岑鑫雨，肖先煊，蔡國(guó)軍，楊術(shù)剛，張家森，王　欣，黃宇彬

(1.成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院，四川成都610059；2.成都理工大學(xué)國(guó)家級(jí)地質(zhì)工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，四川成都610059)

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水力坡度變化下的降雨—出流試驗(yàn)研究

岑鑫雨1，2，肖先煊1，2，蔡國(guó)軍1，2，楊術(shù)剛1，2，張家森1，2，王欣1，2，黃宇彬1，2

(1.成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院，四川成都610059；2.成都理工大學(xué)國(guó)家級(jí)地質(zhì)工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，四川成都610059)

為探討小流域出流對(duì)上游降雨的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征，在室內(nèi)建立了潛水滲流地質(zhì)模型，并開(kāi)展了一定降雨條件下，水力坡度逐漸增大及水力坡度逐漸減小的小流域降雨-出流試驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，降雨條件不變，流域出流的峰值流量持續(xù)時(shí)間隨水力坡度增大而減小，流量變化段的持續(xù)時(shí)間隨水力坡度減小(增大)而增大(減小)；流域出流流量峰值會(huì)在降雨結(jié)束之前出現(xiàn)。分析認(rèn)為地下徑流的流域產(chǎn)、匯流模式對(duì)于降雨的響應(yīng)較地表徑流、壤中流與地下徑流綜合模式靈敏。研究為山前平原的地下水資源評(píng)價(jià)及陸面水體與地下水的水文過(guò)程的研究提供數(shù)據(jù)參考。

降雨；潛水；水力坡度；試驗(yàn)

0　引　言

在山前沖積平原、洪積扇及盆地，地勢(shì)平坦，土壤肥沃，水量充沛，便于人類(lèi)居住和從事相關(guān)生產(chǎn)活動(dòng)。隨著供水需求的增大、地表河流受到不同程度的污染，在現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，人類(lèi)可利用的淡水資源越來(lái)越緊缺，故人們逐步將水源轉(zhuǎn)向儲(chǔ)量大、分布廣、污染相對(duì)較小的地下水。但在生產(chǎn)生活中對(duì)地下水運(yùn)動(dòng)、分布等規(guī)律不夠重視，導(dǎo)致因不合理開(kāi)采利用地下水而產(chǎn)生的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題層出不窮：地面沉降、地裂縫等時(shí)刻困擾著當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活，所以充分認(rèn)識(shí)地下水運(yùn)動(dòng)規(guī)律的任務(wù)更加緊迫。

縱觀有關(guān)研究成果，張士鋒等[1]認(rèn)為：在降雨歷時(shí)小于全面匯流時(shí)間和較小的降雨強(qiáng)度下，降雨歷時(shí)與滯時(shí)有強(qiáng)烈的非線性關(guān)系。葉守澤等[2]持有：在充分降雨條件下，洪峰流量、降雨強(qiáng)度呈線性關(guān)系，降雨強(qiáng)度與峰現(xiàn)時(shí)間成負(fù)線性關(guān)系的觀點(diǎn)。林三益等[3]指出：洪水過(guò)程受降雨過(guò)程和降雨量空間分布的影響靈敏，因此多呈現(xiàn)復(fù)峰過(guò)程，且漲落變化劇烈；即使是孤立單峰型洪水過(guò)程，其峰端也常在很短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)驟落又猛漲的雙峰或多峰，反映了與流域內(nèi)降雨特性的密切關(guān)系。沈冰等[4- 7]在水文學(xué)一書(shū)中指出：在地表徑流、壤中流與地下徑流混合的流域產(chǎn)匯流模式中，流量過(guò)程的起始時(shí)刻、洪峰、重心等出現(xiàn)的時(shí)間均滯后于降雨過(guò)程。謝永玉[8]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在控制地下水埋深的條件下，次降雨入滲補(bǔ)給系數(shù)隨地下水埋深的變化符合指數(shù)分布，在地下水位自由變動(dòng)的條件下符合伽瑪分布。

本試驗(yàn)則重點(diǎn)探討潛水水力坡度變化下的降雨-出流效應(yīng)。以某山前沖洪積平原為地質(zhì)原型，在充分掌握該區(qū)域水文地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，在室內(nèi)建立地質(zhì)物理模型；并開(kāi)展了一定降雨條件下，水力坡度逐漸增大及水力坡度逐漸減小的的小流域降雨-出流試驗(yàn)研究；為山前平原的地下水資源評(píng)價(jià)及陸面水體與地下水的水文過(guò)程的研究提供數(shù)據(jù)參考。

1　試驗(yàn)平臺(tái)

1.1試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

以山前沖洪積平原為地質(zhì)原型，在充分認(rèn)識(shí)沖洪積平原的基本地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，根據(jù)相似原理，在室內(nèi)建立了潛水滲流地質(zhì)模型[9]，以模擬不同水力坡度下降雨-出流的動(dòng)態(tài)過(guò)程。模型尺寸為194 cm×44 cm×156 cm，主要由滲流模擬箱，給、排水溢流箱，供水箱，排水箱，測(cè)壓管組成。滲流模擬箱尺寸為151cm×30.5 cm×78 cm，箱內(nèi)裝有均質(zhì)石英砂，模型靠近給水溢流箱一側(cè)石英砂表面堆砌有卵石，面積約為600 cm2，厚度約為10 cm，以模擬沖洪積平原上游山區(qū)的地貌特征。

1.2試驗(yàn)參數(shù)及降雨條件

石英砂0.1～1 mm，卵石20～50 mm；石英砂重度γ=27 kN/m3；石英砂毛細(xì)上升高度hc=14.6 cm；石英砂滲透系數(shù)K=0.0453[9]。測(cè)流方法及精度控制：排水箱外接水管出水口處配有500 mL量筒，連續(xù)測(cè)流，每30 s測(cè)定一次出流流量并記錄；若連續(xù)2次流量實(shí)測(cè)值相對(duì)誤差小于3%，即(|Qn-Qn-1|/Q)≤3%時(shí)，表明出流流量穩(wěn)定。本試驗(yàn)主要研究潛水面水力坡度對(duì)降雨出流的影響，應(yīng)使模擬的降雨全部入滲，降雨強(qiáng)度的最大值等于降雨剛好能全部入滲而不致產(chǎn)生地表徑流的雨強(qiáng)值。在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)得無(wú)降雨時(shí)流域中潛水的最小出流量為7.61 mL/s，故綜合降雨模擬裝置的參數(shù)及最大雨強(qiáng)值考慮，將降雨強(qiáng)度范圍控制在2.50～3.00 mL/s符合試驗(yàn)的各項(xiàng)條件與要求；降雨模擬裝置：本試驗(yàn)的降雨模擬裝置主要由均勻帶孔板(26 cm×24.5 cm)、給水溢流箱和水管組成，通過(guò)對(duì)給水溢流箱高度的調(diào)節(jié)控制均勻帶孔板中水位高程恒定，此時(shí)降雨強(qiáng)度恒定；降雨條件：在卵石上方20 cm處，以降雨模擬裝置模擬恒定雨強(qiáng)的大氣降雨，每次實(shí)驗(yàn)總降雨量2 000 mL，降雨歷時(shí)700 s，平均雨強(qiáng)為2.86 mL/s。

1.3試驗(yàn)過(guò)程

(1)水力坡度增大過(guò)程。第一次試驗(yàn)，供水箱與排水箱中水位相對(duì)高程分別為57.5 cm與39 cm，此時(shí)潛水面的水力坡度為0.12。待測(cè)流穩(wěn)定后開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，用量筒在排水箱外接水管處測(cè)流，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到10 min時(shí)，開(kāi)始模擬降雨；45 min時(shí)，停止實(shí)驗(yàn)。將排水溢流箱的高度降低3 cm，待其流量穩(wěn)定后重復(fù)第一次試驗(yàn)過(guò)程。此后，排水溢流箱的高度依次降低3 cm，總計(jì)開(kāi)展7次試驗(yàn)，得到不同水力坡度下流量值隨時(shí)間的變化關(guān)系(見(jiàn)圖1)。

(2)水力坡度減小過(guò)程。上述試驗(yàn)過(guò)程完成后，排水箱水位相對(duì)高程為24 cm，設(shè)定此高程為排水箱中水位上升的初始值。在此高程基礎(chǔ)上，以3 cm/次的高度依次提升排水箱中的水位，重復(fù)水力坡度增大時(shí)的試驗(yàn)過(guò)程，直至排水箱水位高程提升至39 cm。試驗(yàn)過(guò)程2結(jié)束后，得到7組不同水力坡度下流量值隨時(shí)間的變化關(guān)系(如圖2)。

2　結(jié)果分析

2.1流量隨時(shí)間的變化關(guān)系曲線

水力坡度增大及減小過(guò)程的Q-t曲線見(jiàn)圖1～2。

圖1　水力坡度增大過(guò)程Q-t曲線(圖中●表示起漲時(shí)刻，▲表示峰值時(shí)刻，■表示退漲時(shí)刻)

圖2　水力坡度減小過(guò)程Q-t曲線(圖中●表示起漲時(shí)刻，▲表示峰值時(shí)刻，■表示退漲時(shí)刻)

從圖1中可以看出，下游出流量在上游產(chǎn)生降雨后呈現(xiàn)出先增大后減小直至穩(wěn)定的整體趨勢(shì)，每一條Q-t曲線都能明顯的分為三個(gè)階段：降雨前與退漲點(diǎn)后的流量穩(wěn)定段、流量起漲段和流量退漲段，令流量起漲段時(shí)間為T(mén)1，流量退漲段時(shí)間為T(mén)2。由圖可知：流量值隨水力坡度i的增大而增大；水力坡度相等時(shí)，水力坡度增大過(guò)程中的流量大于水力坡度減小過(guò)程；降雨前的穩(wěn)定流量與退漲后的流量相等；流量峰值點(diǎn)出現(xiàn)在降雨過(guò)程結(jié)束之前；在同一Q-t圖中，降雨后流量起漲的時(shí)間基本一致，T1與T2隨水力坡度i的增大而減??；對(duì)比圖1和圖2發(fā)現(xiàn)，水力坡度減小(圖1)過(guò)程中的流量峰值點(diǎn)較水力坡度增大(圖2)過(guò)程中前移，在兩圖流量起漲點(diǎn)位置基本相同的前提下，可知當(dāng)水力坡度相等時(shí)，水力坡度增大過(guò)程中的T1大于水力坡度減小過(guò)程。

2.2流量與水力坡度關(guān)系

通過(guò)對(duì)水力坡度增大和減小兩個(gè)過(guò)程的對(duì)比分析，得出峰值流量、穩(wěn)定流量與水力坡度i的關(guān)系見(jiàn)表1。具體分析如下：

表1流量與水力坡度的關(guān)系

水力坡度減小水力坡度增大iQ1/mL·s-1Q2/mL·s-1Q2-Q1/mL·s-1iQ1/mL·s-1Q2/mL·s-1Q2-Q1/mL·s-10.127.618.000.390.128.058.670.520.148.749.270.530.149.179.800.630.169.8310.100.270.1610.2811.000.720.1810.9111.200.290.1811.2412.230.990.2011.8412.030.190.2012.2413.000.760.2212.7613.230.470.2213.0413.500.460.2413.7014.230.530.2413.9014.670.77

(1) 流量隨水力坡度的變化分析。由表1可知：峰值流量與穩(wěn)定流量隨著水力坡度的增大(減小)而增大(減小)；水力坡度相同時(shí)，水力坡度增大階段的流量以及峰值流量與穩(wěn)定流量的差值均明顯大于水力坡度減小階段。水力坡度每增大(減小)0.02，峰值流量增大(減小)0.67～1.27 mL/s，平均變化率為8.56%，穩(wěn)定流量增大(減小)0.80～1.13 mL/s，平均變化率為9.07%；水力坡度i增大過(guò)程中的穩(wěn)定流量較i減小過(guò)程增加0.21～0.45 mL/s，平均增加率為3.34%；水力坡度i增大過(guò)程中的峰值流量較i減小過(guò)程增加0.34～0.83 mL/s，平均增加率為5.72%；同一次試驗(yàn)中，峰值流量較穩(wěn)定流量增大0.6～1.0 mL/s，平均增加率為5.67%；試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)穩(wěn)定流排水系統(tǒng)的高程來(lái)降低出流斷面的潛水位高程，在上游潛水位高程恒定的前提下，達(dá)到改變潛水水力坡度的目的。故在水力坡度增大的過(guò)程中，下游潛水位的高程是不斷下降的，當(dāng)潛水位下降時(shí)，水壓力p減小，根據(jù)Terzaghi有效應(yīng)力公式[10]σ=σ′+p。式中，σ為多孔介質(zhì)總應(yīng)力；σ′為有效應(yīng)力；p為孔隙水壓力。當(dāng)水壓力p減小時(shí)：地下水體積膨脹，從而釋放出一部分地下水；地下水對(duì)上覆巖土體浮力降低，為維持平衡，這部分力將轉(zhuǎn)嫁到多孔介質(zhì)固體骨架上，有效應(yīng)力σ′增大，壓縮多孔介質(zhì)(固體+空隙)，結(jié)果使含水層空隙度n變小、介質(zhì)擠密、厚度變薄，擠壓孔隙釋放一部分地下水。釋放出的地下水垂向補(bǔ)給下部含水層，使得下部含水層在垂向水流的補(bǔ)給下，賦存更多的地下水，而這部分補(bǔ)給的水流同含水層中原始所含水量在水頭差與上游降雨入滲的地下徑流的驅(qū)動(dòng)下，流出流域，導(dǎo)致流域出流量增加且流量值波動(dòng)幅度較大。故當(dāng)水力坡度相同時(shí)，水力坡度增大過(guò)程中的出流量以及峰值流量與穩(wěn)定流量的差值大于水力坡度減小過(guò)程。

(2)流量峰值點(diǎn)的動(dòng)態(tài)分析。由圖1、2可知，流量峰值點(diǎn)都出現(xiàn)在降雨過(guò)程完成前。已知當(dāng)降雨形成河川徑流時(shí)，流量過(guò)程的起始時(shí)刻、洪峰、重心等出現(xiàn)的時(shí)間均滯后于降雨過(guò)程[4- 7]，在本試驗(yàn)中，降雨全部入滲形成地下徑流，流量過(guò)程的峰值出現(xiàn)時(shí)間提前于降雨過(guò)程。將本試驗(yàn)的流量過(guò)程與河川徑流的形成過(guò)程對(duì)比(見(jiàn)圖3)，兩者都有明顯的產(chǎn)流與匯流過(guò)程。本試驗(yàn)中產(chǎn)流過(guò)程就是模擬的大氣降雨在垂直方向上的入滲過(guò)程，而河川徑流的產(chǎn)流過(guò)程是大氣降雨到達(dá)地面后，經(jīng)過(guò)植物截留、填洼及地面蓄水、土壤蓄水、地下水蓄存和深層地下水的儲(chǔ)存，從而形成地面徑流、壤中流和地下徑流的過(guò)程[4]。本試驗(yàn)的匯流過(guò)程是入滲至石英砂的降雨，在潛水水力坡度的作用下，橫向運(yùn)移至儀器出流斷面的過(guò)程，由于本試驗(yàn)的介質(zhì)是均質(zhì)石英砂，在試驗(yàn)儀器中只存在著潛水含水層，故在地下水的匯流過(guò)程中只存在著地下徑流這一種匯流模式；在河川匯流中，匯流過(guò)程分為坡地匯流和河網(wǎng)匯流，其中在河網(wǎng)匯流過(guò)程中，形成了地表徑流、壤中流、淺層地下徑流與深層地下徑流，匯流模式較本試驗(yàn)復(fù)雜。此外，由于本試驗(yàn)中降雨全部入滲形成淺層地下徑流，且只有單一的地下徑流匯流模式，流量過(guò)程曲線中的流量峰值點(diǎn)都出現(xiàn)在降雨過(guò)程完成前，說(shuō)明在降雨結(jié)束前，流域下游出口流量已達(dá)到峰值；在河川徑流降雨—出流示意圖中，流量過(guò)程的起始時(shí)刻、洪峰、重心等出現(xiàn)的時(shí)間均滯后于降雨過(guò)程，這是由于坡面漫流、壤中流和地下徑流匯集到出口斷面所需時(shí)間不同，因而在圖3中，各類(lèi)徑流終止時(shí)間不同，且直接降落在河槽水面上的雨水所形成的徑流最先終止，然后依次是地表徑流、壤中流、淺層地下徑流，最后是深層地下徑流[4]。

圖3　河川徑流一次降雨徑流過(guò)程示意 [4]

2.3流量漲、退時(shí)間與水力坡度關(guān)系

通過(guò)對(duì)圖1、圖2流量變化過(guò)程的統(tǒng)計(jì)分析，得出降雨開(kāi)始到峰值出現(xiàn)的時(shí)間段T1、達(dá)到峰值流量至流量穩(wěn)定的時(shí)間段T2與水力坡度i的關(guān)系(見(jiàn)表2)。

表2T1、T2與水力坡度i的關(guān)系

i增大i減小iT1/minT2/miniT1/minT2/min0.1210.012.50.127.511.50.149.012.00.146.511.50.168.511.00.165.511.50.188.010.50.185.010.50.208.08.50.205.09.50.227.57.50.225.09.00.247.07.50.244.58.0

(1)T流量非穩(wěn)定段時(shí)間隨水力坡度變化規(guī)律。T=T1+T2，T均隨水力坡度i的增大而減小。根據(jù)達(dá)西定律Q=KA(H1-H2)/L=KAi。式中，Q為滲透流量；A為過(guò)水?dāng)嗝婷娣e；H1、H2分別為上、下游過(guò)水?dāng)嗝娴乃^；L為上下游過(guò)水?dāng)嗝骈g距離；K為滲透系數(shù)。本試驗(yàn)中，滲透系數(shù)K恒定，過(guò)水?dāng)嗝婷娣e變化很小故視為不變，可知水力坡度i增大時(shí)，根據(jù)達(dá)西定律計(jì)算所得的滲透流量Q也增大。由于本試驗(yàn)降水量恒定，故當(dāng)出流流量增大時(shí)，總降水量出流所需時(shí)間減短，故在水力坡度增大與減小兩個(gè)過(guò)程中，都呈現(xiàn)出T隨水力坡度i的增大而減小的規(guī)律。

(2)水力坡度相同時(shí)T1與T2分析。由表2所示，當(dāng)水力坡度相同時(shí)，T2大于T1，流量退漲段用時(shí)較流量增加段長(zhǎng)。在流域產(chǎn)流中，地下徑流的形成有4個(gè)前提條件：要有界面，即包氣帶的下界面，實(shí)際上就是潛水面；要有供水fc，且fc強(qiáng)度大于下層下滲強(qiáng)度f(wàn)B；界面上產(chǎn)生積水，形成臨時(shí)飽和帶(相對(duì)起始潛水面而言)；具備一定的坡度[11]?？芍?dāng)降水下滲至潛水面時(shí)，形成了一個(gè)高于原始潛水面的臨時(shí)飽和帶，降雨結(jié)束(即入滲水量減少)后，臨時(shí)飽和帶中的水釋放，飽和帶隨之消失。故在流量增加的過(guò)程中，臨時(shí)飽和帶起到了給出水量的作用，而在流量減少的過(guò)程中，飽和帶由于降雨入滲結(jié)束而消失，造成水力坡度相同時(shí)，T2大于T1(見(jiàn)圖4)。

圖4

由圖4可知，水力坡度增大T1-i曲線整體位于水力坡度減小階段之上，說(shuō)明在水力坡度增大過(guò)程中T1整體大于水力坡度減小過(guò)程。造成此現(xiàn)象的原因也可用上述Terzaghi有效應(yīng)力公式解釋。即，由于水壓力p的減小，含水層中釋放出了更多的水量，故當(dāng)水力坡度(圖4中橫坐標(biāo))相同時(shí)，水力坡度增大過(guò)程的T1大于水力坡度減小過(guò)程。同時(shí)也可從圖4中得出，無(wú)論水力坡度處在增大或減小的過(guò)程，曲線的斜率基本一致，則T1隨i變化時(shí)的變化率是大致相同的。

由圖4可知，T2-i兩條曲線的相交點(diǎn)為(0.18，10.5)，當(dāng)水力坡度小于0.18時(shí)，水力坡度增大過(guò)程的T2大于水力坡度減小過(guò)程，反之，當(dāng)水力坡度大于0.18時(shí)，水力坡度增大過(guò)程的T2小于水力坡度減小過(guò)程。水力坡度增大過(guò)程大于水力坡度減小過(guò)程，說(shuō)明在水力坡度增大過(guò)程中，T2隨i變化時(shí)的變化率大于水力坡度減小過(guò)程。即水力坡度的增大對(duì)地下徑流流量退漲時(shí)間的影響大于水力坡度的減小對(duì)其的影響。當(dāng)降雨在季節(jié)上分配不均，存在著明顯的豐水期與枯水期時(shí)，豐水期時(shí)降雨豐沛，地下潛水位抬升；枯水期時(shí)降雨量少，地下潛水位下降，分別對(duì)應(yīng)了本試驗(yàn)中的水力坡度減小過(guò)程與水力坡度增大過(guò)程。因此，在實(shí)際的生產(chǎn)生活中預(yù)測(cè)一次降水形成的河川徑流流量退漲過(guò)程對(duì)地下徑流進(jìn)行分析時(shí)，應(yīng)考慮該區(qū)域當(dāng)時(shí)地下潛水面所處的變化階段對(duì)流量出流的影響。

3　結(jié)　論

(1)根據(jù)Terzaghi有效應(yīng)力原理，水壓力的減小導(dǎo)致含水層水量的釋放，i相同時(shí)：增加過(guò)程的穩(wěn)定流量與峰值流量均大于i減小過(guò)程，增加率分別為3.34%與5.72%；且i增大過(guò)程的T1大于i減小過(guò)程，將T1理解為地下徑流峰值流量與降雨的滯時(shí)，則可得當(dāng)降雨完全入滲時(shí)，除流域面積、介質(zhì)類(lèi)型等影響因素外，潛水的初始水力坡度也是影響降雨出流滯時(shí)的因素之一。

(2)降雨全部入滲時(shí)，流量過(guò)程的峰值出現(xiàn)時(shí)間提前于降雨過(guò)程?？赏浦?，只有地下徑流的流域產(chǎn)、匯流模式對(duì)于降雨的響應(yīng)較地表徑流、壤中流與地下徑流綜合模式更加靈敏。

(3)根據(jù)達(dá)西定律，滲透系數(shù)K與過(guò)水?dāng)嗝婷娣eA恒定時(shí)，流量Q隨水力坡度i的增大而線性增大，而流域降水量一定，則流量非穩(wěn)定段時(shí)間T隨水力坡度i的增大而減小。

(4)由于降雨入滲形成高于潛水面的臨時(shí)飽和帶，當(dāng)i相同時(shí)，T2大于T1，流量退漲段用時(shí)較流量增加段長(zhǎng)。

(5)i的增大對(duì)地下徑流流量退漲時(shí)間T2的影響大于i的減小對(duì)其的影響，故預(yù)測(cè)一次降水形成的河川徑流流量退漲過(guò)程，對(duì)地下徑流進(jìn)行分析時(shí)應(yīng)考慮該區(qū)域當(dāng)時(shí)地下潛水面所處的變化階段對(duì)流量出流的影響。

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(責(zé)任編輯陳萍)

Experimental Study on Rainfall and Discharge under the Change of Hydraulic Gradient

CEN Xinyu1,2, XIAO Xianxuan1,2, CAI Guojun1,2, YANG Shugang1,2, ZHANG Jiasen1,2, WANG Xin1,2, HUANG Yubin1,2

(1. College of Environment and Civil Engineering, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, Sichuan, China;2. National Geological Engineering Experimental Teaching Demonstration Center of Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, Sichuan, China)

In order to study the dynamic response characteristics of runoff to the rainfall in upper reaches of small watershed, a indoor geological model of water flow is established, and a series of experiments of rainfall-flow under the conditions of gradual increasing and decreasing of hydraulic gradient and the condition of certain rainfall are conducted respectively. The test results show that: (a) when the rainfall condition is constant, the duration of peak flow of drainage basin will decrease with the increase of hydraulic gradient, and the duration of flow rate variation will correspondingly decrease or increase with the increase or decrease of hydraulic gradient; and (b) the peak discharge of basin will appear before the end of rain. The analyses believe the flow pattern of underground runoff of river basin responses more sensitive to the rainfall than the patterns of surface runoff and integrated interflow and underground runoff. This study can provide data reference for groundwater resources evaluation and hydrological process research of surface water and groundwater of piedmont plain.

rainfall; phreatic water; hydraulic gradient; experiment

2015- 06- 16

國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室人才培養(yǎng)項(xiàng)目(SKLGP2014Z014)；四川省教育廳基金項(xiàng)目(11ZB038)以及成都理工大學(xué)中青年骨干教師培養(yǎng)計(jì)劃

岑鑫雨(1994—)，女，四川樂(lè)山人，從事地下水科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)研究．

TV121.1

A

0559- 9342(2016)05- 0007- 05