【科研速递】河海大学水电院硕士生在水文水资源领域顶级期刊上发表论文

  原标题:【科研速递】河海大学水电院硕士生在水文水资源领域顶级期刊上发表论文

  来源:河海大学

  近日,水利水电学院2018级硕士生吴会强在水文水资源领域顶级期刊《Water Resources Research》(一区Top, 2019年影响因子4.3)上发表了题为Expanding Freshwater Lenses Adjacent to Gaining Rivers Through Vertical Low‐Hydraulic‐Conductivity Barriers: Analytical and Experimental Validation的学术论文。

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  在干旱半干旱地区,由于强烈的蒸发作用,地下水往往为微咸水或咸水,但这些地区的河岸带(riparian zone)依然孕育了独特的生态景观。由于其特殊的地理位置,河岸带具有独特的空间结构和生态功能。已有的研究表明,流经干旱半干旱地区的淡水河流通过侧向补给,在两侧河岸形成一定宽度的淡水带,为上覆植被生长提供了天然淡水补给。人们将在河流两侧形成的淡水带形象地称为“河岸带淡水透镜体”(freshwater lens)。最新的研究表明,即使在地下水补给河流情形下,由于浮力效应,在河岸地下咸水上方也可能发育有体积可观的淡水透镜体。

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  但是,河岸带淡水透镜体极易受人类活动、极端气候等影响而萎缩消亡。例如,河流两侧的农业灌溉抬高地下咸水水位,极端干旱导致河流长期处于低水位,均驱使地下咸水补给淡水河流,引发河岸带咸水入侵。河岸带咸水入侵会导致河水咸化、淡水透镜体萎缩、土壤盐分积聚、生态环境退化等一系列问题,针对这一问题,国外学者在澳大利亚墨累河流域实地试验了多种人工干预措施,如人工调控洪水(淡水入渗补给)、地下咸水抽取、注入淡水等,但他们的试验结果表明现有的治理方案大多效率低下,且长期的地下水抽取运营成本高昂,行之有效的河岸带咸水入侵防治措施亟待提出。

  吴会强所提出的研究成果采用垂直低渗透层扩大河岸带淡水透镜体,防治河岸带咸水入侵,可广泛应用于海岸带海水入侵防治的地下物理屏障引入到河岸带咸水入侵防治中。此外,该研究还开展了二维物理砂槽实验及相应的数值模拟工作。研究所得到的解析结果、实验结果以及模拟结果均吻合较好。

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  研究结果表明,内陆边界条件类型对垂直低渗透层的有效性起决定性作用。当内陆为定水头条件时,低渗透层渗透系数越小,厚度越大,且位于距离河岸相对较远位置时,淡水透镜体的体积越大;而当内陆为定流量条件时,低渗透层则不能增大淡水透镜体。此外,垂直低渗透层的存在会导致内陆侧的地下咸水水位显著升高。该研究为干旱半干旱地区的河岸带咸水入侵防治提供了新思路,研究成果为所提出新措施的工程实践提供了理论依据与指导。

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  吴会强是鲁春辉教授水动力过程模拟与环境修复研究团队的一员,近年来,该团队在海岸带地下水、地下水修复、地下水数值模拟等领域做了大量工作,相关研究成果大多发表在《Nature Climate Change》、《Geophysical Research Letters》、《Water Resources Research》等国际权威期刊上。论文第一作者为水电院吴会强硕士生,通讯作者为鲁春辉教授,合作作者包括闫敏博士,以及澳大利亚弗林德斯大学Adrian Werner教授。

  素材来源:水电院

  素材整理:李婉婷

  编辑:小海螺记者团 赵瑾;柏蓉

  

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