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    河控三角洲生長的動力和沉積模式

    2021-04-29 03:44:18齊亞林趙彥德邵曉州楚美娟左靜
    沉積學報 2021年2期
    關鍵詞:三角洲湍流射流

    齊亞林,趙彥德,邵曉州,3,楚美娟,左靜

    1.中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院,西安 710018

    2.蘭州城市學院培黎石油工程學院,蘭州 730070

    3.成都理工大學能源學院,成都 610059

    0 引言

    河控三角洲是以河流作用為主,波浪、潮汐作用微弱,建設作用遠大于改造作用的三角洲類型,在我國陸相沉積盆地廣泛發(fā)育[1]。構建相對合理的河控三角洲生長的沉積模式,對成礦規(guī)律預測,目標優(yōu)選,以及豐富和完善三角洲的概念、內(nèi)涵和成因具有重要的理論意義。其控制因素及成因已成為沉積學界研究的熱點,研究者多利用巖芯、露頭、現(xiàn)代沉積或測井曲線、實驗等資料,采用反演方法,論證構造背景[2]、古地形和湖平面升降[3-4]、氣候和物源[5-6]等因素對河控三角洲沉積特征與沉積模式的控制作用,構建成因模式并進行分類[7-8]。河控三角洲是河口對河流動力及其作用下泥沙(床沙載荷和懸浮載荷)運動的響應,是挾沙河流泥沙沉積的產(chǎn)物,挾沙河流具有二相、三維、不恒定、非均勻、水沙不平衡等特性,其運動嚴格受物理規(guī)律的支配[9-10]。沉積過程分析和沉積模式構建必須得到流體力學及河流泥沙動力學的支持并經(jīng)受其檢驗。采用正演方法構建受流體力學及河流泥沙動力學約束的河控三角洲的動力模式是合理構建生長的沉積模式的前提。在廣泛調(diào)研國內(nèi)外三角洲動力和沉積模式研究現(xiàn)狀的基礎上,運用流體力學的湍流理論從微觀動力過程角度分析失去河床約束條件下依靠慣性作用流動的河水入湖過程中河、湖兩類水體的相互作用機制及流動規(guī)律,結合針對河控三角洲生長過程進行的水槽物理模擬及前人開展的數(shù)值模擬,并借鑒河流泥沙動力學理論成果,構建了河控三角洲生長的動力和沉積模式,以期為我國陸相盆地河控三角洲砂體預測及油氣勘探提供依據(jù)。

    1 動力和沉積模式研究現(xiàn)狀及問題

    床沙載荷由靜止狀態(tài)轉為運動狀態(tài)時的臨界流速為起動流速(Uc),床沙載荷由運動狀態(tài)轉為靜止狀態(tài)時的臨界流速為止動流速(Uc′),水體能夠流動不代表水體能搬運床沙載荷,足夠大的流速是床沙載荷能夠被搬運的前提條件。反映河流床沙載荷搬運能力的單寬輸沙率正比于流速的4次方,或可搬運的最大床沙載荷粒徑正比于流速的2次方[9-10],流速的細微變化將影響床沙載荷的搬運和沉積行為[9]。動力控制了床沙載荷的搬運和沉積,動力模式?jīng)Q定了沉積模式。河控三角洲沉積由平原沉積和前緣沉積構成,前緣沉積形成的以床沙載荷為主的砂體規(guī)模對沉積模式的構建具有決定性作用。由此,研究者普遍通過分析河口動力特征并構建動力模式,進而在動力模式的約束下構建河控三角洲生長的沉積模式[11-13]。

    1.1 動力和沉積模式研究現(xiàn)狀

    為構建不同類型三角洲生長的沉積模式,Bates[11]運用湍流射流理論對河口動力特征進行了分析,并對其控制下的泥沙搬運和沉積即三角洲生長的動力和沉積模式進行了探討。Bates將河口比作水力學上的一個噴嘴,河流通過河口流入蓄水體時,形成自由射流,并分為圓形射流和平面射流兩種流動類型,圓形射流(等密度流型)指河水與蓄水體水密度近等,兩者的混合作用發(fā)生在三維空間(縱向的),其混合作用較快,致使河水流速快速衰減。平面射流(高密度流型、低密度流型)指河水的密度大于或小于蓄水體的密度,兩者的混合作用僅發(fā)生在二維空間(表層水),其混合作用較慢,但可擴散到湖盆較遠的地方?;谏鲜鋈N動力模式,相應的構建了三種三角洲沉積模式[11]。

    借鑒Bates[11]的動力和沉積模式,國內(nèi)有研究者運用湍流射流理論對三角洲生長的動力和沉積模式進行了探討。黃秀禎等[12]構建了基于二維平面射流的三角洲河口動力模式,其將入湖后流向中心線縱剖面上的流動視作二維平面射流,據(jù)此求出不同河湖動力條件下三角洲邊界、縱剖面形態(tài)和沉積物分選性變化。顧曉忠等[13]分析了河口的動力場,構建了基于伴隨射流的三角洲河口動力模式,認為河口三角洲砂體的形態(tài)和大小主要取決于河口的截面形態(tài)、河床坡度和挾帶泥沙的組成。

    上述動力和沉積模式,尤其是Bates的動力和沉積模式,長期主導著三角洲成因理論研究,對不同類型沉積盆地多種三角洲生長的沉積模式構建產(chǎn)生了廣泛且深遠的影響[14-15]。

    1.2 動力和沉積模式存在的問題

    前人基于湍流射流理論的動力模式為三角洲生長的沉積模式和成因研究提供了新思路[11-13],但由于其對湍流特性理解不夠深入,無法從機理上理解湍流射流成因、控制因素及流動規(guī)律,導致其無法準確理解湍流射流理論并正確運用,由此構建的動力模式存在較多問題。

    (1)Bates[11]認為河水與蓄水體的密度近等時,發(fā)生圓形射流;河水的密度大于或小于蓄水體的密度時,發(fā)生平面射流。實質(zhì)上,圓形射流、平面射流是根據(jù)河流出口斷面的形狀而不是根據(jù)兩類水體相對密度劃分的。考慮到河流出口斷面的形狀,河水入湖、海既不是圓形射流,也不是平面射流,而是矩形射流,只是由于河流的寬深比較大,可以按照平面射流處理[16-17]。如果考慮密度因素,對于河水入湖或海過程,如果河水的密度等于湖水或海水的密度,完全依靠初始動量維持流動,屬于等密度自由射流或動量射流;如果河水的密度小于湖水或海水的密度,兼受初始動量和浮力兩種作用而流動的射流,屬于變密度射流的浮射流;如果河水的密度大于湖水或海水的水密度,屬于變密度射流的濃差射流,仍可視作動量射流,只是射流軸心線發(fā)生偏移[16-17]。上述三種情況,河水、湖水或海水均處于湍流狀態(tài)[18-20]。湍流的特性決定了河水的密度無論是大于、等于或小于湖水或海水密度,兩類水體間的相互作用機制本質(zhì)上沒有區(qū)別,無論是等密度條件下平面射流(實質(zhì)為矩形射流),還是變密度條件下的平面射流(實質(zhì)為矩形射流),兩類水體的混合作用發(fā)生在三維空間而不是二維平面[21-24],其混合作用較快,流速沿程快速衰減,僅僅依靠河流的慣性作用無法擴散到湖盆較遠的地方。與Bates主張的平面射流時兩類水體的混合作用僅發(fā)生在二維空間(表層水),混合作用較慢,可擴散到湖盆較遠的地方的認識完全不同。

    (2)Bates[11]嘗試用湍流射流理論解決不同主控因素三角洲的動力成因。在湍流射流理論體系中,以出流動量為原動力的動量射流,也就是僅依靠慣性作用的流動[16-17],可運用動量積分求解水體流動規(guī)律[16-17]。河控三角洲河口的動力主要為河水的慣性作用,滿足上述條件,能夠定量預測水體流速的沿程變化(umax/u0),進而推測床沙載荷的沉積區(qū)域。對于潮控、浪控等海洋三角洲,河口是河、海相互作用的部位,受入海河流、潮汐、波浪、沿岸流、風力等多種因素的影響,屬開放的動力體系,河流的作用有限[18-20]。該環(huán)境下河水射入的方向與海水的流動方向成一定的角度,屬于橫流中的湍流射流,流動規(guī)律相當復雜,由于無法明確其他動力的特征和規(guī)律,解析方法難以求解流體流動規(guī)律[16-17]。橫流中的湍流射流本質(zhì)上是其他動力對河水動量射流的改造,難以定量預測水體流速沿程的變化(umax/u0),無法據(jù)此推測床沙載荷的沉積區(qū)域。有鑒于此,該動力模式并不具有廣泛的適用性。

    (3)水體流速的沿程變化(umax/u0),圓形射流時取決于圓孔直徑(D)與至出口斷面的距離(x),平面射流時取決于出口斷面的厚度(2b0)與至出口斷面的距離(x)[16-17]。湍流特性決定了相對流動的兩類水體的界面處存在物質(zhì)交換和動量傳遞,并導致水體流速的沿程變化[16-17,21-24]。該變化取決于上述界面處物質(zhì)交換和動量傳遞的強度。相對流動的兩類水體沿程同一斷面不同界面處的物質(zhì)交換和動量傳遞的強度近等,導致上述同一斷面不同界面處水體流速的變化幅度近等。由于河流水體的深度遠小于寬度,河流水體流速在深度方向首先衰減完畢并使水體趨于停止流動。失去河床約束條件下依靠慣性作用流動的河水入湖過程中,控制河流水體流速沿程變化(umax/u0)的出口斷面高度(2b0)實質(zhì)上是河流水體的深度。由于對湍流特性理解不夠深入,無法從機理上理解湍流射流成因,Bates將河流寬度而非深度理解為平面射流時出口斷面厚度(2b0)[11],勢必造成主流軸線流速(umax)被放大,導致河流水體影響的范圍被擴大。

    鑒于Bates動力模式的上述不合理之處,導致以該動力模式為基礎構建的河控三角洲生長的沉積模式不具有適用性[12-13]。

    2 基于湍流理論的動力模式

    為揭示前緣床沙載荷沉積形成砂體規(guī)模,構建相對合理的河控三角洲生長的沉積模式,運用湍流理論從微觀動力過程角度分析失去河床約束條件下依靠慣性作用流動的河水入湖過程中河、湖兩類水體的相互作用機制及流動規(guī)律并構建動力模式。

    2.1 模式構建的途徑及理論依據(jù)

    河控三角洲河口動力主要為河水的慣性作用。分析河口動力特征要揭示失去河床約束條件下依靠慣性作用流動的河水在湖水中的流動規(guī)律,也就是水體流速沿程的變化(umax/u0)與至出口斷面的距離(x)的關系。由于該問題涉及兩類水體間的微觀作用機制及流動規(guī)律,需要運用湍流理論從微觀動力過程角度進行分析[10,16-17,21-24]。

    湍流是包括河水、湖水或海水在內(nèi)的地表水體流動的主要形式,是由各種不同尺度的帶有旋轉結構渦疊合而成的流動,具有三維、非定常、隨機、不規(guī)則、有旋、強擴散和強耗散的特性[10,16-17,21-22](圖1)。上述特性導致流場中不同尺度的流體微團不僅有橫向脈動,而且有相對于總流動的反向流動;相鄰流體層間不但有滑動,還有混合(圖2);導致兩類水體界面處存在強烈的質(zhì)量、動量、動能傳遞[16-17,23-24],從而決定了河口的動力特征及動力模式。

    圖1 湍流微團運動模式[24]Fig.1 Motion model of turbulent microparticles[24]

    圖2 湍流微團動量傳遞模式[24]Fig.2 Momentum transfer model of turbulent microparticles[24]

    2.2 動力模式構建

    對于河水入湖,湍流特性決定了,垂直總流動方向,依靠慣性作用流動的河水不同尺度流體微團會持續(xù)隨機進入鄰近的湖水并逐層傳遞動量,湖水不同尺度流體微團也會持續(xù)隨機進入鄰近的河水(圖2),動量由高速流體層(河水)向相鄰的低速流體層(湖水)傳遞[25-26]。在此過程中,系統(tǒng)的擾動被放大,湍流強度被進一步加強。湍流的強擴散性和強耗散性導致被卷吸或摻混進入流動系統(tǒng)的水體質(zhì)量沿程會持續(xù)增多,流動水體動量和動能快速擴散進而耗散[23-25]。

    該類水體的流動規(guī)律由湍流射流理論描述。湍流射流是指流體從管口、孔口、狹縫射出,并同周圍環(huán)境流體摻混的流動,是特殊的流動類型,以其邊界為流體區(qū)別于管流、明渠流等邊界受限的其他流動類型[16-17]。根據(jù)湍流射流基本特征可對其進行多種分類,如按照湍流射流的物理性質(zhì)分為等密度射流、變密度射流(圖3)等,按湍流射流環(huán)境固體邊界條件分為自由射流、非自由射流等,按湍流射流的原動力分為動量射流、浮射流等,按湍流射流斷面形狀分為平面(二維)射流、圓形(軸對稱)射流、矩形(三維)射流等[16-17]。其中,平面射流指流體從狹長縫隙的外射運動,射流只能在垂直條縫長度的平面上作擴散運動;圓形射流指流體從管口、孔口等圓孔的外射運動,射流可作軸狀擴散運動;矩形射流指流體從矩形斷面的外射運動,射流在三維空間上擴散運動;對于矩形射流,當長寬比小于3時,按圓形射流考慮,當長寬比大于10時,按平面射流考慮。射流在形成穩(wěn)定的流動形態(tài)后,根據(jù)流速變化(umax/u0),沿流動方向可劃分為起始段和主體段。

    圖3 河口動力模式(a)等密度自由射流(等密度流型),側視;(b)等密度自由射流(等密度流型),正視;(c)變密度射流(低密度流型),側視;(d)變密度射流(低密度流型),正視;(e)變密度射流(高密度流型),側視;(f)變密度射流(高密度流型),正視Fig.3 Dynamic models of estuaries(a)isodensity free jet(isodensity flow type),side view;(b)isodensity free jet(isodensity flow type),front view;(c)variable density jet(low density flow type),side view;(d)variable density jet(low density flow type),front view;(e)variable density jet(high density flow type),side view;(f)variable density jet(high density flow pattern),front view

    河水入湖過程中,湍流特性決定了河水的密度無論是等于(圖3a,b)、小于(圖3c,d)或大于(圖3e,f)湖水密度,兩類水體間的相互作用機制本質(zhì)上沒有區(qū)別,兩者在三維流場充分摻混(圖3),屬于矩形射流。考慮到河流的寬深比,矩形射流可按平面射流處理,湍流射流理論給出了等密度二維平面自由射流水體流速的變化(umax/u0)與出口斷面厚度(2b0)及至射流源距離(x)的關系(公式1)[16-17]:

    式中:x為至射流源的距離,m;u0為出口斷面平均流速,m/s;umax為主流軸線流速,m/s;b0為射流出口斷面半厚度,m。

    由公式(1)可知,主流軸線的流速(umax)與出口斷面的平均流速(u0)成正比,出口斷面平均流速(u0)越大,主流軸線的流速(umax)越大;與至射流源的距離(x)的平方根成反比,距至射流源的距離(x)越大,主流軸線的流速(umax)越?。慌c出口斷面高度(2b0)平方根成正比,出口斷面厚度(2b0)越大,主流軸線的流速(umax)越大[16-17]。表明當河、湖兩類水體等密度時,失去河床約束條件下依靠慣性作用流動的河水在湖水流動過程中,水體流速(umax)與出口斷面平均流速(u0)和水體深度(2b0)正相關,與至射流源或出口斷面的距離(x)負相關,水體流速(umax)沿程會以負指數(shù)快速衰減(圖4)。當河、湖兩類水體不等密度時,水體流速的沿程變化(umax/u0)與河、湖兩類水體等密度時具有類似的變化規(guī)律。

    圖4 河口水體流速的沿程變化(umax/u0)與至出口斷面的距離(x)關系Fig.4 Relationship between the change of water velocity(umax/u0)and the distance(x)to the outlet section of the estuary

    雖然不同類型沉積湖盆的構造背景、古地形和湖平面升降、氣候和物源等控制因素存在差異,但所有的河控三角洲都涉及河、湖兩類水體的相互作用。上述動力模式使不同主控因素的河控三角洲在動力作用機制上實現(xiàn)了統(tǒng)一。

    3 河控三角洲生長的沉積模式

    事件性洪水是泥沙搬運的主要形式,河控三角洲的生長主要發(fā)生在洪水期,其沉積體的生長過程是挾沙洪水泥沙在三角洲前緣和平原沉積的過程。在前述河控三角洲動力模式的約束下,結合針對河控三角洲生長過程進行的水槽物理模擬及前人開展的數(shù)值模擬,分析三角洲前緣和平原沉積機制并構建河控三角洲生長的沉積模式。

    3.1 三角洲前緣沉積特征

    單期挾沙洪水向湖推進沉積形成的以床沙載荷為主的前緣砂體延伸長度極其有限,證據(jù):

    (1)河控三角洲河口動力模式(圖3,4)表明,失去河床約束條件下,依靠慣性作用流動的河水入湖后流速沿程快速衰減,從而導致床沙載荷快速沉積。

    (2)河水在湖水中推進時,水體深度沿程增大,流速沿程快速衰減,床沙載荷因所受上舉力不足以克服有效重力而沉降,并因與水體流動方向不同而逐漸分離,缺乏繼續(xù)向前牽引推進的動力條件(圖5)。

    圖5 河口動力場及泥沙運動模式(據(jù)文獻[17]修改)Fig.5 Dynamic field and sediment movement model of estuary(modified from reference[17])

    (3)為明確前緣沉積特征和三角洲生長過程,開展了河控三角洲生長過程的水槽物理模擬。主要參數(shù)為水槽長16.0 m,寬6.0 m,深0.8 m;湖盆前后設進(出)水口1個,兩側各設進(出)水口3個,控制河水流速、流量、床沙載荷濃度、相對靜止的蓄水體水位高低或湖岸線位置;其中,模擬所需提供的河水的初始流速必須與床沙載荷粒徑和濃度相匹配,這要求河水的初始流速足夠大,以至于大于最大粒徑床沙載荷的起動流速[25];模擬裝置設置4塊活動底板(7.0~12.0 m),構成活動底板系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)同步升降,控制湖盆底形和坡降;沿水流方向的底形設計為,固定河道區(qū)(0~5.0 m)坡度約為0.6°,分流河道區(qū)(5.0~7.0 m)坡度約為1.2°,湖區(qū)(7.0~16.0 m)坡度約0.3°。過程數(shù)據(jù)顯示,隨模擬進行,床沙載荷在湖岸線附近快速卸載,表明河水向蓄水體短距離推進后,水體流速由于快速衰減已經(jīng)足夠小,以至于小于最小粒徑床沙載荷的止動流速[25];湖岸線嚴格控制著床沙載荷卸載的位置和砂體的展布(圖6a,b);三角洲前緣沉積序列、砂體特征及其形成過程嚴格受水位變化的控制,水位下降是砂體推進的前提條件[27-29]。

    圖6 水槽模擬顯示的湖岸線與沉積體關系Fig.6 Relationship between shorelines and sediments of flume simulation

    (4)河控三角洲生長過程的數(shù)值模擬表明,前緣沉積形成的以床沙載荷為主的砂體的分布與湖平面的相對變化存在確定的響應關系[30-31],在先期模擬產(chǎn)生的河床變形對后續(xù)進行的模擬的影響可以忽略的條件下[32],模擬在前緣形成的以床沙載荷為主的砂體規(guī)模非常有限。

    床沙載荷在三角洲前緣因水體流速衰減至低于止動流速而沉積,再次搬運需要較此前止動流速更大的起動流速[9-10]。早期洪水在前緣沉積形成的以床沙載荷為主的砂體,或被晚期沉積的泥沙覆蓋并埋藏,或被晚期更強的洪水再次搬運而改造。早期挾沙洪水在前緣沉積形成的以床沙載荷為主的砂體,與形成的地質(zhì)年代無關,已經(jīng)不具有在當期洪水作用下繼續(xù)向前推進的動力條件。河口是河流流速衰減的終點,其控制下的前緣是挾沙河流床沙載荷沉積的終點。

    3.2 三角洲平原沉積特征

    河流是連接蝕源區(qū)和沉積區(qū)的主要輸沙通道[9-10],其搬運能力正相關于流速,而流速正相關于河床比降和水力半徑(為過水斷面面積與濕周長之比),反相關于河道表面的糙率。其中,河床比降和水力半徑反相關。足夠大的河床比降是河流克服沿程綜合阻力并維持流動的必要條件[9-10]。河流總是不斷地通過自發(fā)調(diào)整其寬度、深度來調(diào)整水力半徑,通過自發(fā)調(diào)整流動路徑來調(diào)整河床比降,從而調(diào)整著與此對應的河流平面形態(tài)(河型)以使單位河長的能量耗散率最小[33]。上述規(guī)律控制了河流的動力特征及泥沙搬運和沉積機制。從源到匯,河床比降逐漸降低,河床展寬,水體流速衰減,搬運能力降低[33]。近湖岸線處的三角洲平原河床比降更小,河床更寬,水體流速更低,搬運能力更弱[33]。河控三角洲平原砂體生長的動力和沉積模式可以概括為河流末端水體流速沿程衰減→挾沙能力降低→泥沙沉積→河床抬高→堤岸決口→河流分叉→水體流速沿程衰減→挾沙能力降低→泥沙沉積(圖7)。證據(jù)是:

    圖7 河控三角洲生長的沉積模式(垂向)Fig.7 Sedimentary model of river-dominated delta growth(vertical)

    (1)河控三角洲河口動力模式(圖4)顯示,河流入湖后流速沿程快速衰減,河流由此進入雍水狀態(tài)并溯源近程傳遞,導致河床發(fā)生溯源沉積。

    (2)河控三角洲生長過程的水槽物理模擬顯示,改變上游來沙量和下游水位(湖岸線)等條件,河流平面形態(tài)會交替演變,泥沙在河口發(fā)生沉積形成河口壩(前緣朵體)并導致地形抬高,河流進入雍水狀態(tài)并溯源沉積;河床抬高導致水流越岸,形成新主流;當上游多沙和下游高水位時,河流平面形態(tài)變化周期歷時變短,主流擺動角度變大,擺動點位置向上游移動,平原河流的橫向遷移是三角洲演變過程中最常見的河流運動形式[34]。

    (3)河控三角洲生長過程的數(shù)值模擬顯示,隨著模擬進行,平原河流的河床因泥沙沉積而快速抬升[30],導致堤岸決口進而河流改道。

    分流河道砂體構成河控三角洲平原的骨架砂體。河流隨湖岸線擺動往復進退,地貌控制下河流的橫向遷移,是平原砂體生長的重要機制。平原砂體生長過程,是河流挾帶的泥沙在動力、地貌控制下沉積的過程,是動力、沉積、地貌相互作用的過程,即動力自調(diào)整于地貌并控制沉積,沉積自適應于動力并塑造地貌,地貌為泥沙運動過程的響應并制約動力。準平原化是該環(huán)境下沉積的發(fā)展方向[32]。

    3.3 沉積模式構建

    上游來沙量影響河口壩(前緣朵體)縱向坡度,下游水位影響前緣河口壩砂體延伸,兩者共同影響著河流流速減小的始發(fā)位置和范圍,最終影響湖岸線的發(fā)育位置、河流的橫向遷移、三角洲的發(fā)育形態(tài)和程度,河控三角洲是河流延伸和河口壩沉積而引起地形調(diào)整的結果[34]。構成河控三角洲的前緣和平原沉積中,沉積的主體是平原環(huán)境而非前緣環(huán)境(圖6,8)。地貌控制下河流的頻繁擺動是平原砂體生長的重要機制(圖7,8)。受控于湖岸線的遷移和可容空間的變化,某期洪水在平原和前緣沉積形成的以床沙載荷為主的砂體,或被后期洪水沉積的泥沙不同程度的覆蓋并埋藏,或被后期洪水再次起動、搬運進而不同程度的改造,形成多種疊置或切割的砂體接觸關系。

    圖8 河控三角洲生長的沉積模式(平面)Fig.8 Sedimentary model of river-dominated delta growth(plane)

    上述河控三角洲生長的沉積模式,是基于湍流理論對河、湖兩類水體的相互作用機制進行微觀動力過程分析,在揭示湍流射流成因、控制因素及流動規(guī)律的基礎上構建的,并得到水槽物理模擬、數(shù)值模擬和河流泥沙動力學的支持,該沉積模式具有普遍的適用性。

    4 結論

    (1)湍流是包括河水、湖水在內(nèi)的地表水體流動的主要形式,湍流的特點決定了兩類水體界面存在強烈的質(zhì)量、動量、動能傳遞,控制著水體的流動規(guī)律。失去河床約束條件下依靠慣性作用流動的河水入湖過程既不是圓形軸對稱射流,也不是平面(二維)射流,而是矩形(三維)射流,流速沿程會以負指數(shù)快速衰減。河口是挾沙河流流速衰減的終點,其控制下的三角洲前緣是挾沙河流床沙載荷沉積的終點。

    (2)早期洪水在三角洲前緣沉積形成的以床沙載荷為主的砂體,或被晚期沉積的泥沙覆蓋并埋藏,或者被晚期更強的洪水再次搬運進而改造。早期挾沙洪水在前緣沉積形成的以床沙載荷為主的砂體,與形成的地質(zhì)年代無關,已經(jīng)不具有在當期洪水作用下繼續(xù)向前推進的動力條件。單期洪水在前緣沉積形成的以床沙載荷為主的砂體規(guī)模非常有限。

    (3)河控三角洲沉積的主體是三角洲平原環(huán)境。三角洲生長的過程,是三角洲平原動力、沉積、地貌相互作用的過程,三角洲生長動力和沉積模式可以概括為河流末端水體流速沿程衰減→挾沙能力降低→泥沙沉積→河床抬高→水流越岸→河流分叉→水體流速沿程衰減→挾沙能力降低→泥沙沉積。地貌控制下的三角洲平原河流的頻繁擺動是河控三角洲生長的重要機制,準平原化是該環(huán)境下沉積發(fā)展的方向。

    致謝 本文寫作過程中得到了中國石油勘探開發(fā)研究院西北分院李相博博士的悉心指導,評審專家對初稿的完善提供了諸多寶貴的意見,在此一并致以誠摯的感謝。

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