山前河道黃河水回灌過程中水沙變化規律研究

何君 劉帥 王輝 曲士松 王維平

摘 要：黃河水在山前河道滲漏補給地下水過程中，水和懸浮泥沙的運動特征與在平原河道顯著不同。以濟南市黃河流域玉符河回灌補源工程為背景，設計二維砂槽試驗模擬黃河水流經由砂卵礫石和灰巖組成的強滲漏帶河床處時地表和地下徑流的變化規律以及懸浮泥沙的遷移特征。結果表明：流經強滲漏帶的黃河水轉化為地表水、淺層孔隙水和深層巖溶水３ 部分；僅巖溶水是有效補給，轉化效率為６０％～７０％，懸浮顆粒物的存在使補給效率降低２１～３７ 個百分點；地表水和孔隙水受河床坡度和強滲漏帶河床結構的影響流向下游；黃河水中９６％的懸浮泥沙被砂槽濾除，砂槽的表層和淺層泥沙沉積最嚴重；橡膠壩可促進高流速地表水向低流速孔隙水轉化，但會加重泥沙在砂槽內沉積。

關鍵詞：含水層補給；砂槽試驗；懸浮顆粒物；山前河道；黃河水

中圖分類號：Ｐ６４１．２５ 文獻標志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２３．１２．０１３

引用格式：何君，劉帥，王輝，等．山前河道黃河水回灌過程中水沙變化規律研究［Ｊ］．人民黃河，２０２３，４５（１２）：７１－７５，１００．

泉水是濟南的標志，濟南的巖溶地下水是城市居民用水和泉水的來源。城市化和人口的增加使用水量激增，導致城市供水擠占泉水的矛盾凸顯，另辟新的水源來緩解城市和生態用水緊張的局面迫在眉睫［１］ 。

黃河是流經濟南的重要客水，濟南市沿黃河修建鵲山、玉清兩座引黃水庫，通過引黃供水保障城市生活用水，同時配套修建回灌補源工程將黃河水通過適宜的滲漏場所回補地下水，維持泉水噴涌［２－４］ 。其中之一便是位于黃河流域的玉符河回灌工程，由多級泵站將玉清水庫蓄存的黃河水經預埋的輸水管送至玉符河上游的臥虎山水庫和沿岸的放水口，黃河水進入玉符河河道后，在催馬和東渴馬村之間的強滲漏帶河段發生大量滲漏，轉化為巖溶地下水，可有效補充濟南市的地下水量。

玉符河自臥虎山水庫流出，河長４１ ｋｍ，匯入黃河。玉符河流經山前平原，河床坡度約為１／５００，屬于典型的山前河流（見圖１）。研究區位于東渴馬和催馬村之間的河道，河道寬度約為５０ ｍ，河床被７～３０ ｍ 的第四系砂卵礫石層覆蓋，砂卵礫石層下方隱伏有裂隙通道發育良好的石灰巖含水層，厚度為１００～３００ ｍ，通過裂隙通道與上部的砂卵礫石保持緊密的水力聯系（見圖２）。研究區上下游河床的砂卵礫石層下均存在不透水的頁巖，玉符河河水流經研究區河道發生大量滲漏，河水經砂卵礫石孔隙滲漏轉化為第四系孔隙水，孔隙水繼續沿著裂隙巖溶通道穿過炒米店斷裂轉化為濟南市區的地下巖溶水。玉符河河床坡度較大，結合強滲漏帶河段水文地質條件，河水流經此處會產生地表水、淺層第四系孔隙水和深層巖溶水３ 種徑流。僅巖溶水對于濟南市地下水補給有意義，地表水和淺層孔隙水會受河床坡度的影響流向下游。弄清強滲漏帶河段處各徑流的分配規律、明晰巖溶水的補給效率對于制訂合理的回灌工程引水－調水－放水計劃至關重要。