床面形态驱动下潜流交换试验

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床面形态驱动下潜流交换试验

陈孝兵, 赵坚, 李英玉, 陈力

文章导航 > 水科学进展 > 2014 > 25(6): 835-841

陈孝兵, 赵坚, 李英玉, 陈力. 床面形态驱动下潜流交换试验[J]. 水科学进展, 2014, 25(6): 835-841.

引用本文:

陈孝兵, 赵坚, 李英玉, 陈力. 床面形态驱动下潜流交换试验[J]. 水科学进展, 2014, 25(6): 835-841.

CHEN Xiaobing, ZHAO Jian, LI Yingyu, CHEN Li. Experimental study of bedform-driven hyporheic exchange[J]. Advances in Water Science, 2014, 25(6): 835-841.

Citation:

CHEN Xiaobing, ZHAO Jian, LI Yingyu, CHEN Li. Experimental study of bedform-driven hyporheic exchange[J]. Advances in Water Science, 2014, 25(6): 835-841.

床面形态驱动下潜流交换试验

1.
河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏南京 210098;
2.
河海大学水利水电学院, 江苏南京 210098

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(41401014;51279045)

作者简介:
陈孝兵(1985-), 男, 湖北荆州人, 博士后, 主要从事河流及浅层地下水环境方面研究.E-mail:x.chen@hhu.edu.cn

通讯作者:
赵坚, E-mail:zhaojian@hhu.edu.cn

中图分类号: TV131

Experimental study of bedform-driven hyporheic exchange

1.
State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China;
2.
College of Water Conservancy and Hydropower Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China

摘要: 为揭示河床形态特征引起的潜流交换规律,构建循环式水槽装置,通过NaCl示踪对比分析了4种河床地形驱动下的潜流交换规律,并基于扩散理论探讨了潜流交换与地表水水动力及床沙渗透特性之间的关系.结果表明,潜流交换可以发生在平坦河床地形,且交换速率随地形起伏度和雷诺数的增大而增大;在相似的地形条件下,地表流速是影响潜流交换速率的主导因素,地表水深对潜流交换速率影响较弱;此外,分析表明,有效扩散系数与河床特征粒径之间具有2次方幂率函数关系,且与河床渗透系数成正比;交换深度d正比于雷诺数Re的1/2次方.
- 河床形态 /
- 水槽试验 /
- 潜流交换 /
- 有效扩散系数
Abstract: In order to test the bedform impacts on the hyporheic exchange behavior, the tracer NaCl is used to test the hyporheic exchanges under four groups of bedforms in a water-circling flume. Based on the diffusion theory, the impacts of hydrodynamics of water column and permeability of underlying sediments on the hyporheic flow are analyzed. Results show that the hyporheic exchanges can occur on a flat bedform. The exchange rate can be intensified under a more uneven bedform and a higher Reynolds number. Compared to the factor of water depth, the hyporheic exchange rate is much more sensitive to the velocity of the surface water. In addition, the effective diffusion coefficient is proportional to the square of characteristic grain diameter, and has a linear relationship with the streambed hydraulic conductivity. Also, the exchange depth in the flume is found to be proportional to the Re^1/2.
- bedforms /
- flume experiments /
- hyporheic exchanges /
- effective diffusion coefficient

[1]	蔡奕, 石涛, 姚俊兰, 刘曙光, 阮西科, 徐佳. 河道潜流交换水动力过程现场监测研究进展 . 水科学进展, 2021, 32(4): 638-648. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2021.04.015
[2]	赵维阳, 杨云平, 张华庆, 张明进, 袁晶, 杨保岑. 三峡大坝下游近坝段沙质河床形态调整及洲滩联动演变关系 . 水科学进展, 2020, 31(6): 862-874. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.06.006
[3]	晏自立, 徐元, 李丹勋. 推移质翻越低坝输移特性的试验研究 . 水科学进展, 2020, 31(3): 356-365. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.03.005
[4]	樊靖郁, 陈春燕, 赵亮, 王岱峰, 王道增. 床面粗糙度和底床渗透率对泥-水界面物质交换特性的影响 . 水科学进展, 2020, 31(2): 232-239. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.02.009
[5]	陈孝兵, 郑春阳, 袁越. 河床沉积物非均质性影响下的潜流交换数值模拟 . 水科学进展, 2019, 30(2): 220-229. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.02.007
[6]	姬雨雨, 陈求稳, 施文卿, 易齐涛, 林育青. 水库运行对漫湾库区洲滩水热交换影响 . 水科学进展, 2018, 29(1): 73-79. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.01.009
[7]	任杰, 程嘉强, 杨杰, 程琳. 潜流交换温度示踪方法研究进展 . 水科学进展, 2018, 29(4): 597-606. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.04.016
[8]	刘东升, 赵坚, 吕辉. 大坝下游河岸带冬夏季水热交换特征对比 . 水科学进展, 2017, 28(1): 124-132. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.01.014
[9]	许琳娟, 曹文洪, 刘春晶. 非均匀沙运动特性试验 . 水科学进展, 2016, 27(6): 841-848. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.06.006
[10]	余明辉, 陈曦, 魏红艳, 胡呈维, 吴松柏. 不同近岸河床组成情况下岸坡崩塌试验 . 水科学进展, 2016, 27(2): 176-185. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.02.002
[11]	李国敏, 余明辉, 陈曦, 胡呈维. 均质土岸坡崩塌与河床冲淤交互过程试验 . 水科学进展, 2015, 26(1): 66-73. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.009
[12]	余明辉, 郭晓. 崩塌体水力输移与塌岸淤床交互影响试验 . 水科学进展, 2014, 25(5): 677-683.
[13]	孙东坡, 刘明潇, 张晓雷, 孙羽. 冲积性河流河床冲淤调整对洪水泥沙过程的响应——以黄河游荡型河段为例 . 水科学进展, 2014, 25(5): 668-676.
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[15]	余明辉, 申康, 吴松柏, 魏红艳. 水力冲刷过程中塌岸淤床交互影响试验 . 水科学进展, 2013, 24(5): 675-682.
[16]	林俊强, 严忠民, 夏继红. 弯曲河岸侧向潜流交换试验 . 水科学进展, 2013, 24(1): 118-124.
[17]	鲁程鹏, 束龙仓, 陈洵洪. 河床地形影响潜流交换作用的数值分析 . 水科学进展, 2012, 23(6): 789-795. doi: CNKI: 32.1309.P.20121101.1759.015
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床面形态驱动下潜流交换试验

1. 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏南京 210098;

2. 河海大学水利水电学院, 江苏南京 210098

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(41401014;51279045)

作者简介:
陈孝兵(1985-), 男, 湖北荆州人, 博士后, 主要从事河流及浅层地下水环境方面研究.E-mail:x.chen@hhu.edu.cn

通讯作者: 赵坚, E-mail:zhaojian@hhu.edu.cn

收稿日期: 2014-04-08
刊出日期: 2014-11-25

中图分类号: TV131

关键词:

有效扩散系数

摘要: 为揭示河床形态特征引起的潜流交换规律,构建循环式水槽装置,通过NaCl示踪对比分析了4种河床地形驱动下的潜流交换规律,并基于扩散理论探讨了潜流交换与地表水水动力及床沙渗透特性之间的关系.结果表明,潜流交换可以发生在平坦河床地形,且交换速率随地形起伏度和雷诺数的增大而增大;在相似的地形条件下,地表流速是影响潜流交换速率的主导因素,地表水深对潜流交换速率影响较弱;此外,分析表明,有效扩散系数与河床特征粒径之间具有2次方幂率函数关系,且与河床渗透系数成正比;交换深度d正比于雷诺数Re的1/2次方.

English Abstract

陈孝兵, 赵坚, 李英玉, 陈力. 床面形态驱动下潜流交换试验[J]. 水科学进展, 2014, 25(6): 835-841.

引用本文:

陈孝兵, 赵坚, 李英玉, 陈力. 床面形态驱动下潜流交换试验[J]. 水科学进展, 2014, 25(6): 835-841.

CHEN Xiaobing, ZHAO Jian, LI Yingyu, CHEN Li. Experimental study of bedform-driven hyporheic exchange[J]. Advances in Water Science, 2014, 25(6): 835-841.

Citation:

CHEN Xiaobing, ZHAO Jian, LI Yingyu, CHEN Li. Experimental study of bedform-driven hyporheic exchange[J]. Advances in Water Science, 2014, 25(6): 835-841.

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