水文地质学第8章-1.ppt

第八章 地下水运动 §8-1 地下水运动的基本概念 一、渗透与渗流： 1、渗透：地下水受重力作用在岩石空隙介质中的运动称为渗透。 为了研究地下水的运动，将实际的地下水流进行概化。 2、渗流：经过概化了的通过整个过水断面的假想水流称为渗流。 概化条件：不考虑骨架，骨架和空隙全部被水充满；不考虑地下水 实际运动途径的迂回曲折，只考虑运动的总体方向。 渗流速度与渗透速度的关系： Q= u×w′ Q=V×w V=（w′/ w ）× u V = n×u u＞ V 2、水头与水力坡度： 水头：渗流场内任一点的测压水头（Hn）是该点测压高度（hn）与此点 到基准面距离（Z）之和。 Hn=Z+hn=Z+ P /γ； 式中：P--A点静水压强，γ--水的容重。  水力坡度：渗流通过A点单位渗流长度上的水头损失 I = dH/dL 或 I =（H1－H2）/ L 3、流线、迹线、等水头线和流网： 流线：同一时间内不同液流质点的连线，这根连线上的各液流质点速度 矢量都与这根连线相切。 迹线：某一液流质点在不同时间内连续运动的轨迹。 等水头线：水头值相等的各点的连线称为等水头线 。 （1）潜水等水位线：潜水面上任一点的高程称为该点的潜水位，潜 水位相等的各点连线称为潜水等水位线（如图示）。 从潜水等水位线图可获得如下信息： ●确定潜水流向：垂直于等水位线的方向为潜水流向，箭头由高水位线 指向低水位线。 ●确定水力坡度：顺流向取两点，两点间的高差与其水平距离之比为该 段的水力坡度。 ●确定潜水与地表水之间的关系：箭尾指向地表水为地表水补给潜水； 箭头指向地表水为潜水补给地表水。 ●确定潜水位埋深，判断泉水、沼泽出露点： 地形等高线与等水位线之 差为潜水位埋深，二者之差为0时即为泉水、沼泽出露点。 （2）承压水等水压线：承压含水层测压水头相等的各点的连线为承压 水等水压线。 从承压水等水压线图可获得如下信息： ●确定承压水流向：方法同上。 ●确定承压水水力坡度：方法同上。 ●圈定自流区：等水压线与地形等高线相同值的交点连线。 等水位（压）线密，水力坡度大 等水位（压）线疏，水力坡度小 流网：在渗流场中，流线与等水头线组成的网格称为流网。 各向同性介质中为正交网；各向异性介质中为斜交网。各向同性：含水层中任一点的渗透系数在各个方向无变化。各向异性：含水层中任一点的渗透系数在各个方向有变化。均质：在同一含水层中，各处的渗透系数相等。非均质：在同一含水层中，各处的渗透系数不相等。 流网的类型： a)均质各向同性介质中的流网（图示） 1）在河渠附近的流网：地表水体的断面看作等水位面，地 表水的湿周是一条等水位线。 2）承压含水层：隔水边界无水量通过，流线平行隔水边界。 3）无入渗补给和蒸发排泄的稳定状态：潜水面是一条流线。 4）有入渗补给时：潜水面既不是流线，也不是等水位线。 b)层状非均质各向同性介质中的流网（如图示）: 两层平行等厚渗透系数分别为K1、K2的岩层，K2=3K1：等水位线间隔 一致，流线密度K2为K1的三倍 。流线通过不同渗透性的两套地层 K2=3K1，等水位线密度K1为K2的三倍，流线相等。 含水层中有强渗透性透镜体时：流线向透镜体汇聚。 含水层中有弱渗透性透镜体时：流线将饶透镜体流动。 三、渗流的分类 1、有压流与无压流： 有压流：渗流场中任一点处的压强都不为大气压强（一般大于大气压强） 的渗流为有压流。 无压流：具有自由表面且表面压强为大气压强的渗流为无压流。 2、层流与紊流： 层流：地下水在