04地下水运动的基本规律

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1、第四章地下水运动的基本规律4.0几个概念4.1重力水运动的基本规律4.1.1达西定律—线性渗透定律4.1.2渗透流速（V）4.1.3水力梯度（I）4.1.4渗透系数（K）4.1.6达西定律的适用范围4.1.5地下水渗流的思考、总结4.3流网4.3.0岩层透水特征分类4.3.2层状非均质介质中的流网4.3.1均匀各向同性介质中的流网（信手流网的绘制）4.2饱水粘性土中水（结合水）的运动规律第四章地下水运动的基本规律4.0几个概念①渗流：地下水在岩石空隙中的运动称为渗流②渗流场：发生渗流的区域称为渗流场③层流运动：在岩层空隙中渗流时，水的质点做有秩序的，互不混杂的流

2、动，称作层流运动例如：在狭小空隙（如砂，砂土）中流动时，重力水受介质的吸引力较大，水的质点排列较有秩序，可以认为是层流运动。④紊流运动：水的质点无秩序的、互相混杂的流动，称作紊流运动第四章地下水运动的基本规律第四章地下水运动的基本规律第四章地下水运动的基本规律第四章地下水运动的基本规律⑤稳定流：水在渗流场内运动，各个运动要素（水位、流速、流向等）不随时间改变时，称作稳定流4.0几个概念第四章地下水运动的基本规律⑥非稳定流：运动要素随时间变化的水流运动，称作非稳定流第四章地下水运动的基本规律4.1重力水运动的基本规律4.1.1达西定律—线性渗透定律达西试验示意图A

3、第四章地下水运动的基本规律第四章地下水运动的基本规律如图，上方不断滴水，使砂柱顶端经常保持一极薄的水层。已知渗透流量Q和过水断面面积ω，求渗透系数K，并在图上标明达西公式相应的项。第四章地下水运动的基本规律第四章地下水运动的基本规律4.1.2渗透流速（V）砂柱的横断面积，包括砂颗粒所占据的面积及空隙所占据的面积扣除结合水所占据的范围以外的水流实际流过的空隙面积——有效空隙度第四章地下水运动的基本规律重力水所占据的空间——给水度结合水所占据的空间毛细水所占据的空间空间（孔隙度）有效孔隙度对于粘性土，由于空隙细小，结合水所占比例大，所以有效孔隙度很小。对于空隙大的岩

4、层（例如溶穴发育的可溶岩，有宽大裂隙的裂隙岩层），第四章地下水运动的基本规律4.1.3水力梯度（I）水力梯度（I）：沿渗透途径水头损失与相应渗透途径长度的比值水流通过单位长度渗透途径为克服摩擦阻力所耗失的机械能克服摩擦阻力使水以一定速度流动的驱动力补充→液体（水）的粘滞性：液体具有易流动性，处于静止状态时不能承受剪切力而抵抗剪切变形，但在运动状态时，其内部会出现抵抗变形的特性。液体在运动状态时抵抗剪切变形的性质称为液体的粘滞性。第四章地下水运动的基本规律1686年，由牛顿提出并经后人验证的牛顿摩擦定律为：液体沿某一固体表面作层流运动，相邻液体层间的内摩擦力（或称

5、切力）F的大小与流速梯度du/dy和液层间接触面的面积A呈正比，同时与液体性质有关：μ为比例常数，具有动力学量纲，也称为动力粘滞系数（或动力粘度），其单位为Ns/m2或Pa·s，与液体的性质有关，是对液体粘滞性的度量。温度升高时液体的粘滞性降低，而气体的粘滞性则反而加大。第四章地下水运动的基本规律4.1.4渗透系数（K）大风对田径比赛影响很大，田径比赛场地上风速超过限制，所创造出的成绩将不被承认。田径比赛规则上明文规定：距离200米和200米以下的径赛以及跳远、三级跳远等项目，凡顺风时平均风速超过每秒2米者，所创纪录不予承认。国际业余田径联合会的规则规定，在田径

6、比赛中，有一部分项目要测定风速，主要有：100米、110米栏、200米、跳远和三级跳远等项目。规则规定，当顺风风速超过2米/秒时，比赛成绩只能用于决定当场比赛名次，而不能作为比赛记录。第四章地下水运动的基本规律4.1.4渗透系数（K）第四章地下水运动的基本规律4.1.4渗透系数（K）渗透系数可定量说明岩石的渗透性能。渗透系数愈大，岩石的透水能力愈强。水流在岩石空隙中运动，需要克服隙壁与水及水质点之间的摩擦阻力；所以：渗透系数不仅与岩石的空隙性质有关，还与水的某些物理性质有关。（水和石油）设有粘滞性不同的两种液体在同一岩石中运动。则粘滞性大的液体渗透系数就会小于粘

7、滞性小的液体。在研究卤水、热水的运动时，就要考虑液体粘滞性第三章地下水的赋存⑤推断含水层岩性或厚度的变化含水层均质各向同性，隔水底板水平第四章地下水运动的基本规律含水层均质各向同性，隔水底板起伏，含水层厚度第四章地下水运动的基本规律隔水底板水平，局部渗透性能第四章地下水运动的基本规律第四章地下水运动的基本规律4.1.5地下水渗流的思考、总结1）地下渗流和实际的水流的比较普通水流的流向是从总水头高的地方流向总水头低的地方水流量的大小取决于水头差和水头损失普通水流在管道中运动取决于管道大小、形状及管壁的粗糙度渗流运动取决于多孔介质空隙大小、形状以及其连通性地下水水的

8、流向也是从高水头流向低水