第一章渗流理论基础ppt课件.ppt

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1、第一章渗流理论基础肖长来吉林大学环境与资源学院2009-9第一章渗流理论基础§1.1渗流的基本概念§1.2渗流基本定律§1.3岩层透水特征及水流折射定律§1.4流网及其应用§1.5渗流连续方程§1.6渗流基本微分方程§1.7数学模型的建立及求解§1.1渗流的基本概念1.1.1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。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

2、岩等。(1)孔隙性：多孔介质含有孔隙的性质。孔隙度（Porosity）是多孔介质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。2.多孔介质的性质岩石中的各种空隙(图1-1)Por

3、osity—thepropertyofcontainingopeningsorinterstices.Inrockorsoil,itistheratioofthevolumeofopeningsinthematerialtothebulkvolumeofthematerial.Porosity,Effective—Theamountofinterconnectedporespaceinamaterialavailableforfluidtransmission;expressedasapercentageofthetotalvolumeo

4、ccupiedbytheinterconnectinginterstices.Porositymaybeprimary,formedduringdepositionorcementationofthematerial,orsecondary,formedafterdepositionorcementation,suchasfractures.(2）多孔介质的性质土的基本物理性质指标(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、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

5、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，非饱和带中多孔介质吸着水Hygroscopicwater液相—水薄膜水pellicularwater毛管水capillarywater重力水gravitationalwater包括两大类，运动特点各不相同，分别满足于孔隙水和裂隙岩溶水的特点。(1)第一类为地下水在多孔介质的孔隙或遍布于介质中的裂隙运动，具有统一的流场，运动方向基本一致；(2)另一类为地下水沿大裂隙和管道的运动，方向没有规律，分属不同的地下水流动系统。3.多孔介质中的地下水运动1

6、.1.2渗透与渗流1.渗透渗透是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。图1-2岩石中的渗流（a）实际渗透(b)假想渗流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。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。渗流的特点是：(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

7、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力或水头与实际水流相同。Seepage—(1)Thepassageofwaterorotherfluidthroughaporousmedium,suchasthepassageofwaterthroughanearthembankmentormasonrywall.(2)Groundwateremergingonthefaceofastreambank.(3)Theslowmovementofwaterthroughsmallc

8、racks,pores,Interstices,etc.,ofamaterialintooroutofabodyofsurfaceorsubsurfacewater.(4)TheInterst