从自然因素和人为因素引起的河流与地下水关系演化入手,深入研究河流与地下水由统一浸润曲线向脱节演化的动力学机制;以饱和流-非饱和流理论为基础,构建定量描述河流与地下水演化过程的数学模型,探讨求解数学模型的有效数值模拟算法;利用所建模型定量刻画河流与地下水关系演化的动力学过程,分析河流与地下水关系演化对地下水补给量的影响;选择不同含水介质傍河水源地利用所研究的数值仿真模拟模型计算地下水可采量,并与传统评价方法进行对比分析,发展和创新河床下地下水运动的理论和方法。通过典型区关中盆地渭河与地下水关系演化规律的深入研究,从深层次上解答区内河流与地下水关系演化中存在的重大问题,为评价沿河地段地下水资源及可持续利用和生态环境保护提供科学支持,也为同类研究提供示范。
项目以饱和- - -非饱和流理论为指导,以河流与地下水关系演化的动力学机制与数值模拟为主线,立足野外调查、室内外实验与理论研究,结合同位素技术与动态分析,提出了河流与地下水关系的八种模式;查明了河流与地下水由统一浸润曲线向脱节演化的动力学过程,发现了河水位与地下水位脱节后河床下为悬挂饱水带- - -包气带- - -饱水带的渗流特征,指出若河床下为非均质体时将会出现河床下悬挂饱水带- - -包气带- - -上层滞水- - -相对隔水层- - -包气带- - -饱水带更为复杂的水流状态;首次从理论上研究了河水位与地下位脱节的充要条件、判别方法,得出潜水面上河水位与地下水位的临界脱节状态, 此时河床中心水力坡度最大为2、河床下悬挂饱水带最大厚度等于河水深度的重要结论;基于饱和- - -非饱和理论,建立了河流与地下水关系演化的动力学模型,首次提出了河流与地下水关系演化的有限分析数值模拟方法;首次研制了河流与地下水关系演化的模拟系统和参数测定装置与仪器;建立了河床下粗粒相非饱和带河流渗漏量的概率分配模型;将同位素应用于河水与地下水关系的研究中。上述成果深化了河流与地下水关系研究,丰富和发展了水科学理论与方法。