|
昨天(20221201)听了石油大学的金振奎教授在《浅水三角洲沉积特征研究高端论坛》上的学术报告“现代浅水三角洲沉积特征与机理-以鄱阳湖三角洲为例”,受益菲浅。他提了一个惊世骇俗的观点,说,三角洲前缘亚相的水下分流河道不存在!(注,这是仅对我而言,知识面有限,汗)。显然,这妥妥地挑战了经典的沉积学,涨知识了。之后,该校朱教授报告“陆相断陷湖盆浅水三角洲沉积体系”代表经典的沉积学,说,水下是存在分流河道的,两种观点碰撞了。第一个演讲者金教授在汇报时,展示了一张图:
他解释说,河流入水后为平射出去了,不可能产生下切作用,因此水下不能出现各种河道,不能象下图这样出现在水面上的三角洲这样的各种分支河道。黄河入海时,在河口处会由黄变清,轮船从河口向外海行驶时,船尾部会提前在黄色泥沙河水中,翻露出海洋高盐度的清水,说明河流入海时是在玩水上飘,虽然河水含沙,密度比海水大,但在表面有一定初速度,仍会在海洋浅层水体上飘一段距离,”让子弹飞一会儿“。
而后我请教第二位演讲者朱教授,问他,说他代表了传统观点,教科书上是这样写的,但是否有一些观察证据,或实验证据,说明水下存在这种射流,象三角洲在水上部分那样下切河道形成分支河道一样,能切穿海洋的底泥(三角洲的水下部分)形成一个冲刷槽,变成水下分流河道,哪怕照片也行。他说报告PPT中最后一张,图中水下的那种阴影A就是水下分流河道,如下图:
他说象象白云一样的A点就是,但凭直觉,不象!A,B,C三处都没有河道入湖,这些亮色的哪会象水下分流河道?都象白云一样,真不象是“河道”。
为此,本人查阅了一下关于河道流速断面图,这可是跨学科了,属于水文地质,污染学等专业的,来了真正的答案,为金教授提供了佐证,故在此分享一下。
河流入湖或入海后,本身遇阻后,水流急速减缓,流动面积突然扩大,流速会更慢,因为流得太痛快了。这和流体动力学有关,如浇花时,按住水管,水流会激喷而出,若水管开口太大,则水流有气无力地流出来;河床垂直横断面流速分布特征是,离河床距离越近,流速越慢,远离河床,越靠近河道中心,或流体中心,流速越快。河床底流速度为0!真是的,超乎想象。如下图所示,资料来源于卢金友(1990)”长江河道水流流速分布研究“。
将上图右下角河流横断面剖面图放大一下,是酱紫的:
另一篇黄宇航(2022)的文章"矩形明渠层流垂向流速分布类型研究",进行了矩形明渠层流垂向流速分布类型研究,有不同的河道断面形状的流速分布,如下图:
放大底部带台阶的河道(c)一下,是这样的:
流速廓线与深度的关系(a)可反映流速的垂向变化,河床底部流速为0m/s:
上图表达了什么?如果河道侧面平直,河床平缓,这时河水对河道没有侵蚀作用。入海,或入湖的河流,不能对湖底或海底产生下切冲刷作用,入海后,本身有一个向下弯的斜坡,更不可能产生冲刷作用,除非有一个意外的沙堆阻档,河水才对沙堆起作用,因而河流入湖或入海后,进入水体后不可能出现水下分流河道。如下图所示。
这时,入水后的泥、沙呈飘浮状,如雪花一样垂直飘落在海底(垂积),水下都为席状砂。我老家重庆忠县在长江边,在三峡大坝封之前,看江边常有回水弯,且江心流速快得多,而越靠岸流速慢。
陈肖慧(2021)的文章:“长江输沙量减少对河口典型浅滩断面泥沙输运的影响研究”对长江入海口的含沙量进行了模拟,发现水体含沙量随水深增加而减少,即长江底部是清水,不含沙,而表面是浑水,含沙量高,为1.1kg/m3,如下图所示,5米以下,含沙量急剧下降,低于0.1kg/m3,小于最大值的1/10,大船行驶在长江口时,船尾真能划出一道海洋的高盐度清水尾迹。河道水体底部流速慢,所携带的悬浮物重的就直接沉底变清,同时加高河床。
其实,从长江,黄河下游河道看,河床并不是越冲越低,而是越流越高,这些地区必须用挖泥船定期清理河道,才能让长江通航。这是因为底流速度为0。为此,这里看一下杭州湾水底大量黄色为水下沙体,这种沙体不存在河道,长江口也未出现冲刷的河道:
黄河口水下是大量河道,但水下是一片,看不出来水下分流河道(尺度问题?):
这是杨洋(2021)的文章“黄河口滨海区冲淤演变与潮流不对称”对黄河口的淤积模拟,黄河出海口不是下切,而是淤积(红色),其南部无河口的沿岸,受波浪作用反而被侵蚀(蓝色):
也有学者采用数值模拟得出了真正的水下分流河道,王杨君(2016)在文章"水动力数值模拟的河控三角洲分支河道演化研究"中进行了数值模拟,将河道表面流速定为1.2m/s,而3m深的河床定为0.7m/s,而不是正常的0m/s,这样,河床底部肯定能被河水流冲刷,流哪儿冲哪儿,如下图所示是他模拟的结果:
这个结果我是不敢信。吃瓜的朋友可以去看一下原文。
作为对比,我们看一下连云港南部黄色区域,这里没河道:
这是亚马逊河出海口,看不出水下分流河道,只有三角洲水上部分,才能看出漂亮的分形形状:
因此,靠这种水体颜色的判断,是没法证明水下分流河道存在,但却能否定存在水下分流河道。
再看一看歪国的三角洲:
抱歉,放错了,这不是三角洲,而是突尼斯的Jugurtha Table Mountain,我放一张俄罗斯勒那河辫状河三角洲,如孔雀开屏:
象孔雀的就是水上部分,而水下会有这么好看的纹路吗?难,水下估计都是淤泥(席状砂)。
经典的三角洲前缘亚相是这样划分的:位置是,在海(湖)平面以下,浪基面以上;三角洲沉积的主体相带共6个:
█水下分流河道
█水下天然堤
█水下分流间湾
█分流河口砂坝
█远砂坝
█前缘席状砂
用图来说明,这是库车凹陷三叠—侏罗系辫状河三角洲沉积模式:
三角洲前缘分得很细,水下分流河道,间湾,天然堤,河口坝,而水体更深的前辫状河三角洲亚相,也想整这一套?细思极恐。
还是总结一下(个人观点,不一定对):不存在水下分流河道,原因是,入海(湖)河流底流速度很低,更多的是垂积作用,形成席状砂。由于流速随深度增加而降低至0,使能在水面上参与流动的泥沙,在水体底层会因流速慢而沉底变成河床,且变清。直白地说,水底水体受阻,只有表面水体是自由的,以够流动,河床底部即使有流动,也是极缓慢的,难以形成有效地冲刷。
正确答案是什么?在线等。
看来,跨专业很重要,他山之石,可以攻玉,这里涉及流体动力学、水文地质学等。
微信或手机号:13911360200
中国地质大学(北京)能源学院,毛小平
2022年12月2日疫情高峰,被封在家,北京市海淀区成府路20号院。
Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )
GMT+8, 2024-10-11 10:30
Powered by ScienceNet.cn
Copyright © 2007- 中国科学报社