細顆粒沉積對潛流交換的影響機制

1.8萬字 53頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


摘要
細顆粒廣泛存在自然界的河流系統(tǒng)中，它本身對于河流潛流帶來說既可能是污染物，同時也可能是其他污染物的吸附劑。細顆粒隨水流進入河床會被河床多孔介質截留，長時間的細顆粒進入會堵塞河床內多孔介質的孔隙從而對河床本身的滲透性產生影響。滲透性的改變會對潛流交換的模式產生影響，進而改變細顆粒在河床內的運移模式。
本文在前人細顆粒堵塞模型的基礎上建立了新模型，并探討了細顆粒的沉積堵塞對河床內潛流交換的影響機制，發(fā)現細顆粒的沉積堵塞作用會減少進入河床的水流流量，細顆粒對河床的堵塞也會使河床表層的滲透率產生空間分布不均性，即在河床潛流交換的進流區(qū)產生一個滲透率明顯低于周邊區(qū)域的低滲透區(qū)。低滲透區(qū)的形成會對河床內潛流交換的模式產生較大影響，從而影響河床內孔隙水運動模式和細顆粒的運移模式。這種影響會導致細顆粒的存留比（某時刻細顆粒仍在河床中的量占細顆?？傔M入量的比例）相對于不考慮細顆粒的沉積堵塞作用，有一個增加過程，本文稱之為“翹尾巴”現象。隨著細顆粒濃度的增加，細顆粒的堵塞越來越嚴重影響河床內的潛流交換。細顆粒存留比的整體數值并沒有顯著的增加，但是存留比的后期的翹起程度卻增加了。隨著河床多孔介質過濾系數的增加，細顆粒在河床表層產生的低滲透區(qū)越來越貼近河床的水沙界面并遠離潛流交換的出流區(qū)。細顆粒存留比整體數值隨著河床多孔介質過濾系數的增大而增大，存留比后期的翹起程度隨著河床多孔介質過濾系數的增大先增大后減少。隨著細顆粒沉降速度的增加，細顆粒對河床的堵塞使水流流入河床的水量有一個加速下降的過程，細顆粒在河床表層產生的低滲透區(qū)范圍越來越大且逐漸擴散至整個河床表面。當細顆粒沉降速度很大時，細顆粒會在河床表層形成一層低滲透層。細顆粒存留比整體數值隨著細顆粒沉降速度的增大而增大，存留比的后期的翹起程度隨著細顆粒沉降速度的增大先增大后減少。這些結果揭示了細顆粒的沉積堵塞作用會改變對潛流交換的模式和細顆粒自身在河床內的運移方式進而對河流的生態(tài)環(huán)境造成影響。


關鍵詞：潛流帶；潛流交換；細顆粒；堵塞；滲透率變化