河水与地下水的交互作用是水文循环的重要组成部分,也是自然界普遍存在的一种现象,而河床沉积物渗透系数又是河水与地下水交互作用的重要水文地质参数,直接影响着河水与地下水的交换量。城市蓄水工程增加了水域面积,改善了城市生态环境,深刻的影响着城市水文循环,同时也带来一系列水资源、水环境和环境地质问题。为揭示蓄水工程建设对河床沉积物渗透系数的影响,并进一步探讨蓄水工程对区域地下水流场及河水与地下水相互作用的影响,本文以西安市浐灞生态区橡胶坝蓄水工程为例,通过收集资料、野外试验、室内试验等手段,采用统计学、经验公式计算和数值模拟法分析了橡胶坝库区河床沉积物渗透系数的空间变异规律,研究了橡胶坝立坝和塌坝情景下库区地下水流场及河水与地下水的相互作用关系。取得以下主要成果:(1)灞河库区河床沉积物垂向渗透系数平均值为1.06m/d,最大值为3.12m/d,最小值为0.08m/d,由经验公式计算得知,Beyer经验公式计算的渗透系数与竖管法测定的渗透系数最为接近。(2)对各库区河段河床沉积物渗透系数统计发现,A-33和B-23河段渗透系数服从正态分布,其他河段均不服从正态分布,在剔除异常值后近似服从正态分布;采用GIS软件进行半变异函数拟合得出,A-5河段拟合最优模型为指数模型,其他河段拟合最优模型均为球状模型,渗透系数在空间上表现为强烈的空间相关性,变异系数均大于1,各河段库区沉积物渗透系数在5~10m之间发生空间变异,沉积物渗透系数的空间变异主要是由于含水介质的沉积结构引起;通过克里金插值得出各库区渗透系数均表现为沿上游方向增大的趋势。(3)根据实验测定和收集的河床沉积物渗透系数对比分析发现,灞河河床新沉积物渗透系数小于旧沉积物渗透系数,旧沉积物渗透系数平均值为31.86m/d,新沉积物渗透系数平均值为1.06m/d;橡胶坝坝前、坝后河床沉积物渗透系数差异较大,坝后沉积物渗透系数在7.45~30.2m/d之间,而坝前库区沉积物渗透系数在0.08~3.12m/d之间,坝前渗透系数均小于坝后渗透系数。(4)建立了研究区水文地质概念模型和地下水数学模型,采用Modflow软件对模型进行了识别和验证,表明所建立的地下水流模型、水文地质参数和源汇项的处理基本符合实际情况,可以针对研究区橡胶坝蓄水工程的运行情况进行模拟分析。(5)将实测地表水资料加入模型当中,建立了地表水与地下水的耦合模型,以灞河3座橡胶坝,浐河2座橡胶坝为研究对象,从地下水位观测孔、库区地下水流场和水均衡三个方面分析了橡胶坝完全立坝和完全塌坝情景下库区流场变化和河水与地下水的交互作用模式,结果表明:各库区水位在橡胶坝完全立坝情景下比橡胶坝完全塌坝情景下水位抬升约1.26m~3.17m;库区地下水流向未发生明显变化,总体上库区地下水流向为西南至东北。(6)根据地表水与地下水实测资料,同时结合所建立的模型分析得出了灞河流域河水与地下水的交互作用关系:橡胶坝在立坝和塌坝情况下,河水与地下水的转化关系一致,灞河左岸为地下水补给河水,灞河右岸为河水补给地下水,浐河左岸和右岸皆为地下水补给河水;在浐灞河交汇口下游区域,河水与地下水补给方式为河水补给地下水。