水动力数值模拟的河控三角洲分支河道演化研究-中国地质大学.PDF

第３５卷　 第１期 地 质科 技 情报 Ｖｏｌ.３５　 Ｎｏ.１ ２０１６年　 　 １月　 　 　 　 Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　 　 　 　 Ｊａｎ.　 ２０１６ 水动力数值模拟的河控三角洲分支河道演化研究 ａ ｂ ｂ ｂ 王杨君 ꎬ尹太举 ꎬ邓智浩 ꎬ程　 钊 (长江大学 ａ.地球环境与水资源学院ꎻｂ.地球科学学院ꎬ武汉４３０１００) 摘　 要:河控三角洲是一类对油气勘探有重要意义的沉积体系ꎬ采用三维水动力数值模拟的方法正演模拟了河控三角洲的形成 过程并精确分析了其分支河道的演化规律ꎮ 利用Ｄｅｌｆｔ３Ｄ建立了河控三角洲的三维水动力数值模型ꎬ根据现代河流与三角洲的水 动力特征ꎬ设计了其沉积过程的模拟条件ꎮ 计算域长２０.５ｋｍꎬ宽１０ｋｍꎬ在地貌演化系数(Ｍｏｒ￣Ｆａｃｔｏｒ)为６０倍的情况下模拟时长４ 个月ꎬ约１２０ ｄꎮ通过对河控三角洲的模拟分析了河口砂坝的形成与冲蚀ꎬ分支河道的延伸、迁移和分叉ꎬ通过垂向剖面观察到分支 河道的多期次充填ꎮ 用定量的手段结合分支河道演化特征表明河控三角洲在没有波浪和潮汐作用的静水体中分支河道极其发 育ꎬ只要空间足够大即可发育无数条的分支河道ꎮ 研究表明在河控三角洲发育的后期分支河道的交叉切割与改造可形成连片的 沉积体ꎬ这与在波浪和潮汐改造作用下所形成的连片朵状三角洲在成因机理上不同ꎮ 该研究结果表明利用水动力数值模拟的方 法可以较好地揭示河控三角洲分支河道的演化过程ꎮ 关键词:水动力数值模拟ꎻ河控三角洲ꎻ分支河道ꎻＤｅｌｆｔ３Ｄꎻ定量沉积学 中图分类号:Ｐ３４３.５　 　 　 　 文献标志码:Ａ　 　 　 　 文章编号:１０００￣７８４９(２０１６)０１￣００４４￣０９ 　 　 目前ꎬ河控三角洲得到充分的研究在于其对油 洲是最为典型的高建设性三角洲ꎬ有较发育的天然 气勘探具有重要的指导意义ꎮ 现代沉积表明ꎬ三角 堤和较固定的分支河道ꎻ而朵状三角洲形态呈向海 洲的形态和展布主要受水动力的控制ꎬ根据河流、波 突出的半圆状或朵状ꎬ其前缘伸向海洋的指状砂体受 浪、潮汐三者对三角洲形成的不同控制作用将现代 [１１] 海水的冲刷改造形成席状砂层 ꎮ 每一期的河流活 三角洲进行三端元分类ꎬ已经成为沉积学经典的三 动造成河口区的连续分叉ꎬ从而形成复杂的分流体 [１] [１２] [１３] 角洲分类方案 ꎮ 随后ꎬ在这个三端元分类中沉积 系 ꎮ 河口坝与分支河道的关系也被大量讨论 ꎮ 物粒径的分布也被考虑进来ꎬ进一步丰富了三角洲 沉积数值模拟技术是随着计算机兴起而诞生的 [２] 的分类 ꎮ 采用基于物理过程的地貌数值模型讨 一种比较新的沉积模拟技术ꎮ 不同于传统的概化模 [３] 论河控三角洲的形成已被证明可行 ꎮ 此后ꎬ沉积 型(ｂｅｈａｖｉｏｕｒ￣ｂａｓｅｄ ｍｏｄｅｌ)ꎬ笔者研究中所采用的沉 物的絮凝力对河控三角洲形态的影响也被揭示出 积数值模拟技术借用了最前沿的计算流体力学 [４] 来 ꎮ 只有在供源系统已知的情况下其沉积响应 (ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｆｌｕｉｄ ｄｙｎａｍｉｃｓ)成果ꎬ即使用数值方