过了波浪最大作用深度;海底面以下0.5 m位置处孔隙水压力在一段时间内产生剧烈振荡,无明显的累积现象,说明其处于波浪作用范围内,但波浪作用导致的孔隙水压力小于土体孔隙水压力的消散速率。     

循环荷载下粉土液化流动特性拖球试验研究

基于流体力学中的Stokes黏滞阻力理论,以振动台试验为基础,开发了一套测量液化过程中粉土流变特性的拖球试验装置。在铺有粉土海床的模型箱内埋设光滑小球,通过测量小球水平运动过程中所受阻力值的大小,计算粉土液化的表观动力黏度,分析粉土液化过程中的表观动力黏度与超孔压比之间的关系,以及液化后表观黏度与应变率的变化规律。试验结果表明,振动台试验下,孔隙压力表现为迅速上升,粉土迅速达到液化状态;振动过程对海床固结影响较大;粉土海床在未达到完全液化状态时（ru<1）,表观黏度随超孔压比增大而减小,在液化状态下（ru=1）,剪应力随应变率增大而减小,粉土呈现出剪切稀化的特点,为典型的非牛顿流体特征。     

黄河口粉质土沉积物侵蚀性动态变化试验研究

通过一系列室内试验,研究了黄河口粉质类沉积物在循环动荷载作用后侵蚀性的变化.在试验中,采用真空预压固结装置制备重塑土样,采用液压伺服土动三轴试验机实现了不同幅值及不同振次的动荷载作用条件,并通过动三轴静态试验及贯入强度测试,测定了动荷载作用后土样强度的变化.通过水槽冲刷试验测试了不同条件的动荷载作用后,土样抗冲刷能力的变化,并进行了临界剪切应力的计算.试验结果表明:对于黄河口粉质类沉积物,动荷载作用后其强度及抗侵蚀性均降低;沉积物强度指标(不排水剪切强度、残余强度、贯入阻力)、侵蚀性指标(起动流速、临界剪切应力、冲刷率)与动荷载幅值、动荷载振次均呈现出较好的线性相关性.     

杭州湾浅层粉土动力特性研究

选用杭州湾广泛分布的浅层粉土为研究对象,进行了一系列动三轴加载试验,研究了结构性、加载频率及动应力对杭州湾海底浅层粉土动应变、临界循环应力比和动强度的影响。试验结果表明,同一加载条件下,重塑样比原状样在更小振次内达到破坏,原状样动强度大于重塑样;结构性是影响土样动强度的重要因素,结构性对土样强度的影响随着动应力的增大而增强,随着频率的增大而减弱;加载频率的变化也对试样动力特性有较大影响,随着频率的增大,试样达到破坏所需振次加大,试样临界循环应力比也随之增大。     

生物洞穴对黄河口土样扰动试验研究

生物洞穴对潮滩沉积物扰动的影响研究越来越受到海洋沉积学、海洋生物学、海洋地质学等学科交叉的重视,并影响潮滩沉积物侵蚀的细观机理.室内土柱试验制备了有生物洞穴和无生物洞穴扰动土样,模拟了波浪作用下土样的孔隙水压力的变化,并对这2种土样进行了基本的物理力学性质测定和冲刷试验.结果表明:生物洞穴形成的优势通道,使其孔隙水压力累积值小于无生物洞穴扰动土样,其表层的含水量和黏粒含量比无生物洞穴扰动土样大.当冲刷流速大于土样泥沙起动流速时,有生物洞穴扰动的土样比无生物洞穴扰动土样更容易被冲刷.但当冲刷流速增大到一定值时,有生物洞穴扰动土样与无生物洞穴扰动土样的抗冲刷性能又趋于一致,因此生物洞穴的存在将影响海岸侵蚀过程.     

用廻声测深仪在黄河口滨海区测深的几点建议

黄河三角洲水下地形测量中，由于作业环境复杂，影响测深仪测深精度的因素很多。为了提高测深仪的测深精度，本文提出了五种较为合理的意见。其中着重论述了静水比测和换能器动态吃水的测定立法两个方面，在论述这两方面时提出了新的实验方法。     

2009年春季黄河口附近海域营养状况评价

根据2009年5月在黄河口附近海域获得的水化学参数,研究了该海域营养要素的分布特征与富营养化水平.NO3-N、NO2-N与SiO3-Si表层浓度在河口处均存在高值区,随淡成水混合逐渐降低,表明主要来源于黄河冲淡水;NH4-N与PO4-P在河口处则低于调查海区平均水平,说明黄河冲淡水不是其主要来源.黄河口南部浅滩区域(平...     

云母在黄河口段沉积物中的形状系数与等效沉积

云母有着独特的片状结构和晶形,为了分析云母与其他粒状碎屑矿物的水力沉积差异,以黄河口段沉积物为对象,分粒级进行轻、重矿物鉴定,挑选出其中的白云母以及不同风化程度的黑云母,测量了5个样点、约12 000颗碎屑云母的粒径与厚度,以此比较片状云母与粒状石英和长石在水体中的等效沉积。结果表明,黄河口沉积物中云母含量约为1.8%～9.7%,其在不同样品和不同粒级之间差异很大,在1.5Φ～5.5Φ粒级之间云母含量由高至低急剧减少;云母厚度大都<20 μm,平均厚度仅8.93 μm,白云母的厚度一般小于黑云母;薄片状云母体积远小于相同粒径的粒状石英、长石,约为石英和长石的16%～55%;云母体积的变化可由其形状系数−径厚比来反映,云母的径厚比大都介于5～60。片状云母与粒状石英和长石在搬运与沉积过程中水力特性差异明显,等效沉积作用常使较大粒径云母与细粒泥质沉积密切共生。     

黄河口埕岛海域悬浮沉积物沉降规律原位观测

运用时间序列沉积物捕获器,原位捕获了黄河口埕岛海域某观测点的沉降沉积物,并结合同步的波浪、海流、水深等水动力参数观测以及后续土样粒径分析等研究手段,计算了沉降通量,推断了沉降沉积物的来源,并结合理论计算探讨了悬浮沉积物沉降过程的影响因素以及沉降量在再悬浮量中所占的比例。研究结果表明:黄河口埕岛海域的悬浮沉积物沉降通量约为120~280 g·m-2·d-1,与该海域的再悬浮通量有着很好的正相关关系,推测很可能主要来源于海底沉积物的再悬浮;在该海域,即使过剩剪切力持续大于0,悬浮沉积物仍然会发生沉降,并且可以大于过剩剪切力小于0时的沉降量,推测与该地区粉质土海床的液化特性有关;再悬浮沉积物大约有5%发生原位沉降,绝大部分沉积物保持悬浮或者被输运至异地,这与该地区海底遭受强烈侵蚀的现象相一致。     

现代黄河口南岸海洋沉积环境分析

根据在现代黄河口南岸采集的45个表层沉积物样品与5个柱状沉积物样品的粒度测试结果,研究了现代黄河口南岸沉积物的类型与空间分布特征。通过粒度参数计算和聚类分析方法绘制了粒度概率累积曲线,探讨了沉积物粒度分布特征与物源和沉积动力环境间的关系。现代黄河口至广利河河口的沉积物颗粒呈“粗—细—粗”分布,表层沉积物分为粉砂质砂和砂质粉砂2种类型。通过分析对比柱状沉积物不同深度粒度频率曲线与概率累积曲线,结合对沉积环境和沉积速率的分析,认为黄河河道摆动是影响沉积环境的主导因素。通过对比典型潮滩剖面丰枯季节粒度概率累积曲线发现,广利河在局部区域对沉积环境产生一定的影响。研究表明：黄河改道是影响沉积环境的主导因素,同时,广利河等沿岸河流在河口局部区域对原有沉积环境有一定的改造作用,至莱州湾南岸,沿岸小清河、弥河等河流取代黄河成为影响沉积环境的主导因素。     

黏粒和有机质对黄河口潮间带沉积物微团聚体的影响

微团聚体是形成沉积物结构的基本单元,沉积物的结构性影响了土体的稳定性、渗透性和强度等工程地质性质。对废弃黄河口刁口流路潮间带沉积物微团聚体受黏粒含量、有机质和生物黏液等胶结作用进行分析,结果表明,研究区沉积物多团聚成粉粒级微团聚体(0.05~0.01 mm),含量在85.3%~95.8%之间,与黄土高原土相比,0.05~0.01 mm微团聚体增加,而0.1~0.05 mm微团聚体减少,团聚性差,易于侵蚀;黏粒含量与团聚度表现出显著正相关性,说明黏粒含量增加了沉积物微团聚体的稳定性;沉积物中有机质含量在0.27%~0.61%之间,有机质含量较少,对沉积物微团聚体贡献少;生物扰动的螃蟹洞壁土、螃蟹掘出物的团聚度明显大于表层未受生物扰动土的团聚度,说明螃蟹分泌的黏液能加大微团聚体的稳定性。     

黄河沉积粉土渗透系数变化研究

现代黄河三角洲以粉质类土沉积为主，土体渗透系数是三角洲上进行工程开发活动时需要考虑的主要参数之一，其变化规律目前还缺乏系统的研究。本文采集原状土样，利用模拟加栽渗透实验，研究固结压力、渗透压力对黄河三角洲粉质土渗透系数的影响，得到土样在不同方向上渗透系数随固结压力和渗透压力的变化规律，并通过扫描电镜试验，从微观结构上探讨了土体渗透系数变化规律的机理。     

调水调沙影响下黄河口泥沙异重流过程

利用黄河干流大型水库进行调水调沙,在短期内将大量沉积物快速输送入海,是河口泥沙异重流触发的重要窗口期。根据2010年调水调沙期间黄河口沉积动力现场观测资料,建立覆盖整个渤海海域的ROMS数学模型,以黄河利津站逐日水沙数据和海域潮汐、风场数据作为模型驱动条件,模拟调水调沙期间的河口泥沙异重流发育过程。模拟结果显示,在没有大风扰动的情况下,河流入海悬沙浓度>29.0 kg/m3时会在河口产生高密度泥沙异重流。黄河冲淡水携带大量悬浮物从河口流出后,与海水迅速混合,在潮流影响下,冲淡水舌随时间由西北向东南偏转,输运至莱州湾西侧。淡水和沉积物主要以表层羽状流和底层异重流形式输运：表层羽状流扩展范围较大,输运路径为河口西北方向—远岸（河口东北区域）—莱州湾西侧;底层异重流扩散范围较小,输运路径为河口西北方向—河口沿岸（东）—莱州湾西侧。河口泥沙异重流生消和水体垂向结构存在周期性变化特征：落潮时段异重流发育较好,水体层化增强;涨潮时段异重流逐渐消亡,水体混合增强。估算出黄河口清水沟清8叉流路主泓区内水体由河口径流、潮汐应变和潮汐搅动引起的势能变化率,其中潮汐应变和潮汐搅动起主导作用,比河口径流引起的势能变化率高出2～3个数量级（102～103）。     

1128-1855年黄河下游河道变迁及其对中国东部海域的影响

中国海洋地质工作者对于1128-1855年黄河下游河道变迁存在4种不同看法,各自以自己的理解去解释这一时期中国东部海域沉积演化和地貌变化.根据历史文献和其他论述,讨论这一时期黄河下游河道决口、泛滥和改道,并研究对海洋沉积和海岸地貌的影响.研究表明,1128-1494年黄河从来没有全流入渤海,没有交替入黄海和渤海,也不能...