课题组在《Water Resources Research》发表河岸带淡水透镜体研究论文
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作者:myan
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发布时间: 2020-01-28
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近日，课题组在水文水资源领域最具国际影响力的期刊《Water Resources Research》上发表题为“Expanding freshwater lenses adjacent to gaining rivers through vertical low-hydraulic-conductivity barriers: Analytical and experimental validation”的学术论文。18级硕士生吴会强为论文的第一作者, 鲁春辉教授为论文的通讯作者。
近日，课题组在水文水资源领域最具国际影响力的期刊《Water Resources Research》上发表题为“Expanding freshwater lenses adjacent to gaining rivers through vertical low-hydraulic-conductivity barriers: Analytical and experimental validation”的学术论文。18级硕士生吴会强为论文的第一作者, 鲁春辉教授为论文的通讯作者 (论文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2019WR025750)。
我国西南地区，区域地下水流系统常以盐泉形式集中排泄于河谷减压段，其盐度高于浅层地下水及地表水，从而在其上方含水层中会形成一定宽度的淡水带，即淡水透镜体。而在澳大利亚墨累河的河岸带系统中，也存在着类似的河岸带淡水透镜体（见图1）。这些河岸带淡水透镜体是重要的地区地下淡水储存资源，为河岸带植被生长提供直接稳定的淡水来源，这些植被构成天然绿色屏障更是起着隔断沙漠保护绿洲的作用。然而，由于气候变化、河岸带土地开发等自然或非自然因素致使河岸带淡水透镜体系统极其脆弱，淡水透镜体萎缩退化已成为国内外普遍面临的问题。如何保护及扩展河岸带淡水透镜体是河岸带生态保护与发展亟待解决的问题。论文中提出的方法为解决这一问题提供了一个可行的新思路。
图1. 澳大利亚墨累河流域河岸带淡水透镜体观测图（见Viezzoli等, 2009）
论文提出了利用垂直低渗透层（即半透水地下物理屏障）扩展河岸带淡水透镜体的方法，从而达到增加河岸带淡水储存量、改善河岸带生态环境的目的。论文推导了采用低渗透薄层后的咸-淡水界面位置、地下水位高度和淡水总量的解析表达式，并通过砂槽试验结合数值模拟验证了咸-淡水界面位置的解析解（见图2）。论文基于澳大利亚墨累河河岸带的实测数据进行了案例研究，结果表明提出的方法在内陆定水头条件下能极大地扩大淡水透镜体，显著增加河岸带淡水储量。
图2. 砂槽实验、数值模拟（绿色虚线）与解析解（洋红色实线）对比：(a)原始河岸带地下咸淡水分布；
(b)采用提出的方法后地下咸淡水分布。红色为入侵咸水区域。
本研究得到了国家重点研发计划（2018YFC0407200）和国家自然科学基金（51679067、51879088）资助。
