現(xiàn)代黃河三角洲岸灘沉積物侵蝕過程研究.pdf

1、現(xiàn)代黃河三角洲日趨嚴(yán)重的海岸侵蝕，已嚴(yán)重地惡化了黃河三角洲的發(fā)育功能和三角洲經(jīng)濟開發(fā)環(huán)境，對勝利油田的灘海工程和海上平臺、管纜設(shè)施造成了嚴(yán)重威脅。本文在國家自然科學(xué)基金項目“黃河口沉積物固結(jié)后再懸浮及輸運過程研究(N0.40876042)”、國家863計劃項目“風(fēng)暴過程中沉積物再懸浮通量原位監(jiān)測技術(shù)(N0.2008AA092109)”及中石化集團公司重點攻關(guān)項目“埕島海管剩余壽命評價及海纜監(jiān)測技術(shù)研究-海底管線安全防護對策研究(JP05

2、007)”的資助下，開展了下列研究： (1)現(xiàn)代黃河三角洲岸灘沉積物抗侵蝕性研究。2008年7月和10月沿海岸選擇8個研究點，共計20個試驗點，使用自制的循環(huán)水槽進行岸灘沉積物侵蝕試驗，并測試沉積物的物理力學(xué)性質(zhì)，對試驗結(jié)果進行分析處理得出： ①現(xiàn)代黃河三角洲岸灘不同試驗點沉積物的臨界侵蝕切應(yīng)力不同，其值從0.088Pa到0.254．Pa，表層沉積物抗侵蝕性的非均勻特征可導(dǎo)致灘面凹坑的形成； ②除剪切強度外，沉積

3、物的臨界侵蝕切應(yīng)力和單一的物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)之間沒有明顯的相關(guān)關(guān)系；剪切強度和臨界侵蝕切應(yīng)力之間存在一定的正相關(guān)關(guān)系；挖洞螃蟹的活動改變了沉積物的物理力學(xué)性質(zhì)和表面地形，使沉積物變得更加不穩(wěn)定，抗侵蝕性降低； ③現(xiàn)代黃河三角洲岸灘各試驗點表層沉積物的侵蝕速率與底部切應(yīng)力之間均呈良好的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)函數(shù)分對數(shù)、乘冪、指數(shù)和線性四種； ④灰色關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果顯示，對臨界侵蝕切應(yīng)力的影響程度按大小排列依次是壓縮系數(shù)、含水量、平均

4、粒徑、容重、剪切強度、粘粒含量、砂粒含量、Ip和貫入阻力，其中Ip和貫入阻力的影響程度相同。 (2)黃河入海泥沙沉積固結(jié)過程對抗侵蝕性影響研究。通過在室內(nèi)及現(xiàn)場模擬黃河入海泥沙快速沉積，測試不同固結(jié)時間沉積物的物理力學(xué)性質(zhì)和抗侵蝕性變化，并利用已有泥沙起動公式計算不同沉積固結(jié)時間黃河入海泥沙臨界侵蝕流速，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)： ①隨著固結(jié)時間的增長，新沉積泥沙的抗侵蝕性迅速增強，現(xiàn)場試驗中新沉積泥沙固結(jié)8h時，其臨界侵蝕切應(yīng)力就超

5、過了原狀岸灘沉積物； ②新固結(jié)的沉積物的臨界侵蝕切應(yīng)力大小與其容重、貫入阻力、剪切強度數(shù)值間呈良好的正相關(guān)關(guān)系，與含水量呈良好的負相關(guān)關(guān)系； ③雖然黃河入海泥沙沉積物臨界侵蝕流速的試驗值隨固結(jié)時間的變化趨勢與計算值一致，但增長速率更高。 (3)波浪循環(huán)荷載作用下現(xiàn)代黃河三角洲岸灘沉積物抗侵蝕性變化研究。通過在室內(nèi)及現(xiàn)場模擬波浪荷載對現(xiàn)代黃河三角洲岸灘沉積物施加振動，在振動后測試沉積物的物理力學(xué)性質(zhì)并進行侵蝕試驗，

6、得出： ①沉積物的臨界侵蝕切應(yīng)力隨著模擬波浪荷載的大小或作用次數(shù)的增加而呈減小趨勢，而侵蝕速率與臨界侵蝕切應(yīng)力呈現(xiàn)相反的變化趨勢； ②波浪循環(huán)荷載導(dǎo)致現(xiàn)代黃河三角洲岸灘沉積物抗侵蝕性減弱的原因一是沉積物強度的逐步喪失及破壞，二是表層沉積物中松散細顆粒物質(zhì)的增多。 現(xiàn)場試驗研究區(qū)岸灘侵蝕調(diào)查結(jié)果表明，潮灘結(jié)冰一定程度上減輕了侵蝕的進行，但大風(fēng)引起的增水極有可能越過厚厚的冰層到達侵蝕陡坎，對其造成侵蝕。 (4

7、)現(xiàn)代黃河水下三角洲海底侵蝕地貌成因探討。以埕島海域為研究區(qū)，利用數(shù)值分析方法對不同重現(xiàn)期波浪作用下埕島海域海床的液化情況進行了計算，結(jié)合沉積物性質(zhì)及水動力條件分析得出： ①土體液化后，剪切強度完全喪失，土顆粒極易被水流攜帶起來并運輸走，在原地造成侵蝕，形成侵蝕負地形，而周圍因為土體性質(zhì)差異沒有發(fā)生液化的土體保留下來，成為侵蝕殘留體； ②埕島海域海底侵蝕地貌的分布特征與潮流、波浪作用、沉積物性質(zhì)等有關(guān)。 本文的創(chuàng)