长江三峡ADP流速剖面特征及其水文地貌环境意义分析

2002年5月21日至6月2日间, 利用ADP等仪器对重庆至宜昌段三峡河床进行了纵剖面流速及地形的测试. 工作期间的流量小于15000 m³/s. 结果表明重庆至万县段流速与河宽成正比, 最高流速达3.0~4.0 m/s, 一般出现在河宽大于1000 m, 水深小于20 m, 由巨砾和卵石滩组成的碛滩部位, 过水断面面积很小. 相反, 低流速出现在水深较大的河床部位, 河宽小于500 m, 河谷呈准“U”字型, 过水断面面积较大. 万县往下至奉节河段, 最大流速基本都出现在水深大于50 m的峡谷河床部位, 流速大于上部碛滩河段, 河宽较小(小于600米), 河床呈“V”字型, 过水断面面积较小. 奉节至秭归河段, 水深大的部位, 河宽小(小于500 m), 河床呈“W”字型, 过水断面面积较大, 流速变小. 研究表明过水断面控制着流速分布. 秭归~葛洲坝之间出现缓流区(包括西陵峡), 流速小于1.0 m/s, 为葛洲坝建坝后效应. 另 外, 葛洲坝建坝25年来河床明显淤积, 库区河床淤积抬高达20 m, 并且出现水面壅水现象, 向上游可延伸150 km. 坝下底床出现15~20 m的冲刷现象.     

下荆江急弯段凸冲凹淤演变过程与机理

三峡工程运用后,下荆江急弯河段出现凸冲凹淤的弯道演变现象,威胁防洪与航运安全.下荆江8个弯道为急弯(相对曲率B/R>0.5), 6个急弯段的弯顶上游区域发生了明显的凸冲凹淤过程,且主要表现为凸岸边滩冲刷下切、河岸持续崩退,凹岸深槽回淤并形成长条形心滩,导致断面形态由不对称的三角形变为W形.本文采用水沙及实测流场资料,从水流流速重分布、来沙组成变化及河岸土体组成等3个方面研究了急弯段凸冲凹淤的演变机理.结果表明:(1)急弯段水流流速重分布规律有利于弯顶上游凸冲凹淤现象的形成,在弯顶上游段流速分布主要受曲率变化控制(贡献率占67%),导致主流长期偏靠并冲刷凸岸,凹岸流速较小且易形成水流分离区,利于泥沙落淤;(2)由于上游来沙量减少约82%,细沙比例减小,粗沙比例增加,导致弯顶上游凸岸边滩冲刷后,无法及时回淤,故凸岸边滩总体呈冲刷下切趋势,但粗沙可在流速较小的凹岸侧落淤形成心滩;(3)在凸冲凹淤过程长期作用下,河床横比降减小,曲率变化对流速横向分布的贡献率增大,主流继续向凸岸摆动,进一步促进了凸冲凹淤过程的发展.因此,在水沙条件相对稳定的情况下,下荆江急弯河段凸冲凹淤过程会继续发展,在...     

长江三峡大宁河流域大昌地区环境考古

长江三峡大宁河流域大昌段河流两岸考古遗址的环境考古研究表明,史前和历史时期河床演变对考古遗址的分布具有一定的影响,制约着古人类活动和古文化发展.野外调查、年代测定、100块河床砾石古流向分析以及考古发掘结果,揭示了大宁河大昌段河床早期可能发育于双堰塘一带,大概30kaBP后开始逐步向西摆动,直至现在的位置.随着河床逐渐向西摆动,大宁河大昌地区古文化中心也发生多次迁移.西周时期,大宁河东岸是先民主要居住区,汉代时期,随着河床逐渐向西摆动,先民生活范围不再局限于河流东岸,文化中心西移,张家湾遗址区则成为汉代先民主要居住区.汉代后期,该区发生洪水泛滥,迫使先民由低处迁往高处,汉晋墓葬由于河床西移和数次洪水冲刷,其表层松散沉积物已被冲刷殆尽,而出露于现在河床东岸的河漫滩上.     

钱塘江河口北边滩涌潮沉积作用与特征

涌潮是地表过程非常特殊的地质营力,是一种周期性发生的、破坏力极强的高能事件且塑造了典型的沉积地貌特征.涌潮及随后的急流为一高流态(Fr>1.0)的强紊流(Re>104),流速可达每秒数米,非常类似于浊流,却明显有别于常规的潮流.钱塘江涌潮是世界上最强的漩滚涌潮,2010年5月在涌潮最强的河段北岸开展了水文观测,采取边滩沉积物短柱样进行沉积特征研究.结果表明,仅占潮周期约1/10时长的涌潮及紧随其后的急流和流速骤降的涨潮流共同控制了涌潮河段沉积物再悬浮、搬运与沉积作用.在强烈紊流与快速沉积共同作用下,涌潮沉积物一般分选较差,发育块状层理、递变层理,常见底冲刷构造,层内发育包卷层理与泄水构造等,C-M图上缺失牵引流沉积组分等.这些也是浊流沉积常见的特征,但涌潮是以浅水环境强烈变形的潮波为动力机制,在其快速回复到常规潮汐作用之后,可在中高潮滩形成和保存具典型潮汐层理的沉积层.除了差别迥异的沉积构造特征外,涌潮沉积(tidal bore deposit,TBD)与潮成砂、泥质沉积(tidal sandy or muddy deposit,TSD或TMD)的粒度特征也差异显著,可用粒度参数散点图加以区分,其中平均粒径:TBD>TSD>TMD,分选系数:TMD>TBD>TSD(值大分选差),偏态与峰度值均为TSD>TBD>TMD.上述认识对于深入研究涌潮沉积学、古代涌潮沉积相与环境及油气勘探均有重要意义.     

采用地震背景噪音成像技术反演天山及周边区域地壳剪切波速度结构

采用地震背景噪声成像技术获得了天山及周边区域的地壳剪切波速度结构, 数据取自中亚地区50个宽频带数字地震台站的连续噪音记录, 通过互相关计算共获取了约748个高信噪比瑞雷面波经验格林函数: 利用可视化方法测量了周期为6~50 s的瑞雷面波相速度频散, 据此反演了相速度分布模型和剪切波速度结构. 结果表明, 短周期(6~20 s)相速度分布与地质构造存在一定的相关性, 高速区域对应于山脉, 低速区域对应于沉积盆地, 天山造山带下部存在双向俯冲高速异常, 其中天山南部的高速异常从塔里木中上地壳向北俯冲, 天山北部的高速异常则从中地壳向南俯冲; 另外天山造山带中下地壳存在低速通道, 该通道为地幔热流的上涌或侵入提供了途径. 研究表明, 塔里木盆地地壳的向北俯冲和哈萨克地台地壳的向南俯冲作用, 以及天山下方的地幔热流上涌共同为天山造山带的活化提供了主要动力.     

渤海湾西北湾顶泥沙运动特征及模拟

渤海湾西北湾顶处于粉沙质到淤泥质海岸过渡地带,泥沙运动复杂.根据三角架定点观测和水文测验资料,分析了不同水文条件下的含沙量变化特征,探讨了风浪掀沙模拟的关键处理方法.研究表明,研究海域泥沙运动与风浪关系密切,在小风天气下含沙量很小,六七级风以上天气条件下,且持续作用时,含沙量持续增大,较小风天气增幅达3～6倍左右;含沙量明显变化的临界波高约为0.5 m.从研究海域观测的底部边界层水流结构、剪切力等角度进行了波浪掀沙的水动力机制分析.基于泥沙扩散方程,提出了风浪条件下泥沙模拟的处理方法,包括含沙量层化效应、制约沉速、动床阻力、参考浓度等.与实测资料比较表明,提出的计算方法基本可模拟风浪过程引起的含沙量变化.该研究不仅为类似海域提供基本数据,而且给出了模拟计算关键问题的处理方法,具有重要的理论和实践意义.