Einstein床沙质输移理论的再研究——关于粗颗粒床沙质输沙率的计算

本文讨论了H.Rouse泥沙浓度分布公式的数学性质.在此基础上,将悬浮指数z<1的泥沙定义为细沙;将z≥1的泥沙定义为粗沙。本文推导了粗沙情况下床沙质输沙率的解析计算公式,经与数值结果比较,表明本文的推导是正确的。     

长江口泥沙运动形式分类及对深水航道淤积影响

潮汐河口泥沙运动复杂多变,科学划分泥沙运动形式并评估其对航道淤积的影响,是厘清航道淤积泥沙来源、制定有效减淤措施的关键。基于长江口深水航道所处南港—北槽河段2015年和2018年洪季、枯季表层沉积物和近底悬沙的现场采样数据,分析提出潮汐条件下推移质、悬移质和时推时悬泥沙3类泥沙运动形式的粒径划分方法,量化3类泥沙对深水航道淤积的贡献比例。结果表明：近底悬沙级配曲线上拐点粒径对泥沙由推移质向悬移质转化具有较好的指示意义;长江口南港—北槽悬沙、底沙交换显著,深水航道淤积物中除仅做推移质或悬移质运动的泥沙外,还包括大量的时推时悬泥沙,其在航道淤积泥沙中的占比最高,约达50%～60%;南港段航道洪季、枯季推移质淤积占比分别为36%和26%,高于悬移质的6%和13%;北槽段航道悬移质落淤泥沙占比为44%～48%,明显较推移质3%～6%的占比高。3类泥沙运动形式粒径划分方法为深化潮汐河口泥沙运动规律认识、判别航道淤积泥沙来源提供了新途径。     

河型转化机理及其数值模拟——Ⅰ.模型建立

为研究河型转化过程机理,建立了考虑弯道二次流影响与边岸崩塌过程的平面二维河流数学模型,包括水流模型、泥沙模型和边岸崩塌模型。通过在水流动量守恒方程中增加弥散应力项以考虑弯道二次流的影响,并采用室内水槽实验结果对水流模型进行了验证;利用上荆江沙市至石首天然长河段的水沙过程和河道演变资料,对泥沙模型进行了验证;结果表明本模型数值计算量合适,有较好的适应范围。模型中提出了边岸崩塌过程的模拟技术,相对于传统平面二维水沙模型而言,可以更好地模拟天然河道的横向摆动以及洲滩消长过程。     

圆柱绕流无沙区试验研究

试验发现推移质泥沙随水流绕过圆柱体时,将在圆柱周围的床面上形成一个无沙区。根据动能定律建立了圆柱绕流无沙区的定量关系式。分析该定量关系式可知,无沙区的范围随圆柱直径的增大而增大;当泥沙粒径减小时,无沙区的范围将增大;水流条件的变化直接影响泥沙颗粒的运动情况,同无沙区的形成、消失及范围大小有密切的关系。理论分析结果同试验现象是一致的。     

冲刷漏斗纵剖面形态数值模拟技术研究

提出σ坐标系垂向分层的优化方法,较好地解决了传统σ坐标变换用于底孔泄流数值模拟时存在网格边界变化的问题;采用一维水流模型为立面二维模型提供自由水面边界,即"动刚盖法"确定自由表面;根据坝前趋孔水流的流动特性和水下纵坡稳定性受力分析,分别导出σ坐标系下床面泥沙边界条件和底孔泄流初期河床滑塌的判别式。在此基础上建立底孔泄流条件下立面二维水流泥沙数学模型,并将之应用于有刚性护坦条件下冲刷漏斗形成的数值模拟。模拟结果表明,漏斗冲刷平段长度、漏斗纵坡等数值试验结果与水槽试验基本一致,验证了模型的合理性和可靠性。     

螺旋冲击回转钻进技术及其在边坡治理中的应用

以施工实践为基础，结合理论分析，提出了一种在岩土锚固工程施工中广泛应用的新型钻探工艺技术——螺旋冲击回转钻进技术。在总结其优点的基础上提出了尚待解决的工艺难题。     

全套管旋挖钻进技术及其应用

介绍了全套管旋挖钻进技术应用范围,并论述了几种不同形式的旋挖全套管钻进用设备及工法、套管的结构性能以及其相应的施工工艺。     

全回转拖轮辅助自升式平台就位技术在复杂海底条件下的应用

随着海上油气作业量的不断增加,自升式钻井平台的就位风险也在日益增大。在对海洋石油282就位SZ油田WHPN平台作业难点、风险分析的基础上,通过优化就位方案、布锚方案、渤海地区首次采用全回转拖轮辅助自升式平台就位等技术措施,成功实现就位作业。     

重液法分离密度差值很小的单矿物的技术及其应用

介绍了密度差值很小的单矿物的分离技术方法,并利用重液折光率千分位和万分位的细微区别分离单矿物石英和绢云母。该方法由石英与长英质混合物的分离技术,推广到绢云母与绢云母长英质混合物的分离技术,改进后的重液分离技术具有快速、高效、经济的特点。当重液的折光率为1.577~1.580时,石英的分离纯度能达到95﹪~99﹪;当重液的折光率为1.5895~1.5840时,绢云母的分离纯度能达到90﹪~99﹪。     

重液法分离密度差值很小的单矿物的技术及其应用

介绍了密度差值很小的单矿物的分离技术方法,并利用重液折光率千分位和万分位的细微区别分离单矿物石英和绢云母。该方法由石英与长英质混合物的分离技术,推广到绢云母与绢云母长英质混合物的分离技术,改进后的重液分离技术具有快速、高效、经济的特点。当重液的折光率为1.577～1.580时,石英的分离纯度能达到95﹪～99﹪;当重液的折光率为1.5895～1.5840时,绢云母的分离纯度能达到90﹪～99﹪。     

公路岩溶漏斗勘察及处治对策

介绍了岩溶漏斗及落水洞的特征,结合工程实例介绍了采用地质测绘和物探相结合的勘察方法,分析了岩溶对路基稳定性影响的主要因素,提出了对岩溶漏斗和落水洞主要采取跨越、加固、堵塞等处理措施.     

床面附近泥沙交换率在悬移质输沙计算中的应用

总结并分析了关于悬移质运动方程的源/汇项或底部边界条件的已有的处理方法.认为在悬移质输沙计算中,这些方法因引入了平衡输沙概念、忽略了推移质颗粒对悬移质运动的影响或因缺乏床面附近泥沙质量交换率的理论表达式,均存在着某些不足.运用床面附近泥沙质量交换率理沦,对一般的悬移质输沙方程的底部边界条件进行了新的探讨,并提供了关于一维和垂向二维悬移质输沙的计算实例.     

改进的前馈型神经网络模型在承压水漏斗水位预报中的应用

建立了以改进Powell法优化的前馈型神经网络模型，模型既具有强大的函数逼近功能，又克服了传统神经网络优化方法的缺点。将神经网络模型用于承压水漏斗的动态水位预报，实例表明：模型预报效果较好。     

水生植物对水沙运动影响的三维湍流模型

水生植物的存在改变了明渠内水流的流动结构,也影响着泥沙的输运。建立三维湍流模型,在水流控制方程中加入植被阻力项和植被密度项来考虑刚性植物对水动力特性和泥沙输运特性的影响。应用该三维数值模型计算了矩形水槽内淹没植被对水流水平时均流速垂向分布的影响、复式明渠边滩栽种挺水植被对水流深度、平均流速分布以及植被岛周围泥沙床面的冲淤变形的影响。数值计算结果与实测结果吻合良好,表明本模型可以有效地描述刚性水生植物对水流泥沙运动的影响。     

河北省北部张北县一带全新世中期砂层的成因

在冀北张北县发育一套特殊的砂层,因其内部赋存有数量众多的细石器而备受地质工作者的关注,但对其成因却有不同认识。从地层学、年代学、古生物学、砂粒表面及组合特征、砂体分布及产状等方面,对砂层进行了研究与分析。砂层分布于二级阶地或向阳低矮平缓山坡之上,临近水源,呈近东西向展布;堆积物呈灰褐色,分选性差、磨圆度差,不显层理,且其中含有细石器、陶器碎片、灰烬层等古人类文化遗存;粒度分析结果及扫描电镜研究表明,砂层形成于水动力条件中等的河流环境,后期又经过了改造;砂层之中富含丰富的哺乳动物化石及生成于温湿气候条件下的孢子花粉;测年资料证实砂层形成于全新世中期—全新世大暖期。诸多证据表明全新世中期砂层原始环境为河流环境,后期为古人类所利用,应为古人类活动而留下的遗存,属于人工堆积,为古村落遗址。     

沧州地下水降落漏斗现状及发展趋势分析

通过对沧州第Ⅲ含水组地下水降落漏斗分析,得出了沧州漏斗中心将向东南部转移、漏斗向"漏盆"发展及漏斗横向上向沧州西部、北部发展加快的趋势.同时对沧州地面沉降成因进行了浅析,阐述了地下水漏斗造成的危害,并对控制漏斗发展措施进行了探讨.     

Regulation of sand transport in the Colorado River by changes in the surface grain size of eddy sandbars over multi-year timescales

In settings where the transport of sand is partially or fully supply limited, changes in the upstream supply of sand are coupled to changes in the grain size of sand on the bed. In this manner, the transport of sand under the supply-limited case is ‘grain-size regulated’. Since the closure of Glen Canyon Dam in 1963, the downstream reach of the Colorado River in Marble and Grand Canyons has exhibited evidence of sand-supply limitation. Sand transport in the river is now approximately equally regulated by changes in the discharge of water and changes in the grain sizes of sand on the channel bed and eddy sandbars. Previous work has shown that changes in the grain size of sand on the bed of the channel (driven by changes in the upstream supply of sand owing to both tributary floods and high dam releases) are important in regulating sand transport over timescales of days to months. In this study, suspended-sand data are analysed in conjunction with bed grain-size data to determine whether changes in the grain size of sand on the bed of the channel or changes in the grain size of sand on the surface of eddy sandbars have been more important in regulating sand transport in the post-dam Colorado River over longer, multi-year timescales. The results of this study show that this combined theory- and field-based approach can be used to deduce which environments in a complicated setting are the most important environments for regulating sediment transport. In the case of the regulated Colorado River in Marble and Upper Grand Canyons, suspended-sand transport has been regulated mostly by changes in the surface grain size of eddy sandbars.     

Distribution of suspended sediment concentration in wide sediment‐laden streams: A novel power‐law theory

The diffusion equation of suspended sediment concentration in a wide sediment‐laden stream flow is dependent on the vertical gradient of streamwise velocity and the sediment diffusivity. This study aims at investigating the influence of the streamwise velocity laws on the suspended sediment concentration distributions, resulting from the solution of the diffusion equation. Firstly, the sediment concentration distributions are obtained numerically from the solution of the diffusion equation using different velocity laws and compared with the experimental data. It is found that the power‐law approximation produces good computational results for the concentration distributions. The accuracy of using a power‐law velocity model is comparable with the results obtained from other classical velocity laws, namely log‐law, log wake‐law and stratified log‐law. Secondly, a novel analytical solution is proposed for the determination of sediment concentration distribution, where a power‐law, wall‐concentration profile is coupled with a concentration wake function. The power‐law model (for velocity and concentration) is calibrated using the experimental data, and then a generalized wake function is obtained by choosing a suitable law. The developed power‐law model involving the wake function adjusted by an exponent predicts the sediment concentration distributions quite satisfactorily. Finally, a new explicit formula for the suspended‐load transport rate is derived from the proposed theory, where numerical computation of integrals, as needed in the Einstein theory, is avoided.     

济阳坳陷东部埕北地区Ng上段曲流河沉积相及砂体展布研究

埕北地区Ng~上段主要为曲流河沉积,储油砂体微相为由流河冲积平原亚相的曲流砂坝。由于它的单层薄,横向上变化大,分布复杂,直接影响到对它的勘探开发和储量计算。通过研究取芯井段的岩相、岩相组合、垂相沉积层序及各种电测井资料等,将Ng~上段曲流河沉积砂体划分为三种亚相,并建立了由流河沉积砂体的剖面结构和平面分布模式,进一步又以沉积小层和砂层组为单元研究了曲流河砂体的平面分布特征及纵向演化规律等,为下一步的精细油藏描述研究打下了可靠的基础。