潜流交换是影响河流-地下水作用带的水流条件、水环境修复、维持生态平衡的重要物理过程之一,河床内存在的黏土透镜体对潜流交换的影响机制尚未得到很好的揭示。本研究参考实际的地质情况,用适当尺度的物理模型进行黏土透镜体影响下的潜流交换研究。在控制水头和流量的情况下,针对不同规模和埋深的黏土透镜体分别进行潜流交换模拟试验,根据测得的压力数据绘制潜流带内的地下水流场。针对每一种模拟情况,在黏土透镜体上下左右四个方向的相同距离利用所绘制的等值线计算梯度,得到透镜体附近的流速场,并利用达西定律将流速场转化为流量场。通过试验揭示了潜流量随着单一黏土透镜体的尺寸和埋深增加而减小的规律,以及随着地表水上下游水头差的增大,透镜体迎水面和背水面的流速分别增大和减小且增速逐渐变慢,流速衰减率与地表水上下游水头差呈正相关,并提供了一种研究小尺度的潜流交换过程的方法。