Challenges to the representation of suspended sediment transfer using a depth‐averaged flux

The sediment saturation recovery process (i.e. the adaptation of suspended sediment concentration [SSC] to local forcing) is the main feature of the non‐equilibrium suspended sediment transport (SST) frequently occurring in fluvial, estuarine and coastal waters. In order to quantitatively describe this phenomenon, a series solution is analytically derived, including the evolution of both vertical SSC profile and near‐bed sediment flux (NBSF), and is verified by net erosion and net deposition experiments, respectively. The results suggest that the sediment saturation recovery process involves vertically varying fluxes that are not represented correctly by depth‐averaging. Consequently, a vertical two‐dimensional (2D) combined scheme is established and applied respectively in to a dredged trench and to a sand wave feature to demonstrate this argument. By analyzing the variations of the calculated depth‐averaged SSC and NBSF we reveal that the equilibrium state presented by the sediment carrying capacity (SCC) form of the NBSF, which is usually applied in depth‐integrated SST models, lags behind the actual dynamic bed equilibrium state. Moreover, the key factor α, the so‐called saturation recovery coefficient within this form, is not only a function of local Rouse number but also is influenced by the local SSC profile. Finally, a three‐dimensional (3D) non‐orthogonal curvilinear body‐fitted SST model is developed and validated in the Yangtze estuary, China, combined with the in situ hourly hydrographic data from August 14–15, 2007 during spring tide in the wet season. Model results confirm that the vertically varying sediment saturation recovery process, the discrepancies between the actual and SCC form of NBSF and non‐constant value of α are significant in actual real geomorphic cases. The quantitative morphological change resulting from variations in environmental conditions may not be correctly represented by uncorrected depth‐integrated SST models if they do not treat the effects of vertical motion on the sediment saturation recovery process. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

High-resolution crustal structure of the Yinchuan basin revealed by deep seismic reflection profiling: implications for deep processes of basin

The Yinchuan basin, located on the western margin of the Ordos block, has the characteristics of an active continental rift. A NW-striking deep seismic reflection profile across the center of Yinchuan basin precisely revealed the fine structure of the crust. The images showed that the crust in the Yinchuan basin was characterized by vertical stratifications along a detachment located at a two-way travel time(TWT) of 8.0 s.The most outstanding feature of this seismic profile was the almost flat Mohorovicˇic′ discontinuity(Moho) and a high-reflection zone in the lower crust. This sub-horizontal Moho conflicts with the general assumption of an uplifted Moho under sedimentary basins and continental rifts, and may indicate the action of different processes at depth during the evolution of sedimentary basins or rifts.We present a possible interpretation of these deep processes and the sub-horizontal Moho. The high-reflection zone, which consists of sheets of high-density, mantlederived materials, may have compensated for crustal thinning in the Yinchuan basin, leading to the formation of a sub-horizontal Moho. These high-density materials may have been emplaced by underplating with mantlesourced magma.     

导线覆冰自动观测实验与覆冰过程分析

在贵州重冰区3个气象站和海拔2500m的梅花山野外观测点开展了3a冬季的导线覆冰自动观测实验,利用观测实验获取的大量连续覆冰过程数据,对导线覆冰重量及其气象条件逐小时演变特征进行了深入分析.结果表明:一次完整的连续导线覆冰过程包括覆冰开始、增长、维持、减弱、消融到结束五个不同的阶段,持续时间较长的覆冰过程中间可能出现间断,而覆冰增长、维持、减弱几个阶段可能重复交替出现.覆冰过程开始一般以气温下降到0℃以下且相对湿度90%以上为标志,当出现浓雾或降水时覆冰出现增长,当既无降水也无雾时覆冰进入维持阶段;整个覆冰过程中温度均低于0℃且维持很高的湿度,中途若温度上升且无雾和降水则覆冰有明显减弱,当气温稳定上升到0℃以上同时湿度下降时覆冰过程结束.覆冰过程的开始和增长一般持续时间较长,而覆冰的消融和结束则十分迅速.在气象站观测到的覆冰以雨雾混合冻结为主,降水对覆冰过程的开始和增长有重要作用,而在梅花山野外观测到的多为雾凇覆冰,降水对覆冰的作用不如地势较低地区显著.     

土钉墙内部稳定性分析方法改进

现有土钉墙滑动面的确定方法大多假定圆弧滑动面通过坡脚,但事实并非如此。文中总结了实际中可能出现的圆弧滑动面的4种类型,利用圆弧滑动面圆心坐标与圆弧上3个位置参数的关系建立了不通过坡脚的土钉墙最危险滑动面的搜索方法。根据土钉墙滑动面的类型,讨论和完善了建筑基坑支护技术规程中土钉墙整体稳定安全系数计算公式。在3个算例中将不同方法得到的滑动面和整体稳定安全系数进行对比分析,结果表明文中方法得到的滑动面与其他方法结果接近,说明文中方法的可行性;部分情况下文中得到的滑动面不通过坡脚,而传统方法假定滑动面通过坡脚,二者计算偏差较大;对于除传统方法得到的滑动面之外的3种滑动面类型,在相同滑动面条件下完善后的公式由于考虑了部分土体重力沿滑动面切向的抗滑力作用,计算出的整体稳定安全系数稍大。     

掺砾黏土拉伸断裂细观特性研究

掺砾黏土在高心墙堆石坝工程中的应用越来越广泛,其拉伸断裂特性对心墙的安全至关重要。将掺砾黏土视作四相复合材料,基于图像处理和随机投放建立了考虑真实砾石形态的细观数值模型,结合物理试验的结果验证了其有效性,并分析了掺砾黏土拉伸断裂的宏细观特性。应力位移曲线的宏观非线性是细观非均质性的体现,砾石的掺入大幅减低了抗拉强度,但提高了峰后抗拉性能;土石界面是微裂缝发展的源头,拉伸断裂是一个微裂缝萌生、扩展以至汇集形成宏观裂缝的过程;拉伸断裂发生在一个区域,即断裂过程区,该区域的形成与砾石的随机分布有关。最后,采用数值试验分析了随机砾石投放和掺砾量对掺砾黏土宏细观力学行为的影响。     

基于Burgers模型考虑损伤的非定常岩石蠕变模型

Burgers模型只能描述岩石蠕变的前两个阶段,为了描述蠕变全过程,考虑蠕变参数的时间效应及损伤带来的影响,采用非定常黏性元件取代Burgers模型中串联的定常黏性元件,使其能描述加速蠕变阶段。根据损伤变量的变化特征,假定了一个函数,经过Lemaitre应变等效原理,代入Kelvin模型可得到能描述蠕变衰减阶段的模型。试验数据拟合结果显示,改进的Burgers模型能很好地描述加速蠕变阶段,模型拟合曲线与试验曲线基本吻合,相关系数高,参数取值也在合理范围内;非定常Burgers模型更适合描述不同应力下的岩石蠕变特征曲线。     

万年县神农宫旅游资源综合评价与开发对策

溶洞作为一种重要的旅游资源,以其幽、奇、险等特点得到了广泛的旅游开发。科学、合理地对旅游资源开发价值进行评价是旅游开发的前提和基础。文章以万年县神农宫为研究对象,采用层次分析法和模糊综合评判法对其岩溶洞穴旅游资源的开发价值进行了系统评价,结果表明:神农宫的评价得分为87.38分,为优良级旅游资源,具有较高的旅游开发价值。在进行综合评价的基础上,将神农宫旅游资源的评价因子分为高开发价值和中低开发价值两个层级,并提出了相应的开发建议。      

沉积学研究热点与进展:第32届国际沉积学会议综述*

第32届国际沉积学会议(32nd IAS Meeting of Sedimentology)于2016年5月23—25日在摩洛哥马拉喀什召开, 来自43个国家和地区的360余名学者参加了本次会议。综述研究表明, 会议研究热点为陆相沉积环境、浅水沉积与滨岸潮汐、深水沉积与事件沉积、碳酸盐与化学岩沉积、沉积过程与盆地分析、成岩作用与油气储集层等研究领域。会议主要研究进展表现为: 波浪再悬浮作用(wave resuspension)与异重流(hyperpycnal flows)是陆架边缘斜坡快速进积的主要因素;海啸发生周期为14~35, ka, 后积层理(backset-bedding)为海啸沉积识别标志;海底滑坡多由海底地震、天然气水合物泄露等触发, 其块状搬运沉积物(MTD)包括滑塌头部、滑动底面、滑塌主体以及滑塌后期浊流沉积;玄武岩等基岩的风化作用提供硅与富镁碱性水, 有利于菱沸石与白云石的形成;受构造作用影响, 隆起剥蚀区与沉积区可互为转化;物源性质、供给量及搬运或分散过程控制了沉积面貌(源汇系统);构造活动直接控制可容纳空间变化、地貌变化、源区剥蚀速率、沉积物供应速率等。最后, 本文对比了中外沉积学发展差异, 讨论了中国沉积学发展方向。     

海岸带土地发展潜力评价——以杭州湾南岸为例

土地潜力评价是编制土地利用规划的前提,把握土地的潜在经济效能是城镇化、工业化快速推进背景下土地资源合理配置的重要命题。本文甄选自然条件、生态敏感性、经济发展和空间结构指标建立了土地发展潜力评价体系,分别采用模糊综合评价法与网络层次分析法赋权指标体系与计算权重,测度发展潜力值并划分了杭州湾南岸余姚、慈溪和镇海的海岸带土地发展潜力区。结果显示:(1)低发展潜力区面积为237.14 km²,占比为17.73%;中发展潜力区面积为323.08 km²,占比为24.15%;高发展潜力区面积为473.34 km²,占比为35.38%;极高发展潜力区面积为304.27 km²,比例为22.74%。(2)按照地类的级别面积分析,交通运输用地和自然保留地面积在极高潜力区中达到峰值,呈由高向低等级面积递减态势;耕地、其他农用地、城乡建设用地和其他建设用地在高潜力区中占比最大,且基本布局于极高、高潜力区;园地、河流水面、水利建设用地集中于中潜力区,而沿海滩涂与林地基本分布于低、中潜力区。(3)余姚、慈溪和镇海海岸带土地发展潜力分区呈现不同特点,余姚属于待提升型,慈溪为均衡发展型,镇海是高质发展潜力型。     

基于地理探测器的大熊猫生境适宜度评价模型及验证

动物生境适宜度评价对于野生动物生境保护十分重要。基于物种活动点来建模的生态位模型是目前应用最广泛的动物生境评价方法,但该方法不能直接表达生境适宜度与环境因子间具有生态学意义的数量关系。本文以雅安地区为例,提出一种新的大熊猫（Ailuropoda melanoleuca）生境适宜度评价方法,选取海拔、坡度、坡向、地形指数、距水源距离、植被类型、主食竹及距公路距离8个环境因子,引入地理探测器,在分别基于MAXENT模型和层次分析法（The Analytic Hierarchy Process,AHP）所构建生境适宜度模型的基础上,通过4个地理探测器（风险探测器、因子探测器、生态探测器和交互作用探测器）探寻大熊猫生境与各环境因子间的关系以及环境因子对大熊猫生境的影响机理,并将其预测结果与单一MAXENT模型和AHP法进行对比。结果表明：（1）AHP、AHP-Geogdetector、MAXENT和MAXENT-Geogdetector模型总体评价精度分别为85.6%、86.5%、91.3%和94.2%,kappa系数分别为0.699、0.718、0.821和0.882,AUC值分别为0.902、0.928、0.949和0.966,模型所预测的适宜和较适宜区与实际分布区重叠比分别为63.66%、61.30%、76.70%和90.10%,说明AHP-Geogdetector和MAXENT-Geogdetector模型精度均比相应的单一模型有所提高,且MAXENT-Geogdetector模型精度最高;（2）基于地理探测器的大熊猫生境适宜度评价模型能以“生境适宜度和环境因子间具有生态学意义的数量关系”的形式直接体现环境因子对动物生境利用的生态学作用,具有较好的生态学可解释性。因此,用地理探测器进行大熊猫生境适宜度评价具有较好的可行性。