河流网引水分沙的动力学瞬态模拟

汇流是河网上最基本的自然过程.引流则通常与水利工程相关.汇流和引流都会引起水沙变化,进而影响河道冲淤状态的变化.相较而言,对河道冲淤状态的研究更具现实意义.通过建立基于汇流-引流的河流网泥沙动力学模型,分析了在某一河段引流对其下游河段的影响,探讨了水沙变化与河道的冲淤调整.模型的模拟结果能够定性再现黄河上引流与河道冲淤之间的关系,即"引流增淤".瞬态过程显示了冲淤动力学对分流比的强烈依赖:显示了冲淤动力学对水沙条件的复杂依赖.本研究发现了冲淤量沿程分布的指数标度律,获得了关于河网泥沙输移动力学的一些新理解.     

基于GIS的目平湖泥沙冲淤变化空间定量分析

针对洞庭湖泥沙研究大多基于物理与数学方法的现状,为实现泥沙冲淤变化的空间定位与可视化,基于GIS的空间数据处理与空间分析,提出泥沙冲淤变化空间定量计算与分析的综合方法。其步骤是:通过收集水下地形数据,建立数字高程模型;根据不同时间的高程模型计算容积及其变化;对冲淤区域进行空间划分,计算各区域冲淤量;总结泥沙冲淤的总体与局部规律。选择西洞庭目平湖,运用该方法,定量计算其库容,分析湖底地形变化情况,对冲淤变化区域进行空间划分,最后分析并总结其冲淤变化规律。研究结果表明:目平湖约85.42%处于淤积状态,少部分处于冲刷状态,北部淤积现象较严重,泥沙淤积由北向南、由西向东减少。     

长江河口拦门沙冲淤变化过程研究

该文在对长江河口拦门沙百余年来冲淤变化过程分析的基础上 ,利用GIS工具 ,计算了长江口拦门沙自 184 2年以来的冲淤量 ,其结果表明 ,15 0余年来 ,长江口拦门沙地区虽存在时冲时淤的变化规律 ,但总体上是处于不断淤积之中 ,在计算区域内净淤积总量达 4 0 .93× 10 8t ,最大年份高达约 1× 10 8t/a。这些可加深对河口拦门沙河段形成和沉积过程的认识 ,同时也可为长江河口深水航道治理工程提供科学依据。     

GIS在海岸工程规划设计中的应用

分析了海岸工程规划中传统的水下地形冲淤计算方法的不足,介绍了地理信息系统（ＧＩＳ）的基本组成及其在不下地形冲淤计算中的应用实例。在浙江舟山渔港港域地形冲淤变化分析中,利用ＧＩＳ工具软件ＡＲＣ／ＩＮＦＯ分别建立了该水域１９６２年、１９８７年和１９９６年三个不同时期的数字高程模型（ＤＥＭ）,计算了１９６２￣１９８７年和１９８７￣１９９６年两个时段的冲淤深度与相应的冲淤面积产冲淤量,为建港环境条件分析提     

三峡建库后下荆江连续急弯河段冲淤时空分布及其影响因素

利用熊家洲-城陵矶河段2002～2018年5个年份的实测地形、监利站水沙数据分4个时段研究了下荆江连续急弯河段整体冲淤特征、弯道段与顺直过渡段等不同区域冲淤变化时空差异及其影响因素.结果表明：三峡建库后熊家洲-城陵矶河段年均冲刷厚度0.1m/a, 2002～2006年为滩冲槽淤,2006～2013年为滩淤槽冲,2013年以来为滩槽均冲.从空间变化看,八姓洲西侧顺直过渡段冲刷最大,为0.21m/a.顺直过渡段年均冲刷厚度大于弯道段,且弯道段及顺直过渡段冲刷强度均沿程减弱.来沙量减小和年内流量过程变化是冲淤时间差异的主因,流量过程变化的作用在2013年后增强.河道初始滩槽格局是冲淤空间差异性的关键因素,八姓洲西侧顺直过渡段较长且断面宽深比较大为深泓线摆动提供了较充足空间,而七弓岭、观音洲等弯道和江湖汇流区出口段深槽的长期稳定存在有助于归顺上游河段主流变化.研究成果将加深对冲刷条件下天然连续急弯河道演变规律的认识,为下荆江尾闾段河势控制以及保障防洪、通航安全提供科学依据.     

崇明东滩鸟类栖息地优化工程区海堤水闸外侧引水渠冲淤数值模拟

在河口水动力模式的基础上,耦合泥沙模块和底部冲淤方程,建立了崇明东滩鸟类保护区海堤外侧引水渠冲淤三维数值模式.模式上游闸门水通量由堰流公式计算,内侧水位由随塘河水动力模式计算,模式下游水位、盐度、泥沙浓度由长江河口大区域数值模式计算.利用2018年7月28—30日优化工程区水闸开闸冲淤前后实测引水渠底部高程进行验证,模式计算的高程与实测值吻合良好,表明模式能较好地模拟引水渠冲淤变化.冲淤计算结果表明,闸下引水渠在自然状态下,涵闸关闭60 d后基本淤平,闸口淤积量最大,淤积程度自闸口向外海逐渐减小.引水渠自然淤积2个月后,随塘河蓄水至3.0 m开闸放水,引水渠平均冲淤量为96 mm;随塘河蓄水至3.8 m开闸放水,引水渠平均冲淤量为133 mm;纳潮冲淤一天,引水渠平均冲淤量为625 mm.纳潮冲淤是最为有效的冲淤方式.研究成果可为崇明东滩国家级自然保护区生态修复工程区的保护与管理、引水渠冲淤方案提供科技指导.     

黄河宁蒙河段近期水沙特性及冲淤过程研究

针对宁蒙河段近期水沙问题,以水力学及河流泥沙动力学为基础,研究河道水沙变化后河道冲淤临界指标.利用1952—2012年黄河宁蒙河段各水文站点实测资料,系统分析了河段水沙变化特性,点绘出河段汛期单位水量冲淤量与来沙系数关系,计算了不同河段河道临界冲淤条件.结果表明:宁夏下河沿-青铜峡河段河道基本能维持冲淤平衡,青铜峡-石嘴山河段河道呈微淤趋势,石嘴山-巴彦高勒河段冲淤调整量不大,内蒙三湖河口-头道拐河段随着进口流量的增加冲淤效率呈现淤积少—淤积多—淤积少—冲刷的变化特点;当平均流量小于1 000 m3/s时,宁蒙河道发生淤积,随着流量的增大,宁蒙河道处于冲刷的状态;当进口站含沙量小于7 kg/m3时,宁蒙河段基本表现为冲刷状态,当含沙量大于7 kg/m3时,宁夏青铜峡至石嘴山河段汛期冲淤平衡临界来沙系数为0.003 4 kg·s/m~6,内蒙古巴彦高勒至头道拐河段汛期临界来沙系数为0.004 5 kg·s/m~6,内蒙河道河道汛期冲淤平衡临界来沙系数大于宁夏河道.     

现行黄河口冲淤特征和作用机制

根据１９７８年１０月至１９８８年９月连续１３年的黄河口滨海区的水深测量资料，运用水文学和数学方法进行规范化处理，采用计算机技术定量计算出冲淤量，给出冲淤的等厚度图，并分析黄河口淤积中心的变化与入海位置的关系及其冲淤特征和作用机制。     

近50年北海市海岸线变迁及其环境效应分析

【目的】研究近50年来海岸线变迁的规律及其环境效应。【方法】以北海市1955—2004年遥感影像为数据源,并结合野外调查。【结果】南流江三角洲河口区沿岸海岸线变化最大。海岸线长度除1977—1988年略有增加外,整体上呈递减趋势,1998年至2004年变化减缓。北海市海岸线变化的环境效应表现为引起冲淤变化。【结论】海岸线变迁主要是受围海工程影响,海岸的自然侵蚀、淤积作用不明显,海岸线变化总体上是趋于平直,长度减少。环境效应变化较明显的是南流江三角州河口区河道改道导致河道自然冲刷拓宽、部分江心岛受到冲刷侵蚀;人工堤坝保护了海岸,但滩涂可能遭受侵蚀影响,或海浪翻腾沙滩底部影响了沙滩质量。     

高含沙岛礁海区促淤工程动力地貌响应——以舟山海域岱山北部岛礁为例

舟山群岛区岱山北部海区是典型岛礁海岸,水深多在10～20m,最深超过40m,实测最大流速超过2m/s,含沙量年平均约0.6kg/m~3、最大超过2kg/m~3,泥沙运动受波浪和潮流共同作用.该海区近期海床冲淤变化主要由围垦活动引起.为认识该海区促淤工程的动力地貌响应特征,针对该海区岛礁众多岸线曲折、水深大水下地形复杂、潮流强、悬沙含量高且受波浪影响大以及海床演变特点,建立了二维波流泥沙数学模型,2007年和2012年夏季大小潮验证表明,计算潮位、流速、流向、悬沙含量与实测过程吻合良好,计算的泥沙冲淤量和分布趋势与实测值接近.结果表明,促淤工程实施后,海床冲淤变化主要在岱山岛附近,对大范围滩槽稳定影响不大;促淤堤东西侧均淤积且以西侧淤积为主,拟促淤范围内平均淤厚约5.2m;堤头形成扇形冲刷,岱山西南侧和西侧冲刷较大.促淤工程引起的水动力变化导致较大的泥沙冲淤.研究结果可为岛礁海岸开发利用等提供借鉴.     

起伏地表稳相黏弹叠前时间偏移方法及应用

由于大地黏弹介质的吸收作用,地震波在地层中传播时会产生子波相位畸变、高频成分衰减等现象,不能满足薄砂体、小断裂、不整合面等地质现象刻画对地震资料振幅保真和高分辨率的要求.起伏地表稳相黏弹性叠前时间偏移方法是基于浮动基准面假设,通过引入等效Q值实现沿地震波的传播路径补偿吸收衰减的目标,提出了起伏地表倾角道集的计算方法,并...     

Preliminary results of ice radar investigation along the traverse between Zhongshan and Dome A in East Antarctic ice sheet: Ice thickness and subglacial topography

During the 24th Chinese National Antarctic Research Expedition (CHINARE 24, 2007/08), a ground-based ice radar was used to survey ice thickness and subglacial topography along the 1170 km traverse between Zhongshan and Dome A in East Antarctic ice sheet (EAIS). Ice-bedrock interface was detected along 82% of the traverse and data was collected at a horizontal resolution of <5.6 m. The data was processed to produce curves of ice thickness distribution and subglacial topography along the traverse. The results indicate that, along the traverse, the average ice thickness is 2037 m, smaller than the average ice thickness in EAIS; the thickest ice is at 730 km, and the thinnest ice (891 m) is at the edge of the ice sheet, but the slightly larger ice thickness (1078 m) in inland appears at 1020 km; the average subglacial topography elevation is 728 m, greatly larger than the average value in EAIS, and the largest elevation reaches up to 2650 m at 1034 km. The lowest terrain is located at 765 km. In further inland of 900–1170 km, the subglacial topography is relatively high due to the existence of the Gamburtsev Subglacial Mountains in the region. Generally, the influence of subglacial topography on ice surface is not significant, except at 900 km where great rise of subglacial topography causes evident uplift of ice surface. Where ice-bedrock interface was detected, the frequent and strong change of ice thickness and subglacial topography in small-scale means large bedrock roughness along the traverse, and is considered as the result of the integrated influence of ice flow, basal environments and geology. The segment where bedrock was not detected has very large ice thickness. The strong ice flow there also makes internal structure more complicated and induces serious attenuation of radar signals.     

断-砂配置中油气运移方向的判别方法及其应用

为了研究含油气盆地下生上储式生储盖组合中油气分布规律,在油气沿断裂垂向运移和沿砂体侧向运移机制及所需条件研究的基础上,通过比较利用模拟实验结果确定出的断裂填充物排替压力和砂体排替压力的相对大小,建立一套断-砂配置中油气运移方向的判别方法,并将其应用于南堡凹陷5个典型区块7条输导断裂与东营组53个砂层配置中油气是沿断裂垂向运移还是沿砂体侧向运移的判别中。结果表明:东营组53个砂层中有35个砂层的排替压力小于断裂填充物的排替压力,油气沿砂层侧向运移,油气钻探为油层或油水同层;有18个砂层的排替压力大于断裂填充物的排替压力,油气沿断裂垂向运移,油气钻探为水层或干层,这一研究结果与目前油气钻探所揭示的油气分布相吻合;该方法用于判别断-砂配置中油气是沿断裂垂向运移还是沿砂体侧向运移是可行的。     

基于RS和GIS的作战电子沙盘实现技术研究

作战电子沙盘可以有效地反映地形地貌特征,能以不同的带有动态效果的三维物体直观地表现各类作战单元,方便指挥官准确地反映当前的战场态势.研究了在RS和GIS环境支持下的作战电子沙盘实现技术,主要研究了数据的准备与处理、实现的关键技术以及对未来发展的展望.     

基于灰色关联分析的出砂室内实验研究

基于物质守恒方程,设计室内填砂管实验模拟地层不同出砂情况,研究出砂对含水的影响,并利用灰色关联分析法分析出砂、含水与其他实验参数的关联程度。研究发现未出砂、出砂0.5%、出砂1%地层孔隙度随驱替分别呈下降、上升、先升后降趋势;含水饱和度随驱替迅速上升并逐渐稳定,对出砂情况变化不敏感;渗透率随出砂量增加呈上升趋势,并在整个驱替过程中保持稳定。灰色关联分析发现:含水饱和度对出砂影响最大,其次为孔隙度、目数、压差和渗透率;孔隙度对含水饱和度的影响最大,其他依次为压差、目数、渗透率、出砂量。基于灰色关联分析的结果,提出防砂控水的措施,以指导现场施工。     

滩角地形时空变化过程分析

以观测到的一个在较长时间存在的滩角为研究对象,研究了常浪条件下滩角的变化过程。选取其代表性的凸部和凹部剖面数据,应用经验特征函数分解的方法,结合现场观测的地形动力要素和现象,得到滩角地形变化的时空特征:①滩角的凸部是滩角形态的控制因素,对外动力的响应最为敏感。凸部的顶点是凸部形态变化的一个转折点,凹部的形态变化表现出一种线性特征;②常浪条件下,近岸水下沙坝运动过程对滩角变化起主要控制作用,表现为海滩的蚀积变化;③滩面冲流变化过程和波浪变化过程是滩角地形变化的次要模式,将水下沙坝带来的泥沙在滩面上重新分布,促使滩角地形不断地调整。     

Geomorphology visualization modeling and tidal current virtual reality for coastal ocean

The new technology of geomorphology visualization modeling and virtual reality for tidal current numerical simulation are the important methods utilized in coastal ocean research. In the project of studying the evolutionary trend of radial sand ridges in South Yellow Sea of China, this method becomes the key to reveal the correlation between the seabed topography and the hydrodynamic factor—— tidal current. It is proved that using the geomorphology visualization and tidal virtual reality techniques, oceanog-raphers might be able to intuitively discover the interaction pattern of sand ridges and tidal current, predicting the development of sand ridge stability in the future. Furthermore, a prolotypic software system——VROcean was designed and implemented to examine the performance of the new visualization technology on the contrast to traditional methods.     

下凹型内孤立波沿台阶地形演化特征试验

通过大型分层流水槽中下凹型内孤立波沿台阶地形演化的试验模拟,认识我国南海东北部内孤立波沿海底突变地形传播的规律。利用分层染色标识法显示内孤立波与台阶地形作用过程中的特征变化,采用多点组合探头阵技术对其结构进行定量测量。研究表明:突变地形作用导致内孤立波波幅在台阶附近显著增加,使内孤立波波形变陡并出现尾部波列和极性转换等现象。     

元谋断裂带砂脉及其与断裂活动的关系

依据元谋断裂带砂脉发育的层位、成份、形态、围岩变形特征、区域构造背景和古气候环境, 以及断裂带晚第四纪活动特征, 结合释光年代学测试结果, 讨论砂脉的成因机理及其与断裂带的关系。结果表明, 元谋断裂带地表或近地表发育的砂脉较多, 产状近直立, 延伸较长, 沿断裂中?北段构造面平行展布。综合分析砂脉形态、内部结构以及与围岩和断层的空间关系, 揭示砂脉的形成应是断裂带强烈运动或地震活动引起的断层带上、次级断裂面上以及构造面附近局部节理面砂土液化的结果, 或为伸展构造面裂隙充填物, 且可能为同一期地质事件所为, 形成时间约为7 kaBP。这些砂脉构造对断裂活动的时限具有重要指示意义, 是元谋断裂晚第四纪一次强烈活动的伴生产物。     

藏东南典型第四纪堆积阶地成因研究-以雪瓦卡平台为例

藏东南地区是研究海洋型冰川的天然宝库,帕隆藏布流域作为冰川活跃区,因其独特的地形地貌、气候条件,沿岸不仅堆积形态各异的第四纪冰碛垄、泥石流扇,而且发育断续分布的平台地形。利用无人机技术、高精度遥感影像、钻探、物探,结合实测剖面对藏东南典型第四纪堆积阶地成因进行详细的分析,为研究区域性堆积阶地成因提供依据,并得出以下结论：（1）雪瓦卡平台为第四纪堆积体,所在区域曾经发育了一个堰塞湖;（2）雪瓦卡平台第二级阶地下部为巨厚湖相砂层,上部为河床沉积卵砾石,这种下细上粗的物质接触关系可能为沉积区由堰塞湖转变为河道沉积,堰塞坝逐步疏通的过程;（3）上、下游支沟不仅为平台形成提供物质来源,而且为其形成提供地形地貌条件;（4）帕隆藏布沿岸断续分布的平台地形在形成过程中普遍受到上下游支沟冰川运动、泥石流发育的影响。