复杂地形下的海底浊流及其沉积的三维数值模拟

通过建立一个基于多相流及二方程湍流模型、包含底部动态边界的有关沉积物颗粒的河床搬运及夹带与沉积等主要物理过程的海底浊流的三维数值计算模型，研究和油气储层的浊积岩的形成密切相关的海底浊流在各种复杂地形下（如不同坡度、形状及弯曲程度的三维海底峡谷）和不同的环境流体（如有密度分层或无分层）中的流动特征及其沉积分布特征，使其成为我国海底油气资源勘探开发的得力助手， 同时也为海底沉积学的研究提供有益的新的手段。

本研究数值计算模拟了浊流在水下不同弯曲度及不同边坡坡度的梯形渠道内的流动及沉积，得出了一系列和观察事实相符可证明模拟可靠性的结果，如超升高、溢出及外弯道处的浊流剥离等；更有许多新的如下述有重要应用价值的发现。已有三篇学术论文发表在国际权威SCI收录期刊上，其中最近发表在Marine Geology上的论文在审稿时得到了国际有关海底浊流及沉积研究的著名专家英国国家海洋研究中心所长Dr.Wynn的“为对海洋地质学家来说感兴趣的有用的贡献”的高度评价，培养了五名研究生及青年教师进行浊流的研究，有２篇论文已分别被＜沉积学报＞及＜石油与天然气地质学＞接受，另有２篇同行审阅之中。编著了全新的含有重力流研究的《环境流体力学》（ISBN978-7-5650-1016-3）教材，现正在对初次排版进行审稿。本研究的一些主要发现有：.　　(1) 首次指出浊流二次流的形态不仅和流态有关，还和渠道的形状及弯曲度有关；通过模拟厘清了梯形渠道内重力流的沿边坡下沉的二次流在弯道内岸处被离心力促进和扩大，形成类似和明渠流反向的二次流表象，而外岸的二次流则受到挤压而仅位于外岸下边角处；.　　(2) 海底浊流在弯道顶点处的沉积特征为：底部外边角处沉积较多且粒径较大，外堤岸沉积明显较内岸的厚且呈上凹状，内堤岸沉积较薄且呈微上凸状；. (3) 海底浊流在弯道转换处渠道内部的沉积和直渠道的类似，但其两堤岸的沉积特征继承了各自上游弯道处的沉积特征；.　　(4) 沿流向的切入弯曲渠道内部及边坡剖面的沉积特征为较厚的粒度较大的渠底沉积间隔以朝上的弓弧形较薄的堤岸沉积；沿弯曲渠道堤岸边剖面的沉积特征为不对称的波状起伏，浊流流向是由较短的上升面指向下降面，波峰对应弯道外岸的下游处，而波谷对应内岸的下游处；.　　(5) 不同入流机制的浊流在斜坡及水平波状地形上的沉积特征明显不同：突然释放型浊流在上下游以及波峰波谷的沉积厚度差别小且各次浊流事件在垂向上的粒径分布呈逆序状；而稳定连续入流型浊流的上游沉积较下游以及波峰沉积较波谷的明显地厚且粒径分布呈由上游至下游的由粗到细的自然分选。.　　这些研究成果对于促进深刻理解海底浊流的流动和沉积的关系以及根据野外观测地层剖面或地震波勘探剖面及岩芯观察等来推断和浊流相关的油气储层的大小及分布状况有着一定的应用价值。