地下水动力学ppt课件.ppt

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1、地下水动力学第一章地下水运动的基本概念和基本定律第二章地下水向河渠的稳定运动第三章地下水向完整井的稳定运动§1—1地下水运动的基本概念1.多孔介质及其特性1)多孔介质的概念多孔介质(Porousmedium)：地下水动力学中具有空隙的岩石。广义上包括孔隙介质、裂隙介质和岩溶不十分发育的由石灰岩和白云岩组成的介质，统称为多孔介质。孔隙介质：含有孔隙的岩层，砂层、疏松砂岩等；裂隙介质：含有裂隙的岩层，裂隙发育的花岗岩、石灰岩等。§1—1地下水运动的基本概念2)多孔介质的性质(1)孔隙性：有效孔隙和死端孔隙。孔隙度（Porosity）是多孔介质

2、中孔隙体积与多孔介质总体积之比（符号为n），可表示为小数或百分数，n=Vv/V。有效孔隙（Effectivepores）是多孔介质中相互连通的、不为结合水所占据的那一部分孔隙。有效孔隙度（EffectivePorosity）是多孔介质中有效孔隙体积与多孔介质总体积之比（符号为ne），可表示为小数或百分数，ne=Ve/V。死端孔隙（Dead-endpores）是多孔介质中一端与其它孔隙连通、另一端是封闭的孔隙。§1—1地下水运动的基本概念(2)连通性：封闭和畅通，有效和无效。(3)压缩性：固体颗粒和孔隙的压缩系数推导。(4)多相性：固、液、

3、气三相可共存。其中固相的成为骨架，气相主要分布在非饱和带中，液相的地下水可以吸着水、薄膜水、毛管水和重力水等形式存在。固相—骨架matrix气相—空气，非饱和带中液相—水：吸着水Hygroscopicwater薄膜水pellicularwater毛细管水capillarywater重力水gravitationalwater§1—1地下水运动的基本概念2渗透与渗流1)渗透:地下水在岩石空隙或多孔介质中的运动，这种运动是在弯曲的通道中，运动轨迹在各点处不等。为了研究地下水的整体运动特征，引入渗流的概念。2)渗流（seepageflow）：具有

4、实际水流的运动特点（流量、水头、压力、渗透阻力），并连续充满整个含水层空间的一种虚拟水流；是用以代替真实地下水流的一种假想水流。岩石中的渗流（a）实际渗透(b)假想渗流§1—1地下水运动的基本概念2)渗流（seepageflow）：具有实际水流的运动特点（流量、水头、压力、渗透阻力），并连续充满整个含水层空间的一种虚拟水流；是用以代替真实地下水流的一种假想水流。其特点是：（1）假想水流的性质与真实地下水流相同；（2）充满含水层空隙空间和岩石颗粒所占据的空间；（3）运动时所受的阻力与实际水流所受阻力相等；（4）通过任一断面的流量及任一点的压

5、力或水头与实际水流相同。渗流场（flowdomain）：假想水流所占据的空间区域，包括空隙和岩石颗粒所占的全部空间。§1—1地下水运动的基本概念3)渗流速度（1）过水断面（Cross-sectionalarea）是渗流场中垂直于渗流方向的任意一个岩石截面，包括空隙面积（Av）和固体颗粒所占据的面积(As)，A=Av+As。渗流平行流动时为平面，弯曲流动时为曲面。（2）渗流量（Seepagedischarge）是单位时间内通过过水断面的水体积，用Q表示，单位m3/d。§1—1地下水运动的基本概念（3）渗流速度（Specificdischar

6、ge/seepagevelocity）又称渗透速度、比流量，是渗流在过水断面上的平均流速。它不代表任何真实水流的速度，只是一种假想速度。它描述的是渗流具有的平均速度，是渗流场空间坐标的连续函数，是一个虚拟的矢量。单位m/d，表示为:V=Q/A（4）实际平均流速（Meanactualvelocity）是多孔介质中地下水通过空隙面积的平均速度；地下水流通过含水层过水断面的平均流速，其值等于流量除以过水断面上的空隙面积，量纲为L/T。表示为：u=Q/w′渗流速度=ne﹒实际平均流速§1—1地下水运动的基本概念3地下水的水头与水力坡度(1)地下水

7、水头（hydraulichead）：渗流场中任意一点的总水头近似等于测压水头(piezometrichead)，即:通常称为渗流水头。在水力学中定义总水头(totalhead):式中右端三项分别称为位头（potentialhead）、压头(pressurehead)和速头(velocityhead)。总水头（Totalhead）为测压管水头和流速水头之和。§1—1地下水运动的基本概念测压管水头（Piezometrichead）为位置水头与压力水头之和。压力水头（pressurehead）：含水层中某点的压力水头（h）指以水柱高度表示的该点

8、水的压强，量纲为L，即：h=P/g，式中P为该点水的压强；g为水的容重。速度水头（velocityhead）：在含水层中的某点水所具有的动能转变为势能时所达到的高度，量纲为L，即hv=u2/