地下水动力学第三章ppt课件.ppt

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1、第三章地下水向河渠的运动均质含水层中地下水向河渠的运动承压水向河渠一维稳定运动无入渗潜水向河渠二维稳定运动隔水底板水平隔水底板倾斜无入渗潜水向河渠三维稳定运动平面流线呈辐射状渗流断面复杂变化均匀入渗潜水向河渠二维稳定运动承压水向河渠一维不稳定运动非均质含水层地下水向河渠的运动13.1均质含水层中地下水向河渠的运动一、稳定与不稳定流定义为地下水运动要素是否随时间发生变化，变化为非稳定流，不变为稳定流；强调流场内所有点的运动要素都随时间变化。产生稳定流的条件∑流入＝∑流出必要条件，首先必须保持补给区和排泄区边界的水头保持不变。充分条件：要求所研究的渗流区段内补给量＝排泄量。两者缺一不

2、可。3.稳定流与非稳定流计算公式不同，对地下水资源评价意义重大。21、物理模型（水文地质模型描述）条件：均质、等厚、承压含水层，两条平行河流完整切割含水层。两河水位分别为H1，H2，当两河水位稳定时，地下水可形成稳定流动，地下水可形成稳定流动。这时，流网显示地下水流线是一条平行的直线。图3-1-1二、承压水向河渠一维稳定运动--物理模型3二、承压水向河渠一维稳定运动—数学模型与求解（1）2.数学模型3.求解:解法一对（1）式两次不定积分，代入已知条件得：此式为承压含水层地下水一维稳定流的水头线方程。可见，此时水头线是一条直线，且水头H的分布与渗透系数K无关在均匀一维流动情况下，由

3、于水力梯度为常数，取决于水头差及沿程途径。在介质均匀、渗流断面均部发生改变的情况下，水力梯度为常数，故水头分布与K无关4二、承压水向河渠一维稳定运动—数学模型与求解（1）2.数学模型3.求解:解法一单宽流量公式为5二、承压水向河渠一维稳定运动---数学模型与求解（2）从x＝0（断面1，H＝H1）积分至x=l(断面2，H＝H2）分离变量法6二、承压水向河渠一维稳定运动---数学模型与求解（2）若从x=0(H=H1)处积分至x＝x（H＝H）处，即7三、无入渗潜水向河渠二维稳定运动------(一)隔水底板水平此问题属于剖面二维流动(vz≠0)，潜水面是流线，由于其水力坡度不仅沿流线变

4、化，而且过水断面也发生变化。引入裘布依假定把二维流（x,z）问题降为一维流（x）问题处理。8三、无入渗潜水向河渠二维稳定运动------(一)隔水底板水平由于无垂向补排，故q沿0～l不变，积分从断面1至断面2对比两式，若令z=0,即取基准面与底板一致9水头线方程此水头线的特点:它是以x轴为对称轴的抛物线(上半支的一部分);它与渗透系数K值的大小无关。改变积分限（0～x)10水头线方程数学模型(解法二)对（1）式两次不定积分，代入已知条件得：11三、无入渗潜水向河渠二维稳定运动------(二)隔水底板倾斜沿水平方向取x轴,它和底板夹角为；H轴和井轴一致。基准面可取在底板以下任意

5、高度水平（0－0）。当<20o，渗流长度可以用以水平孔距l来近似表示，水力坡度。即引入裘布依假设。12流量方程和水头线方程推导根据裘布依假定运用积分中值定理近似求解q和K沿程不变13水头线方程讨论1－2渗流段的流量公式1－x渗流段的流量公式水均衡原理14底板水平时，渗流宽度沿流向呈线性变化，水流在x、y、z三个方向都有分流速，根据裘布依假设，忽略垂向分速度，则可将水流简化为平面二维流。四、无入渗潜水向河渠三维稳定运动（一）平面流线辐射状15四、无入渗潜水向河渠三维稳定运动（一）平面流线辐射状16四、无入渗潜水向河渠三维稳定运动（一）平面流线辐射状流量公式水头线方程17四、无入

6、渗潜水向河渠三维稳定运动------（二）渗流断面复杂变化潜水含水层隔水底板倾斜且不平整，呈三维流动，若允许忽略垂向分流速，则可利用裘布依微分方程分离变量并积分得流量公式为水头线方程，若任意断面A已知，则可求H。18五、均匀入渗潜水向河渠二维稳定运动2、问题描述：两条完整切割潜水含水层的平行河流，潜水含水层隔水地板水平，入渗强度W分布均匀，W＝const，流场为剖面二维流。1、入渗强度(W):单位时间内入渗补给地下水的水量。3、取单位渗流宽度的河间地块为研究对象，流网如图。以潜水面接受入渗补给为流线起点，由于两河水位不等，存在分水岭。19（一）流量方程推导若x断面在分水岭的左侧，

7、即x0,蒸发W<020（一）流量方程推导引入裘布依假定分离变量，由断面1至断面x积分当x=l时，h=h2单宽流量方程：断面1断面2任意断面处21（一）流量方程推导引入裘布依假定分离变量积分单宽流量方程：断面1断面2任意断面处22流量方程的讨论1.当该式为无入渗补给潜水剖面二维稳定流动，此时河间地段呈单向流动。2.当向两侧河流的排泄量相等，各为补给量的一半。(据河1