高含沙量岛屿海域冲刷槽的成因及其建港意义—以杭州湾湾口北部洋山海域为例

采用1999年1－2月实测水文泥沙资料，1996年10月底质调查资料以及1998年水下地形测图，对洋山海区岛屿间水流、泥沙及水下地貌特征进行研究。分析表明，洋山海域属淤泥质海岸带的中等潮差近岸水域，缘于基岩为主体的岛屿与大流速的水流间的相互作用，其基本特征为大流速、多通道、高含沙量以及浅滩（岛屿）与深槽间布的水下地形，从潮量对比看，其主要潮汐通道南北岛链间通道为涨、落潮流共同作用且以落潮流为主的通道，小洋山－镬盖塘通道为涨潮流通道，镬盖塘－大岩礁通道为落潮流通道。基于以上认识，港口整体布局类型可分为人工岛型和单通道型，而布置起布工程时，应注意其附近小洋山－镬盖塘通道以涨潮流为主的特性，为减少对原始流场影响，以布置在小洋山岛西南侧为佳。     

计算孤立桩柱上波流共同作用力的修正的Morison方程

自1950年Morison方程问世以来,它在海洋工程设计中得到了广泛的应用,同时,许多学者对它进行了大量的研究工作。对纯波浪情况和纯水流情况,按照Morison方程计算桩柱上的水动力,已经有较成熟的成果,然而对波浪与水流共同作用情况下桩柱上水动力的研究却很少,仅见于文献[1-8]。     

不同渗流强度对明渠水流结构影响的试验研究

关于明渠流引入渗流后的水流运动规律研究很多,但学者们的研究却存在着不同的结论。为探究不同渗流强度对明渠水流结构的影响,通过自行设计的明渠紊流水槽及渗透装置,利用PIV（Particle Image Velocity）图像采集系统及数据分析软件,测量了水流流速并分析了流速变化与相对渗流强度的关系。结果表明:水流流速并不是渗流强度的单值函数关系,随着入河渗流强度的增加,近底水流流速呈先减小后稍有增加,又继续减小的趋势;出河渗流时流速变化趋势与入河相反;出河及入河渗流都有着拐点的存在,且对应的相对渗流强度与雷诺数相关,雷诺数越大,拐点出现时对应的相对渗流强度越小。     

鄂尔多斯盆地多级次地下水流系统中硝酸盐分布特征及其成因

水资源短缺的鄂尔多斯盆地内地下水遭受硝酸盐(NO3-)污染等问题日益突出,识别盆地不同地下水流系统的NO3-分布规律及其成因,对地下水资源的合理利用与保护具有重要意义.选取鄂尔多斯盆地北部湖泊集中区白垩系地下水系统为研究对象,基于水化学和聚类 主成分分析划分地下水流系统级次,在此基础上对比分析不同级次地下水流系统中NO3-分布特征,综合水化学和环境同位素分析识别多级次地下水流系统中NO3-来源及其潜在过程.研究表明:研究区ρ(NO3)超出地下水质量标准(GB/T 14848-2017)Ⅲ类水标准的地下水样品集中在局部-中间地下水流系统,其超标率达到28％;区域地下水流系统中ρ(NO3)均值约为1 mg/L.研究区不同级次地下水流系统中ρ(NO3-)分布特征主要与人类活动影响程度有关,而地下水蒸发富集和反硝化衰减作用对ρ(NO3-)的影响可以忽略.其中,局部-中间地下水流系统受到人类活动产生的污染影响显著,其NO3-污染主要来源于无机铵肥和粪便污水等;区域地下水流系统可能尚未受到人类活动污染,其NO3-来源于天然有机氮矿化.     

地下水流系统研究中的方法论探讨:以CUG-武汉地下水流系统研究为例

地球系统科学和地下水流系统理论的出现,标志着水文地质学进入新的发展时期.地下水流系统理论已成为水文地质学的新范式,其产生和发展,从方法论上为地下水问题的研究提供了新的启示.自20世纪80年代初以来,中国地质大学(武汉)地下水流系统组持续开展了地下水流系统理论与应用研究.试图从方法论的角度回顾与总结这些研究成果.地下水问题受多因素影响,研究应以"目标与问题导向相结合",靶向准确,才能在信息浩渺中不失方向,向着目标前行;研究时应采用"假设演绎法",先依据已有认识和资料演绎出应有的现象,再有目的 地观察和寻求证据,或修改假设继续求证,直到假设被证实或证伪;演绎寻证过程,可以采用"控制性实验""信息提取与组织""多学科方法与手段融合"等技术方法.实例分析证实,控制性模拟实验使我们得出了地下水流模式的新认识;采用多通道的信息提取、加工和组织,构建地下水流系统模式,能够有效解决各类工程中的应用问题;多学科与手段融合、各种信息相互验证,提高了结果的可信度.以实例研究为基础,从研究方法上的总结能为正确认识和理解地下水流系统理论、推进新理论和新思路在水文地质研究中的应用提供参考.     

海水入侵模拟方法VFT3D及应用

海水入侵是困扰沿海地区经济社会发展的重大资源、环境问题,严重影响沿海地区地下水资源。定量模拟、预测和可视化管理是对海水入侵进行有效监测和机理分析的重要手段。基于前期海水入侵模拟的理论研究及方法,提出了海水入侵模拟及预测模型VFT3D,该模型综合考虑地表水-地下水对海水入侵的协同控制作用,能够模拟变密度地下水流及复杂反应性迁移,实现模拟海水入侵的完整水文循环过程。文章介绍了VFT3D模型,利用VFT3D模型模拟了一个海水入侵案例,并与SEAWAT模型模拟结果进行了对比分析。结果表明VFT3D 模型模拟水头与SEAWAT模型模拟结果相差不大,但SEAWAT模型无法模拟海水入侵中复杂的化学反应过程。VFT3D 模型模拟发现,水文地球化学过程（阳离子吸附交换作用）对阳离子（Na+、K+、Mg2+和Ca2+）运移产生明显影响,同时引起过渡带中离子组分浓度发生变化,对海水入侵过程产生较大影响。因此,考虑变密度和复杂反应过程,才能更加准确地描述海水入侵,从而有利于地下咸水治理工程的科学实施。     

钱塘江河口水流-河床相互作用及对盐水入侵的影响

通过长系列实测水文、地形资料分析,钱塘江河口上段河床具有大冲大淤和洪冲潮淤的演变特性,影响河口上段的潮汐强弱,进而影响盐水入侵。若年内丰水期径流量大,则河床出现“大冲”,河床容积增大,潮汐增强,导致秋季强潮期盐水入侵加剧;反之,若年内丰水期径流量小,河床容积较小,导致秋季强潮期盐水入侵减弱。结果表明,钱塘江径流对盐水入侵存在直接和间接影响:直接影响是盐水入侵与径流量成反比;间接影响是通过径流冲刷河床,引起潮汐增大,间接导致盐水入侵加剧,这是钱塘江河口大冲大淤以及对潮汐巨大反作用的特性造成的。     

利用成像测井资料分析砂砾岩沉积特征--以徐家围子断陷安达地区下白垩统沙河子组为例

以徐家围子断陷安达地区下白垩统沙河子组层序4砂砾岩为研究对象,利用相对丰富的成像测井资料,划分了单井砂砾岩体的沉积旋回及沉积微相,结合古水流及地震属性,明确了它们的沉积特征。结果表明:利用岩芯标定成像,明确沙河子组以粗碎屑沉积为主;砾岩磨圆、分选中等-较差,成像为亮色斑状;砂岩多为浅灰色、灰色中砂岩、细砂岩,成像为明亮色条带状。发育交错层理、递变层理等多种层理类型和球枕构造、负荷构造、滑塌构造等多种变形构造。以不同岩性、沉积构造、沉积相类型成像分析为基础,建立了高精度的岩性、粒度、磨圆、分选等参数纵向变化序列图,明确研究区发育扇三角洲、辫状河三角洲、湖泊、近岸水下扇等4种沉积相类型。安达地区层序4可划分为3个四级层序,不同四级层序古水流方向及沉积相平面分布存在差异,整体上具有陡坡带以扇三角洲为主、局部发育近岸水下扇、缓坡带发育辫状河三角洲的沉积相平面展布特征。在河道砂体与湖相泥岩指状交互的前缘位置,源-储叠置发育,成藏要素匹配较好,是有利的勘探目标区。     

鄂尔多斯盆地西南缘二叠系山西组山1段-下石盒子组盒8段物源分析

针对鄂尔多斯盆地西南部上古生界山1段与盒8段沉积物来源以及这两个层段物源是否发生改变等问题,依据物源分析方法,对研究区古水流特征、重矿物特征、镜下长石、岩屑特征以及稀土元素特征进行系统分析。通过古水流特征可初步判断研究区山1段与盒8段为多物源;重矿物组合可将研究区盒8段分为四个区域,分别为研究区北部,西南,东南和中部,且根据锆石和白钛矿的含量又可将研究区北部分出两个小的区域;沉积物碎屑以及稀土元素等特征反映出研究区北部具有远源沉积的特征,南部具有近源沉积的特征;山1段物源与盒8段物源分析结果比较类似。综合以上分析结果得出:山1段时期,盆地北部的阴山古陆为研究区北部提供沉积物来源;研究区西南部沉积物质来源于西秦岭与祁连山古陆的中北部;东南部地层沉积物来源于盆地南缘的北秦岭地区,汇水区位于环县、华池一带;盒8段时期阴山古陆继续为本次研究区北部提供碎屑沉积物,研究区西南部碎屑沉积物来自当时的祁连古陆的中北部盒秦岭古陆的西部,东南部物源来自北秦岭古陆,沉积物交汇区同样位于环县、华池一带;山1与盒8两个时期的沉积物物源没有发生改变,二者沉积物源具有继承性;另外根据REE特征,可判断出沉积时期除汇水区地势较低外,研究区东南部也存在一处规模较小的洼陷。     

水流冲刷对桩基承载性状影响的数值模拟

利用三维有限元耦合数值模型,对水流冲刷作用下桩基础从低承台向高承台的变化过程中承载性状变化的数值模拟方法进行探讨,得出一种较为理想的模拟方法,对于复合地基中的水流冲刷问题及类似桩-土相互作用中的开挖问题的数值模拟有一定的参考价值。结合工程实例,说明工程计算中简单按高承台计算来考虑水流冲刷作用对桩基承载性状的影响是不准确的。通过调整接触面单元和土体单元刚度,更全面地分析了不同条件下冲刷后桩基承载性状的变化规律,说明冲刷后土体有明显的回弹效应,工程计算中不能简单忽略。