格尔木河河床入渗能力分析

汪生斌 王万平 贺海松 沈春强

(1.青海省环境地质勘查局，青海省环境地质重点实验室，青海 西宁 810007； 2.陕西地矿九0八水文地质工程地质大队，陕西 西安 710600)



格尔木河河床入渗能力分析

汪生斌1王万平1贺海松1沈春强2

(1.青海省环境地质勘查局，青海省环境地质重点实验室，青海 西宁 810007； 2.陕西地矿九0八水文地质工程地质大队，陕西 西安 710600)

以格尔木河为研究对象，应用Bauwer渗水仪以及竖管法，探究了河水的入渗规律，计算了河床沉积物渗透系数，找出河床渗透能力沿河的变化情况，测定了河流在不同水头下的渗透流速。

格尔木河，河流，河床，渗透速率

多数情况下用断面法测定河流的入渗速率，即在河流适当位置合理选取两个断面，分别测出断面流量，从而计算出单位长度渗入量，此类算法虽然准确[1]，但是也存在着操作复杂等诸多问题。为避免前述情况，本文采用垂向入渗仪在格尔木河流域进行了河流有压入渗试验，获取了相关的入渗速率参数。

1 格尔木河渗漏概况

格尔木河的渗漏可按格尔木河不同地段的特征分为两类：常年性河流带和季节性河流带，常年性河流带分布在乃吉里水库至农灌枢纽为格尔木河的单河道地段，河床深切，河水被束缚在狭窄的河槽中，渗漏面积相对较小；自农灌区枢纽至格尔木市区为格尔木河的河道地段，河床呈枝状分布，呈网状分布，为网状河道，由于河流流量不同，使得水流分布面积较大，渗漏量相对较大。季节性河流带分布在格尔木市区至盐湖区，河流流量随着季节的变化而变化，雨季水量充沛，旱季河道干涸，因而渗漏量也呈现此类变化。为了揭示河床不同地段的垂向渗漏速率以及渗透系数的空间分布特征，布设了以下两类试验。

2 试验布置

1)本次试验采用Bauwer渗水仪进行[2]，沿着格尔木河自山区至地下水溢出带沿途约20 km，每隔4 km～5 km布设一个试验点，共布设4个试验点，每个试验点作相对落差10 cm的4个不同水头下的入渗试验。2)采用竖管法在格尔木河的河床选择典型地段，开展地表水入渗试验，研究河水与地下水之间的转换能力，通过野外调查、取样、试验对格尔木河流域河床沉积物渗透能力、地表水和地下水的转化关系以及地下水的循环有了一个深刻了解，为构建剖面地下水概念模型和地下水流数学模型，定量评价区域地下水资源形成和水资源合理开发利用提供科学依据。

3 试验结果及结论

3.1 垂向渗透速率的变化

Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ号剖面河水深度与入渗速率试验结果见图1。1)Ⅰ号剖面位于出山口，河床沉积物多由粗大的卵砾石组成，分选极差，磨圆度也较差，但河床渗透性能较好，当河水深度增大时，河床渗透速率变化趋势是先增大后减小随后又增大，变化不稳定，渗透速率值在10 m/d～14 m/d之间波动。2)Ⅱ号剖面位于冲洪积扇区前缘，河床沉积物也多由粗大的卵砾石组成，分选相对Ⅰ号剖面要好，磨圆度也转好，河床的入渗能力最强，渗透速率由15.28 m/d逐渐增大至19.28 m/d。由图1b)可见，随着河水深度的增加，渗透速率几乎呈现线性增加趋势。3)Ⅲ号剖面位于冲洪积扇之上，河床沉积物主要为卵砾石夹砂，粗大颗粒的粒径相较Ⅱ号剖面减小，河床渗透能力较强，相比Ⅱ号剖面减弱，渗透速率由16 m/d 逐渐增大至19 m/d,然后趋于稳定。可见，随着河水深度的增加，河床渗透速率也随之增大，当河水深度到达一定值时，渗透速率趋于稳定。4)Ⅳ号剖面位于冲洪积扇后缘，溢出带前缘，河床沉积物主要为砾石夹少量泥沙，河床渗透能力相较Ⅲ号剖面减弱，随着河水深度的增加，渗透速率由13.24 m/d逐渐增大至14 m/d后趋于稳定。

基于上述规律，绘制了河床入渗速率沿流程的变化，见图2。

可见，格尔木河在地下水溢出带南侧河床的渗透能力良好，至溢出带时河床的颗粒逐渐变细，并且地下水水位抬升使得河流入渗能力变差。

1)河床入渗速率一般随河水深度的增加而逐渐增大[3]，在到达一定河水深度后将趋于稳定[4]。格尔木河河床的入渗能力在冲洪积上前缘处最大，可达19 m/d，当河水的深度增大时河床的入渗速率呈现出线性增大的趋势，但未达到水位稳定值，由此可知格尔木河河床山前至冲洪积扇前缘处，最大稳定河水深度应该大于60 cm。而冲洪积扇区至溢出带前缘处，河水深度与入渗速率呈现出较好的关系，已达到最大稳定水位值，可以得出该河床段的最大稳定河水深度应为50 cm～60 cm。

2)在空间上，由出山口到溢出带，入渗速度随着沿程的增加而减小[5，6]，即上游最大入渗速度19.38 m/d到溢出带减少13.02 m/d。

3.2 格尔木河河床渗透能力的空间分布情况

格尔木河流域作为柴达木盆地的重要组成部分，具有典型内陆盆地的一般特征，即从山前至平原区地貌单元主要为戈壁砾石带、细土平原和盐壳湖沼平原区[7，8]。一般情况下，地下水补给来源为昆仑山冰雪融水以及格尔木河的侧向渗漏，向北径流时，由于颗粒变细受阻后部分潜水溢出地表，汇集成泉集河；主要的排泄途径是流经盆地时的蒸发。因此格尔木河流域的特点为：河床沉积物渗透性能总体呈下降趋势，但在河床的不同部位表现出不同的特点(见图3)。

1)河床沉积物在山前由粗大的卵砾石组成，粒径最大可达40 cm，较小的砂砾石较少，故而渗透系数一般可达98 m/d；向北逐渐变为上粗下细的二元结构，分选较差，该处沉积物颗粒大但对应的渗透系数值约为24 m/d；2)洪积扇前缘，沉积物岩性主要为

砂砾石，渗透系数约为36 m/d；3)细土平原区，河床沉积物主要为砂，部分地段夹杂少量砾石，越靠近北侧颗粒越细，渗透能力变低，尤其入湖口处渗透系数值最小，约为0.5 m/d。

[1] 王志华.黄河下游渗漏补给地下水水量研究[D].南京：河海大学,2007.

[2] 王文科，王宇航.格尔木河流域地下水循环研究成果报告[D].西安：长安大学，2013.

[3] 张光辉,费宇红,申建梅,等.降水补给地下水过程中包气带变化对入渗的影响[J].水利学报,2007(5):611-617.

[4] 霍思远.潜水位下降对入渗补给的影响研究[D].北京：中国地质大学,2015.

[5] 王宇航.格尔木河流域地下水化学演化规律和水循环模式[D].西安：长安大学,2014.

[6] 罗银飞.青海省格尔木河流域山前平原区地下水系统及地下水资源评价[D].北京：中国地质大学,2013.

[7] 寇文杰.格尔木河流域地表水与地下水相互转换关系及其合理开发利用研究[D].北京：中国地质大学,2006.

[8] 赵佳莉.格尔木河河床沉积物渗透系数变异性研究[D].西安：长安大学,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，工程师

P641

A