数值模拟定量探索地形起伏及浮力在驱动地下水流中的相对重要性  

作　　者：杨建文[1,2] 冯佐海[1] 罗先熔[1] 陈远荣[1] 

机构地区：[1]桂林理工大学地球科学学院,桂林541004 [2]Department of Earth and Environmental Sciences,University of Windsor

出　　处：《中国科学（D辑）》2010年第4期503-510,共8页Science in China(Series D）

基　　金：广西人才小高地创新计划;加拿大国家自然科学基金(批准号:RGPIN261283);中国国家自然科学基金(批准号:40772126)资助

摘　　要：地形起伏及浮力两者都可以驱动地下水流动,然而它们之间的相互作用仍然知之甚少.利用数值模拟方法,针对变密度流体及热传导问题,探讨了它们之间的相对重要性.二维有限元数值模拟结果表明地下水流的形态主要取决于单由地形驱动的流速和单由浮力驱动的流速的相对大小.当潜水面坡度较大而导致地形起伏产生的流速大于浮力产生的流速时,地形驱动的"强迫"对流会完全掩盖浮力驱动的"自由"对流.当潜水面坡度较小而导致地形产生的流速小于浮力产生的流速时,会出现混合"自由"及"强迫"对流现象,在这种情况下,虽然自由对流占主导地位,但不能忽略地形影响.这是因为地形驱动流体可以推动自由对流单元向坡下滚动,因而热液流体随时间呈周期性变化,不存在稳态解.近表存在的低透水性岩层可以抑制地形起伏对下伏自由对流的影响.

关 键 词：热液流体 自由对流 强迫对流 地形 浮力 有限元模拟 

分 类 号：P641[天文地球—地质矿产勘探]