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,河流對含水層的入滲補給量,含水層向河流的排泄量以及傍河水源地的開采能力。滲透系數(shù)代表孔隙介質(zhì)傳送水量的能力,準確的估算河床的滲透系數(shù)對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,同時有助于了解地下水與河流之間的水量交換以及水質(zhì)運移的程度,并能解決一系列相關(guān)的水文地質(zhì)問題。本文采用水頭下降豎管試驗法對格爾木河流域河床沉積物的滲透系數(shù)值進行

2、了測定分析,采用傳統(tǒng)統(tǒng)計學方法及地統(tǒng)計學方法對實測數(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)對數(shù)正態(tài)分布,變異系數(shù)值為1.039>1,為強變異性;河床沉積物滲透系數(shù)K值隨沉積物厚度呈現(xiàn)對數(shù)正態(tài)分布,變異系數(shù)值為1.013>1,為強變異性。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,擬合度達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數(shù)正態(tài)分布,變異系數(shù)值均>1,強

5、變異性。變異函數(shù)計算結(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,K的關(guān)系式為:K=4.1572d301.1196。細土平原區(qū)沉積物均一性較好,K值與特性粒徑d102相關(guān)性最強,K的

7、關(guān)系式為:K=2021.8*d102。當均勻系數(shù)大于5時,K隨Cu的增大而減小,小于5時,二者無關(guān)。當曲率系數(shù)大于2時,K隨Cc的增大而減小,小于2時,二者無關(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,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)長度為15km左右,空間相關(guān)性為8.18%<25%,空間相關(guān)性非常強。最優(yōu)擬合模型為LnK下的球狀模型塊金值C0大于0,說明該區(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、水動力條件及沉積物巖性的影響。通過主成分分析及多元線性回歸分析得到K的多元一次表達式。
　　本文對格爾木河河床沉積物的滲透系數(shù)做了大量試驗研究,初步得出了河床沉積物滲透系數(shù)的空間分