空間異質(zhì)性是含水層的固有特性。含水層的異質(zhì)性顯著影響著地下水流及相關(guān)的物質(zhì)運(yùn)移與能量傳輸過(guò)程。河床作為含水層的一部分,其異質(zhì)性控制著河水與地下水之間交互水流的形態(tài),進(jìn)而對(duì)河床內(nèi)的生物地球化學(xué)循環(huán)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。準(zhǔn)確量化含水層的空間異質(zhì)性對(duì)區(qū)域水資源的管理與調(diào)控及水文生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)至關(guān)重要。含水層水力參數(shù)的空間變異性可以借助小尺度的巖芯采樣分析,抽/微水試驗(yàn)等傳統(tǒng)方法確定。但是,這些方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力,成本較高。最近的研究熱點(diǎn)傾向于借助數(shù)據(jù)同化算法根據(jù)相對(duì)容易獲取的間接狀態(tài)變量(如水頭,溫度及示蹤溶質(zhì)濃度)對(duì)水力參數(shù)進(jìn)行反演。大量研究表明,和基于傳統(tǒng)方法獲取的水力參數(shù)相比,由數(shù)據(jù)同化算法反演得到的水力參數(shù)能更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)水流運(yùn)動(dòng)及溶質(zhì)遷移。為了準(zhǔn)確量化含水層水力參數(shù)的空間異質(zhì)性,進(jìn)一步提升對(duì)水流及相關(guān)過(guò)程的模擬精度,我們?cè)诒菊撐闹虚_(kāi)展了以下四方面研究:(1)我們借助一種應(yīng)用較為廣泛的數(shù)據(jù)同化算法——迭代集合平滑器(iterative ensemble smoother,IES)來(lái)同化河床的水頭和溫度數(shù)據(jù),以量化河床異質(zhì)性及其影響下的二維(2-D)交互水流場(chǎng)。我們一共設(shè)置了四種數(shù)據(jù)同化情境,分別對(duì)應(yīng)...

【文章頁(yè)數(shù)】：148 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１－２含水層年際與日際溫度包囊面示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｃｏｎｃｅｐｔ?ｏｆ?ａｎｎｕａｌ?ｏｒ?ｄａｉｌｙ?ｓｅｄｉｍｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｄｅｐｔｈ?ｅｎｖｅｌｏｐｅｓ?ｗｉｔｈ??

最早給出了該條件下熱運(yùn)移方程的解析解，其能夠描述交互水流對(duì)含水層垂向溫??度剖面的影響。Ｌａｐｈａｍ［８６］首次將該方法引入到近地表系統(tǒng)，并根據(jù)季節(jié)性溫度??包囊面反演出地表水與地下水交互量。溫度包囊面（如圖１－２）是由連續(xù)監(jiān)測(cè)得??到的一系列隨深度和時(shí)間變化的含水層溫度剖面［８....

圖１－３?（Ａ）河床不同深度處的測(cè)溫裝置，（Ｂ）不同深度處溫度時(shí)間序列的振??幅衰減（Ｍ）及相位滯后（Ａ０）示意圖??

當(dāng)河床上邊界溫度呈現(xiàn)一定規(guī)律的變化（如正弦波動(dòng)）時(shí)，Ｓｔａｌｌｍａｎ?［９２］最??早給出了該條件下一維熱量運(yùn)移方程的解析解。該瞬態(tài)解析解方法能夠根據(jù)河床??不同深度處溫度時(shí)間序列的振幅比（Ｍ）和相位滯后信息（Ａ０）（如圖１－３）來(lái)??反演垂向交互水流速度。Ｈａｔｃｈ等［９３］和....

圖２－１?（ａ）沙箱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的框架圖，圓圈代表測(cè)量位點(diǎn)；（ｂ）沙箱和傳感器的照片??

Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?（ａ）?Ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓａｎｄｂｏｘ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｓｙｓｔｅｍ，?ｒｏｕｎｄ?ｃｉｒｃｌｅｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｓａｎｄｂｏｘ??ｒｅｐｒｅｓｅｎｔ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ?ｌｏｃａｔｉｏｎｓ；?（ｂ）?ｐｉｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?....

圖２－４數(shù)值案例中的真實(shí)流場(chǎng)和反演所得流場(chǎng)，這里取向上和向右的方向?yàn)檎??Ｆｉｇｕｒｅ?２－４?Ｔｈｅ?ｒｅ?

情境知＾和＾＾給出相似的預(yù)測(cè)結(jié)果（相似的和值），情境的預(yù)??測(cè)結(jié)果最差。??反演所得Ｉｎ尺場(chǎng)及對(duì)應(yīng)的流場(chǎng)分別展示在圖２－３和圖２－４中。從圖２－３中可??以看出，由情境％７＾反演得到的Ｉｎｆ場(chǎng)和真實(shí)場(chǎng)的相似度最高，且參數(shù)場(chǎng)對(duì)應(yīng)的??方差值也最小，而情境明顯低估了參數(shù)值，且給出最大....

本文編號(hào)：3938638