Phân tích trầm tích

Khi các chất cặn không bị lơ lửng, chúng tiếp tục thêm các lớp lên các lớp ở đáy.

Trang chủ » Những câu hỏi thường gặp » Phân tích & Đặc tính trầm tích

Ảnh hưởng của bão đến trầm tích

Nhớ về một thời khi bạn nhìn một dòng sông. Bạn có để ý thấy các hạt đất sét bị nước di chuyển và đi xuống dòng nước không? Những mảnh đất nhỏ bị xói mòn được gọi là trầm tích. 

Họ thực sự có thể tạo ra sự khác biệt lớn cho dòng sông và khu vực xung quanh nó. Điều này cũng có thể mang lại lợi ích hoặc thiệt hại. 
Bão đáng kể ảnh hưởng đến các con sông bằng cách tăng lưu lượng nước và tốc độ của nó, cũng như lượng phù sa. Chỉ cần một cơn bão có thể mang theo một nửa lượng phù sa di chuyển trong một năm. 
Khi nước di chuyển nhanh hơn, nó sẽ cuốn theo nhiều mảnh vụn hơn từ cảnh quan xung quanh. Sự chuyển động làm nó đình chỉ và làm cho dòng sông trở nên lầy lội hơn. 
Dễ nhìn thấy cặn lơ lửng chỉ bằng cách múc nước sông trong ly. Nếu không có bất kỳ chuyển động nào, cặn sẽ lắng xuống dưới đáy. Những chất lắng đọng này hoặc biến thành bùn có thể làm cho sông không thể đi qua hoặc chảy ra bên ngoài bờ của nó cuối cùng.

Ảnh hưởng của trầm tích đến sông

 

Ảnh hưởng của trầm tích mang lại những thuận lợi và khó khăn cho những nơi xung quanh. Phần tốt là trầm tích là một nguồn tài nguyên canh tác tốt nhờ các khoáng chất của nó. Một lượng hợp lý tạo ra đất phong phú ở các quốc gia và vùng khí hậu khác nhau.
 
Mọi thứ trở nên phức tạp khi có quá nhiều thứ đang diễn ra với dòng sông hoặc quá ít. Sự thiếu cân bằng này dẫn đến hậu quả tiêu cực.  Vì lý do kiểm soát lũ lụt, tình cảm này phải được lấy xa, thường với nạo vét. Các phương thức canh tác hiện đại dựa vào các con sông và đường thủy không đi qua bờ của chúng.
 
Khi một cơn bão gây ra lũ lụt, nó có thể phá hủy bất cứ thứ gì cản trở dòng sông đang hoành hành. Sau cơn bão, xung quanh còn có một lượng lớn bùn có mùi hôi khó chịu, rất khó để loại bỏ.
 
Khi các chất cặn không bị lơ lửng, chúng tiếp tục thêm các lớp lên các lớp ở đáy. Quá nhiều điều này có thể biến một hồ chứa thành một hồ chứa không thực tế có thể vừa đủ được dùng nữa không.
 
Các chất cặn gặp cuối đường tại bể chứa. Các hồ chứa cần có kế hoạch nạo vét tích cực để kiểm soát trầm tích từ thượng nguồn. Trầm tích được vận chuyển bằng cách nạo vét được quản lý thông qua nạo vét xử lý bùn sử dụng đường ống dẫn bùn.

T
o xây dựng hệ thống nạo vét và bơm đặc tính trầm tích được thực hiện. Các trầm tích tự nhiên có chứa nhiều loại bùn, cát và sỏi. Việc tách các lớp trầm tích tự nhiên thành các lớp trầm tích, dựa trên phân tích kích thước hạt, đòi hỏi phải đặt ra các giới hạn về lượng bùn, cát và sỏi mà mỗi lớp chứa. 

Phân loại trầm tích tự nhiên

Phân loại hạt trầm tích, cấp trầm tích, cấp trầm tích hỗn hợp và tổng hợp trầm tích

Hướng dẫn gọi tên và viết tắt các thành phần của các lớp trầm tích và không trầm tích và tính chất của nền.

Lớp trầm tích, được xác định bằng phân tích cỡ hạt, chứa một hoặc nhiều thành phần được liệt kê trong A dưới đây. Ví dụ, cát hạt thô có lẫn sỏi (mgcgS) là lớp trầm tích có chứa ba thành phần, bùn, sỏi và cát hạt thô, được liệt kê theo thứ tự phần trăm trọng lượng tăng dần. Một lớp trầm tích, được xác định bằng cách phân tích trực quan hình ảnh đáy biển, chứa các thành phần được liệt kê trong B bên dưới. Ví dụ, một lớp sỏi cuội sỏi (pcG) là một lớp trầm tích bao gồm cuội và cuội, không được liệt kê theo thứ tự tăng dần. Lớp không phải trầm tích được liệt kê trong C dưới đây là lớp trầm tích vỏ, hoặc phần nhô ra của đá hoặc bùn nửa cố kết. Nền không lớp chứa một lớp trầm tích (ví dụ, bùn, cát hạt mịn; mfgS) hoặc một lớp không trầm tích (ví dụ, mỏm đá; R). Tính di động và phân lớp của chất nền được liệt kê trong phần D dưới đây. Các lớp nền chứa ít nhất hai lớp trầm tích hoặc một lớp trầm tích và một lớp không trầm tích (ví dụ, một phần cát gợn sóng, hạt thô trên bùn nửa cố kết bất động (r_cgS / i_scM). Xem hình 5 và bảng 6 , 7 và 9 để biết tóm tắt về các lớp trầm tích và không phải trầm tích. <, Nhỏ hơn;>, lớn hơn; ≤, nhỏ hơn hoặc bằng; ≥, lớn hơn hoặc bằng.

Các loại trầm tích dựa trên phân tích kích thước hạt

Nguồn trầm tích và ô nhiễm trầm tích

Duy tu nạo vét luồng tàu không tạo trầm tích. Trầm tích là sản phẩm của các quá trình xói mòn, vận chuyển và bồi lắng tự nhiên của đất. Trong bất kỳ lưu vực nào, các hoạt động của con người có thể làm thay đổi các quá trình này theo một số cách. Các hoạt động nông nghiệp và lâm nghiệp có thể làm tăng xói mòn đất. Việc sử dụng đất này, cùng với quá trình đô thị hóa có thể làm thay đổi tổng thể thủy văn của lưu vực, thay đổi mô hình dòng chảy của sông suối. Những thay đổi đối với dòng chảy cùng với những thay đổi về hình thái dòng chảy và kênh sông có thể làm thay đổi mô hình bồi tụ xói mòn trong các kênh này.

Phù sa là những chất do sông suối mang theo. Các kênh hàng hải được đào sâu và nạo vét duy tu làm gián đoạn dòng chảy tự nhiên của trầm tích phù sa vào Hồ Lớn. Phần lớn sự phát triển của con người xung quanh Great Lakes tập trung vào các cảng và bến cảng nằm ở cửa sông. Trong nhiều trường hợp, kênh sông tự nhiên đã được đào sâu tới XNUMX feet. Trầm tích do sông mang theo dễ lắng xuống đáy ở kênh sâu này, nơi dòng chảy của sông chậm hơn.

Một loại trầm tích khác là cát hạt mịn. Chuyển động tự nhiên của những bãi cát này dọc theo bờ biển được gọi là sự trôi dạt bờ biển. Những trầm tích cát này lắng đọng trong các kênh đào sâu và các bến cảng kéo dài thành hồ.

Việc nạo vét không tạo ra ô nhiễm trầm tích. Các đặc tính vật lý của trầm tích thay đổi tùy thuộc vào nguồn trầm tích, tính chất của đất ở lưu vực và thủy lực của đường thủy. Các đặc tính hóa học của trầm tích cũng sẽ khác nhau, tùy thuộc vào đặc điểm của lưu vực, sự hiện diện, loại và số lượng các nguồn gây ô nhiễm, bao gồm:

• dòng chảy đô thị và nông nghiệp;
• tràn / đường tránh cống;
• xả nước thải công nghiệp và thành phố;
• nước rỉ bãi rác / nước ngầm thải ra; • tràn dầu hoặc hóa chất;
• xả thải bất hợp pháp;
• lắng đọng không khí;
• sản xuất sinh học, và;
• các mỏ khoáng sản tự nhiên.

Có thể giảm thiểu tốc độ lắng đọng trầm tích trong các luồng tàu sâu bằng cách kiểm soát trầm tích tại nguồn thông qua các biện pháp bảo tồn đất, bảo vệ và phục hồi đất ngập nước, và các biện pháp giảm xói mòn bờ suối và bờ biển. Mức độ ô nhiễm trong trầm tích cũng có thể được giảm thiểu thông qua việc ngăn ngừa ô nhiễm nguồn tại chỗ và không điểm và xử lý tại chỗ các trầm tích bị ô nhiễm.

Việc giảm lượng trầm tích và chất ô nhiễm ở các sông và nhánh sông phải giảm thiểu bao gồm nâng cấp xử lý nước thải, tách hệ thống cống kết hợp, kiểm soát ô nhiễm không khí, bảo tồn đất và ngăn ngừa ô nhiễm không điểm. Những nỗ lực sẽ làm giảm mức độ ô nhiễm được tìm thấy trong trầm tích. Tại hầu hết các bến cảng, trầm tích được nạo vét ngày nay sạch hơn đáng kể so với những chất được nạo vét cách đây hai mươi hoặc ba mươi năm. Tuy nhiên, tồn tại một độ trễ đáng kể về thời gian giữa việc thực hiện các biện pháp kiểm soát nguồn và sự xuất hiện của các trầm tích sạch hơn. Điều này gây ra bởi các hồ chứa chất gây ô nhiễm trong trầm tích đã có trong đường thủy đang di chuyển chậm về hạ lưu. Do đó, nhu cầu nạo vét và quản lý các trầm tích bị ô nhiễm cần được tiếp tục trong thời gian dài để có kết quả tốt nhất. 

Nuôi trồng và trầm tích

Tại các vùng canh tác, các nguồn trầm tích bao gồm xói mòn do dòng chảy dạng tấm và dòng chảy, sự phát triển của rãnh và mở rộng các rãnh thoát nước. Các cánh đồng nông nghiệp ở đầu nguồn có mạng lưới thoát nước dưới bề mặt và bề mặt rộng khắp. Cửa vào gạch thoát nước là một nguồn trầm tích khác và tốc độ dòng chảy tăng lên do hệ thống thoát nước nhân tạo có thể làm tăng xói mòn do dòng chảy qua mạng lưới lưu vực.

Những đóng góp của địa hình đồi vào trầm tích

Các dãy đồi cao, hoặc các bãi đá gần sông hoặc các nhánh sông có thể là một nguồn trầm tích lớn. . Bluffs có thể rất lớn, cao hơn 50m và chiều dài tối thiểu 100 giây dọc theo dòng suối. Xói mòn vô tội vạ là do xói lở bờ sông, gây ra sự cố mái dốc do rơi hạt, sụt, sụt, khoét rãnh và đổ khối. Tốc độ xói mòn vô tội vạ cũng bị ảnh hưởng bởi sự phân lớp của các đặc tính vật liệu như cường độ, độ dẫn thủy lực và kích thước hạt, hướng của dòng chảy vô tội vạ, và lượng nước ngầm cung cấp có thể xác định đường thấm và áp lực gần bề mặt của vật liệu vô tội vạ. . Các khối đá đóng góp nhiều phù sa nhất cho sông là cao, ẩm ướt, bị dòng chảy chặt phá, không có thảm thực vật và cấu tạo bởi các lớp trầm tích yếu hơn.

Xói mòn và trầm tích vô tội vạ

Kiểm soát xói mòn vô tội vạ cuối cùng đòi hỏi phải bảo vệ chân dốc chống lại xói mòn và rút lui trong tương lai. Bluffs có thể tiếp tục xói mòn và cung cấp trầm tích cho sông trong nhiều thập kỷ sau khi bảo vệ chân; kiểm soát thoát nước và cải tạo mái dốc là những yếu tố quan trọng trong việc hạn chế xói mòn thêm. Trong việc xây dựng ngân sách bồi tích để ước tính đóng góp tổng thể từ xói lở vô tội vạ, các thách thức là xác định tốc độ xói mòn vô tội vạ và các biện pháp kiểm soát chúng, xác định tất cả các vụ xói mòn tích cực và phát triển một phương tiện đáng tin cậy để ấn định tỷ lệ xói mòn cho tất cả các vết xói mòn trong lưu vực .

Ravines đóng góp vào trầm tích

Những thung lũng nhỏ dốc đứng, những khe núi có tên gọi, cắt ngang qua những khe núi, kết nối vùng cao rộng bằng phẳng với kênh sông rạch bên dưới. Các dòng sông rất khác nhau về kích thước, hình dạng, độ nổi và các dòng sông gần nhau. Không giống như vô tội vạ, các khe núi bị xói mòn bởi sự kết hợp của các quá trình sông và núi. Mặc dù ăn mòn ròng, các khe núi có thể lưu trữ cũng như xói mòn trầm tích. Các khe núi thể hiện sự kết hợp chặt chẽ giữa các quá trình của sườn đồi và kênh: rạch kênh ở đáy khe núi gây ra xói mòn mái dốc do rơi và sụt. Mặc dù nguyên nhân cuối cùng của các khe núi là sự sụt giảm độ cao giữa các vùng cao và kênh trục chính bị rạch, nguyên nhân dẫn đến xói mòn ngay lập tức là khối lượng và tốc độ nước thải vào khe núi, có thể tăng lên do xả từ các hệ thống thoát nước vùng cao. Ở phần trên của chúng, các khe núi có thể có các vách đá thẳng đứng sắc nhọn hoặc các sườn đồi có rừng cây hiền hòa hơn. Các kênh khe núi có thể phân loại thành các tính năng nhỏ hơn được gọi là mòng biển, đóng vai trò là phần cuối của kênh khe núi và thường được kiểm soát bằng các biện pháp kiểm soát cấp và ngân hàng. Một số khe núi lớn hơn lưu trữ một lượng lớn trầm tích dưới đáy thung lũng. Trong điều kiện xả nước ngày càng tăng, các khe núi như vậy có thể chuyển từ tích trữ sang giải phóng trầm tích và có thể trở thành một số nguồn trầm tích riêng lẻ lớn nhất.

Xói mòn Steambank 

Xói mòn bờ suối cung cấp phù sa trực tiếp vào sông, mặc dù sự đóng góp ròng của phù sa từ các bờ suối và vùng ngập lũ phía sau chúng không dễ dàng rõ ràng. Sự đóng góp của phù sa ròng phụ thuộc vào sự cân bằng giữa xói mòn bờ suối và sự lắng đọng phù sa dọc theo bờ sông và trên các bãi bồi ven sông. Sự bồi đắp bù đắp này thường bị bỏ qua trong việc xác định ngân sách phù sa của đáy thung lũng. Phần đóng góp ròng của phù sa do di chuyển kênh sẽ là sự cân bằng giữa khối lượng bị xói mòn ở một bên và khối lượng được bồi tụ ở phía bên kia. Cũng có thể có sự khác biệt về kích thước hạt giữa các ngân hàng xói mòn và ký gửi. Sự cân bằng trầm tích tổng thể cho đáy thung lũng cũng phải bao gồm cả sự lắng đọng của phù sa trên vùng ngập lũ.

Phương pháp theo dõi và tính toán trầm tích

  1. Đo luồng
  2. Đo đạc cục bộ xói mòn và lưu trữ trầm tích
  3. Dấu vân tay trầm tích
  4. Ngân sách trầm tích

Đo luồng

Đồng hồ đo luồng thường bao gồm hai hoạt động riêng biệt. Một liên quan đến các phép đo định kỳ về tốc độ dòng chảy, hoặc lưu lượng nước, và mực nước sông. Từ thông tin này, mối quan hệ giữa mực nước và lưu lượng được phát triển và
một bản ghi liên tục của bản ghi mực nước được sử dụng để cung cấp ước tính liên tục về lưu lượng nước. Hoạt động thứ hai liên quan đến việc lấy mẫu định kỳ chất rắn lơ lửng. Mối quan hệ giữa tổng chất rắn lơ lửng (TSS) và lưu lượng nước được phát triển và bản ghi lưu lượng liên tục sau đó được sử dụng
để ước tính tải TSS trong khoảng thời gian ghi. Máy đo dòng chảy trên các nhánh sông nói chung nên được vận hành khi mặt đất không bị đóng băng nếu khu vực của bạn đóng băng từ mùa xuân đến mùa thu sau đó tháo ra trong mùa đông. Do đó, tải TSS là theo mùa, mặc dù ít vận chuyển được cho là xảy ra trong điều kiện đông lạnh vào mùa đông.

Mạng lưới đo xác định tổng lượng phù sa do sông chính mang theo cũng như đóng góp của phù sa từ các tiểu lưu vực chính. Mặc dù việc đo đạc cung cấp một thước đo về lượng phù sa đi qua một trạm sông, nó không thể cung cấp thông tin về các nguồn riêng lẻ. Tuy nhiên, trong bảy lưu vực sông nhánh, nhiều máy đo được vận hành với các máy đo ở trên và dưới các phần thấp bị rạch của các thung lũng sông. So sánh tải trọng tại các trạm đo ở thượng nguồn và hạ lưu không chỉ giúp cô lập lượng trầm tích được tạo ra ở các phần đất đá của lưu vực mà còn hạn chế lượng phù sa được tạo ra bởi các khe và khe núi dồi dào ở những vị trí này.

Đo đạc cục bộ xói mòn và lưu trữ trầm tích

Xói mòn tại các vị trí địa phương có thể được đo lường thông qua các cuộc khảo sát trực tiếp hoặc bằng những thay đổi được đo trên các bức ảnh chụp từ trên không tại các thời điểm khác nhau. Các phép đo thực địa về xói mòn, đặc biệt là ở các khe núi và khe núi, cho phép xác định sự đóng góp từ các nguồn riêng lẻ. Bởi vì tốc độ xói mòn như vậy thay đổi mạnh theo thời gian (một sự kiện lớn có thể di chuyển nhiều trầm tích hơn tổng số trong nhiều năm), có thể khó ngoại suy một cách đáng tin cậy tốc độ xói mòn cục bộ trong khoảng thời gian dài hơn. So sánh các bức ảnh không khí được chụp tại các thời điểm khác nhau cho phép đo xói mòn trong khoảng thời gian dài hơn, nhưng nhìn chung với độ chính xác kém hơn so với các phép đo cục bộ trên thực địa. Đối với cả khe và khe, tốc độ xói mòn rất khác nhau giữa các nơi như là một hàm của một loạt các yếu tố, do đó cần có cơ sở để ngoại suy tốc độ đo được cho các khu vực lớn hơn. Bởi vì nhiều yếu tố kiểm soát tốc độ xói mòn, điều quan trọng là phải hạn chế các ngoại suy này với các bằng chứng khác, đặc biệt là từ hồ sơ đo và địa hóa
lấy dấu vân tay.

Dấu vân tay trầm tích

Trong những thập kỷ gần đây, “dấu vân tay phóng xạ” và các dấu vết địa hóa khác liên quan đến trầm tích đã được sử dụng để tách xói mòn trên đất liền (ngoài thực địa) khỏi xói mòn phi thực địa (bờ suối, khe, khe núi, mòng biển) (Walling và Woodward, 1992, He và Owens , 1995; Collins và cộng sự 1997; Schottler và Engstrom, 2002). Sự lắng đọng trong khí quyển của các đồng vị phóng xạ như 210Pb và 137Cs làm phong phú thêm đất ở bề mặt trái đất. Khi bị xói mòn, những vật liệu này mang “dấu vân tay” phóng xạ, trong khi trầm tích có nguồn gốc từ các vật liệu sâu hơn, chẳng hạn như do xói mòn vô tội vạ và các khe núi, có mức tiếp xúc tối thiểu với đầu vào khí quyển và do đó bị cạn kiệt trong các vết này. So sánh dấu vết của các nguồn thực địa và ngoài thực địa với dấu vết của trầm tích lơ lửng trong các sông cho phép đóng góp của mỗi
nguồn xói mòn cần tính toán.

Các mẫu TSS và lõi trầm tích từ các khu vực bồi tụ phù sa (nước chảy ngược, hồ chứa, ao đồng bằng ngập lũ) dọc theo các nhánh sông chính và dòng chính của sông Minnesota đã được thu thập và phân tích để tìm đồng vị phóng xạ. Các mẫu TSS cung cấp một phép đo dựa trên sự kiện về phân bổ nguồn, trong khi các mẫu lõi có thể cung cấp một chữ ký được tích hợp trong một khoảng thời gian dài hơn. Một tỷ lệ đơn giản giữa dấu vân tay nguồn và dấu vân tay nguồn được sử dụng để tính toán đóng góp từ các nguồn thực địa và phi trường

Ngân sách trầm tích

Một công cụ mạnh mẽ để xác định các nguồn trầm tích là ngân sách trầm tích. Đây là một sự cân bằng khối lượng - không giống như một sổ séc - trong đó sự khác biệt giữa đầu vào và đầu ra phải bằng mọi thay đổi trong lưu trữ. Chúng tôi sử dụng ngân sách trầm tích để đánh giá và hạn chế ước tính xói mòn từ nhiều phương pháp khác nhau. Ví dụ, nếu chúng ta sử dụng các quan sát ảnh thực địa và không khí để ước tính lượng phù sa bị xói mòn và lắng đọng hàng năm trong một lưu vực phụ, thì chênh lệch thực (đầu vào - đầu ra) đó sẽ bằng lượng phù sa đi qua một máy đo ở cửa đầu nguồn. Nếu độ trùng khớp kém, chúng tôi có một số manh mối để cải thiện ước tính của chúng tôi về nguồn trầm tích và bể chìm. Nếu chúng tôi đã đóng ngân sách tốt nhất có thể, bất kỳ sự khác biệt nào còn lại cho thấy sự không chắc chắn trong
ước tính kết hợp về xói mòn và bồi tụ. Nói chung, chúng tôi cố gắng thu thập càng nhiều bằng chứng càng tốt - có hiệu quả, đóng ngân sách cho bất kỳ khoảng thời gian hoặc quy mô lưu vực nào có thông tin về trầm tích.