量化地表水-地下水交换不仅是探究湖库水量平衡的重要环节,还是探究沉积物-水界面物质交换的基础。地表水-地下水交换过程伴随着能量的传递,所以含水介质(沉积物)垂向剖面温度分布将能为水量交换提供有效信息。研究水库沉积物与其上覆水之间的水量与热量交换可以为水库的建设、管理等提供理论基础。为了探究水库沉积物-水界面处的水量与热量交换特征,本文以青岛浮山前水库为研究对象,于2018年9月5日至17日在水库西北侧、北侧与东南侧及2019年10月8日与9日在水库西北角局部区域(4个有效点),对沉积物垂向剖面温度进行了定时间间隔连续监测;在监测数据基础上,采用数值法反演库水-地下水垂向交换速度,探究库水-地下水交换的空间差异性,并探讨沉积物-水界面的热量交换情况。结果表明:(1)沉积物的温度分布存在空间差异性。同一试验点,浅层沉积物温度波动幅度大,随着泥深增加波动幅度减小,温度波动的峰谷值出现的时间随着泥深增加依次滞后。水库东南侧试验点温度波动幅度大于西北侧与北侧,北侧试验点沉积物温度整体偏低。局部研究区域(1 m~2范围)内,不同试验点沉积物-水界面处温度存在差异,但随着泥深增加,差异变小,至泥深0.24 m处差异不明显。2、4、5号试验点所构成的沉积物垂向剖面中,5号试验点每天升温与降温的起始时刻要早于其它点位。这些分布特征均可由后续反演的各点流速(强度与方向)差异得到解释。(2)模拟时采用分段连续线性函数刻画非正归正弦波动的上、下边界条件;反演水流通量时,同时反演热弥散度(减小因忽略热弥散或者选取热弥散度经验值引起的误差)。研究结果表明,这些处理有效提高了反演精度;结果还表明,不合适的热弥散度经验值引起的反演流速误差甚至大于忽略热弥散时的误差;同步反演流速与热弥散度,还有助于判断是否需要考虑热弥散对沉积物-水界面热传导通量的影响。(3)水库的库水-地下水交换存在显著空间差异,水库不同区域不仅存在交换强度的差异,还存在交换方向的差别;局部区域也表现出强烈的水流方向与强度差异。西北侧与北侧试验点处为地下水补给库水,垂向交换速率分别为0.002 m/h与0.007 m/h;东南侧试验点为库水补给地下水,垂向交换速率为0.12 m/h。水库西北角局部区域内,3号试验点可能与西侧山坡有密切水力联系,此处为地下水补给库水,垂向交换速率为0.0004 m/h;2、4、5号试验点可能与北侧有密切水力联系,均为库水补给地下水,垂向交换速率分别为0.0003 m/h、0.0005 m/h、0.0009 m/h,不同试验点补给强度的差别可能是由沉积物的渗透性差异引起。(4)相比于运用沉积物-水界面与泥深0.12 m之间的温度梯度计算的界面热传导通量,由数值模拟法计算的热传导通量日波动峰值更大(地下水补给库水的点位热传导通量存在明显日波动),也更能及时反映界面处热传导方向的改变。受气温波动与库水-地下水补给关系的影响,监测期内沉积物-水界面的热传导存在时空差异性;地下水补给库水的点位(西北侧与北侧试验点)整体表现为库水向沉积物传热,而库水补给地下水的点位(东南侧试验点)主要为沉积物向库水传热。