Page 126 - 水利学报2021年第52卷第4期

1.3 1.3
1.2 1.2
1.1 1.1
K t/K 0 1.0 K t/K 0 1.0

0.9 0.9
0.8 0.8
0.7 0.7
0 40 80 120 160 200 240 0 40 80 120 160 200 240
回灌时间/h 回灌时间/h
（a）玻璃珠介质柱体 30~40cm 深度渗透率变化情况 （b）石英砂介质柱体 30~40cm 深度渗透率变化情况
图 8 砂柱 30～40cm 深度相对渗透系数与回灌时间散点图

1.3 1.3
1.2 1.2
1.1 1.1
K t/K 0 1.0 K t/K 0 1.0

0.9 0.9
0.8 0.8

0.7 0.7
0 40 80 120 160 200 240 0 40 80 120 160 200 240
回灌时间/h 回灌时间/h
（a）玻璃珠介质柱体 40~50cm 深度渗透率变化情况 （b）石英砂介质柱体 40~50cm 深度渗透率变化情况
图 9 砂柱 40～50cm 深度相对渗透系数与回灌时间散点图
-0.0122t 2
石 英 砂 介 质 砂 柱 相 对 渗 透 系 数 0 ~ 240 h 呈 逐 渐 放 缓 的 指 数 型 衰 减 ： K K = e ， R =
t
0
0.9978，240 h 时衰减至 0.0433。
玻璃珠介质砂柱渗透系数衰减速率较低且从 128 h 起保持稳定，石英砂介质砂柱渗透系数保持了
更大速率的衰减，且石英砂介质砂柱回灌结束时的相对渗透系数值小于玻璃珠介质砂柱的十分之
一。这与石英砂介质颗粒形状的不规则性及其构成的孔隙结构复杂性有关：回灌颗粒随水流在空间
结构更复杂的孔隙中运动，有更大概率与孔隙壁碰撞造成动能损失进而沉积下来，同时孔隙结构的
复杂造成了孔隙中水流流场的多变，使得颗粒更容易受到指向孔隙壁的水流拖曳力，造成其沉积在
孔隙壁上。这些都导致石英砂介质砂柱中颗粒堵塞发展更快，堵塞程度更高。
随着颗粒在介质孔隙中的沉积，孔隙空间变小，造成孔隙中水流通道变窄，水流流速增大。部
分沉积颗粒在增大的水流拖曳力作用下会脱离沉积状态随水流运动 ［27］ ，脱离效应的逐渐增大是导致
砂柱渗透系数衰减速率不断放缓的主要原因。玻璃珠介质砂柱在 128 h 时颗粒脱离效应影响开始强于
沉积效应，所以渗透系数开始上升，随着渗透系数的上升脱离效应不断减弱，至 170 h 时与颗粒的沉
积效应相对平衡，所以在之后直至回灌结束相对渗透系数一直在该值附近振荡。石英砂介质砂柱因
为颗粒沉积效应较强，在回灌全过程渗透系数一直保持着不断放缓的衰减。
4.2 砂柱 0～10 cm 深度渗透系数变化分析 此段玻璃珠介质砂柱相对渗透系数 0 ~ 127 h 呈不断放缓
-0.0245t 2
的指数型衰减： K K = e ，R =0.9507，至 127 h 时达到最小值 0.1179。127 ~ 169 h 缓慢增大，至
t
0
169 h 时达到相对最大值 0.2144；之后相对渗透系数在该值附近振荡，至 240 h 时相对渗透系数值为
0.2296。
2
此段石英砂介质砂柱渗透系数 0 ~ 26 h 呈高速线性衰减：K K = 1 - 0.0196t，R =0.9996；至 26 h
t
0
-0.0236t
时相对渗透系数值为 0.4937；26 ~ 240 h相对渗透系数呈不断放缓的指数型衰减： K K = 0.4937e ，
t
0
R =0.9796。至 240 h 时相对渗透系数值为 0.0108。
2
此段玻璃珠介质和石英砂介质渗透系数变化趋势均与砂柱整体相近，可推知颗粒堵塞主要发生
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