《潮致地下水在濱海潛水層的傳播機制及運動特徵》是依託河海大學，由孔俊擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：潮致地下水在濱海潛水層的傳播機制及運動特徵
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：孔俊
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
基於地下水動力學的拉普拉斯控制方程，以周期性潮波運動作為主控邊界條件，通過雙攝動參數解析法，推求由於外海潮位變化在濱海潛水層內產成的一維和二維地下水波動解析形式,理論分析地下水波傳播特徵及主要影響因素,比較各頻率的組成波傳播特徵,分析其誘發機制。在理論分析基礎上，針對複雜動力條件和地貌特徵，建立地下水-地表水全三維整體數學模型,分析海岸帶地下水流的運動特徵,研究河口及海岸地區地下水與地表水相互作用，探討潮致地下環流作用下的陸相及海相污染物交換和輸運方式,闡明潮汐作用下潛水層地下水的潛在環境效應。
結題摘要
濱海潮灘是由寬闊平坦的潮間帶和潮上帶鹽沼濕地組成, 其特有的地理位置和所受的動力條件，使其內在物質循環過程有別於內陸濕地，在自然和人為作用的雙重驅動下，不僅影響著區域的物質輸移、能量流動和生產過程，同時也作為主要生源物質的源、匯或調節器，促進、緩解或遏制周邊環境的惡化趨勢。開展潮灘營養物質輸運過程及其內在動力機制的分析，需要剖析潮灘地下水波動機制、探討潮灘下水波動的影響因素，在此基礎上構建物質輸運的數學模型。在國家自然科學基金委的資助下，本課題從理論解析、方程重構和數值模擬技術三方面出發，開展研究，取得以下成果： (1) 採用雙攝動參數預估修正法，針對潮致地下水波運動，推求出斜坡海岸情況下的高階解析解形式； (2) 結合江蘇蘇北現場水文資料，輔證理論解析研究成果，探討了淺海分潮對地下水波的影響； (3) 引入Gardner函式描述潛水面以上非飽和區持水特徵，通過動壓修正法，推導出了新的Boussinesq方程及其解析解，首次在理論上證實了非飽和區能夠促進地下水波的傳播，減少地下水波傳播過程中振幅的衰減速度； (4) 針對水體中的物質輸運模擬，採用劈裂算法，改進γ因子函式，對TVD方法進行了改進，減少了對流項處理過程中引入的數值耗散和震盪； (5) 在非結構格線中，引入重構坐標方法，結合格林-高斯法，處理各向異性擴散特徵； (6) 通過有流環境下物質輸運過程的典型實例，證實了數值模擬過程中考慮擴散各向異性的必要性，並為後續的地下水與地表水物質交換研究奠定了基礎。
