地下水动力学5.pptx

1-5流网2.流网及其性质通过流网每个网格的流量Δq为：Δl为相邻两条流线间的平均宽度；Δs为相邻两条等水头线间的平均长度；流网中Δl/Δs为定值；因流网每个网格的ΔH相等，那么Δq也相等。当流网为曲边正方形时(Δl/Δs=1)有：方便起见，绘制流网时，如上下游的总水头差为，则每一网格的水头差为，m为水头带的数目。③当流网中各相邻流线的流函数差值相同且每个网格的水头差值相等时，通过每个网格的流量相等；ΔHΔsΔlH1H2m参考上一条特性条件

1-5流网2.流网及其性质每个网格的水头差值ΔH相等每个网格流入完整井的流量相等相邻流线的流函数差值ΔΨ相同

1-5流网2.流网及其性质取两条流线所限定的条带，由水的连续性原理有：此时，若在K1介质中取Δl1/Δs1=1，则有Δl2/Δs2=K1/K2，Δl2/Δs2≠1，即，变成曲边矩形网格。当K1K2时，Δl2/Δs21，即流网变成扁平状网格；当K1K2时，Δl2/Δs21，即流网变成竖条状网格；④当两个透水性不同的介质相邻时，在一个介质中为曲边正方形的流网，越过界面进入另一介质后，变成曲边矩形。

1-5流网3.流网的应用利用流网可以确定各渗流要素(流网图中某一点)。1)水头和渗透压强渗流区内任一点的水头H，可由等水头线确定。如该点位于两等水头线之间，则可用内插法确定。知道了水头，可通过下式计算该点上的渗透压强。p/γ=H±z或p=γ(H±z)式中：z为该点到基准面的距离。如该点位于基准面下方，则取正值；反之，取负值。2)水力坡度和渗流速度通过某点作流线，沿流线量出相邻两条等水头线间的距离Δs；若这两条等水头线间的水头差为ΔH，则该点的水力坡度和渗流速度分别为：J=ΔH/Δs，υ=KJz0z0ΔsΔH

1-5流网3.流网的应用3)流量整个渗流区的单宽流量等于流线间所夹条带（流带）的流量之和，在均质各向同性渗流场中，若同一网带内水头差值相等，有：式中：Δli/Δsi为第i条流带选定的两等水头线间网格的长和宽的比值；n为流带的数目。若网格是曲边正方形，网格又是完整的，则上式简化为：m为水头带数目。H1H2m

1-5流网3.流网的应用由流网的应用可知，流网刻画了渗流场的水流特征。有了流网，可以方便快捷地确定各渗流要素，解决渗流问题。因此，流网对解决稳定渗流问题有很大的实用意义。此外，从流网的定性分析，还可以了解水文地质条件；地下水与河网的互补关系等（如图2为Hubbert流动模型的剖面流网图。在有入渗补给或入渗补给结束只有排泄的情况下，潜水面（浸润曲线）既非流线也非等水头线，只有当无入渗和蒸发的稳定流动时，浸润曲线才是流线）。在某一给定区域，作出不同年份的流网图（或等水头线图），可分析水文地质条件的变化，对地下水运动和地质条件的评价具有十分重要的实际意义。

1-5流网3.流网的应用根据流网图了解当地的水文地质条件导水性变化时等水头线的疏密变化、存在不透水带、强透水带时流网特征流网特性(4)等水头线间距Δs变大，流线间距Δl减小流线间距Δl变大，等水头线间距Δs减小图1K2K1，Δl2/Δs21，变成扁平网格；K2K1，Δl2/Δs21，变成竖条网格。K3其余部分均为各向同性介质

1-5流网3.流网的应用绘制方法：绘制流网图的方法有很多，除了应用解析解的结果绘制流网图外，主要通过各种模拟实验绘制流网，也可以用渐进法徒手近似绘制流网。图2

1-5流网4.渗透稳定性水在岩土中流动，为了克服岩土颗粒对水流的阻力会造成一定的水头损失。岩土对水的流动有一定的阻力，根据牛顿第三定律，水在空隙中流动时必然会有一定的力作用在岩土颗粒上，其大小等于岩土颗粒对水的阻力，但方向相反，此力称为渗透力Gd(渗透压力)。在有水稳定流动的岩土中，沿水流方向截取长度为l，截面积为A的圆柱体。设上游端点1的水头为H1，下游端点2的水头为H2，则两点间的平均水力坡度J=(H1-H2)/l。由于水在岩土中流动一般很慢，惯性力可以忽略不计，考虑圆柱体内流动着的水所受到的力：γh1A—端点1圆柱面上的动水压力，方向与水流方向一致；γh2A—端点2圆柱面上的动水压力，方向与水流方向相反；

1-5流网4.渗透稳定性γlAcosθ—圆柱体内水的重量在圆柱体轴线上的分力；RAl—水流动时，所受岩土颗粒给予的阻力，其中，阻力R与渗透力Gd大小相等，方向相反。所有作用在圆柱体内流动着的水的力在轴线上的投影之和等于零，即：γh1A+γlAcosθ-GdAl-γh2A=0等式除以A，并以(z1-z2)/l=cosθ带入可得：γ[(h1+z1)-(h2+z2