DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 1. 引言 空间耦合LDPC码源自于LDPC卷积码 [ 1 ]，由于其优良的阈值而受到人们的广泛关注。对于二元无记忆对称(Binary memoryless symmetric， BMS)信道，已经证明了规则LDPC码集 [ 2 ] 的最大后验概率(Maximum aposteriori probability， MAP)阈值可以通过空间耦合原始LDPC码集的生成码集的置信传播(Belief propagation， BP)阈值来逼近 [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]，这就是所谓的阈值饱和现象。除了渐近性能分析外，SC­LDPC码的有限长性能特别是利用窗口译码方法进行译码，也成为研究的重点 [ 7 ] [ 8 ]。最近，多进制SC­LDPC码也开始受到研究人员的关注。多进制SC­LDPC码的阈值饱和现象在二元删除信道(Binary erasure channel， BEC)被研究 [ 9 ]。经典的SC­LDPC码构造，被分类为图覆盖结构，是基于展开LDPC码的校验矩阵来形成SC­LDPC码的校验矩阵 [ 1 ] [ 10 ]。 准循环LDPC码 [ 11 ] 由于其低复杂度和高度并行的编码 [ 12 ] 和译码 [ 13 ]，已被各种通信系统标准化，最近又应用于数据存储产品中。QC­LDPC码通常是由在有限域上相同大小的稀疏循环矩阵的阵列的零空间给出的 [ 15 ]。QC­LDPC码具有优良有限长性能和高效硬件实现的优点 [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]。广泛的仿真结果 [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] 已经表明设计良好的QC­LDPC码优于非结构化随机LDPC码。仿真结果还表明，非二进制原模图LDPC码的性能优于与其对应的二进制码 [ 18 ]。 由于QC­LDPC码和SC­LDPC码的优点，本文从理论上研究了在任意有限域上具有准循环结构的SC­LDPC码的构造，此类码称之为SC­QC­LDPC码。最近，二进制SC­QC­LDPC码的构造 [ 19 ] 使用了一种改进的渐进边缘增长(Progressive edge growth， PEG)算法 [ 20 ]。相反，本文构造SC­QC­LDPC码是基于有限域的确定性构造。这避免了耗时的计算机搜索，同时确保了校验矩阵的Tanner图的围长至少为6，这也通常保证了码的优良性能。
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user: 2. 预备知识 2.1. 有限域中元素的位置向量 考虑有限域 G F ( q ) ，q为一个素数的幂。令 α 为 G F ( q ) 的本原元，则 α 的q个幂次 α − ∞ = 0 ， α 0 = 1 ， α ， ⋯ ， α q − 2 表示出了 G F ( q ) 的所有元素，且 α q − 1 = 1 。 G F ( q ) 包含两个群：加法群和乘法群。 G F ( q ) 的q个元素在加法运算下构成加法群， G F ( q ) 的 q − 1 个非零元素在乘法运算下构成乘法群。 对于任意一个非零元素 α i ， 0 ≤ i < q − 1 ，我们定义一个 G F ( 2 ) 上的 q − 1 维向量： z b ( α i ) = ( z 0 ， z 1 ， ⋯ ， z q − 2 ) ，其中第i个分量 z i = 1 ，而其他 q − 2 个分量等于零。将这样只有一个1分量的 G F ( 2 ) 上的 q − 1 维向量称为元素 α i 的二进制位置向量(binary location­vector)。显然，域 G F ( q ) 中两个不同非零元素的二进制位置向量的1分量在不同位置上。元素0的二进制位置向量定义为 q − 1 维全零向量 z b ( 0 ) = ( 0 ， 0 ， ⋯ ， 0 ) 。类似地，对于任意一个非零元素 α i ， 0 ≤ i < q − 1 ，我们定义一个 G F ( q ) 上的 q − 1 维向量 z q ( α i ) = ( z 0 ， z 1 ， ⋯ ， z q − 2 ) ，其中第i个分量 z i = α i ，而其他 q − 2 个分量等于零。将这样只有一个 α i 分量的 G F ( q ) 上的 q − 1 维向量称为元素 α i 的q进制位置向量(q­ary location­vector)。元素0的q进制位置向量定义为 q − 1 维全零向量 z q ( 0 ) = ( 0 ， 0 ， ⋯ ， 0 ) 。 2.2. 有限域中元素的矩阵散列 令 δ 为 G F ( q ) 的一个非零元素。当 0 ≤ i < q − 1 时， α i δ 的二进制位置向量 z b ( α i δ ) 是 α i − 1 δ 的二进制位置向量 z b ( α i − 1 δ ) 的循环移位(右移一位)。因为 α q − 1 = 1 ，则 z b ( α q − 1 δ ) = z b ( δ ) 。因而， z b ( δ ) 就是 z b ( α q − 2 δ ) 的循环移位。以元素 δ ， α δ ， ⋯ ， α q − 2 δ 的二进制位置向量作为行，可以得到一个 G F ( 2 ) 上的 ( q − 1 ) × ( q − 1 ) 矩阵 A b ( δ ) 。该矩阵是一个循环置换矩阵(Circulant permutation matrix， CPM)，其每一行都是上一行的循环移位，而第一行是最后一行的循环移位。将矩阵 A b ( δ ) 称为元素 δ 在 G F ( 2 ) 上的 ( q − 1 ) 重二进制矩阵散列((q-1)­fold binary matrix dispersion)。类似地，我们以元素 δ ， α δ ， ⋯ ， α q − 2 δ 的q进制位置向量作为行，可以得到一个 G F ( q ) 上的 ( q − 1 ) × ( q − 1 ) 矩阵 A q ( δ ) 。该矩阵是一个q进制 α 倍循环置换矩阵(q­ary α­multiplied circulant permutation matrix)，其每一行都是上一行乘以 α 的循环移位，而第一行是最后一行乘以 α 的循环移位。将矩阵 A q ( δ ) 称为元素 δ 在 G F ( q ) 上的 ( q − 1 ) 重q进制矩阵散列((q-1)­fold q­ary matrix dispersion)。
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user: 4. 基于有限域构造SC­QC­LDPC码的一般方法 考虑 G F ( q ) 上一个满足 2 × 2 子矩阵约束 m × n 矩阵 B = [ b i ， j ] 0 ≤ i < m ， 0 ≤ j < n ，复制矩阵B形成B的一个二维半无限阵列 B r e p ： B r e p = [ b r e p ， i ， j ] 0 ≤ i ， j < ∞ = [ B B B B B … B … B B ⋮ ⋮ B … ⋮ ⋱ ] ， 其中对于任意 i ， j ≥ 0 ； b r e p ， i ， j = b ( i mod m ) ， ( j mod n ) 。其次，构造一个具有带对角线结构的 s × t 修饰矩阵 W b a s e = [ w b a s e ， i ， j ] 0 ≤ i < s ， 0 ≤ j < t ，使用 W b a s e 修饰 B r e p ( s ， t ) 形成一个SC基矩阵 B s c = B r e p ( s ， t ) ∘ W b a s e 。最后，利用 B s c 的二进制阵列散列形成一个 G F ( 2 ) 上的 s ( q − 1 ) × t ( q − 1 ) 矩阵 H s c ， q c ， b ，其零空间给出一个二进制SC­QC­LDPC码 C s c ， q c ， b ；类似地，利用 B s c 的q进制阵列散列形成一个 G F ( q ) 上的 s ( q − 1 ) × t ( q − 1 ) 矩阵 H s c ， q c ， q ，其零空间给出一个q进制SC­QC­LDPC码 C s c ， q c ， q 。 在原模图构造中，我们可以把修饰矩阵 W b a s e 看作是与SC原模图相对应的原模矩阵(每对变量节点(Variable node， VN)和校验节点(Check node， CN)之间的边数不超过1)。此外，上述结构等价于提升 W b a s e 相对应的SC原模图，其提升因子为 q − 1 。然而，提升(边的置换)是使用代数方法进行的。更一般地，这种构造也可以看作是SC­LDPC码的叠加构造 [ 21 ]，叠加基矩阵与修饰矩阵 W b a s e 完全相同。 对于给定的修饰矩阵 W b a s e ，我们可以得出最终的SC­QC­LDPC码的校验矩阵 H s c ， q c 完全取决于B的选择。下面的定理是关于B的选择如何影响最终的SC­QC­LDPC码的围长性质。 定理4：假设B是 G F ( q ) 上一个满足 2 × 2 子矩阵约束的 m × n 矩阵，且 B s c = B r e p ( s ， t ) ∘ W b a s e 。对于任意的 i 1 ， i 2 ， j 1 ， j 2 使得 w b a s e ， i 1 ， j 1 = w b a s e ， i 1 ， j 2 = w b a s e ， i 2 ， j 1 = w b a s e ， i 2 ， j 2 = 1 ，若 i 1 − i 2 、 j 1 − j 2 分别不能被m、n整除，则 B s c 满足 2 × 2 子矩阵约束。 证明：假设 B s c 不满足 2 × 2 子矩阵约束，则存在 i 1 ， i 2 ， j 1 ， j 2 ，使得 B s c ， i 1 ， j 1 B s c ， i 2 ， j 2 = B s c ， i 2 ， j 1 B s c ， i 1 ， j 2 ，且 w b a s e ， i 1 ， j 1 = w b a s e ， i 1 ， j 2 = w b a s e ， i 2 ， j 1 = w b a s e ， i 2 ， j 2 = 1 。再根据B和 B r e p ( s ， t ) 的关系，可得出 i 1 − i 2 、 j 1 − j 2 分别能被m、n整除，矛盾。因此， B s c 满足 2 × 2 子矩阵约束。 上述二进制和多进制SC­QC­LDPC码的结构是基于 G F ( q ) 上基矩阵B的 ( q − 1 ) 重二进制矩阵散列或q进制矩阵散列和修饰矩阵 W b a s e 构造，其中基矩阵B满足 2 × 2 子矩阵约束。现在的问题是如何构造基矩阵B和修饰矩阵 W b a s e 。接下来的三节将研究上述问题。
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user: 5. 基于有限域本原元的SC­QC­LDPC码构造 基矩阵B的构造： 对于 0 < u < q − 1 ，当且仅当u和 q − 1 互素， G F ( q ) 上的非零元素 α u 是一个本原元。 G F ( q ) 中本原元的个数K可由下式给出的欧拉函数确定，其中 p 1 ， p 2 ， ⋯ ， p k 是 q − 1 的不同素因子。 K = ( q − 1 ) ∏ i = 1 k ( 1 − 1 p i ) 设 { α u 1 ， α u 2 ， ⋯ ， α u K } 是 G F ( q ) 中K个本原元组成的集合，令 u 0 = 0 。构造 G F ( q ) 上的 ( K + 1 ) × ( K + 1 ) 矩阵： B ( 1 ) = [ b 0 b 1 ⋮ b m − 1 ] = [ α u 0 − u 0 − 1 α u 1 − u 0 − 1 ⋯ α u K − u 0 − 1 α u 0 − u 1 − 1 α u 1 − u 1 − 1 ⋯ α u K − u 1 − 1 ⋮ ⋮ ⋱ ⋮ α u 0 − u K − 1 α u 1 − u K − 1 ⋯ α u K − u K − 1 ] (5.1) 由上式，可以看出，矩阵 B ( 1 ) 具有以下结构性质：1) 每一行(列)的所有元素在 G F ( q ) 上是不同的元素；2) 每一行(列)包含一个有且仅有一个零元素；3) 任何两行(列)对应位置上的元素均不同；4) K + 1 个0元素均位于矩阵的主对角线上。 推论1：矩阵 B ( 1 ) 满足 2 × 2 子矩阵约束。 证明：基于定理1和定理2，对于矩阵 B ( 1 ) 的任意 2 × 2 子矩阵 B 2 × 2 ( 1 ) ，其元素属于第 i 1 行、第 i 2 行和第 j 1 列、第 j 2 列，其中 0 ≤ i 1 ， i 2 ， j 1 ， j 2 ≤ K + 1 且 i 1 ≠ i 2 、 j 1 ≠ j 2 ，其行列式 det ( B 2 × 2 ( 1 ) ) = ( α u j 1 − u i 1 − 1 ) ( α u j 2 − u i 2 − 1 ) − ( α u j 2 − u i 1 − 1 ) ( α u j 1 − u i 2 − 1 ) = ( α u i 1 − α u i 2 ) ( α u j 1 − α u j 2 ) α u i 1 + u i 2 ≠ 0 ，因此，矩阵 B ( 1 ) 满足 2 × 2 子矩阵约束。 因此， B ( 1 ) 可作为进行 ( q − 1 ) 重阵列散列的基矩阵来构造二进制和多进制SC­QC­LDPC码。 修饰矩阵 W b a s e 的构造： 基于定理4，选取一个具有SC结构原模图的原模矩阵 [ 22 ] 作为修饰矩阵来修饰基矩阵B。 B = [ 3 3 ] ⇒ B 0 = B 1 = B 2 = [ 1 1 ] 下面以几个例子来说明基于有限域本原元的SC­QC­LDPC码的构造。 5.1. 一类二进制SC­QC­LDPC码 例5.1. 基矩阵B的选取：将 G F ( 2 8 ) 作为构造码的域。注意到 2 8 − 1 = 255 可分解为 3 × 5 × 17 。根据欧拉方程可知 G F ( 2 8 ) 有 K = 255 × ( 1 − 1 / 3 ) ( 1 − 1 / 5 ) ( 1 − 1 / 17 ) = 128 个本原元。利用式(5.1)，我们可以构造一个128 × 128基矩阵B。 修饰矩阵 W b a s e 的选取：选择 L = 40 ， a = 3 ， b = 2 ， c = 1 ，且选择40个分量规则矩阵 { Δ k } ( 0 ≤ k ≤ 4 ) 为全一矩阵。 二进制SC­QC­LDPC码的构造：利用算法1给出的构造方法，可形成一个 G F ( 2 ) 上的5334 × 10，160矩阵 H s c ， q c ， b ，其零空间给出一个二进制SC­QC­LDPC码 C s c ， q c ， b 。 5.2. 一类多进制SC­QC­LDPC码 例5.2. 基矩阵B的选取：将 G F ( 2 6 ) 作为构造码的域。注意到 2 6 − 1 = 63 可分解为 3 × 3 × 7 。根据欧拉方程可知 G F ( 2 8 ) 有 K = 63 × ( 1 − 1 / 3 ) ( 1 − 1 / 7 ) = 36 个本原元。利用式(5.1)，我们可以构造一个36 × 36基矩阵B。 修饰矩阵 W b a s e 的选取：选择 L = 40 ， a = 3 ， b = 2 ， c = 1 ，且选择40个分量规则矩阵 { Δ k } ( 0 ≤ k ≤ 4 ) 为全一矩阵。 多进制SC­QC­LDPC码的构造：利用算法2给出的构造方法，可形成一个 G F ( q ) 上2646 × 5040矩阵 H s c ， q c ， q ，其零空间给出一个q进制SC­QC­LDPC码 C s c ， q c ， q 。
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user: 7. 基于有限域的乘法子群构造SC­QC­LDPC码 基矩阵B的构造：令 α 是 G F ( q ) 的本原元。假设 q − 1 不是素数。令 β = α k ， γ = α m ，其中k、m互素且 q − 1 = k m ，则 M 1 = { β 0 = 1 ， β ， ⋯ ， β m − 1 } 和 M 2 = { γ 0 = 1 ， γ ， ⋯ ， γ k − 1 } 构成了 G F ( q ) 上的两个循环乘法子群，且 M 1 ∩ M 2 = { 1 } 。当 0 ≤ i < k ，集合 γ i M 1 = { γ i ， γ i β ， ⋯ ， γ i β m − 1 } 是 M 1 的一个乘法陪集。循环子群 M 1 共有k个乘法陪集，包括其自身。当 0 ≤ j < m ，集合 β j M 2 = { β j ， β j γ ， ⋯ ， β j γ k − 1 } 是 M 2 的一个乘法陪集。循环子群 M 2 共有m个乘法陪集，包括其自身。构造 G F ( q ) 上大小为 k × m 的矩阵： B ( 3 ) = [ b 0 b 1 ⋮ b m − 1 ] = [ 0 β − 1 ⋯ β m − 1 − 1 γ − 1 γ β − 1 ⋯ γ β m − 1 − 1 ⋮ ⋮ ⋱ ⋮ γ k − 1 − 1 γ k − 1 β − 1 ⋯ γ k − 1 β m − 1 − 1 ] (7.1) 其中，第i行的分量可通过将 M 1 的第i个乘法陪集中每一个元素减去 G F ( q ) 中的元素1得到的；第j行的分量可通过将 M 2 的第j个乘法陪集中每一个元素减去 G F ( q ) 中的元素1得到的。 由上式，可以看出，矩阵 B ( 1 ) 具有以下结构性质：1) 有且仅有一个0元素，其位于左上角，其余 k m − 1 个元素均是 G F ( q ) 上的非零元素；2) 任意两行的m个对应位置上的元素均不相同；3) 任意两列的k个对应位置上的元素均不相同；4) 所有元素均是 G F ( q ) 上的不同元素。 推论3：矩阵 B ( 3 ) 满足 2 × 2 子矩阵约束。 证明：基于定理1和定理2，对于矩阵 B ( 3 ) 的任意 2 × 2 子矩阵 B 2 × 2 ( 3 ) ，其元素属于第 i 1 行、第 i 2 行和第 j 1 列、第 j 2 列，其中 0 ≤ i 1 ， i 2 ≤ k 、 0 ≤ j 1 ， j 2 ≤ m 且 i 1 ≠ i 2 、 j 1 ≠ j 2 ，其行列式 det ( B 2 × 2 ( 3 ) ) = ( γ i 1 β j 1 − 1 ) ( γ i 2 β j 2 − 1 ) − ( γ i 1 β j 2 − 1 ) ( γ i 2 β j 1 − 1 ) = ( γ i 1 − γ i 2 ) ( β j 2 − β j 1 ) ≠ 0 ，因此，矩阵 B ( 3 ) 满足 2 × 2 子矩阵约束。 修饰矩阵 W b a s e 的构造： 基于定理4，选取一个结构化不规则LDPC码的原模图，其相对应的原模矩阵为： V * = [ 1 2 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 ] ， 将多边原模图分解成二进制矩阵之和，将V分解为 V 3 和 V 4 ，使得 V * = V 3 + V 4 ，其中 V 3 = [ 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 ] ， V 4 = [ 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 ] ， 利用使用展开技术(unwrapping technique)来构造修饰矩阵 W b a s e ： W b a s e = [ V 3 V 4 V 3 V 4 V 3 V 4 ⋱ ⋱ V 3 V 4 ] . (7.2) 下面以几个例子来说明基于有限域的乘法子群SC­QC­LDPC码的构造。 7.1. 一类二进制SC­QC­LDPC码 例7.1. 基矩阵B的选取：将 G F ( 2 8 ) 作为构造码的域。令 α 为 G F ( 2 8 ) 的本原元( G F ( 2 ) 的一个扩域)。可以看到， 2 8 − 1 = 255 ，其可以分解为5和51的乘积，且它们互素。令 β = α 5 ， γ = α 51 。集合 M 1 = { β 0 = 1 ， β ， ⋯ ， β 50 } 和 M 2 = { γ 0 = 1 ， γ ， ⋯ ， γ 4 } 构成了 G F ( q ) 上的两个循环乘法子群，且 M 1 ∩ M 2 = { 1 } 。利用式(7.1)，我们可以构造一个5 × 51基矩阵B。 修饰矩阵 W b a s e 的选取：选择 L = 26 ，利用式(7.2)，我们可以构造一个162 × 208修饰矩阵 W b a s e 。 二进制SC­QC­LDPC码的构造：利用算法1给出的构造方法，可形成一个 G F ( 2 ) 上20，574 × 26，416矩阵 H s c ， q c ， b ，其零空间给出一个二进制SC­QC­LDPC码 C s c ， q c ， b 。 7.2. 一类多进制SC­QC­LDPC码 例7.2. 基矩阵B的选取：将 G F ( 2 6 ) 作为构造码的域。令 α 为 G F ( 2 6 ) 的本原元( G F ( 2 ) 的一个扩域)。可以看到， 2 6 − 1 = 63 ，其可以分解为7和9的乘积，且它们互素。令 β = α 7 ， γ = α 9 。集合 M 1 = { β 0 = 1 ， β ， ⋯ ， β 8 } 和 M 2 = { γ 0 = 1 ， γ ， ⋯ ， γ 6 } 构成了 G F ( q ) 上的两个循环乘法子群，且 M 1 ∩ M 2 = { 1 } 。利用式 ，我们可以构造一个7 × 9基矩阵B。 修饰矩阵 W b a s e 的选取：选择 L = 26 ，利用式(7.2)，我们可以构造一个162 × 208修饰矩阵 W b a s e 。 多进制SC-QC-LDPC码的构造：利用算法2给出的构造方法，可形成一个 G F ( q ) 上20，574 × 26，416矩阵 H s c ， q c ， q ，其零空间给出一个q进制SC-QC-LDPC码 C s c ， q c ， q 。
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user: 8. 结论 本文提出了一种构造二进制和多进制SC-QC-LDPC码的一般方法，所提出的方法是基于在有限域 G F ( q ) 上对满足 2 × 2 子矩阵约束的修饰基矩阵的阵列散列，由此导出的稀疏校验矩阵所对应的Tanner图的围长至少为6。基于一般方法，本文提出了3种构造二进制和多进制SC-QC-LDPC码的特定方法，由此构造出了6类二进制SC-QC-LDPC码和多进制SC-QC-LDPC码。
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user: 摘要 东营凹陷沙二段是认识程度较低的层系，具有较大勘探潜力。通过对东营凹陷沙二段构造油藏成藏条件进行统计分析和典型油藏解剖，明确了沙二段构造油藏成藏规律：沙二段构造油藏来自沙三下亚段和沙四上亚段烃源岩，具有单一油源或多源混合成藏得特点，既有沙三下亚段、沙四上亚段烃源岩产生油气的混合，也有不同洼陷来源的油气混合；输导体系由油源断层和骨架砂体组成，具有三种油气输导方式，即油源断层垂向输导，断层砂体侧向输导，断层砂体阶梯性输导，以油源断层垂向输导为主；断层和三角洲平原–前缘和滩坝砂体匹配控制了构造圈闭的形成。该成果对济阳坳陷沙二段构造油藏勘探有一定指导作用。
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user: 1. 引言 断陷盆地油气成藏规律研究，一直是石油地质学界研究的热点 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]。沙二段是东营凹陷高钻遇低认识的重要层系。东营凹陷1972年第一次上报沙二段探明石油储量，截至2020年底，共上报探明石油地质储量8.4亿吨，涵盖了胜坨、东辛等21个油田。其中，1986年和1994年上报的储量过亿，分别5.5亿和1.5亿，占总上报探明储量的65%和18%，展现了较大勘探潜力。传统认为沙二段发育大规模的三角洲沉积和河道砂体，储层特别发育且埋深相对较浅，储层物性相对较好，一旦发现油气藏产能较高，一般不需要措施，是相对高效的勘探层系。在当前以效益为中心的勘探阶段，沙二段引起了人们的重视。目前，东营凹陷沙二段文献较少，主要集中在层序界面识别、沉积相研究、储层精细描述、油气富集规律、油气运移模式等方面 [ 4 ] - [ 9 ]。因此，东营凹陷沙二段研究程度较低，制约了沙二段油气的勘探。本文通过对东营凹陷沙二段构造油藏各储量块成藏条件进行统计分析和过沙二段油气显示井、油流井典型油藏剖面进行解剖，总结沙二段构造油藏成藏规律，以期对相同类型盆地、相同层系油藏勘探提供借鉴。
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user: 2. 区域地质背景 东营凹陷位于济阳坳陷南部，是一个北断南超、北陡南缓的开阔箕状凹陷，北部受陈南断层控制，埋藏深，而南部地区第三系逐渐向鲁西隆起超覆，地层较薄(图1)。北以陈家庄凸起为界，南为鲁西隆起，东为青坨子凸起，西为滨县、青城凸起，总面积约5700 Km 2 。在凹陷内发育利津、牛庄、博兴和民丰4个次级洼陷 [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]。东营凹陷主要二级断层包括：胜北断裂带、滨南–利津断裂带、高青–平南断裂带、中央断裂带、八面河断裂带、陈官庄–王家岗断裂带、石村断裂、博兴断裂。 图1. 东营凹陷沙二段断裂体系
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user: 3. 油藏特征 东营凹陷沙二段构造油藏是位于压力封存箱之外远离烃源岩的常压油藏，主要发育断块油藏和背斜油藏。从目前发现的储量来看，北部陡坡带占60%，中央背斜带占33%，南部缓坡带占7%。从油藏的分布层位来看，东营沙二下、沙二上均有分布，其中以沙二下亚段构造油藏分布最多。
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user: 4. 成藏规律 4.1. 单一油源或多源混合成藏 东营凹陷沙二段构造油藏来自沙三下亚段烃源岩、沙四上亚段烃源岩或者沙三下亚段烃源岩和沙四上亚段烃源岩混合的油气 [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]。沙二段混合型油藏具有多油源混合成藏的特点，即有同一洼陷来自沙三下亚段和沙四上亚段烃源岩的油气混合，也有来自不同洼陷的油气混合。东营凹陷北部胜北断裂带沙二段油藏，位于胜利村背斜的沙二段原油来自利津洼陷沙四段烃源岩，具有高γ-蜡烷、低C27重排甾烷、低4-甲基甾烷的特征。位于坨庄背斜的沙二段原油来自利津洼陷沙三下亚段烃源岩，具有低γ-蜡烷、高C27重排甾烷、高4-甲基甾烷的特征。而位于坨庄和胜利村两个背斜的沙二段鞍部的原油特征介于上述两类原油之间，具有混源特征。东营凹陷中央隆起带沙二段油藏既有利津洼陷沙三下亚段和沙四上亚段烃源岩的油气，又有牛庄洼陷三下亚段和沙四上亚段烃源岩的油气。南部乐安油田沙二段油藏既有牛庄洼陷三下亚段和沙四上亚段烃源岩的油气，也有博兴洼陷三下亚段和沙四上亚段烃源岩的油气。 4.2. 多种油气输导方式 东营凹陷沙二段构造油藏的输导体系由油源断层和骨架砂体组成。油源断层沟通了烃源岩，在断层活动时，将烃源岩生成的油气垂向运移至沙二段地层。如陡坡滨南—胜北断裂带、缓坡王家岗—陈官庄断裂带、凹陷中部的中央断裂带以及高青断层等。这些断层是直接与烃源岩连接的主力通道。沙河街组三段至二段沉积时期，东营凹陷发育了的多期三角洲沉积，这些三角洲砂体也是东营凹陷油气大规模横向运移的主要输导层。多期砂体叠置与断层配合形成了东营凹陷立体的输导格架。 东营凹陷沙二段构造油藏输导体系包括三种输导油气方式：油源断层垂向输导，断层砂体侧向输导，断层砂体阶梯性输导，以油源断层垂向输导为主(图2)。在洼陷带以油源断层垂向输导油气为主，断层砂体侧向运移为辅。如胜北断裂带的坨94断层和南北向断层分别沟通了沙三段和沙四段烃源岩，为沙二段的油源断层，对沙二段油气的垂向运移具有重要作用。在斜坡带和中央隆起带，输导体系主要由断层和砂体构成，二者呈“阶梯状”运移油气，构成“阶梯状”输导体系。 图2. 东营凹陷草25-陈15井南北向油藏剖面图 4.3. 断层、有利相带匹配控制了圈闭形成 断层、三角洲平原–前缘和滩坝砂体匹配控制了构造圈闭的形成。 东营凹陷沙二段构造油藏大都分布在二、三级油源断层附近。东营凹陷断裂系统发育，二、三级油源断层沟通了油源和沙二段构造圈闭，将沙三下、沙四上亚段烃源岩生成的油气运移到沙二段圈闭中形成构造油藏。 沉积相是沉积环境及在该环境下形成的沉积物或沉积岩特征的综合 [ 16 ]。沉积相带控制了砂体分布，进而控制了油藏分布。通过大量的岩心观察以及测井、地震等相标志的详细研究，综合考虑东营凹陷构造背景、物源供给、气候等多种地质背景，根据地震相、岩心观察和测井相分析，确定东营凹陷沙二段主要发育辫状河三角洲、浅水辫状河三角洲、扇三角洲、滨浅湖4种沉积相类型(图3、图4)。东营凹陷沙二上亚段发育三角洲及辫状河三角洲，其中南坡东段发育浅水三角洲；沙二下亚段多发育辫状河三角洲。青城凸起、青坨子凸起、滨县凸起均发育扇三角洲。 根据油气显示和储量分布情况，东营凹陷沙二段构造油藏主要分布于扇三角洲前缘水下分流河道砂体、辫状河三角洲平原-前缘分流河道砂体、浅水三角洲平原-前缘分流河道砂体和滩坝砂体。受控于三角洲展布面积，沙二下亚段油层及含油层分布情况明显优于沙二上亚段。 对构造圈闭来说，断层的封堵能力是成藏的首要因素，断层的断距与地层中的砂地比的合理匹配是决定断层封堵性的条件。通过油层与断层断距的变化关系发现，油层厚度与断层断距具有正相关性。砂地比30%~50%的区域有利于储存油气。 图3. 东营凹陷沙二上亚段沉积体系图 图4. 东营凹陷沙二下亚段沉积体系图
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user: 5. 结论 与前人研究相比，通过对东营凹陷沙二段构造油藏成藏条件进行统计和典型油藏解剖，明确了东营凹陷沙二段构造油藏的分布和成藏规律。主要结论如下： 1) 东营凹陷沙二段构造油藏主要分布在北部陡坡带和中央背斜带。 2) 东营凹陷沙二段构造油藏成藏规律： ① 单一或多源混合成藏。 ② 三种输导油气方式：油源断层垂向输导，断层砂体侧向输导，断层砂体阶梯性输导。 ③ 断层、有利相带匹配控制了圈闭形成。
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user: 1. 引言 作者在文献 [ 1 ] [ 2 ] 推广了复变函数理论，建立了非均匀复变函数理论，给出了非均匀拉普拉斯方程与非均匀Cauchy-Riemann方程组的关系，获得了非均匀Cauchy积分定理，Cauchy积分公式。随后在文献 [ 3 ] 中建立了非均匀解析函数的级数理论，获得了泰勒级数展开定理，并在此基础上在文献 [ 4 ] 中建立了非均匀双边幂级数的级数理论，给出了非均匀解析函数的孤立奇点分类。本文在此在文献 [ 3 ] [ 4 ] 基础上建立非均匀留数的定义以及一些基本的计算留数的方法，从而把文献 [ 5 ] - [ 11 ] 中的复变函数理论进一步推广到非均匀复变函数中。为进一步建立非均匀函数的理论与复变函数理论的关系提供坚实的基础。
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user: 4. 非均匀复平面上的幅角原理 幅角原理又称柯西幅角原理，幅角原理可以快速地计算出方程在复数域内孤立零点或孤立奇点的个数。接下来，我们将其推广到非均匀复平面上。 引理4.1 设 g ( z ) 是非均匀复平面上的亚纯函数，若a是 g ( z ) 的p阶零点或q阶极点，则 g ′ ( z ) / g ( z ) 是 z = a 的一阶极点。 证明：若a是 g ( z ) 的p阶零点，则 g ( z ) = ( z − a ) p f ( z ) ， f ( z ) ( f ( a ) ≠ 0 ) 在定义域上解析。 而 g ′ ( z ) = p ( z − a ) p − 1 f ( z ) + ( z − a ) p f ′ ( z ) ， 故， f ′ ( z ) f ( z ) = p ( z − a ) p − 1 f ( z ) + ( z − a ) p f ′ ( z ) ( z − a ) p f ( z ) = p z − a + f ′ ( z ) f ( z ) ， 又因为 f ( z ) ( f ( a ) ≠ 0 ) 在定义域上解析，所以 g ′ ( z ) / g ( z ) 是 z = a 的一阶极点。 当a是 g ( z ) 的q阶极点时证明方法类似。 定理4.2 (幅角原理)若 g ( z ) 是定义在简单周线 ∂ D 所围区域D的非均匀亚纯函数，并且在 ∂ D 上不存在 g ( z ) 的零点，则 k 2 π j ∫ ∂ D g ′ ( z ) g ( z ) d z = P − Q . 其中，P为区域DQ内 g ( z ) 零点的个数，Q为D内 g ( z ) 极点的个数。 证明：由于 g ( z ) 在D内除了各极点外都是解析的，不妨设 a i ， b j 分别是 f ( z ) 在定义域上的零点和极点，根据引理4.1及一阶极点的计算公式，有 R e s z = a i f ′ ( z ) f ( z ) = p i ， R e s z = b j f ′ ( z ) f ( z ) = − q j 。 所以，由非均匀留数定理 有 k 2 π j ∫ D f ′ ( z ) f ( z ) d z = ∑ a i = 1 k 1 p i − ∑ b j = 1 k 2 q j . 令 ∑ a i = 1 k 1 p i = P ， − ∑ b j = 1 k 2 q j = − Q ，就得到结论。 现在设h是从简单周线C到周线 Γ 上非均匀复平面的映射，且h在C上不存在零点，原点不在 Γ 内。令 c 0 为C上一点，由h从 c 0 在 Γ 上的像为 τ 0 。当 c 0 移动到 c k ，对应地， Γ 上的 τ 0 随之移动到 τ k 。假定点 τ 0 处的幅角主值为 θ 0 ，当 c 0 沿同一方向绕C一周回到 c 0 时， τ 0 也绕 Γ 一周移动到 τ k ，设此时 τ k 处的幅角主值为 θ k 。映射h保证了 θ k − θ 0 = N ， N ∈ ℤ 。并且， N 2 π = M ∈ ℤ ，M表示点 τ k 在沿着 Γ 运动过程中围绕原点的圈数。 定理4.3 (幅角原理)若 g ( z ) 是定义在简单周线 ∂ D 所围区域D的非均匀亚纯函数，并且在 ∂ D 上不存在 g ( z ) 的零点，则 M = P − Q ，其中，P为D内 g ( z ) 零点的个数，Q为D内 g ( z ) 极点的个数。 证明：于是，只要证明 2 π j M = k ∫ ∂ D g ′ ( z ) g ( z ) d z ，然后由定理4.2.1便可得到该结论。 首先，令 z = z ( t ) ，将 τ k 表示成指数形式，就有 τ = ρ ( t ) e j φ ( t ) ，也就是……再由复合函数求导可得， g ′ [ z ( t ) ] z ′ ( t ) = ρ ′ ( t ) e j φ ( t ) + j ρ ( t ) e j φ ( t ) φ ′ ( t ) . 所以， ∫ ∂ D g ′ ( z ) g ( z ) d z = ∫ a b ρ ′ ( t ) ρ ( t ) d t + j ∫ a b φ ′ ( t ) d t ， 因为 ρ ( b ) = ρ ( a ) ， φ ( b ) − φ ( a ) = 2 π M k ， 就可以得到结论 ∫ D g ′ ( z ) g ( z ) d z = 2 π j M k 。
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user: 摘要 河流崩岸是江河沿岸常见的地质现象，具有不可忽视的破坏性，随着岸线的开发和利用，河流崩岸逐渐受到相关学者和政府部门的关注和重视。为了加强读者对于国内外河流崩岸研究的了解，推动河流崩岸的相关研究进程，本文通过参考大量河流崩岸的研究资料与文献，回顾了国内外河流崩岸的研究历程，对河流崩岸的监测手段、模拟方法以及形成机制3个方面的研究进展进行评述。在此基础上，本文讨论了目前崩岸研究存在缺乏多学科融合研究、理论模式不完善、模拟方法不准确的问题。提出要利用先进的监测技术和方法，扩大崩岸研究的时间尺度和空间尺度，加强崩岸的灾害链研究，为预测河流崩岸及制定防治措施奠定基础。
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user: 1. 引言 河流崩岸是指由土石组成的河岸、湖岸因受水流冲刷，在重力作用下土石失去稳定沿河岸的岸坡产生崩落、崩塌和滑坡等现象。这种现象频繁发生于世界上所有的天然江河沿岸，如美国密西西比河下游、欧洲莱茵河历史上都发生过多次崩岸。我国的七大江河也普遍存在崩岸现象，以长江中下游河段最为典型 [ 1 ] [ 2 ]，其崩岸现象十分严重，崩岸长度占长江中下游全部江岸的35.7% [ 3 ]。尤其是在1998年洪水期间，长江中下游干堤3822公里中，外滩崩岸的长度达1520余公里，占沿江总长度的41% [ 4 ]。近年来(2018年12月至2019年11月)，长江干流、主要支流共发生河道崩岸71处，崩岸长度22，423米，其中长江中下游干流20处，长度5095米；主要支流51处，长度17，328米 [ 5 ]。 图1. 指南村崩岸航拍照片 崩岸的发生时间短，坍塌体积大，坍塌进深远，而且难于预测，一旦发生将会导致很多环境、地质问题，强度大的崩岸甚至直接威胁沿岸人民财产安全。如2017年在江苏省扬中市指南村发生的崩岸造成江岸线坍失540 m，坍失主江堤440 m，坍江最大进深190 m，坍入主江堤堤后最大距离51 m，坍失房屋9户、江堤涵洞1座，坍失面积9.733 hm 2 [ 6 ] (见图1)。治理和安置费用达到了4亿元。随着岸线的开发利用，崩岸现象受到了相关部门的重视，国内外学者对于崩岸进行了大量的研究。 本文通过回顾国内外河流崩岸的研究历程，对河流崩岸的监测手段、模拟方法以及形成机制3个方面的研究进展进行评述，以期读者对于国内外崩岸研究有进一步的了解，从而推动河流崩岸的相关研究进程。
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user: 2. 国内外研究历程 2.1. 国外研究进展概述 国外对于冲积河流崩岸的研究起步较早，最早可以追溯到19世纪中后期，但当时研究以经验性的总结分析为主，鲜有理论性研究成果，并且也往往局限于某单一学科(王路军，长江中下游崩岸机理的大型室内实验研究)，如1863年Fergusson J. [ 7 ] 通过长时间持续观测，调查研究由于蜿蜒河流横向摆动引起的河岸崩坍。20世纪中期，人类开始大规模开发利用岸线，借助港口这一天然的运输优势发展交通、贸易及制造等行业，崩岸现象受到越来越多学者的重视。这一时期的崩岸研究通过在野外实测获得数据，配合河流崩岸的相关历史资料进行分析，以研究探寻影响崩岸发生的因素 [ 8 ] [ 9 ]。与此同时，对于崩岸的野外调查手段、样品采集的方法和室内物理力学实验的技术规范也在不断地进步与完善。1988年，美国陆军工程兵团 [ 10 ] [ 11 ] 针对密西西比河的崩岸问题，开展了野外无扰动取样和室内土工试验测量工作。 20世纪80年代至今，随着研究的深入，单一学科方向的研究已经满足不了研究需求，为了模拟崩岸的形成过程，达到揭示崩岸形成机制的目的，欧美等发达国家开始进行多学科联合的研究工作，并在此基础上提出了多种岸坡崩塌的概念模型 [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]。概念模型的提出促进了崩岸研究由定性分析到定量分析的转变，对于崩岸模型的数值模拟成为了新的研究重点。学者们不断改进模型，通过添加新的参数来完善模型，渗流、孔隙水、岸坡表面植物的种类及年龄等因素被纳入影响岸坡土体稳定性因素的考虑范围 [ 17 ] [ 18 ]。大量高科技也被用于崩岸的调查和动态监测中，如电感应侵蚀针、激光雷达系统、三维激光扫描仪、多波束测深仪 [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] 等。得益于遥感影像和航空拍摄技术的发展，学者们使用高分辨率遥感影像分析大尺度空间区域及时间跨度的河岸崩塌量动态变化，这使得崩岸研究更加系统化。 2.2. 国内研究进展概述 相对于国外，我国对于崩岸的研究起步较晚。国内研究早期主要以经验观察为主，研究对象也只是单个或几个崩岸。20世纪70年代，荆江河床试验站、汉口水文总站和南京河床实验站根据长江河道观测资料对长江的崩岸进行分析 [ 24 ]，是国内较早对于崩岸的研究。随后陈引川 [ 25 ]、余文畴 [ 26 ]、王家云 [ 27 ]，黄本胜 [ 28 ] 等人从水流作用，岸滩土体本身物理性质，河床变化等多个角度研究崩岸，但当时国内对崩岸现象的认识和治理还处在感性和经验阶段，对于崩岸的机理缺乏系统性的研究，其研究对象也相对集中在长江中下游和黄河流域。 21世纪以来，我国的河流崩岸研究取得了一系列成果。主要体现在：通过收集野外调查、数据采集、对崩岸进行分类 [ 29 ]，设计各种崩岸室内试验模型，对崩岸的形成机理及预测进行了广泛研究 [ 4 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]；对崩岸进行长期监测 [ 33 ]，填补了缺乏准确的长期监测数据来支持崩岸演变的空缺；量化影响崩岸发生的因素，并进行岸坡稳定性评价 [ 34 ]；运用多种监测设备组成的多模态传感器系统对崩岸进行融合研究 [ 35 ] [ 36 ]；崩岸治理技术的极大提高 [ 37 ] [ 38 ]。研究的对象也从长江、黄河扩大到黑龙江、乌苏里江、珠江、汉江等河流 [ 39 ]。 2.3. 国内外河流崩岸研究总体进展及差异性 由上述国内外关于河流崩岸的研究进展可以看出，河流崩岸研究总体进展是由定性的经验认识到定量的理论研究发展的过程，研究思维也从单一学科的研究发展成多学科的联合研究。早期河流崩岸的研究重点关注崩岸产生原因、发展速度以及影响因素，之后的研究重点包含评价河岸的稳定性、预测崩岸发生的可能性和规模、模拟重建崩岸过程、分析崩岸发育特征和形成机制、探究崩岸治理技术等多个方面。研究手段从野外调查观测发展为如今的室内实验、数值模拟、遥感和航拍、多模态传感器系统融合研究等多种手段共同研究。 国内外河流崩岸研究差异性主要体现在研究的起步时间、研究对象的范围和调查监测的手段上。国外河流崩岸的研究起步较国内早。国外对于崩岸研究的直接成果并不多，他们主要是从河岸侵蚀与河岸稳定性出发 [ 40 ]，研究对象主要为某一地区或河段的崩岸总体，很少对单个崩岸进行研究；而国内对一些典型的大型崩岸从岸坡土体、水流冲刷、地下水渗流等各个方面进行独立研究。在调查监测手段上，国外采用河岸侵蚀监测的方法监测崩岸，国内的监测手段针对性更强，比如采用多模态传感器系统、超声波深度查找器、高密度电法等方法对崩岸进行监测 [ 33 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 41 ]，具有高精度、长周期、轻工作量等优势。
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user: 3. 河流崩岸的监测 为了及时掌握河流岸坡的侵蚀情况，发现或预报潜在崩岸险情，同时获取崩岸发生过程中的地质数据，必须对岸坡进行具有全面性、系统性和连续性的监测。监测方法目前主要为以下三种：野外观测、地形测量、遥感影像和航空拍摄。这三种方法分别对应不同的空间尺度：野外观测的监测范围在数米至数百米，地形测量的监测范围是数公里，遥感影像的监测范围为数公里至数十公里。 早期的野外观测主要采用侵蚀针法与断面法对河岸进行调查与动态监测。侵蚀针法最早由Wolman [ 8 ] 使用于崩岸的监测中，通过定期测量测针出露于地表的长度来反映侵蚀深度，在岸坡侵蚀崩塌的监测工作中起到了非常重要的作用 [ 42 ]。但这种方法只能得到短期的观测数据，易受人为干扰，甚至侵蚀针可能随河岸崩塌而丢失。为了更好地了解地层分布情况、岩性特征、土体渗透系数以及满足土工实验的取样要求，在研究区布设工程地质钻孔与水文地质钻孔进行水文监测，并放入水位计监测地下水水位、温度等，必要时还可以建立地下水监测网做更深入的调查研究 [ 43 ]。 随着遥感技术和航拍技术的发展，遥感影像、航空摄影成了学者们监测崩岸的常用手段，这些技术可用来监测较大空间和较长时间尺度上的河岸崩塌情况，具有重复周期短、分辨率高、节省人力、不易扰动河岸等优点。杨则东 [ 44 ] 等人利用多时相遥感资料，监测分析了长江安徽段岸带变迁形式和崩岸特征，并按12个不同河型段进行了具体分析和研究。Rose [ 23 ] 利用航片、机载激光雷达结合的方式监测了新西兰怀波阿河16公里和28公里的河岸在过去的5年中河岸的侵蚀崩塌情况。 近年来，崩岸研究对于地形的精度要求不断提高，不少地形测绘技术被应用于崩岸监测。陆上地形监测一般采用三维激光扫描、全站仪电子平板、草图编码法(GNSS RTK或全站仪极坐标法采集数据)等方法，水下地形监测技术一般包括浅地层剖面测量技术、单波束和多波束测量技术 [ 45 ]。张家豪 [ 35 ] [ 36 ] 利用多波束测深仪、三维激光扫描仪、浅地层剖面仪、双频ADCP、Trimble-差分GPS、RTK等组成的多模态传感器系统(见图2)，对长江铜陵太阳洲水道凹岸河段窝崩边坡的沉积地貌和水动力特征进行陆上与水下联合测量和三维地形数据的融合调查研究，该方法集成度高，克服了传统人工接触测量方法或遥感影像法的不易实施性和不准确性。另外，为了获得长期监测数据Ji [ 33 ] 使用超声波深度查找器对蓄水库区进行长达数年的监测。物探技术也被用来辅助监测调查，汤金云 [ 41 ] 于2009年将高密度电法技术应用于崩岸的调查，该技术的原理是采用点阵式布电极通过向大地供直流电建立起稳定的人工电场，在地表某点观测垂向和水平方向的电阻率变化，以达到地质解释的目的。该技术采集量大、效率高、地电信息丰富。林松 [ 46 ] 等人在随后的研究中使用了该方法，但高密度电法也有局限性，如要求地形起伏不能太大、成本较高等。 图2. 搭载多模态传感器系统的无人船 此外还有其他的一些监测调查方法，如Boorman [ 47 ] 利用EMD (Erosion Measurement Device)装置调查植被岸坡的抗侵蚀能力。中国地质调查局南京地质调查中心利用光纤监控技术构建了堤防安全分布式光纤监控系统(见图3)，弥补了当前常规监测手段测点密度低、无法长距离和大范围、测试效率低、自动化程度低等不足，为崩岸监测提供了新的技术手段。 图3. 堤防安全分布式光纤监控系统示意图
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user: 4. 河流崩岸的模拟 长期以来，学者们一直致力于重建崩岸的形成过程，以期对崩岸的形成机制和岸坡稳定性评价有更深的研究。模拟是直接反应崩岸形成过程的手段，也是能将研究量化的方法。冲积河流崩岸的模拟分为室内水槽的物理模拟和数值模拟两种。早期的理论不够成熟，物理模拟还是主要的手段，研究发展至今，形成了物理模拟与数值模拟相互结合、相互验证的局面。 关于室内水槽的物理模拟，王路军 [ 48 ] 利用概化水槽实验开展了直道和弯道水流模拟型实验在多因素组合作用下单一因素变化对岸坡稳定性影响的模拟研究。王延贵 [ 4 ] 选用精煤、电木粉和塑料沙作为试验用沙，设计了崩岸机理试验模型，成功模拟出了弯曲河道与顺直河道的崩塌以及四种崩塌形式(滑崩、倒崩、片崩、条崩)。Stefanovic [ 49 ] 利用室内水槽实验，模拟在降雨和控制径流条件下的曲折河岸崩塌过程。室内水槽的物理模拟是一种直观的研究崩岸的方法，但由于其空间局限性，模拟结果与实际仍然存在误差。 数值模拟方面，BSTEM (Bank Stability and Toe Erosion Model)是目前较为成熟的河岸稳定性计算模型。BSTEM模型以Osman提出的河床冲刷与河岸侵蚀模型为基础 [ 12 ]，Darby [ 14 ] 通过增加孔隙水重量与静水压力来研究不同土体特性对河岸稳定性影响，Simon [ 50 ] 又在此基础上提出了分层模拟的想法，形成了“河岸稳定性及坡脚侵蚀模型”(BSTEM)的雏形。后期经过Midgley [ 51 ] 等人的改进，在模型中增加了崩塌角的计算程序，河岸坡度、高度为基础生产简单剖面的功能，河岸的几何形态模块，植物根系固土模型和纤维束模型 [ 18 ] [ 52 ]；并且简化了一些代码，去除了一些假设条件；整合了多种河岸安全系数的计算方法和崩塌机制。直至现在BESTEM已经发展到5.4版本，具备相当完善的崩岸过程模拟功能和预测功能，不仅可用于评价岸坡稳定性，还可根据输入的参数估算崩塌的规模。宗全利 [ 53 ] 采用BSTEM模型对二元结构河岸的崩塌过程进行了模拟。李志威 [ 54 ] 采用BSTEM模拟黄河源弯曲河流了河岸侵蚀和崩塌过程，丁彬 [ 32 ] 利用BSTEM模型对长江安徽段和悦洲典型断面的岸坡崩退过程进行了模拟。但是BSTEM模型仍然存在一些不足 [ 55 ]，比如模型计算需要依赖庞大的野外资料收集，成本较高；无法考虑岸坡上部荷载对稳定性的影响，对上部荷载较高的岸坡进行模拟的结果与实际相差较大等。除了上述模型，学者们基于不同的研究角度，提出其它数值模型。夏军强 [ 56 ] [ 57 ] [ 58 ] 将平面二维水沙数学模型与建立在力学基础上的粘性河岸冲刷模型结合，建立了河床变形的平面二维混合模型，该模型能同时模拟天然河道的纵向与横向变形，尤其适用于河床纵横向变化都十分剧烈的河段。假冬冬 [ 59 ] 建立了河道摆动的三维数值模型来模拟荆江典型河段河岸崩塌及处理由崩岸引起的河道摆动过程。此外，常规的数值模拟软件比如Flac 3D、Matlab、Geo-studio [ 42 ] [ 60 ] [ 61 ] 等也可以运用于崩岸的数值模拟研究。
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user: 5. 河流崩岸的形成机制 河流的复合河岸通常表现为二元结构，即上层为粘土或淤泥质粘土，下层为粉细砂层 [ 62 ] [ 63 ] [ 64 ]。在水流冲刷作用下，砂土与粘性土的运动特点和运动机理是不一样的。对于松散的砂土，重力起主要作用，当水流流速大于泥沙临界起动流速时，土体颗粒将随着水流流失；对于粘性土，土颗粒间粘结力、静电引力及胶结作用力起主导作用，其最小临界抗冲流速比粉细砂大得多。因此，上层粘土很难被冲动，而下层粉细砂土非常容易达到起动状态。下层砂土流失，上层粘土失去支撑不断下陷崩塌。 水流作用包括三个方面：纵向水流冲刷作用、弯道环流作用和回流淘刷作用。一般情况下纵向水流冲刷作用是影响河流崩岸的首要因素。根据水流挟沙力表达式S = k(U 3 /ghω) m 发现纵向水流越靠近岸流速越大，近岸单宽流量越大，水流的剪切应力越大，对河床和河岸的冲刷作用也越强。水流冲刷走了泥沙，河流宽度增加，近岸水流速也随之增大，如此反复，冲刷作用强度越来越大 [ 65 ] [ 66 ]。根据统计，蜿蜒河道的迁移过程中最有可能发生河岸冲刷与崩岸，Nanson [ 67 ]、Biedenharn [ 68 ] 研究表明弯道处沿着凹岸的河水流速增加，导致弯曲段的冲刷普遍要比顺直段严重。李宝璋 [ 69 ] 的研究发现在汛期，河流水流量与流速均增大，纵向水流冲刷作用增强，岸坡不断遭到侵蚀，河流宽度增加，回流极易出现在水流突然扩大的一侧。当河流水流的副流远离主流区，便会出现封闭的环向流动，形成回流区。只要回流区的回流强度足够大，区内泥沙便会处于流动状态，水流不断对岸壁产生冲刷破坏。长江中下游典型的“口袋型”窝崩的形成原因就是河流中存在大尺度纵轴螺旋流 [ 25 ]。 随着对于崩岸机理的研究逐步深入，学者们发现单一的水流冲刷导致崩塌并不能解释所有的崩岸现象，因此提出了新的观点。国外Darby [ 14 ] 通过增加孔隙水重量与静水压力来研究不同土体特性对河岸稳定性影响，进而分析崩岸原因，认为导致崩岸发生的因素并不一定局限于河岸侵蚀与坡脚冲刷加深。国内王家云 [ 27 ]、王永 [ 70 ] 在研究长江安徽河段崩岸后认为其主要影响因素是水流的冲刷作用，其次是河岸地质条件及高低水位的突变产生的外渗压力。Hagerty [ 63 ] [ 64 ] 研究发现发生崩岸的模式分别为拉力破坏、悬臂破坏和切应力破坏，发生以上破坏的原因主要是地下水渗透作用。由于土体渗透性，河流中的水位与地下水位不一致时会产生渗漏与管涌，向外渗出的水流使沙层中的沙粒起动并搬运外移，结果往往使淘蚀层中形成裂缝，裂缝的发展使岸滩实际强度减小，最终导致河岸崩塌。地下水虽对崩岸的发生具有一定的影响，但并非是产生崩岸的必要条件。 土体液化也是导致崩岸发生的原因之一。在地震产生的循环荷载作用下，土体中的超孔隙水压力迅速上升，土体抗剪强度逐渐降低，当已液化土的抗剪能力很小时，上覆非液化土层在沿液化界面的自重分力和土层的水平地震力的作用下产生滑移 [ 4 ] [ 48 ]。岸坡土体受水流浸泡，会发生纵向的裂隙。在汛期，水位不断升高，虽然水位上升会导致河岸侧向压力增大，但土体浸泡后的稳定性降低，同时水流顺着裂隙进入土体，加剧了土体的崩坏。枯水期的水位降落很快，平衡岸坡的饱和土体的侧向水压力迅速减小，此时土体的稳定性已不如从前，极有可能发生崩塌 [ 70 ]。 此外，还有一些其他的因素会导致崩岸。Docherty [ 71 ] 在格陵兰岛东北部对热侵蚀引起的河岸崩塌进行了分析，证明了冻融作用对崩岸的影响，但这种影响仅限于高纬度存在冻土层地区。Zeyl [ 72 ] 在研究马尼托巴省北部尼尔森河某处崩岸时发现季节性霜冻的提前同样会导致崩岸的发生，间接说明了地层在控制河岸崩塌中的重要性。Simon [ 18 ] 分析了岸坡土壤中水分含量、植物的种类和年龄等对岸坡稳定性的影响，结果表明植物对于岸坡稳定性的贡献可能是有益的也可能是有害的。Prosser [ 73 ] 的研究表明裸露的粘土和基岩河岸会在风化作用下发生崩塌，目前对于陆面风化作用的研究较少。 总之，影响崩岸的发生的因素众多，目前公认以水流冲刷、河岸地质条件以及地下水渗流为主。其它因素如冻融、季节性霜冻异常、船舶行驶波浪、风化作用等在特定条件下会对崩岸的形成起控制作用。并且不仅在二元结构的河岸，在一些多层结构河岸也能发生崩岸。
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user: 6. 存在问题及展望 6.1. 存在问题 尽管国内外学者对河流崩岸进行了大量研究，从感性的经验认识到系统性的理论研究，研究成果不断丰富，但崩岸现象受多种营力共同作用，研究难度较大，存在以下问题：1) 在崩岸的形成机制研究方面，多学科的融合研究的深入程度不够。由于崩岸形成机理涉及诸多学科，包括水文学、水利学、土力学、泥沙动力学和流体力学等，这些学科的影响因素本身十分复杂互相影响，且各学科学者研究重心不一样，导致研究结果虽有依据，但依然存在明显分歧。如何确定各因素在崩岸形成过程中的影响程度，是目前崩岸机理研究中的难题，也是成功揭示崩岸机理的关键。2) 在崩岸的监测方面，目前的研究只关注某个河段短期的监测结果，鲜有涉及宏观尺度的地质条件因素对于崩岸的影响，同时也缺乏对崩岸长期监测的数据。3) 在崩岸的模拟方面，物理模型由于其空间局限性，结果误差较大且不能及时更新以满足对不同条件崩岸的研究需求；数值模型需要依赖庞大的野外资料收集来提高模型的准确性，成本较高。4) 在崩岸的治理方面，没有考虑对于崩岸发生之后所带来的一系列次生灾害的治理研究。5) 人为因素对于崩岸的影响程度尚不明确。人类的活动比如上游修建大坝、开采水下砂矿床、水厂取水等在目前的研究中并没有被重视。 6.2. 展望 根据河流崩岸的研究现状并且为了弥补上述研究不足之处，笔者对于未来的研究主要提出以下几点展望：1) 通过继续研究，明确各影响因素与河流崩岸的相关性，探究复杂条件成因下崩岸的形成机制。优化完善崩岸的数值模型，在提高准确性的基础上简化模型，提高求解效率，使模型适用于更多不同条件的崩岸，并且通过监测与调查不断论证模拟结果，达到精准预测崩岸的目标。2) 结合遥感影像、航拍技术、地理信息系统、卫星定位系统等技术，对大尺度范围内的崩岸进行统一标准的调查、量化分析，进而得出河流崩岸在空间尺度和时间尺度上的分布规律，对不同区域的崩岸进行对比研究。3) 使用基于无人机、无人船以及分布式光纤技术的海陆空多维融合监测方法，对崩岸进行全方位、大尺度、长周期的监测，大大减少由于测量方式不统一、数据传输不同步等引起的误差。4) 加强崩岸的灾害链研究。崩岸发生之后，往往会会诱发出一连串的次生灾害，各灾害间的内在联系还需要进一步讨论与研究，能量守恒、能量转化传递与再分配是研究它的重要线索和依据。同时需要在潮区界变动、河槽冲刷、河床微地貌变化等方面取得进一步认识，为岸滩防护和修复、沿岸防洪、桥墩维护等提供了技术支撑。
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user: 7. 结论 1) 本文通过回顾国内外河流崩岸的研究历程，综述了国内外河流崩岸研究总体进展，初步分析了国内外河流崩岸在研究的起步时间、研究对象的范围和调查监测的手段上的差异性。在此基础上，对河流崩岸的监测手段、模拟方法以及形成机制3个方面的研究进展进行评述，并提出目前崩岸研究存在的问题和对未来研究的展望。 2) 河流崩岸的监测主要有三种：野外观测、地形测量、遥感影像和航空拍摄。分别对应不同的空间尺度。目前的崩岸监测手段在监测数据的精度上已经达到了较高的水准，但是在监测的广度和周期方面仍存在不足。 3) 河流崩岸的模拟分为室内水槽的物理模拟和数值模拟两种，在实际研究时二者常常相互结合、相互验证。物理模拟由于其空间局限性，存在较大的误差。数值模拟需要依赖庞大的数据支撑来提高精确度，成本较高，且对于影响因素的考虑不够周全。 4) 目前研究认为水流冲刷、河岸地质条件以及地下水渗流是影响崩岸发生的主要因素。其它因素如冻融、季节性霜冻异常、船舶行驶波浪、风化作用等在特定条件下会对崩岸的形成起控制作用。目前研究忽视了对于人类活动的研究，人为因素对于崩岸的影响程度尚不明确。