孔隙渗流模型与暂态存储模型在河流潜流交换研究中的应用进展

发布时间：2021-03-07 16:08

　　河流系统中的潜流交换在溶质运移、能量传输、生物代谢等过程中发挥着重要作用,引起了国内外学者的广泛关注和深入研究。对于潜流交换过程的定量描述,目前应用较为广泛的是孔隙渗流模型和暂态存储模型。介绍了两种模型的基本原理及其在潜流研究中的应用进展;对比总结了这两种模型在潜流研究中的优缺点和适用性,展示了两种模型在河道工程对潜流影响评估中的差异,为今后模型的选取提供参考;总结了潜流数学模型研究的发展趋势,对今后的模型研究提出了建议,指出应基于多源数据和交叉学科背景对跨尺度潜流交换进行识别和量化。 

【文章来源】：水利水电快报. 2020,41(04)

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

水头梯度驱动的潜流交换过程1.2基于孔隙渗流模型的潜流交换研究

忍卣飨窒蟮?模型。通过在河流上游进行惰性或反应性示踪剂注射试验，监测下游溶质浓度变化，可计算获得潜流交换特征参数［39］。最初的暂态存储模型未考虑地下水横向流动和溶质的化学反应，将河流-潜流带系统划分为主河道区和一个与之相连的暂态存储区［40］。主河道区域表示河水流速较快的区域，其中河水呈一维稳定均匀流动，而溶质呈一维对流扩散运动。暂态存储区表示所有水流速度较慢区域的集总，包括潜流带和河流表面滞流区，溶质在该区域充分混合、暂时存储，然后可以缓慢释放回主河道中。图2为河流的暂态存储过程示意图，包括了地下水补给、排放和化学反应过程。图2暂态存储过程示意描述惰性溶质在该非线性过程中运动规律的偏微分方程［39］为Ct=-QACl+1Al(ADCl)+qLA(CL-C)+α(CS-C)（3）dCSdt=αAAS(C-CS)（4）式中，l为溶质观测点和注射点在主河道方向的距离；t为注射开始后的时间；C、CS、CL分别为主河道、存储区和地下水溶质浓度；Q为主河道体积流量；qL为地下水横向入流量；A和AS分别为主河道和存储区的断面面积；D为溶质在河流中的纵向弥散系数；α为存储区交换系数。研究者可以通过现场示踪剂注射实验中获得溶质浓度，河道流量和地下水交换量，利用溶质穿透曲线结合多种数值或解析方法得到A、AS、D、α这4个参数［41-43］，进而可计算潜流交换指标［39］：qs=αA（5）ts=Asqs（6）Ls=Qqs（7）式中，qs为潜流交换通量；ts为水分在潜流带内的滞留时间；Ls为水分

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3069415