格爾木河河床入滲能力分析

汪生斌 王萬平 賀海松 沈春強

(1.青海省環(huán)境地質(zhì)勘查局，青海省環(huán)境地質(zhì)重點實驗室，青海 西寧 810007； 2.陜西地礦九0八水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊，陜西 西安 710600)

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格爾木河河床入滲能力分析

汪生斌1王萬平1賀海松1沈春強2

(1.青海省環(huán)境地質(zhì)勘查局，青海省環(huán)境地質(zhì)重點實驗室，青海 西寧 810007； 2.陜西地礦九0八水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊，陜西 西安 710600)

以格爾木河為研究對象，應(yīng)用Bauwer滲水儀以及豎管法，探究了河水的入滲規(guī)律，計算了河床沉積物滲透系數(shù)，找出河床滲透能力沿河的變化情況，測定了河流在不同水頭下的滲透流速。

格爾木河，河流，河床，滲透速率

多數(shù)情況下用斷面法測定河流的入滲速率，即在河流適當位置合理選取兩個斷面，分別測出斷面流量，從而計算出單位長度滲入量，此類算法雖然準確[1]，但是也存在著操作復(fù)雜等諸多問題。為避免前述情況，本文采用垂向入滲儀在格爾木河流域進行了河流有壓入滲試驗，獲取了相關(guān)的入滲速率參數(shù)。

1 格爾木河滲漏概況

格爾木河的滲漏可按格爾木河不同地段的特征分為兩類：常年性河流帶和季節(jié)性河流帶，常年性河流帶分布在乃吉里水庫至農(nóng)灌樞紐為格爾木河的單河道地段，河床深切，河水被束縛在狹窄的河槽中，滲漏面積相對較小；自農(nóng)灌區(qū)樞紐至格爾木市區(qū)為格爾木河的河道地段，河床呈枝狀分布，呈網(wǎng)狀分布，為網(wǎng)狀河道，由于河流流量不同，使得水流分布面積較大，滲漏量相對較大。季節(jié)性河流帶分布在格爾木市區(qū)至鹽湖區(qū)，河流流量隨著季節(jié)的變化而變化，雨季水量充沛，旱季河道干涸，因而滲漏量也呈現(xiàn)此類變化。為了揭示河床不同地段的垂向滲漏速率以及滲透系數(shù)的空間分布特征，布設(shè)了以下兩類試驗。

2 試驗布置

1)本次試驗采用Bauwer滲水儀進行[2]，沿著格爾木河自山區(qū)至地下水溢出帶沿途約20 km，每隔4 km～5 km布設(shè)一個試驗點，共布設(shè)4個試驗點，每個試驗點作相對落差10 cm的4個不同水頭下的入滲試驗。2)采用豎管法在格爾木河的河床選擇典型地段，開展地表水入滲試驗，研究河水與地下水之間的轉(zhuǎn)換能力，通過野外調(diào)查、取樣、試驗對格爾木河流域河床沉積物滲透能力、地表水和地下水的轉(zhuǎn)化關(guān)系以及地下水的循環(huán)有了一個深刻了解，為構(gòu)建剖面地下水概念模型和地下水流數(shù)學(xué)模型，定量評價區(qū)域地下水資源形成和水資源合理開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

3 試驗結(jié)果及結(jié)論

3.1 垂向滲透速率的變化

Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ號剖面河水深度與入滲速率試驗結(jié)果見圖1。1)Ⅰ號剖面位于出山口，河床沉積物多由粗大的卵礫石組成，分選極差，磨圓度也較差，但河床滲透性能較好，當河水深度增大時，河床滲透速率變化趨勢是先增大后減小隨后又增大，變化不穩(wěn)定，滲透速率值在10 m/d～14 m/d之間波動。2)Ⅱ號剖面位于沖洪積扇區(qū)前緣，河床沉積物也多由粗大的卵礫石組成，分選相對Ⅰ號剖面要好，磨圓度也轉(zhuǎn)好，河床的入滲能力最強，滲透速率由15.28 m/d逐漸增大至19.28 m/d。由圖1b)可見，隨著河水深度的增加，滲透速率幾乎呈現(xiàn)線性增加趨勢。3)Ⅲ號剖面位于沖洪積扇之上，河床沉積物主要為卵礫石夾砂，粗大顆粒的粒徑相較Ⅱ號剖面減小，河床滲透能力較強，相比Ⅱ號剖面減弱，滲透速率由16 m/d 逐漸增大至19 m/d,然后趨于穩(wěn)定?？梢姡S著河水深度的增加，河床滲透速率也隨之增大，當河水深度到達一定值時，滲透速率趨于穩(wěn)定。4)Ⅳ號剖面位于沖洪積扇后緣，溢出帶前緣，河床沉積物主要為礫石夾少量泥沙，河床滲透能力相較Ⅲ號剖面減弱，隨著河水深度的增加，滲透速率由13.24 m/d逐漸增大至14 m/d后趨于穩(wěn)定。

基于上述規(guī)律，繪制了河床入滲速率沿流程的變化，見圖2。

可見，格爾木河在地下水溢出帶南側(cè)河床的滲透能力良好，至溢出帶時河床的顆粒逐漸變細，并且地下水水位抬升使得河流入滲能力變差。

1)河床入滲速率一般隨河水深度的增加而逐漸增大[3]，在到達一定河水深度后將趨于穩(wěn)定[4]。格爾木河河床的入滲能力在沖洪積上前緣處最大，可達19 m/d，當河水的深度增大時河床的入滲速率呈現(xiàn)出線性增大的趨勢，但未達到水位穩(wěn)定值，由此可知格爾木河河床山前至沖洪積扇前緣處，最大穩(wěn)定河水深度應(yīng)該大于60 cm。而沖洪積扇區(qū)至溢出帶前緣處，河水深度與入滲速率呈現(xiàn)出較好的關(guān)系，已達到最大穩(wěn)定水位值，可以得出該河床段的最大穩(wěn)定河水深度應(yīng)為50 cm～60 cm。

2)在空間上，由出山口到溢出帶，入滲速度隨著沿程的增加而減小[5，6]，即上游最大入滲速度19.38 m/d到溢出帶減少13.02 m/d。

3.2 格爾木河河床滲透能力的空間分布情況

格爾木河流域作為柴達木盆地的重要組成部分，具有典型內(nèi)陸盆地的一般特征，即從山前至平原區(qū)地貌單元主要為戈壁礫石帶、細土平原和鹽殼湖沼平原區(qū)[7，8]。一般情況下，地下水補給來源為昆侖山冰雪融水以及格爾木河的側(cè)向滲漏，向北徑流時，由于顆粒變細受阻后部分潛水溢出地表，匯集成泉集河；主要的排泄途徑是流經(jīng)盆地時的蒸發(fā)。因此格爾木河流域的特點為：河床沉積物滲透性能總體呈下降趨勢，但在河床的不同部位表現(xiàn)出不同的特點(見圖3)。

1)河床沉積物在山前由粗大的卵礫石組成，粒徑最大可達40 cm，較小的砂礫石較少，故而滲透系數(shù)一般可達98 m/d；向北逐漸變?yōu)樯洗窒录毜亩Y(jié)構(gòu)，分選較差，該處沉積物顆粒大但對應(yīng)的滲透系數(shù)值約為24 m/d；2)洪積扇前緣，沉積物巖性主要為

砂礫石，滲透系數(shù)約為36 m/d；3)細土平原區(qū)，河床沉積物主要為砂，部分地段夾雜少量礫石，越靠近北側(cè)顆粒越細，滲透能力變低，尤其入湖口處滲透系數(shù)值最小，約為0.5 m/d。

[1] 王志華.黃河下游滲漏補給地下水水量研究[D].南京：河海大學(xué),2007.

[2] 王文科，王宇航.格爾木河流域地下水循環(huán)研究成果報告[D].西安：長安大學(xué)，2013.

[3] 張光輝,費宇紅,申建梅,等.降水補給地下水過程中包氣帶變化對入滲的影響[J].水利學(xué)報,2007(5):611-617.

[4] 霍思遠.潛水位下降對入滲補給的影響研究[D].北京：中國地質(zhì)大學(xué),2015.

[5] 王宇航.格爾木河流域地下水化學(xué)演化規(guī)律和水循環(huán)模式[D].西安：長安大學(xué),2014.

[6] 羅銀飛.青海省格爾木河流域山前平原區(qū)地下水系統(tǒng)及地下水資源評價[D].北京：中國地質(zhì)大學(xué),2013.

[7] 寇文杰.格爾木河流域地表水與地下水相互轉(zhuǎn)換關(guān)系及其合理開發(fā)利用研究[D].北京：中國地質(zhì)大學(xué),2006.

[8] 趙佳莉.格爾木河河床沉積物滲透系數(shù)變異性研究[D].西安：長安大學(xué),2014.

Analysis of riverbed infiltration capacity of Golmud River

Wang Shengbin1Wang Wanping1He Haisong1Shen Chunqiang2

(1.QinghaiEnvironmentalGeologyKeyLaboratory,QinghaiEnvironmentalGeologyExplorationBureau,Xining810007,China; 2.ShaanxiGeologicalandMineral908HydrogeologyandEngineeringGeologyTeam,Xi’an710600,China)

Taking the Golmud River as the research object, application of Bauwer water seepage instrument and standpipe method, this paper explored the infiltration law of river water, calculated the sediment permeability coefficient, found out the changes situation of riverbed permeability, determined the infiltration rate of river under different water heads.

Golmud River, river, riverbed, infiltration rate

1009-6825(2016)28-0099-02

2016-07-17

汪生斌(1985- )，男，工程師

P641

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