山前河道黄河水回灌过程中水沙变化规律研究

何君 刘帅 王辉 曲士松 王维平

摘 要：黄河水在山前河道渗漏补给地下水过程中，水和悬浮泥沙的运动特征与在平原河道显著不同。以济南市黄河流域玉符河回灌补源工程为背景，设计二维砂槽试验模拟黄河水流经由砂卵砾石和灰岩组成的强渗漏带河床处时地表和地下径流的变化规律以及悬浮泥沙的迁移特征。结果表明：流经强渗漏带的黄河水转化为地表水、浅层孔隙水和深层岩溶水３ 部分；仅岩溶水是有效补给，转化效率为６０％～７０％，悬浮颗粒物的存在使补给效率降低２１～３７ 个百分点；地表水和孔隙水受河床坡度和强渗漏带河床结构的影响流向下游；黄河水中９６％的悬浮泥沙被砂槽滤除，砂槽的表层和浅层泥沙沉积最严重；橡胶坝可促进高流速地表水向低流速孔隙水转化，但会加重泥沙在砂槽内沉积。

关键词：含水层补给；砂槽试验；悬浮颗粒物；山前河道；黄河水

中图分类号：Ｐ６４１．２５ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２３．１２．０１３

引用格式：何君，刘帅，王辉，等．山前河道黄河水回灌過程中水沙变化规律研究［Ｊ］．人民黄河，２０２３，４５（１２）：７１－７５，１００．

泉水是济南的标志，济南的岩溶地下水是城市居民用水和泉水的来源。城市化和人口的增加使用水量激增，导致城市供水挤占泉水的矛盾凸显，另辟新的水源来缓解城市和生态用水紧张的局面迫在眉睫［１］ 。

黄河是流经济南的重要客水，济南市沿黄河修建鹊山、玉清两座引黄水库，通过引黄供水保障城市生活用水，同时配套修建回灌补源工程将黄河水通过适宜的渗漏场所回补地下水，维持泉水喷涌［２－４］ 。其中之一便是位于黄河流域的玉符河回灌工程，由多级泵站将玉清水库蓄存的黄河水经预埋的输水管送至玉符河上游的卧虎山水库和沿岸的放水口，黄河水进入玉符河河道后，在催马和东渴马村之间的强渗漏带河段发生大量渗漏，转化为岩溶地下水，可有效补充济南市的地下水量。

玉符河自卧虎山水库流出，河长４１ ｋｍ，汇入黄河。玉符河流经山前平原，河床坡度约为１／５００，属于典型的山前河流（见图１）。研究区位于东渴马和催马村之间的河道，河道宽度约为５０ ｍ，河床被７～３０ ｍ 的第四系砂卵砾石层覆盖，砂卵砾石层下方隐伏有裂隙通道发育良好的石灰岩含水层，厚度为１００～３００ ｍ，通过裂隙通道与上部的砂卵砾石保持紧密的水力联系（见图２）。研究区上下游河床的砂卵砾石层下均存在不透水的页岩，玉符河河水流经研究区河道发生大量渗漏，河水经砂卵砾石孔隙渗漏转化为第四系孔隙水，孔隙水继续沿着裂隙岩溶通道穿过炒米店断裂转化为济南市区的地下岩溶水。玉符河河床坡度较大，结合强渗漏带河段水文地质条件，河水流经此处会产生地表水、浅层第四系孔隙水和深层岩溶水３ 种径流。仅岩溶水对于济南市地下水补给有意义，地表水和浅层孔隙水会受河床坡度的影响流向下游。弄清强渗漏带河段处各径流的分配规律、明晰岩溶水的补给效率对于制订合理的回灌工程引水－调水－放水计划至关重要。