河流系統(tǒng)中的潛流交換在溶質(zhì)運(yùn)移、能量傳輸、生物代謝等過程中發(fā)揮著重要作用,引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注和深入研究。對于潛流交換過程的定量描述,目前應(yīng)用較為廣泛的是孔隙滲流模型和暫態(tài)存儲模型。介紹了兩種模型的基本原理及其在潛流研究中的應(yīng)用進(jìn)展;對比總結(jié)了這兩種模型在潛流研究中的優(yōu)缺點(diǎn)和適用性,展示了兩種模型在河道工程對潛流影響評估中的差異,為今后模型的選取提供參考;總結(jié)了潛流數(shù)學(xué)模型研究的發(fā)展趨勢,對今后的模型研究提出了建議,指出應(yīng)基于多源數(shù)據(jù)和交叉學(xué)科背景對跨尺度潛流交換進(jìn)行識別和量化。 

【文章來源】：水利水電快報(bào). 2020,41(04)

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

水頭梯度驅(qū)動(dòng)的潛流交換過程1.2基于孔隙滲流模型的潛流交換研究

忍卣饗窒蟮?模型。通過在河流上游進(jìn)行惰性或反應(yīng)性示蹤劑注射試驗(yàn)，監(jiān)測下游溶質(zhì)濃度變化，可計(jì)算獲得潛流交換特征參數(shù)［39］。最初的暫態(tài)存儲模型未考慮地下水橫向流動(dòng)和溶質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)，將河流-潛流帶系統(tǒng)劃分為主河道區(qū)和一個(gè)與之相連的暫態(tài)存儲區(qū)［40］。主河道區(qū)域表示河水流速較快的區(qū)域，其中河水呈一維穩(wěn)定均勻流動(dòng)，而溶質(zhì)呈一維對流擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。暫態(tài)存儲區(qū)表示所有水流速度較慢區(qū)域的集總，包括潛流帶和河流表面滯流區(qū)，溶質(zhì)在該區(qū)域充分混合、暫時(shí)存儲，然后可以緩慢釋放回主河道中。圖2為河流的暫態(tài)存儲過程示意圖，包括了地下水補(bǔ)給、排放和化學(xué)反應(yīng)過程。圖2暫態(tài)存儲過程示意描述惰性溶質(zhì)在該非線性過程中運(yùn)動(dòng)規(guī)律的偏微分方程［39］為Ct=-QACl+1Al(ADCl)+qLA(CL-C)+α(CS-C)（3）dCSdt=αAAS(C-CS)（4）式中，l為溶質(zhì)觀測點(diǎn)和注射點(diǎn)在主河道方向的距離；t為注射開始后的時(shí)間；C、CS、CL分別為主河道、存儲區(qū)和地下水溶質(zhì)濃度；Q為主河道體積流量；qL為地下水橫向入流量；A和AS分別為主河道和存儲區(qū)的斷面面積；D為溶質(zhì)在河流中的縱向彌散系數(shù)；α為存儲區(qū)交換系數(shù)。研究者可以通過現(xiàn)場示蹤劑注射實(shí)驗(yàn)中獲得溶質(zhì)濃度，河道流量和地下水交換量，利用溶質(zhì)穿透曲線結(jié)合多種數(shù)值或解析方法得到A、AS、D、α這4個(gè)參數(shù)［41-43］，進(jìn)而可計(jì)算潛流交換指標(biāo)［39］：qs=αA（5）ts=Asqs（6）Ls=Qqs（7）式中，qs為潛流交換通量；ts為水分在潛流帶內(nèi)的滯留時(shí)間；Ls為水分

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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