渭河河床沉积物垂向渗透系数深度变化分析

目的分析渭河河床沉积物的垂向渗透系数随深度的变换规律及原因。方法采用水头下降竖管渗透试验法对渭河(陕西段)眉县、咸阳、西安草滩、西安临潼4个不同地点,共8个试验点位上的河床上、下两层沉积物垂向渗透系数(Kv)作了试验研究。结果眉县4测试点上、下两层沉积物渗透系数相等,眉县5测试点下层沉积物渗透系数值比上层大,其余6个测试点上层沉积物Kv值均大于下层,上、下层沉积物Kv之比在1.11～7.87之间。结论河床沉积物Kv值随深度增加而减小,其变化并不完全是由沉积物粒度分布上的不同引起的,还受到地表水与地下水在潜流带的水文过程以及生物扰动等共同作用的影响。

西辽河通辽段河床沉积物渗透系数的现场测定

采用不同方法对西辽河通辽段河床沉积物渗透系数进行现场测定,获取各点位的垂向渗透系数。并分别在探坑、土样坑、渗透仪渗水试验、竖管试验、渗坑法渗水试验、双环渗水试验位置处及其附近,先从河底表面取沉积物样,再从岩性明显变化的不同深度取样,带回实验室,进行颗粒分析,探讨河床沉积物渗透系数与颗粒级配之间的关系。结果表明:随着河床沉积物中砂石含量的增加其渗透系数也增大;反之,河床沉积物中黏土含量增加其渗透系数减小。沉积物的颗粒级配是影响渗透系数的重要因素,颗粒级配对于沉积物的孔隙尺寸、孔隙的形状及大小都有很大的影响。研究结果可为计算地表水与地下水的交换量提供可靠的水文地质参数,进而提高地下水资源评价结果的精度。

河床沉积物中有机质对其垂向渗透系数的影响分析

采用水头下降立管法对渭河5个区域的河床渗透系数进行测定,并在室内分析其粒径分布及有机质含量。运用SPSS18.0软件分析不同类型的沉积物中有机质含量与其垂向渗透系数的关系。结论为:有机质主要通过改变黏土的结构从而改变沉积物的结构,进而影响垂向渗透系数值的大小;有机质对垂向渗透系数的影响关系与沉积物中有机质含量及黏土含量的组合关系密切相关。

河床沉积物渗透系数空间变异性研究——以滦河下游为例

河床沉积物的渗透系数是水文地质关键参数之一,其大小直接影响河水与地下水之间的转换关系。采用水头下降竖管试验法对滦河下游3个不同断面,共32个测试点河床垂向渗透系数Kv进行研究。结果表明：滦河床沉积物Kv值总体在0.17~2.93m/d之间变化,近似服从正态分布;沿不同地貌单元（冲积平原-海积平原-入海口）、不同河床断面以及在较小的1m×1m范围内沉积物Kv值均存在明显差异,变异程度由冲积平原向入海口处递增,表明河床沉积物的渗透性在空间上具有较强的变异性;河床两岸沉积物的Kv值明显小于河流中心,而在较短的流程内Kv值沿河流流线方向基本不变。颗粒分析结果显示沉积物颗粒的大小与分布是造成渗透系数差异性的主要原因。此外,河床中的淤泥质层会极大地降低沉积物的渗透能力,减弱河水与地下水之间的水量交换能力。研究结果对滦河流域河水和地下水转换关系研究提供了理论和数据支持。

河床沉积物渗透系数试验研究

用现场竖管法在黄河花园口河床进行沉积物渗透系数试验,测得平均渗透系数为8.72×10-4cm/s;从竖管中取样进行沉积物的颗粒分析,得到有关特征粒径。试验表明,渗透系数与特征粒径间具有相关性,所得经验公式能较好地应用于黄河花园口段。

长江江苏段河床沉积物渗透系数试验研究

针对由特征粒径推求渗透系数的经验公式均具有局限性的问题,以长江江苏段河床沉积物为例,对其进行颗粒分析,得到沉积物的粒组成分及有关特征粒径,采用Darcy渗透试验测定沉积物的渗透系数为0.2～5.0m/d,并对河床沉积物的渗透系数与特征粒径进行回归分析。结果表明,渗透系数与特征粒径d10之间存在显著的二次函数关系,所建立的回归公式能较好地应用于长江江苏段河道。

渭河河床沉积物颗粒组成对渗透系数的影响

正确认识河流沉积物颗粒组成与渗透系数之间的关系,对于准确测算河床渗透系数具有重要的意义。以渭河关中段为研究对象,采用水头下降竖管渗透实验法对渭河关中段4个河段的43个点位做渗透系数的原位测定,获取各点位的垂向渗透系数(Kv)值。对测定点的沉积物样品进行了粒度分析,并进一步分析了Kv与沉积物颗粒组成之间的相关关系。结果表明,垂向渗透系数与其沉积物的含砂量以及砂土与黏土含量比值均呈指数正相关,与黏土率呈指数负相关。研究获得的垂向渗透系数与沉积物颗粒组成的拟合方程为通过颗粒分析计算垂向渗透系数提供了依据。

河床沉积物竖管试验求参方法应用与评价

利用和田河干流下游河段河床沉积物竖管试验数据,开展不同竖管试验求参方法的应用与评价工作,选取HTST01试验点进行垂向渗透试验,选取HTST02试验点分别进行水平方向渗透试验和垂向渗透试验,分析传统计算法的渗透系数取值合理性以及其与直线图解法计算结果之间的差异。结果表明:传统计算法获取的各试验工况渗透系数近似服从具有一定偏度和峰度的非标准正态分布,均具有中等变异性;采用算术平均值进行参数取值具有一定的合理性和适用性,而采用随机计算值时参数取值的误差大小具有偶然性和不确定性。直线图解法能够有效避免随机误差的产生,但其获取的计算结果与传统计算法的算术平均值存在一定差异,其相对误差平均值为10.59%,最大相对误差值超过27.00%。在竖管试验应用过程中,不应忽视计算方法求参取值合理性的影响。

河床垂向渗透系数空间变异性的三维分析

河床垂向渗透系数的空间变异性对流域内河水与地下水转化机理研究具有重要意义。采用渗水仪法和竖管法共测定了玉龙喀什河河床垂向渗透系数25组,研究了河床深度方向、垂直于河流方向和河流沿程方向的河床垂向渗透系数空间变化特征,并分析了产生变异的影响因素,总结了河床垂向渗透系数变异性的维度效应,结果表明:玉龙喀什河河床垂向渗透系数的变异性受泥沙淤积作用、风积作用、河流沉积作用等诸多因素的影响,在不同维度下,河床沉积物变异性的主导因素不同,不能以单一因素判别河床沉积物渗透系数的变异性。

巴音河下游河床渗透系数空间变异性研究

河床垂向渗透系数是研究河流与地下水转化关系和转化强度的重要水文地质参数。选取柴达木盆地巴音河为研究对象,采用水头下降竖管试验法测定了巴音河下游细土平原带38组河床垂向渗透系数,利用传统统计学方法检验分析了其分布规律和空间变异性。结果表明,河床沉积物垂向渗透系数(Kv)在1. 77～15. 56 m/d之间变化,总体呈现正态分布,且沿流程逐渐变小。河中心沉积物的Kv值明显大于河两岸,但其变异系数小于两岸。沉积物的颗粒大小与分布是导致河床沉积物垂向渗透系数变异的关键因素,河流形态与交互带水文过程对河床沉积物Kv的影响也不容忽视。

和田河干流下游河段河床沉积物渗透特性试验研究

准确获取河床沉积物的渗透性能及其空间分布规律,可为刻画河流与地下水之间的水量转化以及采取科学的措施改善和维持流域生态环境提供科学依据。采用原位竖管试验法获取了和田河干流下游河段河床沉积物垂向与水平向渗透系数,并采用基于土壤转换函数的人工神经网络模型预测了沉积物的综合渗透系数,对研究河段沉积物渗透系数的空间变异规律开展了系统的研究。结果表明:①试验获取的垂向渗透系数平均值在0.81~2.77 m/d之间,水平向渗透系数在4.32~10.37 m/d之间,综合渗透系数平均值在0.54~1.30 m/d之间;各测点河床沉积物水平与垂向的各向异性比平均值在3~9之间,最大值达9.09,反映出在河床沉积物剖面上呈显著各向异性。②沿河床纵断面自上游至下游方向,K_(v平均值)与K_(h)整体上均呈增大的趋势,K_(s)平均值呈先增大后减小的趋势,河床沉积物各向异性比整体呈降低的趋势。③河流水动力条件通过塑造河床的冲淤状态及沉积物颗粒排列组合特征,进而影响河床沉积物的渗透性能,研究河段河床沉积物的颗粒排列组合结构特征对渗透系数的影响较为显著,河床表层的淤积泥膜层显著降低了河床沉积物的垂向渗透性能,是引起各向异性的主要原因。

美国内布拉斯加州埃尔克霍恩河河床沉积物渗透系数深度变化特征

准确计算河床沉积物渗透系数对于河流-地下水相互关系及其流域生态系统分析具有十分重要的作用.采用水头下降竖管渗透试验法对美国内布拉斯加州埃尔克霍恩河(Elkhorn River)8个不同地点、共60个试验点位上的河床上、下两层沉积物垂向渗透系数(Kv)做了试验研究.结果表明:上层沉积物Kv值普遍高于下层沉积物的.从所有测试点来看,上层沉积物中Kv测试值在2.7～104.9m/d之间,其平均值为26.6m/d;而下层沉积物Kv测试值在0.4～73.4m/d之间,其平均值为16.1m/d.河床沉积物Kv值随深度增加而减小这一现象主要是由于河流-地下水交错带水文过程引起的.交错带中水流流出和流入的交换作用增加了河床孔隙度从而增加了沉积物渗透性.此外,生物扰动作用能够有效地破坏河床表面细小沉积物形成的淤塞层,在沉积物中产生新的孔隙空间,从而增大了河床表层沉积物渗透系数.

不同水溶液条件下河床沉积物的渗透系数

为深入分析水物理化学作用对河床沉积物垂向渗透系数的影响,采用水头下降竖管渗透试验法,对渭河陕西段5处7个实验研究点,共98个试验点位进行原位沉积物垂向渗透系数(Kv)试验,并对其中的21根测管进行室内不同渗滤液条件下的沉积物垂向渗透系数研究。结果表明:自来水条件下的渗透系数大于河水条件下的渗透系数;营养液条件下渗透系数随时间变化呈先减小后增大的趋势;碱溶液对沉积物渗透系数起负作用,碱性越强负作用越大;酸溶液能增强沉积物的渗透性能,但对不同结构、成分的沉积物影响方式不同;河床沉积物渗透系数与河水中碱度呈极显著负相关,与河水的CODMn呈显著正相关。

基于可控性生态减渗目标的河床底质重构技术研究

位于地下水超采区且具有景观要求的河流,需同时具备维持生态水位和渗透补给地下水的功能,研究可调控减渗效果的河床底质重构技术对维持河床垂向连通性具有重要意义。以华北平原常见河床底质和膨润土为主要材料配比得到重构底质,通过变水头渗透试验与模型入渗试验探究了重构底质减渗特性,根据不同河流条件提出不同的配比及结构方案,减渗层厚度和纳基膨润土配比方案1为100 mm和9%,方案2为150 mm和15%,方案3为200 mm和18%;利用GeoStudio SEEP/W软件计算模拟了不同方案的渗流及渗流量减少状况。结果表明,改变膨润土类型和掺量可调节底质的减渗效果,使其渗透系数达到小于1×10^(-7)cm/s和小于1×10^(-6)cm/s目标水平;纳基膨润土掺量为15%的重构底质在1 m水头渗透作用下,浸润锋经39 d运移15 cm,56 d内累计入渗量为11.1 cm,减渗效果较好;模拟结果表明,3种减渗方案有不同的减渗效果,典型断面河流水位在0.3~2.0 m时,3种方案河流渗流损失量可降低55.8%~68.8%、91.5%~94.3%和94.8%~96.5%;方案1适用于减渗需求低、地下水回补要求高的河流,方案3适用于蓄水减渗需求高或水位较高的河流,方案2适用范围最广。

层状非均质性影响下河流对地下水的补给过程研究

河流对地下水的补给过程研究是科学认识水循环规律及地下水资源可持续管理的基础。河床沉积层与其下伏潜水含水层岩性差异是河流下伏含水层的主要结构特征,也是控制河流对地下水补给过程的主要因素。为揭示含水介质分层结构特征影响下河流对地下水的补给过程,基于黄河干流河南段野外试验结果,建立了地表水地下水相互作用概念模型,并以地下水流路径为对象,精细刻画了地表水地下水的相互作用过程。结果表明:(1)河流对地下水的补给量主要受河床沉积层渗透性影响,河床沉积层厚度变化对河流向地下水的补给量影响不大。即:河床低渗透性沉积物的存在是河流向地下水补给量降低的主要原因,当河床沉积层与其下伏含水层厚度比(HS/H)由0增大为0.125时,河流向地下水补给量的减小幅度达72%。(2)与均质条件相比,河床沉积层渗透性及其厚度变化均明显改变了河水向地下水补给的水流路径及径流时间。随着河床沉积物与下伏含水层渗透系数比K_U/K_L的增大,河水向地下水补给的水流路径穿透深度增大,径流时间延长。(3)河流对地下水的补给量及地下水径流时间对低渗透性河床沉积层渗透系数的敏感性随渗透系数的减小而增大,同时,地下水径流时间对低渗透性河床沉积层的厚度变化较为敏感,且随着厚度的增大,敏感性增强。研究成果可为地下水资源管理及可持续开发提供参考依据。

干旱区河床参数计算

干旱区地下水主要补给来源为河水入渗,评价干旱区地下水资源量需要准确计算河床的参数,包括垂向河床渗透系数（K）和垂向河水入渗速率（V）。本文描述了一种简化后的渗水仪和干旱区河床垂向渗透系数的计算公式,将该方法应用于新疆南部昆仑山北麓,测定了干旱区河流的河床参数。结果表明：此方法能够有效地测定干旱区河床垂向渗透系数,18个试验点的垂向河床渗透系数在0.864-14.832 m·d^-1。根据试验结果总结了干旱区河水垂向入渗速率与河水深度的关系,提出了一个用于描述干旱区河流河水入渗速率与河水深度关系的经验方程,表明河水垂向入渗速率（V）与河水深度（M）正相关,（河水入渗速率的增长率（（dV）/（dM））与河水深度负相关,当河水深度很大时,河水入渗速率的增长率趋于0。

Variability of streambed vertical hydraulic conductivity with depth along the Elkhorn River,Nebraska,USA

Determination of streambed hydraulic conductivity is of great importance in the analysis of stream-aquifer interactions and stream ecosystems.In this paper,in situ falling-head standpipe permeameter tests were conducted to determine streambed vertical hydraulic conductivity (Kv) of two connected layers of sediments at 60 test locations from eight sites in the Elkhorn River,Nebraska.Our results show that the Kv values for the upper layer of sediments are generally larger than those in their respective lower layer of sediments.The individual Kv value for the upper layer of sediments from all test locations of the eight sites range from 2.7 to 104.9 m/d,and the average value is 26.6 m/d.The individual Kv value ranges from 0.4 to 73.4 m/d and the average value is 16.1 m/d for the lower layer of sediments.We believe that hyporheic processes can enhance larger streambed Kv in the upper layer of sediments.Inflow and outflow through hyporheic zone produce more porous and permeable sediments and further result in an increasing of streambed Kv.Moreover,we observe that bioturbation activities can destroy the clogging layer of the exposed sediments and create pore spaces in the sediments,which also further increases streambed Kv.