地下水对河流沉积影响研究

2014-04-04杨丽王军汪强

河南科技 2014年4期

关键词：隔水层河床水压

杨丽王军汪强

(1.宜昌市水文水资源勘测局，湖北宜昌 443000；2.荆门市水文水资源勘测局，湖北荆门 448000)

地下水对河流沉积影响研究

杨丽1王军2汪强1

(1.宜昌市水文水资源勘测局，湖北宜昌 443000；2.荆门市水文水资源勘测局，湖北荆门 448000)

地下水不仅能够通过对河流的补给与排泄影响河流的流量，还能够影响河流的侵蚀作用。本文基于已有研究的基础上，对河流与地下水之间的关系进行简单分类，通过对地下水与和河流沉积影响的原因分析，总结了地下水对河流沉积的具体影响。

河流沉积；河型；地下水；侵蚀

1 地下水场与河流关系分类

地下水潜水水位与河水水位之间的关系影响着地下水场的分布，比如河床与含水层为同种材质的岩性，压力水压的数据是通过实际测量得出的，反应到图形中，如果等水压差距越小，也就是说等水压线分布越密集，就说明地下水水压等压差距越大，即地下水水压等压梯度分布比较分散，物理上表现为河床底部的组成物质承受的压力越大，河床承受压力越大经过时间的积累就表现为河水的侵蚀作用越强烈。

1.1 河面与地下水潜水位接近

地下水潜水位较为平直的前提是地下水潜水面与河面相接近，河流下方都是相同材质的岩性，并且没有隔水层的存在，这样反应到图表中，体现为等水压线在河床的两侧以及底部的分布都相对比较密，也就是说河水对河床两侧的侵蚀作用与对河床底部的侵蚀作用相互抵消。河流主要以向下渗流为主，等水压头线倾斜向下。

1.2 河流水平面略高于地下水潜水位，河床底部有隔水层

如果河流水平面略高于地下水潜水位并且河床底部有隔水层，河床周边的地下水场分布会因存在隔水层而受到影响，具体表现在河床底部的等水压线分布由密集逐渐变为分散，但是河床两侧的等水压线分布由分散变为密集。这时河水的侵蚀效果主要体现在河床侧面侵蚀比较严重。

1.3 河水平面远远高于地下水潜水位

当河流水平面远远高于地下水潜水位并且河床底部没有隔水层时，会造成河床侧面的等水压密度远远小于河床底部等水压线密度，这时河床主要受到河流向下的侵蚀作用，河水主要以垂直下渗为主。

1.4 河床与地下水处于脱节状态

当河水与地下水处于脱节并且河床底部没有隔水层时，地下水位在很大程度上依靠河流的渗流作用来维持自身水位，这也就使得河床底部始终处于不饱和状态，地下水水压的分布受河床底部物质的岩性影响很大，假设河床岩性致密，河流底部的透水能力就比较弱，河床底部的地下水水压差距比较小，河流水量受地下水的影响也就比较小。

2 河流河型与地下水关系研究

根据前人对河流沉积剖面研究过程中可以发现，在某一固定时间段内观察河流的低界面，从横向观察来看是处于同一个平面的，并且通过研究表明，河床底部下方的隔水层对河流底界面有着至关重要的影响。河流底部的物理平面高度与地下水潜水位高度密切相关，但是具体的情况要根据具体河流的自然属性来定，不同自然属性的河流底部因自身河流属性所造成的地下水潜水位浮动程度也不同。地下潜水位如果呈现倾斜分布，则会对沉积界面造成比较大的影响，并且还可能对河流坡降造成一定的影响。

通过上述文章论述，如果河床的材质为粘土型，则在微弱的侵蚀作用下，就会形成类似于网的网状河河型。第二种类型下的河水，地下水潜水位比河水水面稍微低一些，并且河床上覆盖有隔水层，因隔水层的存在，河床底部的地下水场的分布会受到一定程度的影响。隔水层的浮力作用会明显降低河水对河床底部的侵蚀作用效果，但是对河床侧面的侵蚀作用会变强，河水的流向主要表现为侧面的流动，假设河床的岩性疏松，则将会促进河流的侧向渗透作用，从而形成比较典型的曲流河型河流。第三种类型中，地下水潜水位远远低于河水平面，河床向下侵蚀能力比较强烈，在一些山区中常见这种形态的河流，大部分都是以切型河流的状态存在着。第四种河流类型中，河床与地下水处于脱节状态，河水对河床的侵蚀方式主要为底部侵蚀，换句话说就是河床的向下侵蚀能力比较强，许多山区性河流域地上悬河都是由此原因形成。

我国河流沉积研究学领域的著名学者钱宁曾指出，河水水流为了维持自身携带杂物的水平，经过时间的积累，所形成的的河床坡降势必与河水水流的自然状态相适应，河流本身的弯曲程度以及河道的长度也对河床坡降的变化有一定的影响，换个角度来说就是河流最终形态形成的直接原因并不是河床坡降的根本原因，相反河流的最终形态还影响着河流的坡降，从而最终影响河流的河型，并且倾斜的地下水水位与河流底部之间的位置关系在很大程度上影响着河流自身沉积效果以及河流自身平衡程度，河流形态的最终形成也与此有很大关系。对于一些地下水资源匮乏的地区，自然河流会自动的补给地下水资源，这前提也就是地下水水位要低于河水水位，正向的高度差才能够保证河水对地下水补给工作的有效进行，在对地下水进行补给的同时，河流向下的侵蚀能力也会同步加强，从而表现为下切谷河流。而对于一些地下水资源比较充裕的地区，地下水会通过自然循环补给河流水量，从而保证河流流量与地下水资源大致保持一致，没有了资源水位的差距，河流的侵蚀作用就会变小，对于河流的上游而言，河流中掺杂的杂物较多时，河流自身的沉积作用就会表现的比较明显，河床的加积将会进一步抬高，河流将会迅速变道。