Land use changes,torrent control works and sediment mining: effects on channel morphology and sediment flux,case study of the Reno River (Northern Italy)

As with most Italian rivers, the Reno River has a long history of human modification, related also to morphological changes of the lower Po River since Roman times, but in the last decades, significant land use changes in the headwaters, dam construction, torrent control works and extensive bed material mining have caused important channel morphology and sediment budget changes. In this paper, two main types of channel adjustment, riverbed incision and channel narrowing, are analysed. Riverbed degradation is discussed by comparing four different longitudinal profiles surveyed in 1928, 1951, 1970 and 1998 in the 120 km long reach upstream of the outlet. The analysis of channel narrowing is carried out by comparing a number of cross‐sections surveyed in different years across the same downstream reach. Field sediment transport measurements of seven major floods that occurred between 2003 and 2006 are compared with the bedload transport rates predicted by the most renowned equations. The current low bedload yield is discussed in terms of sediment supply limited conditions due to land use changes, erosion‐control works and extensive and out of control bed material mining that have affected the Reno during the last decades. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

河床粗化过程中推移质输移特征试验研究

为了研究河床粗化破坏与形成过程中推移质的输移特征,基于一套新型的接沙系统,在上游无来沙条件下,进行了3组不同床沙级配的水槽试验,研究了递增梯级流量作用下河床粗化破坏与形成的过程,采集到一套高精度（0.1 g）、高频率（1 Hz）的实时推移质输沙率及分时段输沙级配数据,分析了累积输沙量、输沙率及输沙级配的变化特征。结果表明,粗化过程中累积输沙量随时间基本呈幂函数规律增长,且"粗化破坏再形成"的累积输沙量曲线出现明显转折点;推移质输沙率表现出明显的非恒定性,其粗化形成阶段的耗时要远大于粗化破坏阶段的时间,两者之比范围为3.5~20.5;推移质输沙级配中粗颗粒比例随时间变化趋势与输沙率相似,在输沙率达到峰值附近时,输沙级配与原始床沙级配相同。     

绳索取心技术在覆盖地层钻井中的应用

为提高吉林白城地区的吉洮地1井、吉白地1井两口油气地质调查井钻探生产效率,在覆盖地层钻井中应用绳索取心技术。基于所钻地层岩性特征,结合提钻取心与绳索取心工艺特点,通过设计钻头、钻井冲洗液,改进钻进规程参数与钻具水口流经通道,在覆盖地层（厚约1 100 m）钻井中成功应用绳索取心钻进方法。相比传统单管/双管提钻取心方法,钻进效率与岩心采取率提高两倍以上,提大钻周期提升至2 d以上,大大降低了劳动强度,节约工期近30 d。详细介绍了白城地区覆盖地层钻井中应用绳索取心技术的改进方法与施工经验,对今后在覆盖地层钻井中推广应用绳索取心技术具有一定借鉴意义。     

金沙江乌东德水电站坝址区河床深厚覆盖层工程特性研究

深厚覆盖层工程特性研究是长期困扰岩土工程勘察领域的难点之一。金沙江乌东德水电站坝址区河床覆盖层深厚、成因复杂、物质组成与结构不均, 其物理、水理、力学等工程特性研究难度大, 高围堰与深基坑稳定问题突出。为了研究确定河床覆盖层工程特性、提出工程设计所需物理力学参数, 勘察过程中将动力触探、旁压试验、抽水试验、声波测试、钻孔彩电等原位测试与室内土常规试验、模拟级配样试验等室内试验相结合, 进行了专题研究并取得了丰硕成果, 成功破解了深厚覆盖层工程特性研究难题, 为乌东德水电站高围堰与深基坑工程设计提供了可靠依据, 可供类似工程借鉴参考。     

黄河流域硅酸盐风化的讨论

根据2007年6月和7月采集的黄河干流及部分支流水样和河床砂样品数据,对黄河流域硅酸盐化学风化进行了探讨。在充分评估黄河流域的K+,Na+来源的基础上,确定了硅酸盐风化的K+量,并通过选定的硅酸盐风化(K/Na)比值,得到了硅酸盐风化的Na+量;通过测定流域内不同岩石类型分布的河床砂样品,得到河床砂样品硅酸盐部分(Ca/Na)和(Mg/K)的比值,确定了钙镁硅酸盐风化的Ca2+,Mg2+量;并据此估算了流域硅酸盐化学风化的CO2消耗率。如果选用黄河入海多年径流量58.02×109km3/a进行计算,则得到全流域硅酸盐风化CO2消耗率约为26.22×103mol/km2/a。若选用2007年的平均径流量24.83×109km3/a进行计算,则黄河流域硅酸盐风化引起的CO2消耗率约为11.19×103mol/km2/a。     

采空场覆岩变形数值模拟与相似模拟比较研究

用有限元数值计算尝试了离层模拟,并分别采用数值模拟与相似模拟的方法研究了木架山矿区143剖面倾斜采空场处理时的地表移动与覆岩破坏规律。研究发现,随着矿柱的崩落,覆岩跨度不断增加,引起的地表移动范围也不断增大,地表垂直沉降范围大致为跨度的1.5～1.7倍,垂直沉降曲线始终对称于最大沉降点;水平移动的范围大于垂直沉降的范围,最大水平移动量大约为最大沉降量的40 %,且水平移动不对称。另外,当覆岩发生整体下沉时离层主要存在于跨度两端,离层由层理剪切破坏引起。     

一种深厚覆盖层场地地震动参数的确定方法

基于欧美规范确定了坐落在深厚覆盖层上KH抽水蓄能电站上、下库场地基本运行和最大设计地震动峰值加速度、反应谱和时程等动参数。首先依据场地区域地震烈度区划图、特征周期区划图和依据场地地质地震条件选取的5条种子实测地震动确定场地基岩输入加速度时程、峰值加速度和设计反应谱,进而基于各土层地质参数和一维弹性波传播模拟程序确定覆盖层表面的平均峰值加速度、平均反应谱和5条地震动时程,对所得到的平均反应谱和峰值加速度进行光滑处理后确定可用于各建筑物结构抗震设计的地震动参数,包括覆盖层表面水平向动力响应加速度时程、峰值加速度和设计反应谱。该方法可较好地保留输入地震动的真实动力特性,如持时、相位和频率等,为我国规范中建议的确定场地地震动参数的方法提供有益的补充。     

防渗墙粗粒土槽孔泥皮的抗渗性试验研究

通过自制泥浆渗透试验仪,针对粗粒土地基防渗墙泥皮的渗透稳定性问题,开展了护壁泥皮抗渗性能的试验研究。结果表明,泥皮具有明显的截渗作用;不同压差作用下泥浆渗透形成的泥皮具有不同的抗渗特性,压差越大、泥皮越致密,抵抗渗透破坏的能力越强,泥皮的渗透性也就越小;反压渗水作用下泥皮的抗渗性能较正压渗水作用下的抗渗性能差;随着水力作用持续时间的增长,泥皮的结构发生变化,孔隙增大,流速逐渐增大,在较大水力梯度作用下会发生破坏;泥皮的临界水力梯度与其形成时压差作用大小有关,泥皮形成压差越大,正、反向渗水的临界水力梯度越大;反之,临界水力梯度越小。关于泥皮抗渗性能的深化认识,对于完善防渗墙设计与施工具有重要的意义。     

覆盖层上土石坝非线性动力响应分析的地震波动输入方法

较多已建和待建的土石坝直接修筑于覆盖层上,合理描述土石坝与覆盖层之间的动力相互作用对大坝抗震安全评价至关重要。基于等效荷载和人工边界的地震波动输入方法能较好地反映出结构-地基之间的相互作用并得到了广泛应用。等效荷载和人工边界参数在均质线弹性地基条件下易于获得,而对于覆盖层地基,土体动力非线性特性给求解带来很大困难。鉴于此,首先根据覆盖层侧向边界的位移模式,发展了能高效、精确地获取多向地震动垂直入射时均质或成层覆盖层自由场非线性动力响应的简化模型;结合能动态实时获取地基材料参数的非线性人工边界,发展了一套覆盖层上土石坝非线性动力响应分析的地震波动输入方法。算例表明,发展的地震波动输入方法可大大减小计算网格量,并能较好地反映覆盖层对地震动频谱特性的影响且具有较高的精度。     

舟山灌门水道海底隧道钻爆法施工稳定性分析

以舟山灌门水道海底隧道为背景,依据地质资料,选取隧道典型横断面来研究钻爆法施工时围岩的稳定性。由典型横断面的几何参数和地质资料构建数值计算模型,采用国际上常用的计算模式模拟爆破荷载,根据FLAC3D动态计算的特点,将爆破荷载以等效应力的方式加载于模拟炮孔之上。数值计算结果表明,各关键点的位移、振动速度、加速度-时程曲线均满足隧道爆破变形规律,且振动速度峰值均小于规范要求临界值,爆破作用影响范围小于岩石覆盖层建议厚度,验证了岩层覆盖厚度建议值和爆破方案的合理性。最后,为了弄清岩石覆盖厚度和炸药量对围岩稳定性的影响,给出了不同岩石覆盖厚度和炸药量情况下的计算结果。所得结论对后续施工和类似工程具有一定的指导意义。