《包气带水运动》ppt课件

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1、FundamentalsofHydrogeoloy水文地质学基础FundamentalsofHydrogeoloy水文地质学基础第五章包气带水的运动西北农林科技大学水利与建筑工程学院CompanyLogowww.themegallery.com本章内容5.1毛细负压与毛细压力水头5.2毛细压力水头的测定方法5.3毛细上升高度与速度5.4包气带水的下渗运动5.5包气带岩石的渗透系数CompanyLogowww.themegallery.com5.1毛细负压与毛细压力水头包气带特点——复习毛细水中：讨论过毛细现象、毛细力、

2、毛细水的存在形式毛细负压（毛细水头），毛细上升高度，毛细上升速度毛细负压与毛细压力水头液体表面有一个张力（相互吸引，如同一个薄薄的膜）液面就会发生弯曲，当弯曲呈半圆形时（细小）弯液面上，表面张力的合力称为毛细力（f）作用在弯液面（半圆）上，称为毛细压强CompanyLogowww.themegallery.com当弯曲液面为半圆时（湿润角β=0），R1=R2α为液体的表面张力系数，R1与R2为弯曲液面的2个曲率半径毛细压强是有方向的，对液面来说（是水），这是个负压强——又称毛细负压（pc）压强转化为水柱高度表示（hc）

3、(下面继续介绍)5.1毛细负压与毛细压力水头毛细负压CompanyLogowww.themegallery.com压强转化为水柱高度表示（hc）ρ取1g/cm3;g=981cm/s2,α=74dyh/cm=74×10-3N/mD——毛细管直径（用mm表示）hc——毛细压力水头（m）又称毛细压头5.1毛细负压与毛细压力水头毛细压头CompanyLogowww.themegallery.comHA=0HB=？HC=？HA=ZA+hAHB=ZB+hB毛细压力水头，又称毛细压头CompanyLogowww.themegalle

4、ry.com5.2毛细压力水头的测定方法：在饱水带中（用水力学原理）：测量任一点的压力水头—用测压管（压力计）HA=ZA+hA在包气带中（测负压）：张力计（tensionmeter）前端装上多孔陶瓷头（捧）；插入土中；张力计管中充满了水，在非饱和土中，空隙中的负压与张力计液面高度平衡后，张力计形成的负压与所测点B相等时，张力计上的-hBc即为测点的负压例：HB=ZB+hBc=ZB+(-hBc)=HB（图示）如果测得包气带中HB﹥HC，其意义如何（与水力学水头概念一致），水流运动方向为B→C，入渗水流如果测得包气带中HB

5、

6、大上升高度hc称为毛细上升高度,它在数值上等于该管所具有的毛细压力水头值毛细水上升高度转下页CompanyLogowww.themegallery.comB’OO’HA=0HB=-hCHA=ZA+hAHB=ZB+hBHA=ZA+hAHB’=ZB’+hB’VB’=IB’KIB’=(HA-HB’)/LA~B’=-(ZB’-hC’)/ZB’=hc’/ZB–1毛细水运动推导ZBCompanyLogowww.themegallery.com5.3.2毛细上升速度用达西定律分析：水由B→B′毛细水的运动VC=IKA点水头？HA=Z

7、A+0=0B’点水头？VC=IKIC=(hc/ZB’-1)假设K不变，讨论VC，VC=f(IC)①ZB’→0时，毛细上升刚开始，hc/ZB’→∞I→∞V→很大②ZB’逐渐增大时，I变小，上升速度变慢③ZB’→hc时，hc/ZB′→1，I→0V→0,上升停止毛细水可以上升的最大高度hmax，就等于该毛细管可以产生的最大毛细压力水头hc毛细水上升速度CompanyLogowww.themegallery.com5.4包气带水的下渗运动包气带水的下渗运动（自学P48最后两个自然段—P49第一自然段）上面讨论的是毛细水上升运动

8、的情况在毛细力的作用，毛细水向下运动时，情况也是一样，请大家试推导毛细管的毛细压力水头为hc，当下渗深度L小于hc时，某点水下渗速度有毛细力作用CompanyLogowww.themegallery.com5.5包气带中岩石的渗透系数包气带中岩石的渗透系数K由于没有完全饱水，水流仅在饱水的空隙中运动，因此K（包）=f（）为土层