高学平，郭晓雪，孙博闻，张袁宁

（天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072）

1 研究背景

沉积物-水界面（Sediment-Water Interface，SWI）作为水生态系统中的关键界面之一，是沉积物和水体之间物质垂向交换的主要场所，关于其物质通量的研究一直是国际上关注的热点问题［1］。溶解氧作为评价水体水质的常用指标，对于水生生物的生存、水体自净功能的维持等起着关键作用。SWI氧通量由于被广泛用于评估底栖生物的初级生产力、有机物矿化率，因此对研究水体物质循环、富营养化治理、生态系统功能等都具有重要意义。

目前关于SWI 氧通量的研究集中于分析通量与沉积物和水体中物质含量的关系。研究表明，沉积物有机物质含量、水体底部溶解氧浓度、泥沙粒径和叶绿素含量等因素均会对SWI 氧通量产生影响［2-4］。潘延鑫等［5］对农田排水沟的SWI 氧通量观测发现，上下游界面氧通量的差异可能与有机质、盐分含量及微生物活动等有关，但由于试验过程中水体处于静置状态，因此水动力条件同样可能是影响界面氧传输的重要因素［6-9］。Koopmans［10］和郑阳华等［11］通过原位和试验研究均发现SWI 氧通量随水平流速增大相应增大，Scalo 等［12］在构建氧通量代数模型中也将摩擦流速作为主要输入参数。从水动力条件对氧通量的影响机制来看，目前有学者提出水动力条件可能通过控制扩散边界层（DBL）厚度来实现对氧通量的影响［13-15］，DBL 作为控制沉积物-水界面物质垂向交换的主要瓶颈，与摩擦流速、雷诺数、Batchelor 尺度等水动力条件关系密切［9，16-18］，但结论多为定性描述。……