多工程和波流耦合作用下养护海滩的地貌演变特征

为探究秦皇岛市戴河口至洋河口岸段海滩在养护工程实施后的地貌演变特征,采用双重嵌套网格技术在验证良好的波流耦合水动力模型基础上建立该海域的泥沙输运及海床演变模型,模型得到了实测资料的良好验证。模型的计算结果及实测剖面资料表明：潮流和常浪耦合下的泥沙分布与潮流和和强浪耦合下的泥沙分布形式一致,平均泥沙浓度及工程前后泥沙浓度增加值落急时刻大于于涨急时刻;工程后沙坝周围出现悬沙高浓度带,常浪时位于沙坝向岸侧,强浪时带位于沙坝向海侧;工程后沙坝处发生侵蚀,沙坝向岸侧发生淤积,沙坝向岸移动,工程在有无风暴潮的情况下均能起到保护海滩的作用。     

海域水动力对老虎石海滩养护响应关系分析

老虎石海滩的海滩养护工程包含三段滩肩补砂和两个吹填的水下沙坝式潜堤.采用软件Mike 21建立老虎石2维潮流和波浪数学模型.根据2011年水文波浪实测资料对数学模型进行了验证和计算效率评价,评价结果表明计算的潮位和潮流过程与实测值吻合较好,精度较高.重点研究了海滩养护对其近岸区域潮流和波浪的影响,得到沙坝坝身处是流速、波高变化最大的位置,受动力作用影响最大.吹填沙坝因波浪增高掀沙、潮流挟沙输运,可为其后方的海滩提供沙源补充.近岸区域潮流动力较弱,波浪变化较小,采用人工补砂和水下沙坝式潜堤双重整治的海滩养护工程对海滩上人工养护泥沙的保存非常有利.     

强制型迂迴扇形成的条件和机制

在横向环流动力作用下 ,凸岸部位形成的常规迂辶回扇中 ,由于洪水的变化 ,垄岗沙坝可逐次地向下游堆积 ,但辐聚、辐散方向不同 ,凹岸也相应的向下游侵蚀 ,而强制型迂辶回扇的垄岗状沙坝则是逐次向上游堆积 ,基本是向上游辐散 ,凹岸也相应地向上游侵蚀 .     

强制型迂Hui扇形成的条件和机制

在横向环流动力作用下，凸岸部位形成的常规迂回扇中，由于洪水的变化，垄岗沙坝可逐次地向下游堆积，但聚、辐和方向不同，凹岸也相应的向下游侵蚀，而强制型迂回扇的垄岗状沙坝则是逐次向上游堆积，基本是向上游辐射，凹岸也相应地向上游侵蚀。     

华南海滩风暴响应特征研究

基于华南8处海滩6次风暴追踪调查资料,从不同地貌动力类型讨论了华南海滩风暴响应特征：耗散型海滩通常表现为滨后沙丘的侵蚀和滩面的调整,低潮阶地型海滩上部滩面响应剧烈,沙坝型海滩在风暴期间通常表现为滩肩的侵蚀和沙坝的向海迁移或潮间带沙坝夷平消失,无护岸和滨后沙丘发育的海岸易产生冲越．文章深入探讨了风暴作用下华南海滩后滨响应差异、滩面坡度变化规律,提出了ετ,作为海滩地貌动力学特征参数,研究了海滩地貌动力学特征及其风暴响应强度的关系．结果表明：海滩固有的地貌动力学特性对其风暴响应影响明显,海滩耗散性越强,海滩风暴响应迟钝;海滩反射性增强,海滩风暴响应剧烈．     

湖盆滩坝沉积研究进展

 介绍了滩坝的定义,综述了湖盆滩坝研究的相关成果。滩坝可根据其沉积物、发育位置以及对与潮汐作用响应等进行分类。基于沉积物,滩坝分为碳酸盐岩滩坝和碎屑岩滩坝;基于发育位置,滩坝分为近岸滩坝和远岸滩坝等;基于对潮汐作用响应,滩坝分为小潮差滩坝、中潮差滩坝和大潮差滩坝等。针对滩坝砂体沉积特征提出滩坝的沉积模式,并可进一步对其内部微相进行划分。滩坝发育的控制要素为古地貌、水动力条件、沉积旋回、物源以及古水深、古气候等,古地貌的控制体现在岸线形态和局部地形起伏;水动力条件的控制体现在不同强度的波浪作用;沉积旋回的控制体现在基准面的升降和旋回;物源的富集及贫乏对滩坝的形成类型起到决定性作用;古水深、古气候则影响滩坝的发育与否。     

波浪作用下沙质海滩沉积物运动特征

基于二维波浪水槽实验,采用沙质斜坡概化海滩,分别选用规则波和椭圆余弦波进行实验,测量波浪作用前后的海滩剖面形态及断面沉积物粒径组成,探讨波浪作用下沙质海滩沉积物运动特征,包括剖面形态演化特征及其床沙分选规律.结果表明:沙质海滩剖面形态时空演化特征受波浪类型、波高、周期等因素影响,呈现出沙坝形态和滩肩形态,发现波浪Irribarren参数可以作为沙质海滩剖面演化形态的判别参数.在本实验条件下,Irribarren参数大,海滩剖面呈现滩肩形态;Irribarren参数小,海滩剖面则呈现沙坝形态.海滩床面沉积物在波浪作用下产生了明显的分选现象,波浪破碎产生的强烈紊动造成床面沉积物的起动、并为小颗粒的运动提供动力.水体紊动导致水流挟沙力降低,大颗粒泥沙在紊动较强区域产生沉积,部分被水流挟带发生向岸推移;小颗粒泥沙则随水流运动,在紊动较弱的区域分散沉积.     

贝宁海滩上波浪传播演变特性研究

为分析贝宁海滩上波浪传播演变特性，基于开源波浪数值计算软件COBRAS建立了贝宁典型海滩剖面数值模型，模型中采用k-epsilon紊流模型求解雷诺应力，采用流体体积法捕捉自由液面，并采用斜坡上波浪破碎试验结果对数值模型进行了验证。基于该模型对常浪条件和极端波浪条件下海滩上波浪传播规律的模拟结果表明：常浪条件下波浪主要在沙坝附近发生破碎，极端波浪条件下波浪在沙坝外侧200 m处开始发生破碎；破碎区域内水质点速度较大，常浪条件下沙坝周围的流速可达7.5 m/s,极端波浪条件下破波带内水质点速度可达12.4 m/s,且波浪回流与入射波浪在沙坝周围相互作用会形成较强的涡旋；随着波浪非线性的增强，波浪爬高也逐渐增大，在极端波浪条件下，沙丘上会发生越浪。     

人工水下沙坝研究进展

从波浪作用下人工水下沙坝的迁移演变规律和人工水下沙坝对波浪的消减效应2个方面综述了人工水下沙坝与波浪相互作用相关的最新研究进展;介绍了人工水下沙坝物理试验研究的经典案例,包括案例的研究背景、比尺设计原则和主要结论;论述了适用于人工水下沙坝中长期演变模拟的“基于过程的剖面演变模型”的发展历程和核心思想;结合现有研究成果,从构筑长度、布设位置和工程寿命设计方面给出了人工水下沙坝工程应用上的建议;讨论了现有研究成果和研究方法的局限性,给出了未来的研究展望。     

圆锥探头在准二维颗粒介质中匀速穿行的受力研究

 研究圆锥状探头匀速压入准二维颗粒介质过程中所受阻力随深度的变化,发现阻力曲线在不同深度区域呈现不同的变化规律,存在凹—凸—凹的转变。针对本实验条件下观测到的现象,分析并讨论曲线凹—凸—凹转变中出现两个拐点的物理机制,认为阻力曲线的变化来源于侵入物自身的体积效应和容器底部对颗粒结构的影响。研究表明,一般流体的静水压力描述并不适用于颗粒介质的慢速阻力行为,颗粒介质存在自身的结构规律。     

应用测、录井资料联合识别渤南洼陷滩坝砂岩沉积微相

渤南洼陷滩坝砂岩分布广泛,其特点是物性变化大、非均质性强,大部分为砂泥岩薄互层,甚至有些是致密层,油气勘探难度大。滩坝砂岩沉积微相与储层物性有较大相关性,通过微相的识别有助于判断储层性质。识别滩坝砂岩沉积微相的方法通常是从地质角度、方法来划分和识别,该方法要求资料比较多、数据量大。尝试用联合测井曲线和录井岩性划分微相,提取曲线数值和形态,最后根据曲线数值、形态和岩性准确判别滩坝砂岩沉积微相,建立滩坝砂岩标准微相库,新的测井曲线可以根据提取的测井曲线数值、形态数值和岩性对照标准微相库进行识别。该方法在渤南洼陷的应用取得了良好的效果。     

北海银滩海岸冲刷及环境污损原因分析

北海银滩位于广西北海市海岸东面，目前出现，海岸冲刷后退，沙滩变陡萎缩，沙滩表层变“黑”，海域水质污染现象，原因是：泻湖口门防波堤拦截了西向沿岸的输沙，挡浪墙破坏了沙坝滩的整体性，挡浪墙伸入潮间带加剧的墙前冲刷，沙滩严重冲刷使滩面变“黑”，生活污水，渔港排污，泻湖内港底质有机污染使海域污染严重，为改良银滩环境，建议拆除部分建在潮间带上的建筑物，如宾馆，商店，挡浪墙，缩短防波堤工程，在潮间带上种植林带，用机械或人工方法进行泻湖底泥清淤，在银滩附近建立污水收集系统。     

朱家尖南沙海滩剖面变化特征与泥沙输运

在对朱家尖岛南沙海滩的沉积环境、动力条件、地形地貌进行调查与监测的基础上,利用不同的波能流公式对海岸的沿岸泥沙运动进行计算与分析。结果表明:该海滩沉积物以沙为主,物质来源主要是邻近的海岸基岩风化侵蚀产物;受海岸波浪、潮汐、潮流等动力条件和沉积环境综合作用的影响,海滩剖面地形的季节性变化明显:夏季侵蚀、冬季淤积;海滩东侧侵蚀、西部淤积的年际变化特点与沿岸输沙密切相关;沿岸输沙计算结果显示各岸段沿岸净输沙量平均值介于43.85×10³~172.77×10³ m³/a;自东向西的沿岸输沙主要由ESE、SE向的入射波所致,自南向北的沿岸输沙由S向入射波所致,在不考虑人类活动对海滩影响的情况下,沿岸输沙在海滩长期的演化过程中起到了关键作用。     

长江滩地造林对湖北草本植物群落物种多样性的影响

通过对湖北鄂州长江外滩草本植物群落进行调查,研究滩地造林和林下间作对草本植物群落物种组成、群落类型、物种多样性、原生优势种的重要值及生物量变化的影响。在此次观察期内的研究结果表明：（1）滩地造林使草本植物物种增加16种,群落类型增加7种,（2）滩地造林使原优势种芦苇（Phragmitesaustralis）和荻(Miscanthus sacchariftorus)的重要值和生物量都有所下降;（3）滩地造林明显增加草本植物群落的Shannon-Wiener指数H和丰富度R,使Pielou均匀度指数J有一定程度的提高,但不影响S指数D;（4）林下间作能提高草本植物群落的物种多样性。     

二维砂质海滩的堤前冲刷试验研究

从波浪及泥沙运动的相似律出发，得到海滩模型的基本相似准则，并采用天然沙的正态模型进行海堤前砂海滩的冲刷试验，试验结果可为海滩剖面的维护及海堤布置提供设计依据。     

岬湾海岸海滩养护工程对水体交换的影响

岬湾海岸内岬头后侧水动力条件较弱容易造成水体生态环境退化,水环境改善可归结为控制污染物,而水体交换能力的强弱反映了水体自净能力.采用MIKE 21软件建立潮流和保守物质输运模型对人工岬湾内部进行分区研究,引入时间尺度指标定量分析水体交换对海滩养护的响应.由于海滩养护工程中沙坝与水流走向保持基本平行,沙坝修建后使得岬头后侧环流减弱,沙坝坝顶处流速增加,两沙坝间通道流速减小.滩肩前方海域流速减小,两沙坝后侧的流速减少更多.人工岬头与沙坝之间形成潮汐通道使得靠近岬头处流速有所增加,工程后滞留时间缩短;其中岬湾内近岬头的2个子区域滞留时间减少量较多,岬湾内中部区域滞留时间变化不明显.波浪和风场均会促进水体交换,但由于波浪受到风场影响,波浪和风场共同作用下滞留时间并不为单独条件的线性叠加关系.     

滩坝相低渗透油藏储层非均质性与剩余油分布

综合运用岩心分析、测井、生产测试等静态和动态资料，从多层次、多角度逐级揭示了平方王油田沙四中滩坝沉积特点。从层内非均质、层间非均质、平面非均质这三类储层的宏观非均质性入手，探讨了滩坝相低渗透油藏储层宏观非均质性的地质特征及其对水驱油开发和剩余油形成、分布的控制作用。研究表明，层间非均质和层内非均质主要控制了油层的水淹层厚度及垂向的剩余油分布；平面非均质和层内非均质主要控制了油层的水淹面积和平面剩余油分布。     

风暴潮作用下泥沙运动和岸滩演变研究综述

对风暴潮作用下泥沙运动和岸滩演变的研究进行了归纳、总结和评述,包括风暴潮作用下泥沙输移运动研究、泥沙运动相位滞后规律、风暴潮作用下岸滩演变规律以及作用后风暴剖面的恢复、海平面上升对岸滩演变的影响,探讨了风暴潮条件下Bruun法则的适用性。为了对风暴潮作用下泥沙运动、滞后效应和岸滩演变规律的机理有更加确切地把握,开展相应的实验室研究势在必行。而风暴潮的概化模拟是后续研究需要突破的方向。在海平上升的情况下,Bruun法则可能不再适用于风暴潮作用下的岸滩侵蚀研究。     

山海关旅游海滩生态修复工程水动力变化特性

为改善海滩环境,针对山海关白鹭岛至唐子寨岸段展开了旅游海滩生态修复工程.基于Delft3D软件采用三重嵌套的方法建立了渤海-秦皇岛海域-山海关海域的波流耦合数学模型,并用实测资料进行模型率定和验证.基于验证后的数学模型对工程海域水动力变化特征进行分析,结果表明:潮流场基本不受工程影响,海域的水体交换能力基本不变;潜堤掩护区常浪下的波高减幅约为10%,强浪下的波高减幅约为20%.总体上,山海关旅游海滩生态修复工程的建设既保护了工程海域水动力环境,又削弱了波浪对海滩的侵蚀,有利于维持当地旅游海滩的生态环境与稳定.