基于剖面声呐的海底沙纹演变规律试验研究

海底沙纹是一种尺度较小的微地貌形态,对底床演变和沉积物输运具有重要作用。当前对沙纹的测量方法较少,且都具有一定的局限性。本文基于声呐扫描、光学摄影和人工测量等方法,通过室内水槽试验来研究剖面声呐测量沙纹的可行性,并进一步分析波浪作用下沙纹的演变规律。试验结果表明：剖面声呐观测沙纹具有很好的可行性,能够较好地反演出沙纹的波脊间距和波高等形态特征;沙纹在发育过程中,会依次经历不规则沙纹—弯曲沙纹—交叉沙纹—顺直沙纹四个过程,然后趋于稳定;在5 cm波高和10 cm波高的波浪作用下,沙纹的波脊间距不超过4.5 cm,波高最后稳定在0.5~1.5 cm之间。研究发现剖面声呐观测沙纹具有很好的效果,可为海底沙纹观测提供一种新型的观测技术。     

波致海床液化引发底边界高浓度悬浮体形成过程的试验研究

国内外众多现场原位观测的实测资料,其结果表明粉质土海床在波浪作用下,水体底边界会产生高浓度悬浮体。利用在黄河三角洲采集的粉质土制作试验土床开展室内水槽试验,旨在揭示波浪荷载持续作用下海床液化引发底边界产生高浓度悬浮体的过程及机制。根据试验现象及海床土体的孔隙水压力变化、水体悬浮泥沙浓度的时空分布,以及悬浮泥沙的粒度变化等特征,分析认为波浪导致的海床液化能够引发底边界高浓度悬浮体的形成。大量的土体细颗粒从液化土体的振荡边界与渗流通道中的析出,是导致高浓度悬浮体形成的重要原因。对进一步探讨黄河口区异重流现象的产生等科学问题具有一定的指导意义。     

以碱渣为添加剂水泥固化/稳定化生物脱毒底泥的初步研究

以固化体强度、增容比、浸出液pH值以及重金属浸出率为指标,通过无侧限抗压强度和毒性浸出试验,考察以碱渣为添加剂辅助水泥固化/稳定化处理生物脱毒底泥的效果。结果表明,脱毒底泥经碱渣预调理后（泥渣比=10∶0.8）,在0.2—0.4kg/kg不同水泥掺入量下形成的底泥固化体的无侧限抗压强度均可达140kPa以上（龄期14d）,增容比仅为1.17—1.31,固化体浸出液pH值在11.3—11.7之间,Zn、Cu和Cr等重金属浸出得到明显控制（浸出率均≤2.2%）.与固化前相比,底泥固化体环境风险大大降低,且满足填土材料与填埋处置要求.从固化效率角度考虑,生物脱毒底泥固化/稳定化实际应用中较为合适的水泥掺入量为0.2kg/kg,即碱渣∶水泥∶底泥=6∶17∶77.     

黄河三角洲沉积物含盐量与其临界剪切应力的关系研究

黄河入海径流量变化引起河口区盐度场的改变,从而影响沉积物的动力学行为和工程性质。在黄河三角洲4个不同沉积年代的叶瓣采集柱状样,采用统计和相关性分析的方法对不同深度原状沉积物的含盐量、临界剪切应力以及其他物理力学性质进行分析。结果表明:黄河三角洲不同沉积年代、不同深度沉积物含盐量变化范围是0.2‰~2.0‰,整体剖面定义为"均匀型";在研究区范围内,沉积物临界剪切应力呈现空间不均匀分布,并随沉积物含盐量的增大而增大。表层沉积物临界剪切应力偏小,高容重、低含水率的沉积物偏大。研究对于黄河口冲淤研究具有重要意义。     

基于离散元的南海软粘土剪切变形模拟

软粘土剪切变形是决定海洋构筑物、管线安全存在的重要因素,离散元能有效模拟粘土剪切变形。通过对南海神狐海域原状软粘土开展固结不排水三轴试验,得到离散元模拟所需宏观剪切强度参数指标;采用试错法调整细观参数使得双轴压缩模拟结果与室内试验相吻合,标定出一组适用于南海软粘土的细观参数组合。离散元模拟结果得到,在应变达到5.3%时,土体发生破坏,形成一条与X轴反方向为49°的剪切带;应变增加到10%时,倾角增大到57°。测量圆对剪切带内外的应变进行监测得到,剪切带内土体初始应变较大,在达到4%应变后不再继续发生变形;剪切带边缘区域,土体应变持续增大;剪切带外应变较小。一般的室内三轴试验无法得到剪切带内外土体应变变化定量数据,离散元模拟是对室内三轴试验的重要补充。     

黄河水下三角洲没积物在循环荷载作用下土体中孔压变化实验研究

利用室内周期循环加载试验，对黄河水下三角洲土体中孔隙水压力的变化加以测定，通过对波浪水槽试验和动三轴试验2种方案所获数据分析认为黄河水下三角洲土体（粉土、粘质粉土、粉质粘土）存在一破坏的循环极限荷载。在小于此极限循环荷载作用情况下，土体中孔隙水压力总体呈现下降趋势，没有积累升高的过程，不同于砂土在循环荷载作用下孔隙水压力升高导致液化的情况。这一现象对判别黄河水下三角洲土体破坏机制的研究有重要意义。     

盐度变化对河口区沉积物工程性质影响

河口区盐度场变化不仅会影响入海泥沙的沉降、固结特性,还会影响沉积物颗粒之间孔隙流体的盐度,改变沉积物的含盐量,从而进一步影响沉积物的工程性质。为了研究河口区盐度环境变化对沉积物工程性质的影响,通过现场观测与室内试验相结合的方法,确定河口区盐度场变化范围,并模拟不同盐度环境下沉积物的固结过程,对其进行物理力学性质的测定,最终建立起盐度环境与沉积物工程性质之间的关系。结果表明：黄河口海域盐度场与该区沉积物含盐量在水平方向上均存在非均匀分布,低盐度区域仅局限于河口区,整个海域沉积物含盐量变化范围在0.5‰~4.6‰之间;沉积物工程性质与盐度环境之间均存在良好的相关关系,盐度环境增加,沉积物含水率、液限、孔隙比、压缩系数随之减小,含盐量、容重、剪切强度、贯入阻力随之增加,且随着固结过程的推移,盐度环境对剪切强度与贯入阻力的促进作用减小。     

耐酸性硫酸盐还原功能菌株WF83的分离鉴定及生长特性研究

运用Hungate厌氧技术,从某酸性底泥中分离到一株耐酸且具有硫酸盐还原功能的菌株WF83,采用形态以及16SrRNA基因序列分析手段对其鉴定,并对WF83的主要生长因素(pH和温度)进行研究.结果表明,菌株WF83为革兰氏阴性菌,杆状,具有硫酸盐还原功能,产H2S,兼性厌氧;与Enterobacter sp.的同源相似水平达99%,初步鉴定该菌株可能为Enterobacter属.生长条件试验显示,该菌株属中温菌,最适宜生长温度为22～35℃,且具有较宽的pH生长范围(5.0～9.0),在pH5.0时的细胞生长水平与pH9.0时基本相同,相对于已经报道的硫酸盐还原菌,其表现出较强的耐酸性.