Mechanisms of ice accumulation in a river bend-an experimental study

In this study,under conditions of different flow and ice discharge,extensive experiments have been carried out in a 180°-bend flume and an S-shaped bend channel.The phenomenon and mechanisms of ice accumulation in the bend channel have been studied.Ice accumulation along the convex bank was normally thicker than that along the concave bank.The maximum thickness of ice accumulation in the downstream bend channel occurred close to the convex bank.The difference between the maximum thickness and the minimum thickness of ice accumulation was significant.The entire ice accumulation became unstable if flow Froude number was large.When the flow Froude Number is high,the entire ice accumulation becomes unstable.For Froude Number between 0.035 and 0.060,the bottom surface of ice accumulation became waved in form.Small changes in Froude number and ice discharge rate can change a channel from a state of no ice accumulation to uniform accumulation over the channel bend.The higher the ice discharge,the more uniform the ice accumulation.The experimental results have been compared with field observations of ice jams at the Hequ Reach of the Yellow River.     

An analytical study on turbulence with mixed-flow model and two-phase model

Suspended sediment is carried by turbulent water flows in rivers.Traditional sediment-laden flow analysis treats the suspension as a mixed liquid,and recent two-phase flow model enables separate velocity measurement of the two coupling phases.A simplified theoretical analysis was presented to discuss the differences between the two models in reporting turbulence intensity in experimental research.The turbulence intensity of the mixture is lower than the weighted average of those of the two phases in mixed-flow experiments.The mixture’s turbulence intensity becomes higher than the average of the two phases in two-phase experiments due to the presence of velocity lag.The same set of data may lead to either an underestimation or an overestimation of actual turbulence levels when different models are used.     

A novel approach for estimating karst groundwater recharge in mountainous regions and its application in Switzerland

A pragmatic and simple approach for estimating the groundwater recharge of karst aquifers in mountainous regions by extrapolation of the hydrological regimes of gauged and well‐documented systems is presented. Specific discharge rates are derived using annual precipitation and spring measurements by taking into account catchment size and elevation, which are assumed to be the dominant factors. Reference sites with high data reliability are used for calibration and regional extrapolation. This is performed with normalized values employing spatial precipitation deviations and correlation with the elevation of the catchment areas. A tiered step procedure provides minimum and maximum normalized gradients for the relationship between recharge quantity and elevation for karst regions. The normalized recharge can therefore be obtained and extrapolated for any location using the spatial precipitation variability to provide an estimate of annual groundwater recharge. The approach was applied to Switzerland (approximately 7500 km² of karst terrain situated between 200 and over 4000 m a.s.l.) using annual precipitation data from meteorological stations for the years 2000 to 2011. Results show that the average recharge rates of different Swiss karst domains range from 20 to 46 L/km²s, which corresponds to an infiltration ratio between 0.6 and 0.9 of total precipitation. Despite uncertainties inherent in the approach, these results provide a benchmark for renewable karst groundwater resources in Switzerland of about 8.4 km³/year. The approach can be applied to any other mountainous karst region, that is, where a clear relationship between elevation, precipitation and recharge can be assumed. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Mitteilungen der Österreichischen Mineralogischen Gesellschaft

Ohne Zusammenfassung     

Aperçu synthétique sur la tectonique des Carpates Roumaines

Résumé À la constitution des Carpates Roumaines participent les plissements hercyniens et carpatiques.Les déformations géométriques hercyniennes ont résulté des plissements profonds déterminés par le métamorphisme régional. Elles ont influencé d'une manière de plus en plus atténuée les plissements carpatiques. Pendant le paroxisme mésocrétacé, la tectonique carpatique a engendré des nappes de décollement et des glissements grâce à un simple mécanisme, expliqué par la pesanteur.Les nappes à vergences anticarpatiques se sont formées pendant la phase laramienne. Elles sont également le résultat de la pesanteur associée à l'action de la sous-poussée.Les nappes polygénétiques sont les nappes les plus jeunes et caractérisent les zones du Flysch des Carpates Orientales.Pendant le Tertiaire, une tectonique cassante a prédominé dans les Carpates.

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The Romanian Carpathians consist of three subdivisions, each of them having its tectonical features, namely: Eastern Carpathians, Southern Carpathians and Apuseni Mountains.Their architecture consists of Hercynian and Carpathian foldings. The Hercynian tectonics is due to the deep foldings during the metamorphism which called forth the metanappes. The Hercynian foldings have printed their characters into the Carpathian tectonics and into the evolution of the palaeomesozoical sedimentary zones.During the mesocretaceous phase, the gravitational tectonics develop into the Carpathian realm, generating the gravitational nappes of the Metalliferous Mountains, the Raru-Hsma massif and the Perani Mountains.The overthrusts took place at the surface and are not due to the lateral contraction of the rocks in the depth.The anticarpathian vergences are characteristic for the Laramian nappes.The Flysch tectonics is characterized by polygenetic nappes, formed during a long period and developed all along the chain.The ruptural tectonics developed in the Romanian Carpathians during Tertiary.

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Zusammenfassung Die rumänischen Karpaten lassen sich in drei Einheiten teilen, jede mit ihrer Besonderheit: Ostkarpaten, Südkarpaten und Apuseni-Gebirge. Ihr Bau besteht aus herzynischen und karpatischen Elementen. Die herzynische Tektonik ist die Folge der während der Metamorphose entstandenen Tieffaltungen, welche Metadecken hervorgebracht haben. Die herzynischen Faltungen zeigen sich im karpatischen Bau und in der Ablagerungsgeschichte. Während der mittelkretazischen Faltungsbewegungen hat die Abscherungs- und Fließtektonik das karpatische Gebiet ergriffen und das Entstehen der Schweredecken im Erzgebirge, in den Raru- und Hsma-Massiven sowie im Perani-Gebirge bedingt. Die Decken sind die Folge der in der Nähe der Erdoberfläche ablaufenden Bewegungen und keineswegs des seitlichen Druckes der Tiefgesteine. Die laramischen Decken sind durch antikarpatische Vergenzen charakterisiert und auf die Unterschiebungen der alten Blöcke zurückzuführen. Die Tektonik des Flysches zeichnet sich durch polygenetische Decken aus, die sich während mehrerer Perioden, entlang dem Faltenstreichen, entwickelt haben. Die Bruchtektonik setzte in den rumänischen Karpaten erst während des Neozoikums ein.

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Cloud distribution over East Asia during the summer monsoon season interpreted through satellite pictures

Summer monsoon clouds over East Asia observed by the meteorological satellite Himawari and ESSA were analyzed in order to shed light on the dynamic climatology of the area during the Baiu season. The mean cloudiness over Monsoon Asia undergoes little change and is nearly 50%, but the monsoon cloud belt varies in time and space in accordance with the seasonal shift of the strongest westerly flow axis at the 500 mb level. The summer monsoon clouds form a belt in which a major amount of water vapor is transported, extending from South China to the Bering Sea. Monsoon rains occur in Japan when the belt of monsoon cloud is over Japan and ends when the cloud belt moves away.     

Die rshythmischen Bewegungen der Kreidegeosynklinale der Ostkordillere Kolumbiens

Zusammenfassung Die Schichten, die die 1400 km lange und bis 250 km breite, SSW-NNE streichende Ostkordillere Kolumbiens aufbauen, reichen altersmäßig vom Präkambrium bis ins Quartär. Unter ihnen nehmen die Ablagerungen der Kreide den größten Raum ein. Die größte Mächtigkeit zeigt diese in der Umgebung von Bogotá (Becken von Cundinamarca) mit 16.000 m, nach N sinkt sie allmählich auf 2600 m und gegen das Südende der Kordillere auf wenige hundert Meter ab.Im Becken von Cundinamarca besteht die Kreide zum überwiegenden Teil aus dunklen, bathyalen Schiefertonen, in die sich in mehr oder minder regelmäßigen Abständen Sandsteine, Kalke und andere litorale bis epineritische Schichten einschalten. Bei Berücksichtigung des Fossilinhaltes, vor allem der Ammoniten, ergibt sich, daß die Seichtwasserschichten stets an der Grenze von Stufen oder Unterstufen liegen. Die Absenkung der Kreidegeosynklinale der Ostkordillere erfolgte also zyklisch. Am Beginn jeder Stufe (und Unterstufe) sank sie rasch ab und es bildeten sich bathyale Schiefertone. Dann kam die Absenkung allmählich zum Stillstand, litorale Sedimente rückten ins Beckeninnere vor und vielfach wurde die Sedimentation unterbrochen. Mit Beginn jeder neuen Stufe oder Unterstufe wanderten neue pelagische Faunen in die Geosynklinale ein, während sich die litoralen Faunen mehrere Stufen hindurch erhielten.Aus der gleichartigen lithologischen Beschaffenheit und der nahezu gleichen Mächtigkeit der Stufen läßt sich schließen, daß sie im gleichen Zeitraum von 6 Millionen Jahren (die Unterstufen in 2 Millionen Jahren) abgelagert wurden.Neben den Stufenzyklen lassen sich größere (Großzyklen) von 18–20 Millionen Jahren Dauer erkennen. Sie werden durch tektonische Bewegungen und nachfolgende weiträumige Transgressionen eingeleitet. Diese Großzyklen beginnen mit dem Tithon, Hauterive, Alb und Senon. Die Stufenzyklen setzen in weiten Teilen der Erde gleichzeitig ein, die Großzyklen hingegen gehen wellenförmig über die Erdoberfläche. Es wird deshalb angenommen, daß die Stufenzyklen ihre Ursache in größeren Erdtiefen haben als die Großzyklen.

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Within the 1400 kms. long and up to 250 kms. wide SSW-striking Eastern Cordillera of Columbia Precambrian to Recent members are met with. Cretaceous sediments are thickest (Cundinamarca-Basin near Bogota: 16 000 metres). This Cretaceous consists mainly of dark shales with litoral to epineritic sandstones etc.Cyclic subsidence of this geosyncline took place 3-times within about 2 Million years. Megacycles amount to 18–20 Million years. They begin with transgression in Tithonian, Hauterive, Albian and Senonian times.

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Résumé Les couches qui forment la cordillère orientale de la Colombie de direction SSW-NNE, sur une longueur de 1400 km et avec une largeur atteignant 250 km, ont un âge qui va du Précambrien au Quaternaire. Les dépots du Crétacé en occupent la plus grande partie; leur épaisseur la plus forte (16.000 mètres) a lieu dans les environs de Bogotá (Bassin de Cundinamarca); elle diminue progressivement vers le Nord jusqu'à 2.600 m, et à l'extrémité sud de la cordillère elle se réduit à quelques centaines de mètres.Dans le bassin de Cundinamarca le Crétacé est formé essentiellement de schistes bathyaux, foncés, entre lesquels s'intercalent à des distances plus ou moins régulières des grès, des calcaires et d'autres strates littorales ou épinéritiques. L'examen des fossiles, en premier lieu les ammonites, montre que les couches de faible profondeur d'eau se trouvent toujours à la limite d'étages ou de sous-étages. La subsidence du géosynclinal crétacé de la cordillère occidentale s'est faite de façon cyclique. Au début de chaque étage (ou sous-étage) la subsidence était rapide et il se formait des schistes bathyaux. Puis la subsidence s'arrêtait peu à peu; des sédiments littoraux envahissaient l'intérieur du bassin et souvent la sédimentation était interrompue. Au début de chaque nouvel étage ou sousétage, des nouvelles faunes pélagiques envahissaient le géosynclinal, tandis que les faunes littorales se maintenaient durant plusieurs étages. De la similitude des propriétés lithologiques et de la puissance sensiblement égale des étages, on peut déduire que ceux-ci se sont déposés au cours d'une période égale à 6 millions d'années (2 millions pour les sous-étages). En plus des cycles d'étages, on peut distinguer des cycles majeurs d'une durée de 18–20 millions d'années. Ils sont amenés par des mouvements tectoniques et les transgressions de grande ampleur qui les suivent. Ces cycles majeurs débutent au Tithonique, é l'Hauterivien, à l'Albien et au Sénonien. Les cycles d'étages débutent en même temps dans de grandes parties du monde; les cycles majeurs par contre se déplacent comme des ondes sur la surface terrestre. C'est pourquoi nous admettons que les cycles d'étages ont leur cause dans des parties plus profondes de la terre que les cycles majeurs.

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The structural evolution of the Paleozoic of the Pyrenees

Five deformationphases occurring on a regional scale have been found in the Paleozoic sequence of the Pyrenees. The first phase was responsible for the development of large concentric folds in the southern and northern borders of the axial zone. The second or main phase has lead to the differentiation in suprastructure and infrastructure. Folds have E-W axes and are accompanied by cleavage or schistosity. The next phase has N-S axes and its occurrence is restricted to the infrastructure. The third cleavage phase is a conjugate system with vertical NW and NE striking axial planes of folds. Like the N-S phase it indicates E-W compression. The fourth cleavage phase has again an E-W direction like the main phase. The intrusion of the granites can be related to this structural history. A final phase consists of tilting and fanning of the cleavage of the suprastructure, accompanied by the formation of knickzones.

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Zusammenfassung Im Paläozoikum der Pyrenäen konnten fünf verschiedene Deformationsphasen über große Gebiete hinweg festgestellt werden. Die erste hat im Süden und Norden der Axialzone sehr große N-S bis NE-SW gerichtete Biegefalten verursacht. Die zweite, aber erste Schieferurigsphase ist in dem epizonalen Schiefergebirge oder Oberbau und in dem meso- bis katazonalen Unterbau verschiedenartig entwickelt. In beiden Fällen streichen jedoch die Faltenachsen E-W, und es liegt eine N-S-Einengung vor. Die folgende Phase ist auf die metamorphen Gebiete beschränkt und wird von N-S gerichteten Falten mit flacher Schieferung begleitet. Die dritte Schieferungsphase besteht aus zwei gleichzeitigen Scherfaltensystemen in NW- und NE-Richtung. Sie weist wie die vorhergehende Phase auf eine Einengung in E-W-Richtung hin. Die vierte Phase hat E-W gerichtete Falten mit Schieferung hervorgerufen und ist wie die Hauptphase eine N-S-Zusarnmenstauung. Die Intrusion der Granite kann in diese tektonische Entwicklung eingeordnet werden. Während einer späten Phase sind die Schieferungsflächen zu einem großen Fächer verstellt worden. Das Auftreten von Knickzonen ist mit diesem Auseinanderfallen der Schieferung verbunden.

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Résumé Dans le Paléozoique des Pyrénées cinq phases de déformation peuvent être reconnues. La première phase a formé des plis concentriques sans schistosité et se trouve près de la bordure nord et sud de la zone axiale. Les quatre phases suivantes sont accompagnées d'une schistosité. La phase principale a causé une différentiation entre supra- et infrastructure, tous les deux avec des plis E-W. La deuxième phase synschisteuse ne se trouve que dans l'infra-structure et est caractérisée par des plis N-S. Une phase suivante consiste d'une système conjugée de plis avec direction des plans axiaux des plis NW et NE. La dernière phase a produit des plis E-W. L'intrusion des granites peut être datée dans cet histoire tectonique. Une phase tardive a causé la formation d'un gros structure en éventail des plans de clivage du suprastructure.

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Petrographische und Kalium-Argon-Untersuchungen an basischen tertiären Vulkaniten zwischen Westerwald und Vogelsberg

Between the upper tertiary volcanic areas of Westerwald and Vogelsberg (central Western Germany) occur more than 40 isolated tertiary volcanic dikes, eroded necks, plugs and domes. Twelve of these volcanic rocks have been investigated petrographically and chemically and classified by means of their modal and chemical composition. Additional modal analyses have been performed on seven other volcanics. On seventeen volcanic occurences K-Ar-whole rock age determinations have been made. The K-Ar age determinations yield- with the exception of an olivine-nephelinite — values between 27 and 15 Ma. Regarding the known intervals of volcanic activities of the Westerwald- and Voge1sberg-areas, most of the examined volcanics can be related genetically with one of the adjacent volcanic areas. There seems to be no geographical overlapping of volcanics showing Westerwaldages and Vogelsberg-ages. A possible influence of excess-Ar-bearing phases (e. g. mantle xenoliths) and an Ar-loss of constituent matter of the groundmass have been estimated by additional age determinations of enriched samples. These influences — partially compensating each other — may shift the K-Ar whole rock age to a maximum of 5 % and thus do not exceed the dimension of the standard deviations. A distinct NNE-SSW-striking fault in the region between Marburg and Gießen is situated parallel with the eastern border of the “Rheinisches Schiefergebirge”. Volcanics showing Westerwald-age and Vogelsberg-age respectively reach this fault, but obviously do not overlap it. Relations between rock-type an rock age, as it has been observed for the volcanics of the northern Hessian Depression (Kreuzer et al. 1973;Wedepohl 1982) cannot be proved certainly. On the other hand, similar to the basaltic rocks of the northern Hessian Depression, the youngest volcanic product is an olivine-nephelinite (9 Ma).     

SWAT-based runoff and sediment simulation in a small watershed,the loessial hilly-gullied region of China:capabilities and challenges

Model calibration and validation are necessary before applying it for scenario assessment and watershed management.This study presented the methodology of evaluating Soil and Water Assessment Tool(SWAT) and tested the feasibility of SWAT on runoff and sediment load simulation in the Zhifanggou watershed located in hilly-gullied region of China.Daily runoff and sediment event data from 1998-2008 were used in this study;data from 1998-2003 were used for calibration and 2004-2008 for validation.The evaluation statistics for the daily runoff simulation showed that the model results were acceptable,but the model underestimated the runoff for high-flow events.For sediment load simulation,the SWAT performed well in capturing the trend of sediment load,while the model tended to underestimate sediment load during both the calibration and validation periods. The disparity between observed and simulated data most likely resulted from limitations of the existing SCS-CN and MUSLE methods in the model.This study indicated that the modification of SWAT components is needed to take rainfall intensity and its duration into account to enhance the model performance on peak flow and sediment load simulation during heavy rainfall season.