蜿蜒型河岸帶潛流層水動力學機制及溶質運移規律研究

《蜿蜒型河岸帶潛流層水動力學機制及溶質運移規律研究》是依託河海大學，由夏繼紅擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：蜿蜒型河岸帶潛流層水動力學機制及溶質運移規律研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：夏繼紅
• 依託單位：河海大學

項目摘要

河岸帶潛流層具有重要的水文調蓄、環境緩衝功能，對維護地表水、地下水健康具有重要意義。本項目以油車橋港和五鶴溪為野外監測區，通過布置測井，採用示蹤法、圖像法，監測分析蜿蜒型河岸帶潛流形成、發展機制。利用新型雙循環可控式河岸帶模型，通過物理模型試驗，研究掌握不同工況下，蜿蜒型河岸帶潛流交換通量、溶質衰減規律。通過耦合地表水-地下水-溶質遷移模型，套用小擾動理論和地下水模型軟體，精細模擬蜿蜒性河岸帶坡面地表水水頭分布、潛流流徑三維特徵、溶質衰減過程，掌握多尺度、多因子條件下，蜿蜒型河岸帶潛流流徑、交流率、駐留時間等水動力學機制，明確溶質運移規律。套用偏最小二乘法和分形算法，建立潛流層三維特徵長度計算模型。通過研究，可揭示河岸帶潛流層水動力學邊緣效應機理和溶質運移規律，建立潛流駐留時間和潛流層範圍計算模型，從而豐富和發展河岸帶邊緣效應理論，為確定河岸帶適宜寬度以及河岸帶生態建設和保護提供科學依據。

結題摘要

河岸帶潛流層具有重要的水文調蓄、環境緩衝功能，對維護地表水、地下水健康具有重要意義。項目從分析平原、山丘區河岸帶邊緣特徵出發，通過野外監測、室內物理模型試驗以及數值模擬等，深入探究了不同地貌區域、不同基質組成、不同植被布置條件下，蜿蜒性河岸帶中潛流層水動力學機理和溶質遷移變化規律。明確了蜿蜒性河岸帶潛流發生的主要因素，推導出了蜿蜒型河岸帶坡面水壓力分布方程及其解析解，闡明了蜿蜒性河岸帶潛流的發生機制，探明了蜿蜒型河岸帶潛流交換量、交換率、駐留時間的變化規律，建立了潛流駐留時間計算經驗方程，揭示了河岸帶潛流水動力邊緣效應機理，掌握了蜿蜒性河岸帶潛流驅動下溶質濃度變化規律，揭示了河岸帶潛流層溶質遷移機理，掌握了蜿蜒性河岸帶潛流在三維方向的流動路徑，建立了蜿蜒性河岸帶潛流層區域大小計算模型，開發出了河岸帶灘地三維動態仿真系統。形成了多尺度、多因子條件下蜿蜒型河岸帶潛流層水動力學邊緣效應理論，進一步豐富和發展了河岸帶邊緣效應理論。研究成果已在浙江省、江蘇省等地河道生態建設與管理中得到很好套用，有效指導了當地河道岸線的科學規劃、設計與管理，為我國河道生態修復與管理提供了理論基礎。