格爾木河河床沉積物滲透系數(shù)變異性研究.pdf

1、河床沉積物的滲透系數(shù)K是關(guān)鍵的水文地質(zhì)參數(shù)之一,它直接影響著河水與周圍地下水之間的轉(zhuǎn)化能力,河流對(duì)含水層的入滲補(bǔ)給量,含水層向河流的排泄量以及傍河水源地的開(kāi)采能力。滲透系數(shù)代表孔隙介質(zhì)傳送水量的能力,準(zhǔn)確的估算河床的滲透系數(shù)對(duì)于河流一地下水相互關(guān)系及其流域的生態(tài)系統(tǒng)分析極其重要,同時(shí)有助于了解地下水與河流之間的水量交換以及水質(zhì)運(yùn)移的程度,并能解決一系列相關(guān)的水文地質(zhì)問(wèn)題。本文采用水頭下降豎管試驗(yàn)法對(duì)格爾木河流域河床沉積物的滲透系數(shù)值進(jìn)行

2、了測(cè)定分析,采用傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法及地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的正態(tài)性分布和變異性特征做了深入的分析。研究主要取得了以下幾方面的研究成果:
　　一、河床沉積物滲透系數(shù)隨深度的空間變異特征
　　河床沉積物滲透系數(shù)K值隨深度遞減。表層0~20cm沉積物K值最大達(dá)52.25m/d,30cm處最小,僅0.69m/d,40~50cm較穩(wěn)定。河床沉積物滲透系數(shù)K值隨沉積物厚度的增加而逐漸減小。10~20cm厚的柱樣K值最大,30~50cm厚的柱

3、樣K值變幅較小,較穩(wěn)定。河床K值隨深度呈現(xiàn)對(duì)數(shù)正態(tài)分布,變異系數(shù)值為1.039>1,為強(qiáng)變異性;河床沉積物滲透系數(shù)K值隨沉積物厚度呈現(xiàn)對(duì)數(shù)正態(tài)分布,變異系數(shù)值為1.013>1,為強(qiáng)變異性。河床K值隨深度的變程值為27cm,空間相關(guān)性為9.94％,表現(xiàn)出強(qiáng)烈的空間相關(guān)性。河床沉積物滲透系數(shù)K值隨深度的變化主要受到沉積物巖性的影響。沉積物粒徑隨深度遞減,K值與d60相關(guān)性最強(qiáng),擬合度達(dá)0.86,K=10.47d602。
　　二、典型剖

4、面河床沉積物滲透系數(shù)的空間變異特性
　　河床沉積物滲透系數(shù)值由河床中心向兩岸遞減,橫剖面的變異程度大于縱剖面。
　　1.上游沖洪積扇區(qū),河床沉積物滲透系數(shù)值沿河床橫縱剖面均發(fā)生明顯變異?？v剖面K的平均值為68.62m/d,橫剖面均值為18.78m/d,總體在0.75~233m/d之間變化。受巖性條件控制,上游沖洪積扇區(qū)顆粒粒徑大小懸殊,分選性及均一性很差,河床沉積物滲透系數(shù)值沿橫縱剖面均服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布,變異系數(shù)值均>1,強(qiáng)

5、變異性。變異函數(shù)計(jì)算結(jié)果表明該區(qū)河床縱剖面K值的變程為4m,空間相關(guān)性為0.8%,強(qiáng)烈相關(guān);橫剖面為15m,空間相關(guān)性為29%,中等相關(guān)。
　　2.下游細(xì)土平原區(qū),河床沉積物滲透系數(shù)值沿河床橫縱剖面變化較明顯,而沿縱剖面幾乎不變,縱剖面K均值19.12m/d,橫剖面K均值13.93m/d,總體在0.65~47.37m/d之間變化。該區(qū)沉積物顆粒均一性較好,K值差距不是很大,服從正態(tài)分布,變異系數(shù)值在0.1~1之間,中等變異性。變異

6、函數(shù)計(jì)算結(jié)果表明該區(qū)河床縱剖面 K值的變程為22.25m,空間相關(guān)性為50%,中等相關(guān);橫剖面為27m,空間相關(guān)性為5.7%,強(qiáng)烈相關(guān)。
　　3.典型剖面河床沉積物 K值主要受到河床形態(tài)、流速,潛流帶的水文過(guò)程及沉積物巖性的影響。研究結(jié)果表明沖洪積扇區(qū)由于沉積物顆粒分選差,沉積物K值與特征粒徑 d30之間相關(guān)性最強(qiáng),K的關(guān)系式為:K=4.1572d301.1196。細(xì)土平原區(qū)沉積物均一性較好,K值與特性粒徑d102相關(guān)性最強(qiáng),K的

7、關(guān)系式為:K=2021.8*d102。當(dāng)均勻系數(shù)大于5時(shí),K隨Cu的增大而減小,小于5時(shí),二者無(wú)關(guān)。當(dāng)曲率系數(shù)大于2時(shí),K隨Cc的增大而減小,小于2時(shí),二者無(wú)關(guān)。
　　三、流域尺度河床沉積物滲透系數(shù)的空間變異特征
　　流域尺度下河床沉積物滲透系數(shù)值沿流程總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì),從出山口至入湖口河段K的平均值為42.587m/d,在8.390m/d至98.570m/d之間變化,服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布,變異系數(shù)值為0.743,中等變異。流域

8、尺度下河床沉積物滲透系數(shù)值的空間最大相關(guān)長(zhǎng)度為15km左右,空間相關(guān)性為8.18%<25%,空間相關(guān)性非常強(qiáng)。最優(yōu)擬合模型為L(zhǎng)nK下的球狀模型塊金值C0大于0,說(shuō)明該區(qū)空間連續(xù)性較差,空間變量差異性明顯。流域尺度下河床沉積物滲透系數(shù)主要受到地形地貌條件、水動(dòng)力條件及沉積物巖性的影響。通過(guò)主成分分析及多元線性回歸分析得到K的多元一次表達(dá)式。
　　本文對(duì)格爾木河河床沉積物的滲透系數(shù)做了大量試驗(yàn)研究,初步得出了河床沉積物滲透系數(shù)的空間分