第5章--地下水的运动基本规律复习过程.pptVIP

第5章--地下水的运动基本规律;①对同一过水断面，假想水流的流量等于通过该过水断面真实水流的流量；

②作用于任一面积上的假想水流的压力等于真实水流的压力；

③假想水流在任意体积内所承受的阻力和真实水流所承受的阻力相同；

满足上述条件的假想水流称为渗透水流，简称渗流。

2.渗透速度和实际流速

渗流在其过水断面上的平均流速称为渗透速度

（或渗流速度），即;5.1-1;v—渗透速度(m/d,m/s)

w—过水断面面积（该断面上颗粒和空隙的总

面积）(m2)

Q—渗透流量，简称流量，即单位时间内通过过水断面的渗流体积。它与实际水流通过该过水断面的流量相等（m3/d,l/s）

实际流速是地下水流在岩石空隙中的实际平均流速，即实际流速u：;图5.1-2潜水含水层和承压含水层的渗透压强、渗流水头表示法;4.水头和水力坡度

在水力学中总水头H为：

;ds;5.流线、等水头线和流网

流线同一时刻不同液流质点的连线，且各质点的

渗透速度矢量均和该线相切；(流线间互不相交)

迹线某一质点连续运动的轨迹。稳定流迹线流线重合。;;流网图1;流网图2;流网图c;6.渗流的分类

1.层流和紊流（据水流的流动状态）

层流液体质点作有秩序的互不混杂的流动称为层流；

紊流液体质点作无秩序的互相混杂的流动称为紊流。

水流速度慢呈层流，流速度快时转变为紊流。

雷诺试验可确定由层流转变为紊流的临界速度，并以无量纲的临界雷诺数来划分。;*;*;图5.1-6雷诺试验动画图c;圆管液流的临界Re≈2000；

明渠和天然河道的临界Re≈500；

地下水层流与紊流的临界雷诺数Re≈7～9

2.稳定流、非稳定流

稳定流运动在流场中，任何空间点的运动要素

都不随时间变化的渗流。

非稳定流运动

3.均匀流、非均匀流、渐变流

均匀流运动要素沿流程不改变的水流，这时水流的过水断面（垂直与液流断面）的形状、大小以及方向都不能沿流程改变。否则为非均匀流。

渐变流：流线弯曲很小、近似直线，相邻流线之间夹角很小、近似于平行。;均匀流又称

一维流（单向流）、线性流；;图5.1-9;图5.1-11达??试验装置;达尔西公式：Q=K·I·w或v=K·I

实际流速u=v/n即uv（渗透速度）

由于水力坡度I是变化的，

Darcy定理常用下式表示：

2.Darcy定律得适用范围

过去一直以为Darcy定律是地下水层流运动的基本定律，其实1Re7时地下水运动才服从Darcy定律

自然界中地下水运动速度都很小，Re1，所以都服从Darcy定律;图5.1-12渗透速度与水力坡度;图5.2-1渗透水流能量转化;图5.2-1渗透水流能量转化;图5.2-2管流能量转化;Darcy定律的实质

是液体稳定运动的能量方程

在渗流中的表现形式，;5.3地下水向河渠的稳定运动

5.3.1河渠间潜水的稳定运动;图5.3-3;图5.3-1;上式就是潜水平面运动（隔水底板水平时）的单宽流量公式，也就是著名的裘布依(Dupuit)公式。

若已知两河渠的水位值，含水层的渗透系数K，即可求河渠间任意断面处的单宽流量。

当已知含水层宽度B时，可求总流量。即：;2.水头线方程（浸润曲线方程）;二、隔水底板倾斜时潜水的平面运动;2.水头线方程;三、河渠间潜水的空间运动;2.水头线方程;5.3.2河渠间承压水的稳定运动;5.3-9含水层的真正厚度与铅直厚度;例：假设承压含水层无限分布，埋藏较浅，沿水流方向有两个钻孔，其间距300m,上游钻孔中地下水位52.65m，下游钻孔水位51.32m，含水层厚度M=25m,渗透系数K=5.53m/d。试求含水层宽度B=100m的天然流量,并绘制水头线。;二、承压水的平面运动.;上式即为发散型辐射运动单宽流量表达式，它同样适用于收敛型辐射运动。;承压含水层厚度变化复杂时，可采用算术平均值的方法得到近似解。;对等厚承压含水层，宽度不等的情况。

类似的分析，可得

总流量公式;三、承压—无压水的平面运动.;5.4地下水向井的稳定运动

5.4.1地下水取水构筑物的基本类型

;;一、潜水完整井稳定流计算公式（Dupuit）的推导

潜水完整井抽水示意图;1.假设条件：

①含水层均质各项同性，含水层底板隔水平；

②原始潜水面水平（I=0）；

③含水层侧向边界无限远；

④无垂