黏土透镜体影响潜流交换的试验研究

庄 玮1，鲁程鹏，朱宣毓，李慧敏，王苏婉

(1.重庆大学 城市建设与环境工程学院，重庆 400045； 2.河海大学 水文水资源学院，南京 210098)

1 研究背景

潜流带通常认为是地表水和地下水相互作用的界面[1],当水流通过潜流带时，微生物和化学过程通过营养转化、耗氧和有机物分解等作用改变水体性质。潜流交换就是指这些发生于潜流带内的各类物质交换[2]。潜流带地下水与河流水体通常具有不同的溶质组分，潜流交换作用进而影响河流中物理化学以及生物过程，例如藻类生长、无脊椎动物组成和凋落物分解等[3]。潜流交换与潜流带的水文地质参数一样，同样具有高度的空间变异性，在数米的范围内，潜流交换通量无论在数量上还是方向上都有可能发生较大的变化[4]。这一点不仅表现在河道地形发生变化的区域[5-7]，在同一地形地貌的条件，潜流交换也会有较大的空间变化[8-9]。潜流交换强度随着水动力条件的变化，同样也呈现出强烈的动态变化特征[10-11]。

低渗透性的黏土透镜体对水文循环、生态环境能够产生普遍影响。低渗透性的细颗粒对流域的生物、化学循环和河流的物质代谢过程十分重要。Karwan等[12]和Salehin等[13]明确指出细颗粒物质是流域生物地球化学循环和新陈代谢过程中必不可少的载体。然而其对污染物质的吸附和解吸作用，也就产生了水质污染的风险。学者研究发现当非均质地层中存在黏土透镜体时，水相溶质(例如杀虫剂等)和非水相物质，以及地层的石油天然气的运动特征都受到了低渗透性透镜体的控制。……