波浪作用下黄河口粉土液化与振荡层形成试验研究

通过室内水槽试验,观察波浪作用下土体产生的现象,分析了土体内孔隙水压力的变化及波浪作用后土体粒度组成变化特征,研究了波浪荷载作用下黄河口粉土液化和振荡层的形成过程。试验及讨论结果表明:在波浪作用下,上层粉土体大部分时间处于液化状态;由液化土形成的振荡土层与下部土层之间形成W形的滑动面,振荡土层的厚度随着波浪作用时间的增加而变小;在波浪的振动和孔隙流体的共同作用下,土颗粒重新排列,细粒物质向上迁移,土体底部土颗粒粒径较为粗大,振荡层范围内土颗粒粒径组成相似,粒径分布范围较小;其内部孔压比随深度和波浪作用次数的增加而较少,土体内部积累的超孔压逐渐消散,海床土体逐渐趋于稳定。     

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。     

黄河口沉积物微量元素的多元统计分析

Some microelements totalled ten of sediment samples have been analysed by emission spectrometer. The samples taken from the nearshore area of the Huanghe River and the Lianhe River and the elements analysed are Ni, Co, Cu, Ga, V, Ti, Pb, Zn, Mo, and Mn. Though multivariate analysis by computer, it shows that the effective discriminant elements for the sediments of estuary area of the Huanghe River and Lianhe River are Ti, Zr, Co, V. The Lianhe River Estuary sediments are characterized by higher content of Zr, Co and the Huanghe River Estuary sediments are characterized by higher content of Ti,V. The trend surface analysis shows that the Ni, Ga, Co and Cu have similar tendency of distribution and are closely related with the clayey sediments; Zr and Ti have the similar trend distribution and closely related with coarser grain sediments; the distribution of Mn is in accordance with the area of higher pH. Eh values and is closely related with fine-sandy sediments.     

黄河口海域特征波浪要素比的分析

本文利用黄河口海域的风浪观测资料用统计方法分析了波浪要素的特征比,在统计意义下得到了不同波要素之间的比值关系和它们之间的相关关系。从比值关系看,它们的比值分散在一定的数值范围内。从相关关系看,特征波高之间的相关性较特征波周期之间的相关性好一些。特征波高之间的相关系数都大于０９;特征波周期之间的相关系数都大于０６。平均波高和平均周期的平方之间的比例系数为００３３８,大于石臼海区得到的结果,与“海洋水文规范”中规定的数字较接近     

黄河口“烂泥”波浪特性的分析

根据１９９１年１１月２３－２４日现场波浪测量资料，分析了黄河口“烂泥”的消波效应。结果表明，波浪传至“烂泥”后波高和周期均有明显减小，波浪频谱也有较大的变化，“烂泥”是一个天然的“避风港”。     

黄河口沉积物中无机磷酸盐的存在形态

本文对1989年5月和8月采集的黄河口附近浅海表层沉积物及柱状沉积物进行了磷酸盐形态(吸附态磷、铝磷、铁磷、闭蓄态磷和钙磷)的分析,并对几个样品的不同粒级也分别作了形态分析。结果表明,钙磷占无机磷的大部分;闭蓄态磷次之;铝磷和吸附态磷再次之;铁磷含量极微。除钙磷(由于有矿物磷的存在)在粉砂粒级中含量最高外,其它各形态磷的含量均随粒度变细而增高。     

波浪作用下埕岛海域海底土液化分区

根据埕岛海域表层沉积物特征,结合该区的波浪实测资料推算的波浪要素,利用动三轴实验得到研究区土体在循环荷载作用下孔隙水压力的增长与振动次数的关系,计算研究区内海底土层的液化可能性和液化所需的时间,并根据土体在不同水深情况下达到液化所需的时间对研究海域进行了液化分区。结果显示,7-8 m等深线之间的海底土体由于受到波浪破碎作用的影响,最易发生液化,液化影响深度也最深,自该海域向近岸和远海,液化可能性降低;土层埋深为2.5 m以浅时,研究区大部分区域液化可能性为高,而到埋深为4 m时土层液化可能性明显降低。     

生物活动对黄河口潮滩表层沉积物扰动作用的研究

以螃蟹扰动作用下黄河口刁口地区潮滩表层沉积物为例,对沉积物的物理力学性质及其运移进行了试验研究,结果表明:螃蟹扰动作用使表层20 cm以内沉积物的含水率明显增加,渗透性略有提高,表层30 cm以内土体贯入强度降低,下层土体贯入强度增高;螃蟹每日掘出的细粒物质达502.08 g/m2(干重),远大于螃蟹洞穴在涨落潮过程中所捕获的细颗粒物质,并使潮滩表层沉积物细化。从螃蟹扰动对沉积物组成、性质和运移产生的作用,可以得出生物活动对黄河口潮滩的稳定性具有一定的影响。     

黄河口沉积物重金属含量变化特征研究

在黄河口的平水期、枯水期和丰水期采集沉积物样品。分析了铜、铅、锌、镉、铬、砷、汞浓度.结果表明,黄河口沉积物样品中的重金属含量由河到海呈现先上升后下降的趋势,平水期和枯水期Cd、Cr、As呈显著相关(0.01水平)。重金属含量为平水期>枯水期>丰水期。水文特征严重影响到沉积物中重金属的迁移。沉积物中重金属含量和沉积物的粒度密切相关.粒度越小重金属含量越高,反映了河流沉积的特征。沉积物中重金属浓度较低。各项目基本上都符合海洋沉积物质量一类标准。     

波浪作用下沉积物中重金属Cu释放规律研究

黄河水下三角洲位于半封闭的渤海内部,海底沉积物中重金属Cu污染严重,且该区域多发风暴潮,引起沉积物再悬浮甚至液化,导致沉积物中重金属Cu重新释放进入海水中。本研究以黄河口粉质土作为底床,采用室内波浪水槽试验模拟重金属Cu在不同水动力条件下,通过静态扩散、底床未液化状态下再悬浮以及底床液化状态下再悬浮3种方式进入上覆水体的释放过程。结果表明:上覆水体中重金属Cu的浓度分布与悬浮泥沙浓度分布密切相关,呈现出一致的变化规律;沉积物液化会明显促进重金属Cu向上覆水体中释放,底床液化再悬浮阶段上覆水体中溶解态Cu的浓度为静态扩散阶段的18倍,为底床非液化再悬浮阶段的11倍;此外,底床液化会导致沉积物中重金属Cu向深处扩散,扩散深度约为沉积物液化深度的一半。     

黄河口沉积物对磷酸盐的吸附与释放

本文对黄河口典型沉积物进行了吸附磷及释放磷的研究,结果表明黄河口地区浅海沉积物对磷的释放极少.阴离子表面活性剂的存在能降低对磷的吸附能力,溶液pH的增大对吸附量有增大的作用,硝酸盐的存在不影响沉积物对磷的吸附.沉积物吸附大量磷后的再释放是缓慢的.经测定,沉积物吸附/解吸平衡点一般为0.24～4.27μmol/dm³,此值一般高于底层水磷浓度,因此我们推测除粗颗粒样品外,黄河口地区浅海沉积物有向上覆水释放磷的倾向.     

黄河口湿地沉积物间隙水中营养盐研究

2009年4月对黄河口湿地4个站点沉积物间隙水中各营养盐成分含量及其随深度的变化进行了研究。结果表明:沉积物间隙水中PO4-P含量变化不大,变化范围是0.18~2.18μmol/L,呈现先降低后升高的趋势。NH4-N、NO3-N、NO2-N含量分别为4.51~348.1μmol/L、1.71~2002μmol/L、0.16~130.0μmol/L,其垂直分布为上高下低,这和土壤氮分布、所处氧化还原环境、植被类型等有密切关系;且无机N以高硝酸盐含量为主,这与黄河水的输入有很大关系。SiO3-Si的含量变化范围是59.7~256.1μmol/L,其垂直分布变化复杂。     

黄河口及邻近海域沉积物中铜的研究

利用1984年夏季的现场调查,作者研究了黄河口及邻近海域表层沉积物中铜的地球化学形式。含量及其分布,分析了铜和有机质、铁、锰、锌及中值粒径之间关系,并指出总铜平均含量为20.4mg/kg.其中残渣部分占55％,有机结合铜为19.4％、Fe-Mn氧化物结合铜为12.1％、碳酸盐结合铜为13.1％,可交换铜的含量小于1％。此外讨论了沉积物中各种形式铜含量与铁、锰、有机质及中值粒径关系。     

波浪作用下黄河三角洲海底粉土液化特征对比研究

作为一种常见的近海海底灾害地质现象,波致海床液化严重威胁着黄河三角洲地区海底工程设施的安全。粉质海床液化后,海底粉土的结构、物理和力学性质均发生了改变,研究该变化规律尤其是评估液化后海底粉土再次发生液化的可能性具有重要的理论意义和应用价值。本文利用室内动三轴仪对取自黄河三角洲已液化和未液化海底粉土开展了液化试验对比研究,讨论了已液化和未液化海底粉土在孔压增长模式和轴向动应变发展趋势方面的异同,对比分析了二者的液化势。研究结果表明：应变标准比孔压标准更适用于评估黄河三角洲地区海底粉土的液化势;孔压和动应变发展模式均表明与未液化粉土相比,已液化海底粉土再次发生液化的抗力有所提高;已液化和未液化海底粉土归一化孔压比u_d/σ₃与循环加载次数比N/N_f间相关关系可采用双曲线或指数函数模型进行定量化描述;未液化海底粉土的波致液化临界循环应力比约为0.20,已液化海底粉土的临界循环应力比约为0.35。研究成果有助于加深对海底粉土波致液化特性的认识,亦可为循环应力历史影响下的土体力学性质研究提供参考。     

黄河口及其附近海域沉积物中可提取的铅和镍

讨论了黄河口及其附近海域沉积物中１ｍｏｌ盐酸可提取铅与镍的含量范围为铅７．９２～２８．８６ｍｇ／ｋｇ，镍４．５１～１４．７１ｍｇ／ｋｇ，与典型性的五步形态提取地前四部分之和具有可比性。同时Ｉｍｏｌ盐酸提取的铅、镍与可提取锰、铁及沉积物的外比表面积具有很好的正相关。通过进一步的多元回归分析可以发现黄河口及其附近海域沉积物可提取铅主要结合在氧化锰及粘土矿的外表面上，而和铁的关系不明显，可提取镍与铁，锰     

石油污染对黄河口沉积物工程性质的影响

对黄河口胜利油田某油井附近沉积物进行石油污染状况调查研究,采用坑探试验现场调查污染范围,发现油井沉积物在一定范围内存在石油污染,污染多在0.2～1.5 m深度内,水平距离在140～440 m之间.原位测试污染沉积物强度,取样进行室内石油浓度和沉积物物理力学指标测试.石油污染沉积物物理力学性质与未污染的有较大差别,污染后沉积物的重度、渗透系数和强度等均有所降低.污染后的沉积物结构,多成块状和板状结构.     

波浪作用下液化粉土流动特性拖球试验研究

粉质土大量存在于黄河水下三角洲地区,粉土液化过程中具有类似流体的性质,可以把液化过程中的粉土视为黏性流体进行研究。基于流体力学中Stokes黏滞阻力原理,在波浪水槽试验基础上,设计了一套测量液化过程中粉土流变特性的拖球装置,并对其实用性进行验证。在铺设有粉土底床的波浪水槽中埋入可以水平滑动的小球,通过拖动小球在粉土中水平运动,测量小球所受阻力值的大小,用以计算液化粉土表观动力黏度。充分考虑试验中波浪要素、超孔压比等因素的影响。结果表明,该装置能够满足试验要求;波浪循环荷载作用下,观察到了孔压的累积至液化的过程;波浪参数对结果有较大影响,其中波高越大,表观黏度值越小;同一波高情况下,表观黏度随时间缓慢增加;随着超孔压比的升高,波浪作用下粉土表观黏度值逐渐减小。     

黄河口邻近海域沉积物中可转化的磷

基于海洋生源物质循环研究的新思路,提出海洋沉积物中可转化的磷只能是自然粒度状态下的非碎屑态磷。黄河口附近海域表层沉积物中自然粒度下可转化的磷在５８．５～６９．８μｇ／ｇ之间,仅占总磷的９．１％～１１．０％,而全粒度（研磨）下可转化的磷在４５４．８～５２９。２μｇ／ｇ,占总磷的７４．４％～８９．１％,说明全粒度下（研磨）可转化的磷大部分不能参与海洋生物地球化学循环,同步底栖生物的调查结果发现,小、大     

黄河口外沉积物氧化还原环境的表征

为了评价黄河口外石油开发区沉积物的氧化还原特征,本文根据2002年9月航次所取得的黄河口外41个柱状沉积物样品,研究了该区沉积物氧化还原特征参数Fe^3 ,Fe^2 ,Fe^3 ／Fe^2 及Eh,Es和有机碳、氧化还原度(ROD)等的分布特征,以及这些参数之间的相关关系。研究表明,Fe^3 ,Fe^2 ,Fe^3 ／Fe^2 及Eh,Es和有机碳、氧化还原度(ROD)等在表层沉积物中各站之间的差别不大。Fe^3 和Fe^2 在0～40cm深度范围内变化比较复杂。40cm以后变的相对比较稳定。而Eh和Es有随深度减小的趋势,ROD在整个研究区都小于1,有机碳的含量高于整个渤海的平均值。综合所有氧化还原特征参数的特征,可确认该区沉积物的氧化还原环境为还原性,该还原性特征主要是由有机碳控制的,而活性铁的贡献不明显。