Factors affecting the sediment concentration in runoff from a slope during the spring thawing period

Sediment concentration (S) is vital in soil erosion models. However, research on estimating S at different positions on slopes in the spring thaw period is difficult. Thus, in this research, four flow discharges, two slope gradients, and four initial thawing depths were used in combination with Rare Earth Elements (REEs) tracing techniques to investigate the effects of hydraulic parameters at different locations of freeze–thaw rill flows on S. The results show that the S on the freeze–thaw slope gradually increases from the first section to the third section of the slope, with an increase of 43.99% from the first slope section to the third slope section. The flow velocity is the most critical factor to affect the S (R² > 0.7). The prediction equation of S on the entire slope under freeze–thaw conditions was established based on the flow turbulence intensity and relative gravity (R² = 0.769). This study examined the S and hydraulic parameters of the freeze–thaw rill flow, which provided a reference for further research on the soil erosion model during the spring thawing period.     

磨刀门河口近期演变及其排洪效应

通过分析珠江磨刀门分流河口水动力结构及拦门沙的走向变化,解析磨刀门河口近期演变,并从河口的结构和功能的角度,分析磨刀门河口的排洪功能和行为。结论认为:(1)磨刀门河口正由径流优势型向河流—波浪型转变,波浪成为改造和修饰口门地形的重要动力;(2)磨刀门河口的动力、地貌变化,使得河口对淡水的防御性增强而渗透性减弱,其排洪潜力有限;(3)强径流河口发育支汊是河口延伸中的基本规律,在今后磨刀门的治理开发过程(尤其是排洪)中应注意支汊的保护利用。     

方型人工鱼礁水动力性能试验研究

人工鱼礁水动力性能的研究对于鱼礁的设计、礁区布局具有非常重要的意义。本研究设计2种方型人工鱼礁模型,在回流水槽中测量不同水流速度下的鱼礁阻力,并计算阻力系数(Cd)与雷诺数(Re)。结果表明:无盖礁体模型正面迎流时(θ=0(°)),当Re超过7.5×104时,Cd为1.64,其自动模型区域为Re>7.5×104;45(°)方向(θ=45(°))迎流时,当Re超过6.36×104时,Cd为1.3,其自动模型区域为Re>6.36×104。有盖礁体模型正面迎流时,当Re超过6×104时,Cd为1.69,其自动模型区域为Re>6×104;45(°)方向迎流时,当Re超过8.48×104时,Cd为1.43,其自动模型区域为Re>8.5×104。1种礁体模型在不同迎流方式下所受的阻力不同,45(°)方向迎流比正面迎流时的阻力大。在相同的迎流方式下,有盖礁体所受的阻力比无盖礁体大。     

再论流体势及其与圈闭和油气藏关系

在Hubbert(1953)关于流体势和圈闭的经典论文基础上,从流体势计算的基本原理出发,论证了气势与水势、油势计算表达式的具体形式是不同的,如等地温梯度的静水压力场中理想气体的势包含压力的对数函数与线性函数之和,而不只是包含压力的线性函数.表述了同一求势面所对应的测势面对于不同流体是不同的;指出了圈闭的溢出点通常是等势面与非渗透层面交线的切点;应用简洁的数学分析方法,推导了地下水三维流动情形下油(气)等势面某点切平面坡度与水头、渗滤速度关系的表达式,其中坡度绝对值与渗滤速度关系的表达式为:tanθ=√v2x v2y/|vf vz|,其中vf=K[ρw-p(p)]g/μ,式中:θ为切平面的倾角;vx、vy和vz分别为沿坐标轴ox、oy和oz方向的渗滤速度分量;K和μ分别为渗透率和水的动力黏度;ρw、ρ(p)分别为水和油(气)的密度.根据这些基础性的分析,对被广泛引用的Levorsen(1954)的背斜-水动力复合油藏中水头与油水界面产状的关系示意图进行了两点修改:将油水界面改为曲面、将油水界面处油藏的测势面改为高于油水界面处水的测势面的水平面;对向斜部位聚集油气的水动力条件进行了讨论,认为只有两(各)翼水流都向下流动且水流强度中等条件下才能在向斜部位聚集油气.     

三峡水库水环境与水生态研究的进展与展望

伴随着举世瞩目的三峡工程全面竣工,三峡水库于2010年正式进入年水位落差达30 m的正常运行阶段.水库湖沼学可为环境友好型大坝建设和水库可持续管理提供科学依据.本文在三峡成库8 a以来生态系统长期监测与研究的基础上,对三峡水库水环境现状进行了归纳和总结,分析了水环境动态的时空异质性、水库纵向分区与群落组成、垂向分布及藻类水华的成因和动态,并对三峡水库藻类水华预警与生态-水文调控机制展开了论述.最后,本文尝试给出以下两方面的展望:1)大型水库湖沼学观测研究应有长期的策略;2)近期研究应重点关注水华暴发水动力学机制的量化和水华预警模型及生态水力调度平台的耦合.     

确定大跨连续刚构桥地震动输入时程方法比较

以上海某大跨度连续钢构桥梁的场地为例,讨论动水压力对河谷场地土层地震响应的影响,通过对建筑结构抗震规范反应谱生成时程,采用一维、二维模型分别计算得到场地地震动输入时程。对比可以看出,考虑动水压力将会大大减小场地的竖向地震动反应,而动水压力对水平向的地震响应影响不大;反应谱生成时程的方法与一维模型计算得到的时程均与采用考虑场地地形变化的二维模型的计算结果有较大的区别;二维模型计算得到的时程反应谱的卓越周期超出规范反应谱的平台段。最后,讨论了河谷场地对周围场地的影响范围,结果表明河水及河谷对周围场地水平方向的影响范围是沿河谷外侧5倍土层深度或140倍河谷深度,在该范围内的建筑物均应考虑河谷的影响。     

动、静水条件下苦草(Vallisneria natans L.)对沉积物磷释放的影响

在浅水湖泊中,沉降在沉积物中的营养盐易受到水流的扰动再释放出来,而沉水植物可以在一定程度减少营养盐的释放.借助自主开发的生态水槽,在40 d的实验周期内检测动、静水条件下有、无苦草(Vallisneria natans L.)时沉积物、上覆水中磷含量变化,旨在为沉水植物对湖泊沉积物营养盐释放量的影响估算及水环境质量评价提供科学依据.结果表明:动水条件下,沉积物在没有苦草的保护下总磷含量下降21.8%,而有苦草的保护下总磷含量下降17.7%.苦草根系从周围沉积物中吸收磷,1~4 cm沉积物层的吸收量高于4~8 cm沉积物层.动水槽的上覆水中总溶解态磷浓度和总颗粒态磷浓度均大量增加,并且总颗粒态磷浓度相对于总溶解态磷浓度占较大比例.苦草减少了沉积物中磷的释放,并对上覆水中正磷酸盐有明显的吸收作用.     

碎屑颗粒粒度分析在东营凹陷辛176块沙四上亚段砂体成因研究中的应用

利用粒度资料进行沉积物的粒度结构分析, 能有效地判定沉积物搬运方式、判别水动力条件、区分沉积环境类型, 研究沉积物的成因机制。本文通过大量粒度频率曲线、概率累计曲线和粒级-标准偏差曲线等图件的分析, 详细研究了沉积物所包含的粒度组分及各自特征, 并提取出对沉积环境变化敏感的粒度组分, 确定了各自组分所对应的沉积水动力类型, 结合沉积相和构造背景研究, 探讨了东营凹陷辛176块沙四上亚段纯上5砂组砂体的成因, 认为辛176块王斜583、辛176斜1井砂体是广饶凸起的碎屑物质在南斜坡形成三角洲后被入湖河流继续搬运、沉积并被波浪改造形成的滩坝砂体; 牛114斜1、王587井砂体为青坨子凸起的碎屑物质以重力流方式搬运并与广饶凸起的物质混合、沉积, 后又被波浪改造而形成; 王58井砂体为来自青坨子凸起的重力流入湖后发生卸载形成的沟道砂体。     

准噶尔盆地南缘三工河组和西山窑组辫状河三角洲水动力条件与砂体分布规模定量分析

不同主控水动力条件的三角洲具有不同的平面形态、砂体分布频率和规模尺寸.为了定量表征陆相三角洲的主控水动力条件,将其按水动力相对强度分为浪控、河流影响型浪控、波浪影响型河控、河控4类.实测层段的露头岩心柱状图定量分析结果表明三工河组为河流影响型浪控辫状河三角洲前缘沉积,而西山窑组为波浪影响型河控辫状河三角洲前缘沉积.两类辫状河三角洲前缘均主要发育3种类型的砂体,分别为水下分流河道、河口坝、席状砂.但河流影响型浪控辫状河三角洲前缘以席状砂为主,分布频率高达57％;波浪影响型河控辫状河三角洲前缘以水下分流河道和河口坝砂体为主,分布频率分别为42％和33％.河流影响型浪控辫状河三角洲前缘水下分流河道和席状砂的宽厚比均明显大于波浪影响型河控辫状河三角洲前缘相应砂体的宽厚比;河口坝砂体属于残余成因单元,宽厚比定量关系不明确.     

Gas pressures and redox reactions in geothermal fluids in Iceland

The gas and redox chemistry of 100–300 °C geothermal fluids in Iceland has been studied as a function of fluid temperature and fluid composition. The partial pressures of CO₂ in dilute (mCl<500 ppm) and saline (mCl>500 ppm) geothermal fluids above 200 °C are controlled by the mineral buffer clinozoisite+prehnite+calcite+quartz. Two buffers are considered to control the H₂S and H₂ partial pressures above 200 °C depending on fluid salinity, epidote+prehnite+pyrite+pyrrhotite for dilute fluids and pyrite+prehnite+quartz+magnetite+anhydrite+clinozoisite+quartz for saline fluids. Below 200 °C, the partial pressures of CO₂, H₂S and H₂ also seem to be buffered but other minerals must be involved. Zeolites are expected to replace prehnite and epidote. Redox potential calculated on the assumption of equilibrium for the H⁺/H₂ redox couple decreases in dilute geothermal fluids with increasing temperature from about −0.5 V at 100 °C to −0.8 V at 300 °C, whereas saline geothermal fluids at 250 °C display a redox potential of about −0.45 V. A systematic discrepancy between redox couples of about 0.05–0.09 V is observed in the redox potential for the dilute geothermal fluids, whereas redox potentials agree within 0.02–0.04 V for saline geothermal waters. The discrepancies in the calculated redox potential for dilute geothermal fluids are thought to be due to a general lack of equilibrium between CH₄, CO₂ and H₂ and between H₂S, SO₄ and H₂. It is, accordingly, concluded that an overall equilibrium among redox species has not been reached for dilute geothermal fluids whereas it appears to be more closely approached for the saline geothermal fluids. The latter conclusion is based on limited database and should be treated with care. Since the various redox components are not in an overall equilibrium in geothermal fluids in Iceland these fluids cannot be characterised by a unique hydrogen fugacity, oxygen fugacity or redox potential at a given temperature and pressure.