山前河道黃河水回灌過程中水沙變化規(guī)律研究

何君 劉帥 王輝 曲士松 王維平

摘 要：黃河水在山前河道滲漏補(bǔ)給地下水過程中，水和懸浮泥沙的運(yùn)動(dòng)特征與在平原河道顯著不同。以濟(jì)南市黃河流域玉符河回灌補(bǔ)源工程為背景，設(shè)計(jì)二維砂槽試驗(yàn)?zāi)M黃河水流經(jīng)由砂卵礫石和灰?guī)r組成的強(qiáng)滲漏帶河床處時(shí)地表和地下徑流的變化規(guī)律以及懸浮泥沙的遷移特征。結(jié)果表明：流經(jīng)強(qiáng)滲漏帶的黃河水轉(zhuǎn)化為地表水、淺層孔隙水和深層巖溶水３ 部分；僅巖溶水是有效補(bǔ)給，轉(zhuǎn)化效率為６０％～７０％，懸浮顆粒物的存在使補(bǔ)給效率降低２１～３７ 個(gè)百分點(diǎn)；地表水和孔隙水受河床坡度和強(qiáng)滲漏帶河床結(jié)構(gòu)的影響流向下游；黃河水中９６％的懸浮泥沙被砂槽濾除，砂槽的表層和淺層泥沙沉積最嚴(yán)重；橡膠壩可促進(jìn)高流速地表水向低流速孔隙水轉(zhuǎn)化，但會(huì)加重泥沙在砂槽內(nèi)沉積。

關(guān)鍵詞：含水層補(bǔ)給；砂槽試驗(yàn)；懸浮顆粒物；山前河道；黃河水

中圖分類號(hào)：Ｐ６４１．２５ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２３．１２．０１３

引用格式：何君，劉帥，王輝，等．山前河道黃河水回灌過程中水沙變化規(guī)律研究［Ｊ］．人民黃河，２０２３，４５（１２）：７１－７５，１００．

泉水是濟(jì)南的標(biāo)志，濟(jì)南的巖溶地下水是城市居民用水和泉水的來源。城市化和人口的增加使用水量激增，導(dǎo)致城市供水?dāng)D占泉水的矛盾凸顯，另辟新的水源來緩解城市和生態(tài)用水緊張的局面迫在眉睫［１］ 。

黃河是流經(jīng)濟(jì)南的重要客水，濟(jì)南市沿黃河修建鵲山、玉清兩座引黃水庫，通過引黃供水保障城市生活用水，同時(shí)配套修建回灌補(bǔ)源工程將黃河水通過適宜的滲漏場所回補(bǔ)地下水，維持泉水噴涌［２－４］ 。其中之一便是位于黃河流域的玉符河回灌工程，由多級(jí)泵站將玉清水庫蓄存的黃河水經(jīng)預(yù)埋的輸水管送至玉符河上游的臥虎山水庫和沿岸的放水口，黃河水進(jìn)入玉符河河道后，在催馬和東渴馬村之間的強(qiáng)滲漏帶河段發(fā)生大量滲漏，轉(zhuǎn)化為巖溶地下水，可有效補(bǔ)充濟(jì)南市的地下水量。

玉符河自臥虎山水庫流出，河長４１ ｋｍ，匯入黃河。玉符河流經(jīng)山前平原，河床坡度約為１／５００，屬于典型的山前河流（見圖１）。研究區(qū)位于東渴馬和催馬村之間的河道，河道寬度約為５０ ｍ，河床被７～３０ ｍ 的第四系砂卵礫石層覆蓋，砂卵礫石層下方隱伏有裂隙通道發(fā)育良好的石灰?guī)r含水層，厚度為１００～３００ ｍ，通過裂隙通道與上部的砂卵礫石保持緊密的水力聯(lián)系（見圖２）。研究區(qū)上下游河床的砂卵礫石層下均存在不透水的頁巖，玉符河河水流經(jīng)研究區(qū)河道發(fā)生大量滲漏，河水經(jīng)砂卵礫石孔隙滲漏轉(zhuǎn)化為第四系孔隙水，孔隙水繼續(xù)沿著裂隙巖溶通道穿過炒米店斷裂轉(zhuǎn)化為濟(jì)南市區(qū)的地下巖溶水。玉符河河床坡度較大，結(jié)合強(qiáng)滲漏帶河段水文地質(zhì)條件，河水流經(jīng)此處會(huì)產(chǎn)生地表水、淺層第四系孔隙水和深層巖溶水３ 種徑流。僅巖溶水對(duì)于濟(jì)南市地下水補(bǔ)給有意義，地表水和淺層孔隙水會(huì)受河床坡度的影響流向下游。弄清強(qiáng)滲漏帶河段處各徑流的分配規(guī)律、明晰巖溶水的補(bǔ)給效率對(duì)于制訂合理的回灌工程引水－調(diào)水－放水計(jì)劃至關(guān)重要。