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堆石体在水利工程中由于其造价低廉,材料易取得等特点一直得到广泛应用,例如堆石体围堰、堆石坝和滤水坝等。其中生态石笼潜坝为石笼堆石体结构建筑物,其在汛期可以顺利过水,在枯水期可以拦蓄水,在上游形成浅水湾,适合鱼类洄游与水鸟栖息,具有很好的生态效益,属于一种新型的生态治河建筑物。但长期以来,由于对透水堆石体的水力学特性认识不足,其既有表面溢流又有内部渗流的特点,以及渗流又受多种条件制约的特点,往往使透水堆石体的设计无所适从,需要更多的理论依据。其中堆石体内渗流特征比较复杂(一般均为随机流动),且不再遵循达西定律,而是会随着流态偏向紊流而趋向于二次的关系,如果继续沿用达西定律的相关规律,则会发生危险。为进一步推进生态石笼潜坝的应用,需对堆石体内部渗流特性做进一步的试验与理论研究。由于堆石体生态潜坝运行过程中存在枯水期与洪水期两种状态,所以本次研究从两种情况来探讨渗透流量问题,分别为非溢流状态和溢流状态。通过研究堆石体内部压力梯度与流速关系,雷诺数与摩擦因数的关系,雷诺数与曼宁系数的关系以及溢流状态状态下渗流占比,为堆石体生态潜坝的应用提供依据。本文主要得到的结论有:(1)通过绘制压力梯度与流速的关系曲线,发现堆石体潜坝的渗流流态不再服从线性规律,而是更符合Forchheimer公式所表述的非达西定律。继续将试验数据与Forchheimer方程、Izbash方程分别进行拟合,根据其相关性的大小,发现矩形渠道条件下Forchheimer方程拥有更好的物理意义和更好的相关性。(2)通过流速、压力梯度等计算出雷诺数与摩擦因数,并对雷诺数与摩擦因数进行拟合,得到雷诺数与摩擦因数的拟合方程,再通过公式推导得出Forchheimer方程系数。(3)通过绘制雷诺数与曼宁系数的相关关系图,研究了曼宁系数在堆石体渗流中的变化规律。发现随着卵石粒径的增大,曼宁系数逐渐趋近于常数,说明曼宁系数在非溢流堆石体水力计算的应用存在可能性。(4)试验通过利用压力梯度与流速的关系,将测得的总压力值转换成渗流流速,利用流速与面积的乘积计算渗流量,并计算出渗流量与总流量的比值进行分析。发现在水位差相差很小时,除d=7.13mm外,渗流流量占比大于等于9.58%。为堆石体生态潜坝设计提供了依据。