岛屿海岸工程作用下的水沙动力过程研究

岛屿海岸所处的水动力泥沙环境以及工程实施后引起的相关变化都具有自身的独特性和复杂性。根据历史资料,在对嵊泗中心渔港海区已建工程影响下的水沙动力过程变化深入分析的基础上,利用波浪和潮流共同作用下的二维泥沙数学模型,对拟建工程引起的潮流场、含沙量场以及海床冲淤变化进行了分析和预测。研究表明,已建与拟建防波堤工程会引起港区水动力减弱,海床演变以淤积作用为主,年淤积强度0.1~0.3 m;已围与拟围海造地工程则会束窄潮流通道,导致水动力增强,海床以轻微冲刷为主。拟建工程与已建工程作用下的水沙动力过程具有良好的类比性。     

湖南中生代造山过程——华南陆块周缘造山带之影响

湖南地区中生代造山作用强烈，其演化过程与华南陆块各周缘造山带一样，经历了T3一JI的陆内碰撞造山、J2一KI陆内碰撞后造山及K2后的伸展造山阶段．湘谭一祁东以西的扬子区域，发育一系列NE向展布向NW逆冲的逆冲推覆构造带，而其东部华夏区域则发育热隆伸展构造与走滑盆山构造带．研究表明，湖南地区的造山过程与周缘追山带的形成演化体戚相关．一方面，周缘造山带对湖南地区构成了楔入构造的运动学——动力学边界条件；另一方面，华南周缘古特提斯洋的消减和周缘陆块对华南陆块的会聚、碰撞造山激活了软流层地幔的上涌和东向迁移，这是湖南地区中生代活化和造山过程的主要机制．     

黄河口尾闾河道平滩流量与水沙过程响应关系

采用实测资料分析和理论探讨的方法,研究了黄河口尾闾河道平滩流量与水沙过程的响应关系。研究结果表明:清水沟流路行河以来,尾闾河道平滩流量由1976年的6000m3/s左右减少至21世纪初的3000m3/s左右。尾闾河道平滩流量具有双重记忆效应,从短期而言,对近2年水沙过程记忆最强,从长期而言,对近6年水沙过程记忆深刻。黄河口来水量越大,汛期来沙系数越小,尾闾河道平滩流量就越大,反之,尾闾河道平滩流量就越小。尾闾河道平滩流量维持在4000m3/s,黄河口年来水量必须大于223亿m3,汛期来水量大于141亿m3,汛期来沙系数控制在0.03左右;小浪底水库调水调沙需要连续运用且运行年限大于5~6年,才能起到较好的效果;水量统一调度管理中应确定汛期利津站日均流量的最小值,以维持尾闾河道一定的平滩流量。     

新入海水沙情势下的黄河口沙嘴动态响应

河口沙嘴位居河海动力交互区,对水沙变化的响应速度快。为了解近期黄河入海水沙情势及其影响下的河口沙嘴演变规律,基于高分辨率卫星数据和水文资料,运用统计学方法进行分析探讨。结果表明：(1) 1999年以来入海水沙延续偏枯态势,变化过程由线性向周期性波动转变,波动周期为6～8 a, 2018—2021年处于波动上升期;(2) 2018年以来,河口沙嘴北、东汊道交替成为淤积主体,河长年均延伸0.7 km,沙嘴年均造陆16.9 km²;(3)尽管偏少的来水来沙条件不利于三角洲整体的向海淤积,但极端径流带来的强烈泥沙输移入海仍然会使河口沙嘴面积增加;(4)现阶段的汊道格局减缓了河长延伸但加快了沙嘴造陆,对于长期稳定清水沟流路起到积极作用,但当前不利于河口湿地生态安全。     

水沙变异条件下的河流系统调整及其研究进展

保持河流各方面整体协调是流域开发研究的重点和必然趋势,研究水沙变异条件下河流系统的调整机理,对于河流健康的保障具有重要意义.总结分析了水沙变异与河流系统的作用特性,明确了河流系统中水文、水力、地貌、生态等方面的各种调整实际上是与系统输入特性的特定变化相联系的;回顾了对河流系统及其功能的认识过程与研究现状,展望了将来的研究趋势.     

前陆盆地与造山带耦合过程及其对含油气系统的控制作用研究进展

在综合前人研究成果的基础上,认为造山楔进作用是前陆盆地与造山带耦合的主要动力学机制,冲断作用控制沉积物的分布和扩散型式,滑脱褶皱断弯褶皱和断展褶皱是耦合过程中产生的主要变形样式,前陆盆地油气藏的分布特征受耦合过程影响的圈闭展布特征的控制,在靠近冲断一段或冲断带内,主要是背斜油气藏,在靠近克拉通一侧,以地同气藏为主,在两者之间则形成岩性油气藏。     

西天山造山带构造单元划分及古生代洋陆转换过程

西天山造山带位于哈萨克斯坦—准噶尔板块与卡拉库姆—塔里木板块的结合部,是由一系列前寒武纪微陆块、古生代洋壳残片及陆缘弧相互拼贴而成的多聚合带、多成矿带,其独特的造山-成矿过程受到了国内外的广泛关注。本文通过构造单元划分与编图,建立了古生代西天山造山带的构造格架,认为古生代西天山造山带的构造演化依次经历了:罗迪尼亚大陆裂解与北天山早古生代多岛洋盆形成阶段(Z-O_2),北天山早古生代多岛洋盆闭合与南天山洋盆开始形成阶段(O_3-S),南、北天山洋晚古生代洋盆形成与发展阶段(D-C_1),南、北天山晚古生代洋盆全面闭合与天山碰撞造山带形成阶段(C1-C_2)和碰撞后板内演化阶段(C_2-P)。     

台湾东部海岸山脉对弧陆碰撞的响应

台湾岛位于欧亚板块和菲律宾海板块的交界处,处在马尼拉海沟和琉球海沟两个方向相对的俯冲带的转换位置.由于从中新世以来吕宋岛弧与欧亚大陆斜向碰撞(弧陆碰撞)形成了今日台湾构造格局,特有的构造地质环境和正在进行中的块体增生使其成为地质学家的研究热点.针对吕宋岛弧海岸山脉段对弧陆碰撞的响应,本文综述了近年来海岸山脉年代学、地球化学、构造地质和利吉混杂岩等方面的研究成果,对海岸山脉的快速隆升和剥蚀特征进行了总结,并在此基础上指出了目前海岸山脉地质研究工作中存在的主要问题,提出今后的研究方向应集中在利吉混杂岩的形成机制、花东海盆洋壳性质和利用海岸山脉凝灰岩进行弧陆碰撞发展过程研究等几个方面.     

东昆仑造山带前陆盆地的叠加褶皱及其变形机制

在东昆仑造山带的三叠纪洪水川群复理石岩系中,发育着两组斜歪－倒转褶皱：一组轴迹方向为北西向,与造山带主体构造线近一致;另一组为新发现的北东向,与造山带主体构造线近垂直,形成叠加褶皱．每一组褶皱均是压扁、纯剪切、纯剪切＋简单剪切三种变形机制的产物．北西向褶皱轴面的南西倒和北东向褶皱轴面的北西倒,与国内外典型的前陆盆地中的褶皱形态不尽相同,反映了动力基础是板块碰撞之后的近于垂直的北东及北西方向挤压应力相继作用下形成的叠加褶皱．北东向褶皱的发现,揭示了造山带中构造应力场的转换．     

水库拦沙对长江水沙态势变化的影响

为探讨水库建设对水沙变化态势的影响,通过引入来沙系数、输沙模数和流域水库调控系数,深入分析了长江水库拦沙对水沙态势变异的作用。长江干支流水沙参数与流域水库库容参数之间有重要关系,主要水文站年输沙量随流域累积库容增加而逐渐减少,来沙系数和输沙模数随流域水库调控系数成指数关系衰减,表明水库蓄水拦沙是长江水沙态势变异的主要因素。长江干支流输沙量衰减规律有一定差异,支流来沙系数和输沙模数衰减规律相对独立,而干流上游站衰减幅度大于下游水文站,且干流各站输沙模数的衰减规律比较接近。     

水沙环境改变下的黄河口变化遥感监测与分析

黄河上游来水是控制黄河三角洲湿地发育的主导因素。黄河径流特征不断变化,水沙环境不断改变,黄河三角洲岸线、陆地面积、新生湿地及生态状况也在发生着变化。以2000年为界,对其前后几年的来水来沙特征及河口变化特征进行了遥感监测、对比,分析了新、旧水沙环境下黄河口的变化特征及其与水沙条件改变的关系。从分析结果来看,2003年水沙条件相对理想,有利于河口陆地面积增加及生态环境改善。总体来看,1996至2006年间,河口陆地面积增减处于波动状态,整体上呈增加趋势,但增加程度不显著。水沙环境的改变导致黄河口出现了不同的发育特征。     

波浪导致黄河口海床沉积物超孔压响应现场试验研究

黄河口海床特殊的工程地质性质与复杂的工程动力稳定性问题,均与海床沉积物在波浪荷载作用下的孔压动力响应密切相关。在现代黄河水下三角洲潮间带岸滩选择4个典型研究点,现场模拟波浪作用对原状海床沉积物实施循环加载,利用孔隙水压力观测、沉积物强度测试、样品采集与实验室土工测试等方法手段,测定黄河口原状海床沉积物在循环荷载作用不同阶段的孔压响应与强度变化。研究发现,黄河口原状海床沉积物在经历循环加载过程中,典型的超孔压响应可分为逐渐累积、部分消散、快速累积、累积液化和完全消散5个阶段,分别对应沉积物强度的衰减、增大、衰减、丧失和恢复过程,沉积物的粒度组成与结构性强弱决定了超孔压的具体响应模式。波浪导致原状海床液化深度受沉积物的干密度、孔隙比、饱和度等初始物理性质影响显著,细颗粒组分的相对含量高低也在很大程度上控制着沉积物的液化特性。     

Hydrologic and hydraulic characteristics of the Yellow River and impact of flow and sediment diversion

In the history, the Yellow River nurtured Chinese civilization. It is respected as the ＂ancestor of the four large rivers in China＂ and praised as ＂the mother river of China＂. At the same time, the Yellow River is regarded as ＂the misery of China＂ and considered as the most complex river hard to control in the world. Today, the Yellow River is also one large river greatly influenced by human activities in the world. The safety of the Yellow River, particularly flood control, is always the most important issue for governing and developing the country. Great achievements have been made after many years of efforts for controlling the Yellow River. However, since the nineties of 20 century, some new problems occurred, such as sharp reduction of flux to sea, dry rivercourse, worsen environment, etc. Rapidly shrinking riverbed and two-level perched stream are disadvantageous to flood safety especially. The new concepts and new practices are urgently needed to control the river. Therefore, the Yellow River Conservancy Committee of Ministry of Water Resources had continuously carded out flow and sediment diversion each year from 2002 to 2005. To timely probe into the new issues produced after flow and sediment diversion, and in order to deepen the understanding of rules for the Yellow River＇s water and sediment and provide reference and experience to the researchers for other large rivers, five hydrologic and hydraulic characteristics of the Yellow River, such as lack of water, much of sediment, different resources of water and sediment, inconsistency between water and sediment and frequency of sink switching and route changing, are described. Flow and sediment diversion of the Yellow River is also reviewed. Under flow and sediment diversion,     

Suspended sediment dynamics and morphodynamics in the Yellow River, China

The Yellow River in China carries large amounts of sediments in suspension at concentrations up to several hundreds of kilograms per cubic metre; the sediment is composed mainly of silt. These high sediment concentrations influence the hydrodynamics (flow velocity and turbulence) which, in turn, determine the sediment concentration profile, whereas both the high sediment concentrations and pseudo-cohesive properties of silt determine the morphodynamics of the Yellow River. The effect of sediment on the hydrodynamics is analysed using the Richardson number and the Reynolds number to provide a framework to differentiate between various flow regimes in the Yellow River, which is calibrated and validated with Yellow River data. The flow may be sub-saturated (stable flow), super-saturated (unstable flow characterized by high deposition rates, caused by collapse of turbulence), or hyperconcentrated sub-saturated (stable flow because of hindered settling effects), depending on the Richardson number. Independent of this, the flow may be turbulent, transitional or laminar, depending on the Reynolds number. Analysis of these flow types improves understanding of the flow regimes and morphodynamics of the Yellow River. The morphodynamics of the Yellow River are also affected by pseudo-cohesive behaviour caused by shear dilatance, which results in increasing critical shear stress for erosion at decreasing grain-size. This pseudo-cohesive behaviour may be partly responsible not only for the high deposition rates which characterize the lower Yellow River, but also for mass erosion during river floods.     

黄河入海泥沙沉积固结过程抗侵蚀性变化研究

河口入海泥沙沉积固结过程中抗侵蚀性的变化直接决定着沉积物的再悬浮和二次迁移,对河口岸滩的稳定具有重要决定作用。在现代黄河三角洲潮滩模拟入海泥沙快速沉积,现场测试不同固结时间沉积物的抗侵蚀性和物理力学指标的变化。研究发现,黄河入海泥沙沉积物的抗侵蚀性随固结时间增长迅速提高,当沉积固结时间达8h时,其临界侵蚀切应力就超过了原状潮滩表层沉积物;新沉积泥沙的临界侵蚀切应力与其重度、贯入阻力、剪切强度呈良好的正相关关系,与含水率呈良好的负相关关系。黄河入海泥沙临界侵蚀流速的试验值随固结时间的增长速率要高于各泥沙起动公式计算值的增长速率,前者是后者的1.5～4.1倍。     

2012年洪水对黄河内蒙古段冲淤影响

2012年洪水是内蒙古河段1989年以来历时最长、洪峰流量最大的洪水过程。为了解粗泥沙对黄河内蒙古段河床冲淤变化的影响,依据宽河谷河段巴彦高勒、三湖河口和头道拐水文站实测资料,分析了内蒙古河道2012年洪水水沙特征,通过计算推移质输沙量和比较断面河底变化,探讨了粗泥沙对河底调整的影响。结果表明:2012年洪水造成粗泥沙在上游段冲刷、下游段淤积;固定低水位下过流断面存在涨冲落淤的规律;洪水过后,巴彦高勒和三湖河口低水位面积分别扩大了19 m2和29 m2,头道拐减小约100 m2。由于粗泥沙排沙不平衡,底部河床的真正高程并没有降低,防洪风险依然存在。     

龙羊峡、刘家峡水库运用对黄河上游水沙关系的调控机制

依据龙羊峡、刘家峡水库进出库水沙定位观测资料,根据河流动力学原理,分析了水库运用对径流泥沙过程的调节作用及其影响,揭示了水库对其下游河道水沙关系的调控机制。结果表明:①大型水库运用对进、出库径流泥沙的调节作用与水库的运用方式有关,多年调节的龙羊峡水库对径流为线性调控,对泥沙为非线性调控,而不完全年调节的刘家峡水库对径流、泥沙均为线性调控;②水库运用对其下游河道水沙关系具有很强的干扰作用,主要是打破了天然条件下河道通过长期自动调整所形成的输沙规律,改变了挟沙水流的本构关系;③大型水库运用对水沙关系动力学机制的影响主要归因于重新调整了挟沙水流的平衡条件,使洪水传播过程中切应力降低,临界弗劳德数增大,改变了相对平衡输沙状态,挟沙水流则需通过淤积增大比降,满足临界弗劳德数状态下的水流切应力要求,重新实现挟沙水流的平稳状态,从而致使水沙关系发生相应变化。     

黄河内蒙古河段输沙量与淤积量计算方法

基于多沙河流"多来多排"输沙基本公式,建立了考虑上站来沙量、前期累计淤积量、临界输沙水量及干支流泥沙粒径影响的输沙量一般表达式。进而根据黄河内蒙古河段1953—2010年实测水沙资料,得到了内蒙古巴彦高勒—头道拐全河段及巴彦高勒—三湖河口和三湖河口—头道拐分河段的年输沙量公式,并根据输沙率法采用建立的输沙量公式计算了各河段1953—2010年的逐年冲淤量。选取三湖河口—头道拐河段的计算结果分析表明,在输沙基本公式基础上增加前期累计淤积量、临界输沙水量及干支流泥沙粒径参数,所得公式计算的年冲淤量与实测值之间的相关系数R2由基本公式的0.41依次提高到0.50、0.75和0.80,说明在基本公式基础上进一步考虑这些参数的必要性。此外,全河及分河段输沙公式计算所得输沙量及各河段冲淤量和累计淤积量与实测值的符合程度均较好,表明建立的输沙公式能够用于不同水沙条件下的输沙量和冲淤量计算,可为分析内蒙古河段的输沙特性和长期淤积趋势提供参考。     

三门峡库区一维非恒定非均匀泥沙输移数学模型

黄河是高含沙河流,含沙量季节差异显著。因此研究黄河干流的非恒定水沙输移规律以及库区泥沙的淤积问题极为重要。应用圣维南方程组以及非恒定泥沙连续方程建立了非恒定非均匀泥沙含沙量计算公式,并根据沙量平衡方程推求出三门峡库区河底高程的变化规律。使用已有的资料对模型进行的验证表明:模型计算与实测资料符合良好,该模型具有较好的应用前景。     

黄河口潮滩粉土体固结非均匀性研究

通过分析直立堤前海床地貌和深度剖面方向贯入强度特性及相邻自由海床剖面方向贯入强度特性,研究了黄河口潮滩粉土体动力响应的非均匀性。研究发现：沿海床剖面不仅存在水平硬层,同时也存在竖直硬层,且竖直硬层与水动力条件有关。结合现场循环冲击荷载试验和直立堤前多孔介质海床数值模型,解释粉土海床非均匀性形成的机制：由于粉土体中细小无黏性颗粒在波浪作用下逐渐脱离土骨架,在土体中缓慢流动汇聚,在后期波浪改造累积作用下固结排水强度增大,形成强度不同的地带,导致土体动力响应的非均匀性。