河水渗漏是干旱及半干旱地区地下水的主要补给来源。全面、深入理解河水入渗补给地下水的规律是实现区域水资源合理评价、可持续利用、管理与保护的基础。以往对于河流与地下水相互作用的研究主要集中于两者间为饱和水力联系的情况。近年来,随着傍河取水工程大量出现,人们逐渐认识到地下水位的大幅下降可导致河流与地下水之间发生脱节,两者间的饱和流转化为非饱和流。为实现水资源量的准确计算,人们对河流与地下水脱节的现象进行了大量研究,但对于两者间的脱节演化机理、模式目前仍未完全理解。通过采用数值模拟与解析方法,并与以往实验与野外监测数据反复对比验证,研究河床渗透性非时变和生物堵塞导致河床渗透性时变条件下,河流与地下水的脱节演化机理与模式;为应用不同条件下的脱节演化模式,提出用于定量判别河床渗透系数时变特征的新方法。取得的主要认识包括:（1）当河流与地下水发生脱节后,河底以下会形成悬挂饱水带。以往大多数研究总认为悬挂饱水带的界面与河床底界完全重合（本文将河流水体与含水层之间的河底沉积物层简称为河床）。这一认识的前提是假设脱节演化过程中河流与地下水之间仅存在垂向入渗水流。本文研究发现,河流与地下水位之间由毛细吸力以及非均质性造成的水平流对于悬挂饱水带的形成同样非常重要。在同时考虑垂向流与水平流的情况下,提出了三种不同的脱节演化模式,即悬挂饱水带的界面不仅可出现于河床的底界,还可出现于河床内部或河床-含水层界面之下。对于均质河床,只有当河流很宽时,悬挂饱水带与河床完全重合;而当河床沉积物较厚,河水很浅,且水面很窄时,该饱水带则形成于河床内部;当河床较薄且渗透性较好,河流很窄且河水很深时,该饱水带则远大于河床垂向所在范围,部分形成于河床之下。对于自然界普遍存在的非均质河床,河底以下则可形成非常不规则的悬挂饱水带,即悬挂饱水带部分局部最低点形成于河床内部,部分形成于河床-含水层界面之下,也有部分与河床底界面重合。这一发现改写了悬挂饱水带总与河床完全重合的传统认识,也明确界定了当前普遍使用的脱节型河流渗漏量计算模型和河流与地下水关系判定方法的应用范围。（2）以往研究常以河床渗透性或厚度均为定值的假设研究河流与地下水的脱节演化过程。本文研究发现,干旱及半干旱地区污水处理厂尾水排入河道后,在营养物质反应运移与微生物生长的相互作用下,河床渗透性不仅呈现出强烈的动态变化,其演化过程还具有自抑制性,即河床表面可自发式地形成一层稳定的低渗透性堵塞层。伴随着河床渗透性降低与地下水位下降,河流可与地下水发生脱节,即两者之间由饱和流逐渐转化为非饱和流。这一发现表明,河流高营养负载促进微生物大量繁殖情况下,传统脱节标准并不能用于预测河流能否与地下水发生脱节。以往研究认为微生物大量繁殖必然导致河水渗漏速率持续下降。但本文研究表明当河床渗透性趋于稳定后,河水渗漏速率仍可因地下水位的持续下降而出现回升。（3）以往的洪水波响应连续反演法由于忽略河床储水作用仅能用于估计较薄河床的渗透性动态变化。当河床储水作用较强时,该作用的忽略可产生重大估计误差（1～2个数量级）,特别是当河床较厚（如厚度大于1 m）且由细粒沉积物（如粉土、粘土等）组成以及承压含水层渗透性与储水性相对较差(如渗透系数介于0.1～10 m d-1,储水率小于1E-5 m-1)时。为克服以上缺点,本文提出了新的考虑河床储水作用的洪水波响应连续反演法。研究表明该方法能够提供更可靠的动态估计结果,且被成功应用于反演计算美国堪萨斯州中部阿肯色河Great Bend水文观测站附近河段河床渗透系数动态。