Theoretical and numerical analysis of vertical distribution of active particles in a free-surface wetland flow

　　本文从理论与数值角度考察了充分发展自由面湿地流中活性物质的迁移。扩展湿地流动中标量物质的输运方程，构建了以湿地生态风险评价为导向的活性物质浓度分布模型。研究发现：湿地水流涡量取决于反映垂向动量弥散、微尺度流道弯曲、植被摩擦以及水深共同作用的无量纲特征数α；增加α会导致湿地水面处涡量减小而床底涡量增加。严格推导了有效质量弥散、活性物质平移扩散以及垂向游动等因素共同作用下，任意水流涡量中活性颗粒物浓度稳态分布的解析解。结果表明：增强水流涡量会降低活性物质浓度，而增强扩散有利于提高活性物质浓度；增加α将导致水面活性粒子浓度增加，而床底活性粒子浓度减小；活性粒子浓度分布达到稳定所需时间尺度主要取决于反映活性粒子垂向游动与垂向有效扩散相对减弱的贝克莱数Pe。