近日,87978797威尼斯老品牌2020级研究生李恬恬在核心期刊《沉积学报》上发表了题为《浅水三角洲沉积物理模拟与数值模拟的对比研究》的论文(共20页)。研究生李恬恬为论文第一作者,其导师胡光明教授为通信作者。论文重点讨论了浅水三角洲发育的控制因素、沉积演化规律、形态展布特征等,比较物理模拟和数值模拟结果的相似性。

图1 论文首页
沉积物理模拟是指在实验室环境下,通过控制物理边界条件,直观地再现沉积体的发育和演化过程。然而,沉积物理模拟实验受到时间和空间的制约,且大型沉积物理模拟实验的经济、人力和时间成本也是相当惊人的。沉积数值模拟指的是用数学方法描述和归纳在形成某种沉积体系过程中各因素的相互作用关系,由此建立其确定的数学模型,然后求解此模型。沉积数值模拟常用到基于水动力方程和基于扩散理论的模型,需要建立一套完整的控制方程、闭合条件和计算方法,对操作者的数学能力有一定的要求。沉积数值模拟需要高性能电脑和软件,不需要专门的实验室,能节省大量的人力、物力和经济成本,且模拟的时间和空间跨度大。对地下沉积体进行数值模拟所需的水文参数,可以通过类比沉积物理模拟或现代沉积来获取。
研究选取泥沙比、岸线迁移速度(湖平面下降速度)、入口流量三个影响因素,开展了浅水三角洲沉积方形水槽实验,提出了浅水三角洲两种发育机制,其一是分流河道分流与扇面片流交替所致的朵体与前缘交替生长,其二是河口不断改道所致的朵体交替生长。并构建了基于Delft 3D的浅水三角洲模拟模型,提出浅水三角洲的成长过程始终伴随着决口导致旧分流河道的废弃、新分流河道和河口砂坝(朵体)的快速形成,表明了决口过程的重要作用。研究以浅水三角洲为对象,分别对其进行物理模拟和数值模拟,比较物理模拟和数值模拟结果的相似性,探索沉积物理模拟和数值模拟一体化中存在的问题,对沉积学研究方法和油气勘探技术的发展具有重要意义。

图2 物理模拟与数值模拟结果对比