沙质床面河道演化过程湿润带渗流规律试验分析

杨树青，白玉川，彭永勤，周 鹏

(1.重庆交通大学 重庆西南水运工程科学研究所，重庆 400074；2.天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072；3.山东省交通规划设计院有限公司，山东 济南 250000)

1 研究背景

天然河流大多数为部分切割含水层或悬置于含水层之上的“非完整”河流，且河道两岸均为不饱和或者干燥状态。在洪水期河流急剧演化过程中，河床中有渗流存在且渗流量较大，河水下渗和侧渗部分将补给地下水。1991-2005年，黄河下游年均来水量为233.37×108m3，年均渗漏水量为8.01×108m3，约为总流量的3.43%[1]。而对于干旱地区，河道渗漏量更是非常之大，甚至河道水全部损失于渗漏过程[2]。

在河流演变试验模拟中，模型河流均为“非完整”的河流状态，渗漏损失是河道演化过程中河流自然耗水量的重要组成部分[3]。因此，不能将渗流量归结在流量的测量误差上[4]。实际河道渗流量的大小受到多种因素的影响，包括河宽、河长、河床下颗粒物质的厚度与渗透系数以及河水位与地下水位差值等。Winter[5]和Butler等[6]研究了河流宽度、河床底部沉积层厚度对渗透系数的影响。Liu等[7]在室内进行模拟试验，分析了“非完整”河流的渗流特征。

一些学者[8]注意到了在河道演化过程中的渗流问题及其对曲流现象的重要性。对于黏性沙，其保水性好且渗流较小，因此河道可以充分发展；而对于无黏性沙，其渗流较强，很难形成充分发展的蜿蜒河流[9]。在室内试验中，为减少渗流引起的流量损失，通常于试验前向模拟床沙内加水，使泥沙中孔隙水饱和[9-11]。……