含水層結構的空間展布規律是控制地下水流運動的重要因素。自然條件下，由於地層結構及地質構造的複雜性，對於大尺度突變非均質性的研究往往依賴於經過簡化的實際地區數值模擬。同時，天然條件下的地下水流系統已愈來愈多地被人工干擾的地下水流系統替代，地下水流運動對自然-人工耦合作用的響應機制揭示尚不完善。
針對以往研究的不足，今年7月，河海大學水文水資源學院束龍倉教授指導吳佩鵬博士，聯合英國阿伯丁大學Jean-Christophe Comte博士在地球科學領域知名期刊Hydrogeology Journal發表題為「The effect of typical geological heterogeneities on the performance of managed aquifer recharge: physical experiments and numerical simulations」的論文。論文基於我國西北乾旱區台蘭河地下水庫實際水文地質條件，結合物理模型和數值模型研究了自然沉積環境中常見的層狀非均質、黏土透鏡體、垂向阻水構造對地下水庫區水流運動模式的影響。結果表明：與均質情景相比，含水層中的高滲透性地層可縮短地下水年齡，減小回灌水透鏡體厚度。黏土透鏡體的存在可增加地下水的滯留時間，但其對水流運動模式幾乎沒有影響。整體上，垂向阻水構造的存在使得回灌條件下的地下水庫區地下水年齡增加，在垂向阻水構造上游回灌可顯著增大回灌水透鏡體厚度。本研究為非均質含水層地下水人工回灌系統規劃設計提供了科學依據。
(a) 均質條件；(b)、(c) 層狀非均質；(d) 黏土透鏡體；(e)、(f) 垂向阻水構造
(a) 均質條件；(b)、(c) 層狀非均質；(d) 黏土透鏡體；(e)、(f) 垂向阻水構造
論文連結：Wu P, Shu L, Comte J C. (2021). The effect of typical geological heterogeneities on the performance of managed aquifer recharge: physical experiments and numerical simulations. Hydrogeology Journal, 29:2107–2125. https://doi.org/ 10.1007/s10040 -021- 02375-3