黑河幹流河道入滲發生在中遊英羅峽-黑河大橋河段和下遊正義峽以下河段，各河段河道入滲規律差異較大，現分別敘述。
4.4.1.1英落峽中遊-黑河大橋河段
黑河大橋位於33號河道上。英落峽水文站以北3km，是黑河地下水由入滲到排泄的補給排泄關系的轉換地。根據甘肅省第二水文隊在1967和1985河段的測流資料(表4。10)，單位長度河流的入滲率y(%)/km與流量(m3/s)呈冪函數統計關系(圖4.65438
西北典型內陸流域水資源調控與優化利用模式——以黑河流域為例
樣本數n=7，擬合相對誤差δ = 13.65% ~ 36.16%，平均值δ=25。46%，復相關系數R=0。95，而統計量F=44？16.3=F0。01，在α= 0的水平上高度顯著。01.
草灘莊水利樞紐工程建於8。20世紀90年代初該河段英落峽水文站以北3km處。受東、西幹渠引水和工程上遊閘門啟閉的影響，草灘莊年內各月流量變化較大。草灘莊以下25公裏的河道，可使4。86m3/ s泄漏，因此上述公式僅適用於草灘莊流量大於4。86立方米/秒..
4.4.1.2下遊正義峽-浪心山河段
(1)年徑流損失率與徑流量的關系
正義峽到狼心山距離164km。根據水文站資料(表4。11)，正義峽年徑流損失率y (%)與年徑流量x (108m3/ a)呈線性函數統計關系(圖4。18):
西北典型內陸流域水資源調控與優化利用模式——以黑河流域為例
樣本數n=14，擬合相對誤差δ = 0。07% ~ 23.25%，平均δ = 6。44%，相關系數R = 0。84，F =28。44?9.33 = R0。01，在α= 0的水平上高度顯著。01.
表4。10黑河中遊英羅峽-大喬河單長度入滲率數據表
註:本表數據來源於甘肅省地質礦產局第二水文隊在1967和1985的測流數據。
圖4.17英落峽-大喬河單長入滲率與流量關系曲線。
(2)月平均河流損失與河流流量的關系。
根據1988至2002年的月平均河流流量資料，正義峽的月平均河流損失y (m3/ s)與月平均河流流量x (m3/ s)與坐標原點呈線性函數統計關系(圖4。19):
西北典型內陸流域水資源調控與優化利用模式——以黑河流域為例
樣本數為n=168，擬合的平均相對誤差為δ=58。相關系數為R = 0。71.
正義峽-浪心山月平均河川流失量Y和月平均河川流量X的數據點基本落在y = x和y = 0兩條直線之間。2x，河流量大，入滲大，發散大，河流量小，入滲小，發散小。月平均河流損失率分別為100%和20%，平均為48%。
表4。黑河下遊正義峽-狼心山段年徑流數據表+01
(3)河流單位長度入滲率與河流流量的關系。
根據2001至2003年集中調水期間水文監測數據(表4。12)，正義峽-浪心山河單位長度入滲率y(%)/km與河流(來水量)x (m3/ s)呈線性統計關系(圖4。20):
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樣本數n=6，擬合的平均相對誤差δ=28。59%，相關系數R=0。87，f = F=12。29 >；7.71=F0。05，這在α=0時是顯著的。05級。
圖4.18正義峽-狼心山河水流失與徑流關系曲線。
圖4.19正義峽-狼心山河流流失與河流流量關系曲線。
4.4.1.3浪心山以下下遊河段
朗心山分為東河和西河，分別向東和向西流入煙海。河道長度分別為169km和175km。根據水文資料，浪心山月滲漏率和河流排泄系統計算結果見表4。13.河流入滲率受河流流量和季節(引用水)影響，河流入滲率從0。18%到10.52%，多在2%-5%之間。
4.4.2河流入滲室內模擬試驗
河流入滲的機理涉及許多方面，如河流與含水層的關系、河流水位與地下水位的關系、河流入滲的方式以及河流入滲的計算方法等。它壹直是水資源研究的熱點問題。自然界中很少有完全貫穿整個含水層的“完整”河流。在大多數情況下，河流是“不完整的”河流，部分穿過含水層或懸浮在含水層之上。當壹條“不完整”的河流對地下水的補給達到極限入滲強度時，河流的水位就會與地下水位不壹致，這時河流就會通過包氣帶垂直運移來補給地下水。“不完整”河流的極限入滲強度的計算方法有很多種，但通常是通過水文測流和水量平衡原理得到的，即用不連續河段的流入流出量之差除以河段長度得到河流的極限入滲強度。
表4。12正義峽-浪心山河集中調水期間平均流量表
圖4。20正義峽-狼心山河單長入滲率與流量的關系
河流的極限入滲量壹般不等於潛水得到的河水補給量，因為河水在到達潛水面之前通過包氣帶並返回地面的蒸發損失是客觀存在的。在幹旱半幹旱地區，蒸發非常強烈，河水通過包氣帶的蒸發損失不容忽視。由於這個原因，人們經常使用經驗方法來估計這個數額。通常“將河水有限入滲的10% ~ 30%視為包氣帶蒸發損失，即河水入滲的70% ~ 90%用於補充地下水”。
幹旱半幹旱地區的河流是地下水的重要補給源。能否準確估算或掌握河水入滲補給量，對地下水資源評價精度有很大影響。為了研究河水入滲對地下水的補給，定義了兩個參數:河水入滲蒸發損失為β'，是河水入滲蒸發損失與河水損失(限制入滲)Q的比值，即β' = E/Q；河水補給地下水的換算系數β為河水入滲補給量Qb與河水流失量Q之比，即β= Qb/Q；穩態時兩個參數的關系為β+β'=1。
4.4.2.1模擬裝置及試驗
為了研究河水入滲過程中的蒸發損失，專門設計了室內模擬試驗裝置。模擬裝置設計為高度為1的滲流池模型。5m，長度為1。5m，寬度為0。5m，由有機玻璃制成。河道寬度和模型寬度為1 ∶ 10，河道中央深度與模型高度之比為1 ∶ 40。在模型的寬面兩側對稱設有安裝含水量和負壓測量裝置的校準孔；在模型窄面的壹側，上部安裝了河流入滲(即河流水量損失Q)的供水裝置，另壹側，下部安裝了滲漏水量(河水入滲補給Qb)的測量裝置；在模型頂部河流的壹端增加了壹個蒸發加熱裝置(圖4。21，照片)。
試驗時，供水裝置向河流送水，加熱裝置加熱試驗表土，耗水量測量裝置測量滲漏量(Qb)，用測量儀器測量校準點的負壓、含水量等物理量。實驗分為蒸發溫度和室內溫度兩種，實驗過程由不穩定到穩定。穩態水平衡方程為q = QB+E。
表4。13浪心山以下黑河下遊月滲漏率及河表
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圖4。21河流入滲模擬試驗裝置示意圖
4.4.2.2試驗土樣的參數和水分特征曲線
河水入滲室內模擬試驗所用土樣采用篩分法確定，根據篩分數據判斷試驗土樣為中砂(表4。14).用達西滲透儀測定了供試土樣的飽和滲透系數，滲透系數值為16。9m/d，17。1m/d，17。2m/d，平均17.1m/d..
試驗土樣的水分特征曲線用Van Genuchten (1980)模型描述:
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公式
θ-含水量(cm3/cm3)；
θr——殘余水分含量(cm3/cm3)；
θs——飽和含水量(cm3/cm3)；
H——負壓(kPa)；
α，n，m——代表土壤水分特征曲線形狀的參數。
上述模型模擬的水分特性主要脫水曲線如圖4所示。22.水分特征曲線的計算參數為θr= 0。007，θs= 0。392, α = 1.8815，n = 1。57165438+.
4.4.2.3測試數據和結果的分析
2002年8月6日11: 00至8日14: 30進行河水入滲實驗，先室內溫度再加入蒸發溫度。7日16: 30開啟蒸發加熱器，室溫測試持續29。5h，加熱試驗持續22h，總試驗持續時間為51。同年8月19日13: 30至8月21日13: 30，先蒸發溫度後室內溫度進行河水入滲試驗。蒸發加熱器關閉時間為20日5: 30，加熱試驗持續16h，室溫試驗持續32h，總試驗持續48h。河水入滲試驗的觀測數據列於表4。16和表4。17.
表4。14河流入滲室內模擬試驗土樣顆粒分析成果表
表4。15試驗土樣含水率和負壓實測值和擬合值表
圖4。22河流入滲試驗土樣的含水量與負壓(θ-H)曲線。
先室內溫度後蒸發溫度的河水入滲試驗:室內溫度26 ~ 27℃，土樣加熱後表面溫度45 ~ 47℃，溫差19 ~ 20℃，平均溫差19。5℃;室內溫度試驗中穩定滲透水流量(代表河水流失量Q)為2100ml/min，穩定滲透水流量(代表蒸發狀態下河水入滲補給量Qb)平均值為1932ml/min，河水入滲蒸發損失量E為168ml/min。則河水入滲的蒸發損失率為β' = E/Q = 8。河水入滲補給的換算系數為β = 1-β' = 92。0%.
先用蒸發溫度和室內溫度進行河水入滲試驗:加熱後土樣表面溫度42 ~ 50℃，室內溫度26 ~ 27℃，溫差16 ~ 23℃，平均溫差19。5℃;蒸發溫度試驗的穩定滲水流量(Qb)為1710mL/min，室內溫度試驗的穩定滲水流量(Q)為1810mL/min，河水入滲的蒸發損失為100mL/min，因此河水入滲的蒸發損失率為β。
河水入滲室內模擬試驗結果表明，河水入滲蒸發損失β'小於10%，河水入滲補給轉換系數β大於90%，即河水損失的90%以上入滲補給地下水。
表4。16河流入滲室內模擬試驗數據表(先室內溫度，後蒸發溫度)
表4。17河流入滲室內模擬試驗數據表(先蒸發溫度，後室內溫度)
需要註意的是，這個測試只代表了常年有水滲入的河流。對於間歇性河流，由於河床下包氣帶的含水量變化較快，蒸發散失的水量顯著增加，導致河水入滲補給量大大減少。間歇性河流入滲補給占河流水量損失的比例，仍是今後需要進壹步研究的課題。
4.4.3河流滲透
4.4.3.1中遊滲透
英落峽-黑河大橋河段出現河水入滲。由於草灘莊水利樞紐工程及其上遊引水的影響，工程上下遊徑流與河水入滲有較大差異，需單獨計算。
(1)英落峽-草潭莊河段入滲
英落峽到草潭莊的距離是8。其中主要引水渠道有董熙渠、隴東渠和東西幹渠，平均總引水量為6。96×108m3/ a多年。董熙運河和隴東運河位於英羅峽，東、西幹渠位於草灘莊水利樞紐。
1、2、12三個月的年河水入滲量，由於董熙運河、隴東運河、東、西幹渠不取水，且草灘莊水利樞紐工程開閘自由泄流，可根據河道單位長度入滲率y(%)/km與河道來水量x (m3/ s) y = 1655的關系，每年3月~ 165438+10月的河水入滲受董熙運河、隴東運河、東西總幹渠引水和草灘莊水利樞紐泄流影響較大，應以1992 ~ 1994和1996為基準。由於各年入滲量變化不大，所以3月至11的其他年份河水入滲量可由當年3月入滲量與11和12 ~ 2的平均比值(12)計算得出。32).據此計算，英落峽至草潭莊之間的河水入滲情況見表4。18.
近20年(1981 ~ 2000年)英羅峽平均徑流量為16。48×108m3/ a，英羅峽-草灘莊年平均入滲量為2。39× 108m3/a..3月至165438+10月的河流徑流量占全年徑流量的93%，6月至2月的徑流量占全年徑流量的7%。3月至165438+10月河水入滲量占全年入滲量的92%，6月至2月入滲量占全年入滲量的8%。65，438+04%的河流年徑流量補給地下水，40%的河流年徑流量由總幹渠分流用於灌溉，46%的河流年徑流量在草潭莊閘排入下遊河道，只有0。水面蒸發消耗了年徑流的3%(圖4。23).
(2)草灘莊-黑河大橋河段的入滲
草潭莊距離大橋25km，無幹渠引水影響。因此，可根據河流單位長度入滲率y(%)/km與河流來水量x (m3/ s)的關系計算河流入滲量:y = 11.8488x-0.6867(河流流量x ≤4。86m3/ s)。
草灘莊至大橋之間的河水入流是草灘莊水利樞紐工程的泄流。每年的1、2月、65438+2月，由於水利樞紐開閘放水，上遊幹渠不取水，所以可以用平衡法(英柳峽徑流量減去上遊河道滲漏量和純蒸發量)計算草灘莊下泄水量。每年3-6月165438+10月，草灘莊下泄受水利樞紐控制和上遊幹渠引水影響。由於難以獲得歷年來英流峽至草潭莊的河水入滲量，所以無法用平衡法計算草潭莊的流量。草灘莊水閘有3-6月共四年(1998 ~ 2001年)的月流量數據，11月，可建立經驗方程計算草灘莊月流量和英落峽月徑流。
根據草潭莊流量和英落峽徑流資料繪制的散點圖，草潭莊y月流量(108m3)與英落峽x月徑流(108m3)呈二次函數統計關系(圖4。24).
表4。英落峽-草潭莊河18月入滲計算成果表單位:108m3
註:6月65438日至2月的入滲量-按經驗公式計算。3月~ 11-1992 ~ 1994、1996 ~ 1999的月入滲量采用平衡法計算，其他年份為3月~ 11、660。
西北典型內陸流域水資源調控與優化利用模式——以黑河流域為例
樣本數n=36，復相關系數R=0。94，而統計量F=278？7.4=F0。01，在α = 0的水平上高度顯著。01.
按照上述方法，草灘莊的排放量(平均為7。52×108m3/ a多年)列於表4。19，計算出的草灘莊橋多年平均河水入滲量為2。11×108m3/ a(表4根據草潭莊的流量，草潭莊與橋間河道的入滲和蒸發，平衡法計算的橋槽平均流量為5。31×108m3/ a(表4。21).
參見圖4。英落峽至草潭莊徑流和草潭莊至大喬河水入滲的多年平均月分配曲線為25。徑流豐枯值相差較大，入滲豐枯值相差相對較小；徑流量和入滲量峰值均出現在7月，英落峽徑流量幹值出現在12 ~ 3月，草灘莊徑流量出現在3、4月，入滲量幹值出現在3月、165438+10月，豐枯比為9 ∶ 0。
圖4。23英羅峽徑流分配比例圖
圖4。24草灘莊月流量與英落峽月徑流關系曲線。
(3)中遊滲透總結。
英落霞到橋的距離是33。3km，期間年均河水入滲量為4。50×108m3/ a(英落峽-草潭莊年平均河水入滲量為2。39×108m3/ a，草潭莊橋年平均河水入滲量為2。165438).若河水入滲對地下水補給的換算系數為92%，則英羅峽至大喬多年平均地下水補給量為4。14× 108m3/a..
4.4.3.2下遊的滲透
東、西正義峽-居延海全河段均有河水入滲。由於朗心山水文站上下遊分別為單通道徑流和多通道徑流，徑流入滲差異較大，需要分別計算。正義峽以下、丁鑫灌區、東風場區和額濟納旗主要指河流(表4。9)，且引水量占河流徑流量的比例較大，必須考慮引水對河流入滲的影響。但沒有可靠的河道沿線和不同季節的引水比數據，只能用水量平衡法估算正義峽至浪心山及浪心山以下的年河水入滲量。
(1)正義峽-燒馬營-浪心山河段滲透
正義峽至狼心山距離164km，其中正義峽至燒馬營98km，燒馬營至狼心山66km。正義峽至燒馬營之間的丁鑫灌區多年平均1.45×1.08 m3/a，取水口為大墩門至丁鑫。邵馬營和狼心山之間的東風氣田使用的工業用水平均分流了0。21×108m3/ a多年，取水口在兩河交匯處上遊。
丁鑫年平均蒸發量為2317。降水量為44毫米，蒸發轉換系數為0。58，純蒸發量為1300mm；正義峽至浪心山河道多年平均10月300天，徑流長度164km，平均寬度150m，平均蒸發量0。26×108 m3/a(含0。正義峽至燒馬營16× 6558 m3/a)。
表4。19草灘莊單位月流量計算結果:108m3
註:1、2、12的月度數據均采用平衡法計算。3 ~ 165438+10月數據1998 ~ 2000為實測值，其他年份為經驗公式計算。
1998至2000年，正義峽、燒馬營、狼心山平均下泄水量為8。34 × 108, 5.57×108, 3.81×108m3/ a。則正義峽-燒馬營和燒馬營-狼心山之間的河流損失為2。77 × 108和1。76×108m3/ a，扣除灌溉引水和蒸發，則河水入滲量為1。16×108m3/ a正義峽至燒馬營之間，1。燒馬營至狼心山45×108m3/ a，2。61正義峽與狼心山之間。
當正義峽流量為8。34×108m3/ a，正義峽至燒馬營之間的入滲率為13。91%，正義峽與狼心山之間為31。29%.當少馬營的放電是5。57×108m3/ a，邵馬營與狼心山之間的河水入滲率為26。03%.
(2)浪心山以下河段的入滲
東、西兩處從狼心山到居延海的距離分別為169km和175km，其間水主要用於額濟納旗的農業和生態用水，2。額濟納旗44×108m3用於農業和生態(引用的河水主要用於生態，大部分在支渠中流動，其入滲可分為以下幾類。
額濟納旗年平均蒸發量為3767毫米，降水量為40毫米，蒸發換算系數為0。58，純蒸發量為2145mm；東西兩河的河水，多年來平均流淌8個月240天。由於兩河河水幾乎不能流向東、西居延海，河流徑流總長度為224km，河面平均寬度為100m，河流多年平均蒸發量為0。32×108立方米/年..
從1998到2002年，狼心山的年平均流量為3。81× 108m3/a .考慮到河流流量多年難以到達東、西居延海，主要河流(東河、西河)的年平均河流入滲量約為朗心山下流量減去灌溉引水和蒸發，即
朗心山下流量3的時候。81×108m3/ a，浪心山下河流的入滲率為27。56%.
表4。20草潭莊-大喬河月入滲計算成果單位:108m3
(3)下遊河段入滲總結
東、西正義峽至居延海距離分別為333km和339km，其中燒馬營上遊河水年平均入滲量為1。16×108m3/ a，燒馬營至狼心山之間為1.45× 108。瑯琊山下遊多年平均河水入滲量為1。05 × 108m3/ a，東、西正義峽至居延海年平均河水入滲量為3。66× 108m3/a..
下遊河段常因中遊流量不穩定、幹渠引水量大而斷流，河水入滲對地下水補給的換算系數應小於中遊。如果根據經驗換算系數為90%，正義峽至東、西居延海的地下水年平均補給量為3。29× 108m3/a
表4。21橋單位月流量計算結果:108m3
圖4。25草灘莊-大喬多年平均河水入滲月分布過程線。