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河床沉积物的渗透系数K是关键的水文地质参数之一,它直接影响着河水与周围地下水之间的转化能力,河流对含水层的入渗补给量,含水层向河流的排泄量以及傍河水源地的开采能力。渗透系数代表孔隙介质传送水量的能力,准确的估算河床的渗透系数对于河流一地下水相互关系及其流域的生态系统分析极其重要,同时有助于了解地下水与河流之间的水量交换以及水质运移的程度,并能解决一系列相关的水文地质问题。本文采用水头下降竖管试验法对格尔木河流域河床沉积物的渗透系数值进行了测定分析,采用传统统计学方法及地统计学方法对实测数据的正态性分布和变异性特征做了深入的分析。研究主要取得了以下几方面的研究成果:一、河床沉积物渗透系数随深度的空间变异特征河床沉积物渗透系数K值随深度递减。表层0~20cm沉积物K值最大达52.25m/d,30cm处最小,仅0.69m/d,40~50cm较稳定。河床沉积物渗透系数K值随沉积物厚度的增加而逐渐减小。10~20cm厚的柱样K值最大,30~50cm厚的柱样K值变幅较小,较稳定。河床K值随深度呈现对数正态分布,变异系数值为1.039>1,为强变异性;河床沉积物渗透系数K值随沉积物厚度呈现对数正态分布,变异系数值为1.013>1,为强变异性。河床K值随深度的变程值为27cm,空间相关性为9.94%,表现出强烈的空间相关性。河床沉积物渗透系数K值随深度的变化主要受到沉积物岩性的影响。沉积物粒径随深度递减,K值与d60相关性最强,拟合度达0.86,K=10.47d602。二、典型剖面河床沉积物渗透系数的空间变异特性河床沉积物渗透系数值由河床中心向两岸递减,横剖面的变异程度大于纵剖面。1.上游冲洪积扇区,河床沉积物渗透系数值沿河床横纵剖面均发生明显变异。纵剖面K的平均值为68.62m/d,横剖面均值为18.78m/d,总体在0.75~233m/d之间变化。受岩性条件控制,上游冲洪积扇区颗粒粒径大小悬殊,分选性及均一性很差,河床沉积物渗透系数值沿横纵剖面均服从对数正态分布,变异系数值均>1,强变异性。变异函数计算结果表明该区河床纵剖面K值的变程为4m,空间相关性为0.8%,强烈相关;横剖面为15m,空间相关性为29%,中等相关。2.下游细土平原区,河床沉积物渗透系数值沿河床横纵剖面变化较明显,而沿纵剖面几乎不变,纵剖面K均值19.12m/d,横剖面K均值13.93m/d,总体在0.65~47.37m/d之间变化。该区沉积物颗粒均一性较好,K值差距不是很大,服从正态分布,变异系数值在0.1~1之间,中等变异性。变异函数计算结果表明该区河床纵剖面K值的变程为22.25m,空间相关性为50%,中等相关;横剖面为27m,空间相关性为5.7%,强烈相关。3.典型剖面河床沉积物K值主要受到河床形态、流速,潜流带的水文过程及沉积物岩性的影响。研究结果表明冲洪积扇区由于沉积物颗粒分选差,沉积物K值与特征粒径d30之间相关性最强,K的关系式为:K=4.1572d301.1196。细土平原区沉积物均一性较好,K值与特性粒径d102相关性最强,K的关系式为:K=2021.8*d102。当均匀系数大于5时,K随Cu的增大而减小,小于5时,二者无关。当曲率系数大于2时,K随Cc的增大而减小,小于2时,二者无关。三、流域尺度河床沉积物渗透系数的空间变异特征流域尺度下河床沉积物渗透系数值沿流程总体呈现下降趋势,从出山口至入湖口河段K的平均值为42.587m/d,在8.390m/d至98.570m/d之间变化,服从对数正态分布,变异系数值为0.743,中等变异。流域尺度下河床沉积物渗透系数值的空间最大相关长度为15km左右,空间相关性为8.18%<25%,空间相关性非常强。最优拟合模型为LnK下的球状模型块金值C0大于0,说明该区空间连续性较差,空间变量差异性明显。流域尺度下河床沉积物渗透系数主要受到地形地貌条件、水动力条件及沉积物岩性的影响。通过主成分分析及多元线性回归分析得到K的多元一次表达式。本文对格尔木河河床沉积物的渗透系数做了大量试验研究,初步得出了河床沉积物渗透系数的空间分布规律,定量研究了K值的空间变异性特征,深入分析了K值变化的影响因素,初步建立了K与粒径的关系表达式,为格尔木河地表水与地下水转化关系研究提供了可靠参数。