Variability in the vertical hyporheic water exchange affected by hydraulic conductivity and river morphology at a natural confluent meander bend

River confluences and their associated tributaries are key morphodynamic nodes that play important roles in controlling hydraulic geometry and hyporheic water exchange in fluvial networks. However, the existing knowledge regarding hyporheic water exchange associated with river confluence morphology is relatively scarce. On January 14 and 15, 2016, the general hydraulic and morphological characteristics of the confluent meander bend (CMB) between the Juehe River and the Haohe River in the southern region of Xi'an City, Shaanxi Province, China, were investigated. The patterns and magnitudes of vertical hyporheic water exchange (VHWE) were estimated based on a one‐dimensional heat steady‐state model, whereas the sediment vertical hydraulic conductivity (K_v) was calculated via in situ permeameter tests. The results demonstrated that 6 hydrodynamic zones and their extensions were observed at the CMB during the test period. These zones were likely controlled by the obtuse junction angle and low momentum flux ratio, influencing the sediment grain size distribution of the CMB. The VHWE patterns at the test site during the test period mostly showed upwelling flow dominated by regional groundwater discharging into the river. The occurrence of longitudinal downwelling and upwelling patterns along the meander bend at the CMB was likely subjected to the comprehensive influences of the local sinuosity of the meander bend and regional groundwater discharge and finally formed regional and local flow paths. Additionally, in dominated upwelling areas, the change in VHWE magnitudes was nearly consistent with that in K_v values, and higher values of both variables generally occurred in erosional zones near the thalweg paths of the CMB, which were mostly made up of sand and gravel. This was potentially caused by the erosional and depositional processes subjected to confluence morphology. Furthermore, lower K_v values observed in downwelling areas at the CMB were attributed to sediment clogging caused by local downwelling flow. The confluence morphology and sediment K_v are thus likely the driving factors that cause local variations in the VHWE of fluvial systems.     

塔里木盆地的构造演化

从地震大剖面显示，塔里木盆地发育为手风琴式的演化史。大体上形成有3层“断-坳”结构：①震旦系的“断”，古生界-三叠系的“坳”；②侏罗系的“断”，上白垩系的“坳”；③古近系的“断”，新近系的“坳”。断陷与坳陷分别由拉张与挤压应力场所致，这种应力场的变化是由相邻洋壳板块俯冲倾角由小到大的变化所引起的。由于地壳的多旋回运动，多次发生构造沉积演变，构成了多套生储盖组合，多领域、多种圈闭类型的油气藏，从震旦系-古生界-中生界-新生界，各断陷-坳陷结构的盆地都有可能形成油气藏的地质条件。     

杭州湾枯季水沙若干特征分析

根据2014年1月及2017年2月杭州湾大、小潮水沙资料,计算了流速、含沙量、单宽潮量、单宽输沙量,进而分析了潮周期断面净潮量、净输沙量和区域冲淤分布。研究发现杭州湾涨、落潮平均流速比值整体较20世纪八九十年代增大,绝大部分区域大于1.0,涨潮流相对增强,澉浦南岸和金山北岸尤为显著。含沙量平面上分布澉浦、杭州湾南岸两个高值区(大潮大于3 kg/m³,小潮大于1.3 kg/m³)以及北岸湾口至乍浦之间的低值区(大潮小于2 kg/m³,小潮小于0.9 kg/m³),随潮汛变化显著,最大含沙量浓度通常滞后于急流时刻。各测站涨、落潮量和输沙量呈现“大涨大落”和“大进大出”的特征,造成杭州湾短时间尺度内的“大冲大淤”。大潮两涨两落金山与乍浦、乍浦与澉浦之间区域净输沙量可达几千万吨,净冲淤则在几百万吨。     

基于 ＲS 和 GIS 的土壤侵蚀强度快速分析: 以昌都市扎玉镇为例

以昌都市左贡县扎玉镇为例,选用中巴地球资源二号遥感数据、数字高程模型数据和土地利用类型数据,用遥感软件提取植被指数并进行密度分割,确定植被覆盖度,并对其进行分级; 用地理信息系统软件提取坡度信息,并对坡度进行分级; 在1∶ 5 万比例尺下修正已有的土地利用类型。结果统计扎玉镇 76. 26%的土壤处于轻度及以下侵蚀状态,强烈及以上的土壤侵蚀比例达 5. 48%,土壤侵蚀剧烈的地区主要分布在耕地部分,中度侵蚀的地区主要集中在林草地部分,因此土地利用合理化以及提高植被覆盖率可以有效减小土壤侵蚀强度。     

漠阳江入海口海岸线分维及其机制分析

分维数是反映海岸线复杂程度的客观依据。结合国内外海岸线分形研究进展,本文以漠阳江入海口附近海域为研究区,基于Landsat 8 OLI遥感影像对研究区域提取瞬时水边线,并利用潮汐数据进行校正得到海岸线;利用Fractal Fox2.0计算获得该海岸线的分维数为1.071;通过对研究区的分形机制分析,认为漠阳江附近的断裂构造对海岸起宏观控制作用,从而对海岸线的分维值也起了决定作用。根据断裂体系模型计算得到西侧海岸线的理论分维值为1.089,而对数螺线模型计算得到东侧海岸线的分维值为1.171;实际分维值相对理论值偏小,说明海岸带的沉积与侵蚀影响了分维值。此外,根据本区海岸侵蚀原因的分析,对分维机制进行了探究,初步论证的分维值大小可为海岸的冲淤变化研究提供参考。     

沟岸侧蚀对泥石流不稳定动力过程的影响

泥石流作为非牛顿体,屈服应力大,运动过程通常不稳定。前人建立了许多模型来研究沟床揭底和堰塞体溃决对泥石流不稳定动力过程的影响,沟岸侧蚀对泥石流不稳定动力过程的影响研究较少。通过侧蚀为主的模型和完全底蚀的模型两种水槽实验的对比,针对泥石流的动力过程展开研究。实验发现两种工况条件下泥石流正应力和孔隙水压力随着龙头高度沿程波动性的增长而相应地波动性增大,但侧蚀作用使得这种波动特征更加明显。通过力学分析,证明侧蚀作用导致泥石流龙头的阻力更大,但是龙身颗粒和龙头颗粒的速度差更大,使得龙头附加坡降更大,因此,侧蚀作用使得泥石流龙头的平均速度更快。泥石流龙头浓度和容重的不断增大,使得阻力不断增大,阻力和动力的动态平衡关系是泥石流不稳定运动的原因之一。     

新月形沙丘迎风坡形态及沉积物对表面气流的响应

对孤立新月形沙丘迎风坡风速的野外实测和计算表明,沙丘迎风坡表面风速廓线呈非对数关系,近地面剪切风速和输沙强度由坡脚至丘顶总体呈递增趋势,但同时随断面坡度的增减而发生相应的变化;沿断面输沙率的变化导致蚀积强度的改变,表现为沙丘迎风坡坡度变缓的部位沉积大于侵蚀,其它部位侵蚀大于沉积,其中丘顶输沙率和侵蚀强度最大。在沙丘形态上,表现为坡度减缓的部位沉积变凸、其它部位因侵蚀变凹以及坡脚和丘顶的前移。变凸和变凹部位反过来又制约着表面剪切风速的相应变化。粒度分析也表明,沙丘迎风坡表面粒度特征主要取决于表面蚀积状况,同断面形态表现出密切的相关性。     

岩溶石漠化山地不同退耕模式土壤抗蚀性及其与结构体分形关系研究

通过对岩溶石漠化山地中小尺度范围内的现有三种主要退耕模式及对照地土壤抗蚀性主成分分析及与各级结构体分形维数关系研究,结果表明:(1)研究区退耕地在3~6年内土壤抗蚀性均发生了比较明显的变化,但都介于传统耕地与马尾松次生灌丛之间,其中以具有复式结构的退耕樟树+草被退耕模式的抗蚀效果较理想;(2)与传统旱耕地不同,各退耕模式土壤抗蚀性均是A层土壤强于B层土壤,表明退耕有利于A层土壤抗蚀性迅速提高,尤其是草本+乔灌模式对A层土壤抗蚀性的提高更为显著;(3)>0.25mm水稳性团聚体含量及破坏率、水稳性指数、有机质含量为评价土壤抗蚀性的最佳四指标;(4)微团聚体、风干团聚体分形维数表征土壤抗蚀性有一定的局限性,而机械组成、水稳定性团聚体分维数与抗蚀性综合分值相关性较高,尤其是水稳性团聚体分形维数可较好地反映出土壤的抗蚀特性.     

山东蓬莱西庄附近海域波浪与海岸侵蚀

本文探讨西庄附近海域的波浪状况,分析由于人工挖沙影响,使得登州浅滩的防护作用发生变化,导致近岸波浪作用增强,造成海岸侵蚀.最后讨论设计波要素的确定,为防浪护坡工程提供必要的设计依据.     

分层岸滩侧蚀坍塌过程及其水动力响应模拟

非均质岸滩广泛分布于冲积河流中,其侧蚀过程沿垂向具有分层特点。基于全三维水沙模型及河岸侧蚀坍塌力学模式,提出动态网格跟踪技术,构建了非均质岸滩侧蚀沿垂向差异的三维动力学模拟方法。以连续弯道概化水槽为例,模拟分析了非均质河岸侧蚀过程中三维水流结构的响应特征。研究结果表明:坡脚冲刷后,底部主流向凹岸偏移,在已有弯道环流的基础上,于坡脚处出现一反向次生流;上部粘性土层坍塌后,崩塌土体堆积于坡脚处,上部主流明显左偏,下部次生流消失;随着坡脚堆积体的冲刷搬运,下部主流进一步向凹岸偏移;如此循环,主流不断向凹岸偏移,致使岸坡持续崩退、河道摆动。