【科研速递】河海大学青年学者在地下水流运动对自然-人工耦合作用的响应机制领域研究取得新进展

含水层结构的空间展布规律是控制地下水流运动的重要因素。自然条件下，由于地层结构及地质构造的复杂性，对于大尺度突变非均质性的研究往往依赖于经过简化的实际地区数值模拟。同时，天然条件下的地下水流系统已愈来愈多地被人工干扰的地下水流系统替代，地下水流运动对自然-人工耦合作用的响应机制揭示尚不完善。

针对以往研究的不足，今年7月，河海大学水文水资源学院束龙仓教授指导吴佩鹏博士，联合英国阿伯丁大学Jean-Christophe Comte博士在地球科学领域知名期刊Hydrogeology Journal发表题为“The effect of typical geological heterogeneities on the performance of managed aquifer recharge: physical experiments and numerical simulations”的论文。论文基于我国西北干旱区台兰河地下水库实际水文地质条件，结合物理模型和数值模型研究了自然沉积环境中常见的层状非均质、黏土透镜体、垂向阻水构造对地下水库区水流运动模式的影响。结果表明：与均质情景相比，含水层中的高渗透性地层可缩短地下水年龄，减小回灌水透镜体厚度。黏土透镜体的存在可增加地下水的滞留时间，但其对水流运动模式几乎没有影响。整体上，垂向阻水构造的存在使得回灌条件下的地下水库区地下水年龄增加，在垂向阻水构造上游回灌可显著增大回灌水透镜体厚度。本研究为非均质含水层地下水人工回灌系统规划设计提供了科学依据。

图1 台兰河山前倾斜平原南北向水文地质剖面图

图2 不同地质构造及地层结构条件下地下水库区地下水流路径

(a) 均质条件；(b)、(c) 层状非均质；(d) 黏土透镜体；(e)、(f) 垂向阻水构造

图3 不同地质构造及地层结构条件下地下水库区地下水年龄分布

(a) 均质条件；(b)、(c) 层状非均质；(d) 黏土透镜体；(e)、(f)垂向阻水构

图4 不同地质构造及地层结构条件下地下水流路径穿透深度变化率

论文链接：Wu P, Shu L, Comte J C. (2021). The effect of typical geological heterogeneities on the performance of managed aquifer recharge: physical experiments and numerical simulations. Hydrogeology Journal, 29:2107–2125. https://网址未加载/ 10.1007/s10040 -021- 02375-3

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素材来源：河海大学官网；水文院

编辑：小海螺记者 王晓雅、姚颖诗；张然、柏蓉

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