第4章地下水運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律概述

1、u多孔介質(zhì)多孔介質(zhì)：地下水動(dòng)力學(xué)中具有空隙的巖石。廣義上包：地下水動(dòng)力學(xué)中具有空隙的巖石。廣義上包括孔隙介質(zhì)、裂隙介質(zhì)和巖溶不十分發(fā)育的由石灰?guī)r和白括孔隙介質(zhì)、裂隙介質(zhì)和巖溶不十分發(fā)育的由石灰?guī)r和白云巖組成的介質(zhì)，統(tǒng)稱為多孔介質(zhì)。云巖組成的介質(zhì)，統(tǒng)稱為多孔介質(zhì)。u孔隙介質(zhì)孔隙介質(zhì)：含有孔隙的巖層，砂層、疏松砂巖等；：含有孔隙的巖層，砂層、疏松砂巖等；u裂隙介質(zhì)裂隙介質(zhì)：含有裂隙的巖層，裂隙發(fā)育的花崗巖、石灰：含有裂隙的巖層，裂隙發(fā)育的花崗巖、石灰?guī)r等。巖等。u滲流滲流地下水在巖石空隙中的運(yùn)動(dòng)稱為滲流地下水在巖石空隙中的運(yùn)動(dòng)稱為滲流 。u發(fā)生滲流的區(qū)域稱為滲流場(chǎng)。發(fā)生滲流的區(qū)域稱為滲流場(chǎng)。u滲流

2、場(chǎng)由固體骨架和巖石空隙中的水兩部分組成。滲流場(chǎng)由固體骨架和巖石空隙中的水兩部分組成。u滲流只發(fā)生在巖石空隙中。滲流只發(fā)生在巖石空隙中。地下水在巖石孔隙中的運(yùn)動(dòng)（滲流）地下水在巖石孔隙中的運(yùn)動(dòng)（滲流）共同點(diǎn)：共同點(diǎn)：1.1.總體流向取決于水頭差總體流向取決于水頭差 2.2.流量取決于水頭差及沿程損耗流量取決于水頭差及沿程損耗 區(qū)別：水在管道中運(yùn)動(dòng)取決于管道大小、形狀及區(qū)別：水在管道中運(yùn)動(dòng)取決于管道大小、形狀及粗糙度；滲流運(yùn)動(dòng)取決于空隙大小、形狀、連粗糙度；滲流運(yùn)動(dòng)取決于空隙大小、形狀、連通性。通性。顆?？紫秷D1-1-3a 地下水實(shí)際流線圖1-1-0b 在一般管道中的普通水流u滲流滲流地下水在巖石

3、空隙中的運(yùn)動(dòng)稱為地下水在巖石空隙中的運(yùn)動(dòng)稱為滲流滲流。 滲流場(chǎng)滲流場(chǎng)發(fā)生滲流的區(qū)域發(fā)生滲流的區(qū)域(地下水運(yùn)動(dòng)的空間地下水運(yùn)動(dòng)的空間) 。地下水滲流地下水滲流遵循水力學(xué)基本原理。遵循水力學(xué)基本原理。水力學(xué)研究液體的連續(xù)介質(zhì)模型水力學(xué)研究液體的連續(xù)介質(zhì)模型差異差異水力學(xué)水力學(xué)研究水在管、渠（明流）研究水在管、渠（明流）流速快流速快 地下水地下水在多孔介質(zhì)的細(xì)小空隙中流動(dòng)，水流很緩慢在多孔介質(zhì)的細(xì)小空隙中流動(dòng)，水流很緩慢滲流滲流 從流態(tài)來看從流態(tài)來看地下水多為層流（除巖溶管道外）地下水多為層流（除巖溶管道外）, ,很少紊流很少紊流 層流層流水質(zhì)點(diǎn)作有秩序、互不混雜的流動(dòng)。水質(zhì)點(diǎn)作有秩序、互不混雜的流

4、動(dòng)。 紊流紊流水質(zhì)點(diǎn)作無秩序、互相混雜的流動(dòng)。水質(zhì)點(diǎn)作無秩序、互相混雜的流動(dòng)。本章討論側(cè)重于穩(wěn)定流本章討論側(cè)重于穩(wěn)定流（不討論非穩(wěn)定流）（不討論非穩(wěn)定流）穩(wěn)定流與非穩(wěn)定流：穩(wěn)定流與非穩(wěn)定流： 若流場(chǎng)中所有空間點(diǎn)上一切若流場(chǎng)中所有空間點(diǎn)上一切運(yùn)動(dòng)要素運(yùn)動(dòng)要素都不隨都不隨時(shí)間時(shí)間改變時(shí)，稱改變時(shí)，稱為為穩(wěn)定流穩(wěn)定流。否則稱為。否則稱為非穩(wěn)定流非穩(wěn)定流。水頭：水頭：水流中空間上某點(diǎn)所具有的總勢(shì)能。根據(jù)水動(dòng)力學(xué)原水流中空間上某點(diǎn)所具有的總勢(shì)能。根據(jù)水動(dòng)力學(xué)原理，水流運(yùn)動(dòng)中任意點(diǎn)總水頭（總勢(shì)能）可表示為：理，水流運(yùn)動(dòng)中任意點(diǎn)總水頭（總勢(shì)能）可表示為：在滲流場(chǎng)中，由于在滲流場(chǎng)中，由于故有故有 l達(dá)西定律達(dá)

5、西定律l各項(xiàng)的物理意義各項(xiàng)的物理意義l流網(wǎng)流網(wǎng)達(dá)西定律達(dá)西定律線性滲透定律（線性滲透定律（linear law）H.Darcy法國水力學(xué)家，法國水力學(xué)家，1856年（以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)研究時(shí)期）通過大量年（以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)研究時(shí)期）通過大量的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)得出的。的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)得出的。實(shí)驗(yàn)條件：實(shí)驗(yàn)條件：（1 1）等徑圓筒裝入均勻砂樣，斷面為）等徑圓筒裝入均勻砂樣，斷面為（2 2）上（下各）置一個(gè)穩(wěn)定的溢水裝）上（下各）置一個(gè)穩(wěn)定的溢水裝置置保持穩(wěn)定水流保持穩(wěn)定水流（3 3）實(shí)驗(yàn)時(shí)上端進(jìn)水，下端出水）實(shí)驗(yàn)時(shí)上端進(jìn)水，下端出水示示意流線意流線（4 4）圓筒中上、下斷安裝測(cè)壓管）圓筒中上、下斷安裝測(cè)壓管測(cè)測(cè)定兩個(gè)斷面

6、的水頭，水頭差為定兩個(gè)斷面的水頭，水頭差為h h；兩斷面；兩斷面相距相距L L（5 5）下端出口測(cè)定流量為）下端出口測(cè)定流量為Q Q。達(dá)西試驗(yàn)裝置達(dá)西試驗(yàn)裝置兩種兩種（1）滲透流速：）滲透流速： 根據(jù)水力學(xué)流速與流量的關(guān)系，上式可轉(zhuǎn)化：根據(jù)水力學(xué)流速與流量的關(guān)系，上式可轉(zhuǎn)化： Q = V 與（與（2）式比較）式比較 V = KI （3）稱為稱為滲透流速滲透流速（seepage velocity Darcy velocity specific discharge）上式為單位面積上的流量上式為單位面積上的流量稱比流量。稱比流量。由此看出，達(dá)西定律中：由此看出，達(dá)西定律中：滲透流速與水力梯度的一次方

7、成正比，故達(dá)西定律又稱為線性滲透流速與水力梯度的一次方成正比，故達(dá)西定律又稱為線性滲透定律滲透定律思考：曲線中思考：曲線中1與與2號(hào)樣品，是什么試樣？巖性特征如何？號(hào)樣品，是什么試樣？巖性特征如何？ 滲透流速（滲透流速（V）與過水?dāng)嗝妫ǎ┡c過水?dāng)嗝妫ǎ?Q = K I = V 過水?dāng)嗝孢^水?dāng)嗝?，假想的斷面，假想的斷?實(shí)際孔隙斷面實(shí)際孔隙斷面 n， n為孔隙度為孔隙度 實(shí)際水流斷面實(shí)際水流斷面 n ， n為有效孔隙度為有效孔隙度Q/ =V 比照水力學(xué)，實(shí)際流速比照水力學(xué)，實(shí)際流速 Q/= u：地下水滲透流速：地下水滲透流速V V = = u u n ne e：是假設(shè)水流通過整個(gè)巖層斷面（骨架：

8、是假設(shè)水流通過整個(gè)巖層斷面（骨架+ +空隙）空隙）時(shí)所具有的虛擬的平均流速。時(shí)所具有的虛擬的平均流速。：研究水量時(shí)，只考慮水流通過的總量與平均流速，：研究水量時(shí)，只考慮水流通過的總量與平均流速，而不去追蹤實(shí)際水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)移軌跡而不去追蹤實(shí)際水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)移軌跡簡(jiǎn)化的研究簡(jiǎn)化的研究過水?dāng)嗝妫荷爸臋M斷面積，包括骨架和空隙在內(nèi)的斷面過水?dāng)嗝妫荷爸臋M斷面積，包括骨架和空隙在內(nèi)的斷面斷面實(shí)際水流面積斷面實(shí)際水流面積 ：扣除結(jié)合水所占據(jù)的范圍以外的空隙面積：扣除結(jié)合水所占據(jù)的范圍以外的空隙面積過水?dāng)嗝妫荷爸臋M斷面積，包括骨架和空隙在內(nèi)的斷面過水?dāng)嗝妫荷爸臋M斷面積，包括骨架和空隙在內(nèi)的斷面斷面實(shí)際水流面積

9、斷面實(shí)際水流面積 ：扣除結(jié)合水所占據(jù)的范圍以外的空隙面積：扣除結(jié)合水所占據(jù)的范圍以外的空隙面積A 過水?dāng)嗝妫ㄋ骺梢源┰筋w粒） B 實(shí)際過水?dāng)嗝妫ㄋ髦谎乜紫哆\(yùn)動(dòng)） （2 2）水力梯度（）水力梯度（I I）（）（hydraulic gradienthydraulic gradient）水力學(xué)中水力學(xué)中水力坡度（水力坡度（J J）：?jiǎn)挝痪嚯x的水頭損失：?jiǎn)挝痪嚯x的水頭損失沿滲透途徑沿滲透途徑上的上的水頭損失水頭損失與相應(yīng)的與相應(yīng)的滲流長(zhǎng)度滲流長(zhǎng)度之比。即：之比。即：LhLHLHHI2121上來看上來看I I：代表著滲流過：代表著滲流過程中，機(jī)械能的損失率，由水力學(xué)程中，機(jī)械能的損失率，由水力學(xué)中水

10、頭的概念加以分析：中水頭的概念加以分析：在地下水滲流研究中任意點(diǎn)的水在地下水滲流研究中任意點(diǎn)的水頭表達(dá)式頭表達(dá)式（2 2）水力梯度（）水力梯度（I I）（）（hydraulic gradienthydraulic gradient）在達(dá)西實(shí)驗(yàn)中：在達(dá)西實(shí)驗(yàn)中：其原因是其原因是u u2 2/2g /2g 很小而忽略很小而忽略在地下水滲流研究中常：在地下水滲流研究中常：滲流過程中總機(jī)械能的損耗原因（與水力學(xué)相近）滲流過程中總機(jī)械能的損耗原因（與水力學(xué)相近）（2 2）水力梯度（）水力梯度（I I）（）（hydraulic gradienthydraulic gradient）從達(dá)西公式從達(dá)西公式:

11、V = KI : V = KI 來看：來看：當(dāng)當(dāng)I I 增大時(shí)，增大時(shí)，V V 也愈大；也愈大；即流速即流速V V 愈大，單位滲流途徑上損失的能量愈大，單位滲流途徑上損失的能量也愈大也愈大; ; 反過來，水力梯度反過來，水力梯度I I愈大時(shí)，驅(qū)動(dòng)水流運(yùn)動(dòng)與速愈大時(shí)，驅(qū)動(dòng)水流運(yùn)動(dòng)與速度也愈大度也愈大注意：水頭損失一定要與滲流途徑相對(duì)應(yīng)注意：水頭損失一定要與滲流途徑相對(duì)應(yīng)（3 3）滲透系數(shù)）滲透系數(shù)K K（coefficient of permeabilitycoefficient of permeability）也稱為水力傳導(dǎo)率（也稱為水力傳導(dǎo)率（hydraulic conductivity）l

12、定義：水力梯度為定義：水力梯度為I =1 時(shí)的滲透流速（時(shí)的滲透流速（V=KI） 具有速度量綱具有速度量綱L/ T（m/d；cm/s）l由公式由公式V = K I 分析分析 當(dāng)當(dāng)I I一定時(shí)，巖層的一定時(shí)，巖層的K K愈大，則愈大，則V V也愈大，也愈大， Q Q 大大因此，滲透系數(shù)因此，滲透系數(shù)K 是表征巖石是表征巖石透水性透水性的定量指標(biāo)。的定量指標(biāo)。（3 3）滲透系數(shù)）滲透系數(shù)K K（coefficient of permeabilitycoefficient of permeability）l影響因素：影響因素： 以松散巖石以松散巖石,等徑孔隙為例來分析，依據(jù)等徑孔隙為例來分析，依據(jù)平

13、行板水流理論可以推出：平行板水流理論可以推出：水的重率；水的重率； 動(dòng)力粘滯系數(shù)動(dòng)力粘滯系數(shù)l從公式即得出：從公式即得出： K與巖石性質(zhì)有關(guān)與巖石性質(zhì)有關(guān) 與流體物理性質(zhì)有關(guān)與流體物理性質(zhì)有關(guān)l表表4-1列出常見巖石滲透系數(shù)的參考值列出常見巖石滲透系數(shù)的參考值表表4-1 松散巖石滲透系數(shù)參考值松散巖石滲透系數(shù)參考值地下水必須保持層流運(yùn)動(dòng)才符合線性定律。地下水必須保持層流運(yùn)動(dòng)才符合線性定律。天然條件下地下水的滲流速度通常很緩慢，絕大部分為層天然條件下地下水的滲流速度通常很緩慢，絕大部分為層流運(yùn)動(dòng)，一般可用流運(yùn)動(dòng)，一般可用線性定律線性定律描述其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。描述其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。近年來的實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)?shù)叵滤疄?/p>

14、流速較大的層流運(yùn)動(dòng)，近年來的實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)?shù)叵滤疄榱魉佥^大的層流運(yùn)動(dòng)，V-V-I I開始偏離一直線，不符合達(dá)西定律。開始偏離一直線，不符合達(dá)西定律。雷諾數(shù)（雷諾數(shù)（ReRe）為）為1-10 1-10 的層流才符合達(dá)西定律。的層流才符合達(dá)西定律。l流網(wǎng)的有關(guān)概念流網(wǎng)的有關(guān)概念l流網(wǎng)的特點(diǎn)流網(wǎng)的特點(diǎn)l流網(wǎng)的繪制流網(wǎng)的繪制l流網(wǎng)的應(yīng)用流網(wǎng)的應(yīng)用l 滲流場(chǎng)滲流場(chǎng)：地下水流動(dòng)（運(yùn)動(dòng)）的空間：地下水流動(dòng)（運(yùn)動(dòng)）的空間. . 流網(wǎng)是描述滲流場(chǎng)中地下水流動(dòng)狀況的有效工具流網(wǎng)是描述滲流場(chǎng)中地下水流動(dòng)狀況的有效工具. .l 流網(wǎng)流網(wǎng)：滲流場(chǎng)某一典型剖面或切面上，由一系列：滲流場(chǎng)某一典型剖面或切面上，由一系列等水頭線

15、等水頭線（equipotential linesequipotential lines）與）與流線流線（flow linesflow lines）組成的網(wǎng)格，）組成的網(wǎng)格，稱流網(wǎng)（稱流網(wǎng)（flow netflow net）. .l 流線流線：某時(shí)刻在滲流場(chǎng)中畫出的一條空間曲線，該曲線上各個(gè)水：某時(shí)刻在滲流場(chǎng)中畫出的一條空間曲線，該曲線上各個(gè)水質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)的流速方向流速方向都與這條曲線相切（某時(shí)刻各點(diǎn)流向的連線）都與這條曲線相切（某時(shí)刻各點(diǎn)流向的連線）l 跡線跡線：流體水質(zhì)點(diǎn)在滲流場(chǎng)中某一時(shí)間段內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡：流體水質(zhì)點(diǎn)在滲流場(chǎng)中某一時(shí)間段內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡trace linetrace line）（）（

16、穩(wěn)定流條件下流線與跡線重合穩(wěn)定流條件下流線與跡線重合）l 等水頭線等水頭線：在某時(shí)刻，滲流場(chǎng)中水頭相等各點(diǎn)的連線（水勢(shì)場(chǎng)的：在某時(shí)刻，滲流場(chǎng)中水頭相等各點(diǎn)的連線（水勢(shì)場(chǎng)的分布）分布）l 常見的二維流網(wǎng)圖：常見的二維流網(wǎng)圖： 平面流網(wǎng)：潛水等水位線圖，承壓水等測(cè)壓水位線圖平面流網(wǎng)：潛水等水位線圖，承壓水等測(cè)壓水位線圖 剖面流網(wǎng)：含水量厚度較大時(shí)，常需要刻畫剖面的水流剖面流網(wǎng)：含水量厚度較大時(shí)，常需要刻畫剖面的水流l 常見的水文地質(zhì)邊界類型常見的水文地質(zhì)邊界類型 第一類邊界條件：第一類邊界條件：給定水頭邊界條件，具有無限補(bǔ)給或排泄地給定水頭邊界條件，具有無限補(bǔ)給或排泄地下水的能力，如與地下水具有水

17、力聯(lián)系的地表河流、湖泊等；下水的能力，如與地下水具有水力聯(lián)系的地表河流、湖泊等； 第二類邊界條件：第二類邊界條件：給定流量邊界條件，典型的有隔水邊界、地給定流量邊界條件，典型的有隔水邊界、地下水分水嶺。下水分水嶺。地表水體地表水體定水頭邊界定水頭邊界: :河流濕周為等水頭線河流濕周為等水頭線隔水邊界隔水邊界零流量邊界：零流量邊界：流線流線潛水面邊界潛水面邊界 穩(wěn)定的側(cè)向補(bǔ)給：流線穩(wěn)定的側(cè)向補(bǔ)給：流線 入滲補(bǔ)給：既不是流線入滲補(bǔ)給：既不是流線也不是等水頭線也不是等水頭線等水頭線、流線與各類邊界的關(guān)系等水頭線、流線與各類邊界的關(guān)系 在在各向同性介質(zhì)各向同性介質(zhì)中流線與等水頭線中流線與等水頭線正交，

18、正交， 在在各向異性介質(zhì)各向異性介質(zhì)中流線與等水頭線中流線與等水頭線斜交斜交 按一定規(guī)則繪制的：等水頭線按一定規(guī)則繪制的：等水頭線相鄰兩條等水相鄰兩條等水頭線間的勢(shì)差為常量，流線頭線間的勢(shì)差為常量，流線相鄰兩條流線間相鄰兩條流線間的通量為常量的通量為常量 等水頭線的疏密代表水力坡度的大小，流線的等水頭線的疏密代表水力坡度的大小，流線的疏密反映徑流強(qiáng)度的大小。疏密反映徑流強(qiáng)度的大小。按巖層滲透性隨空間和方向變化特點(diǎn)，分：按巖層滲透性隨空間和方向變化特點(diǎn)，分： 均質(zhì)各向同性、均質(zhì)各向異性、均質(zhì)各向同性、均質(zhì)各向異性、 非均質(zhì)各向同性、非均質(zhì)各向異性非均質(zhì)各向同性、非均質(zhì)各向異性 幾個(gè)概念：幾個(gè)概念

19、： 各向同性、各向異性、均質(zhì)、非均質(zhì)各向同性、各向異性、均質(zhì)、非均質(zhì) 均質(zhì)、非均質(zhì)均質(zhì)、非均質(zhì): :指指K K于空間坐標(biāo)的關(guān)系，即不同于空間坐標(biāo)的關(guān)系，即不同位置位置K K是否相同；是否相同； 各向同性、各向異性各向同性、各向異性: : 指同一點(diǎn)不同方向的指同一點(diǎn)不同方向的K K是是否相同。否相同。各向同性介質(zhì)：同一點(diǎn)各方向上滲透性相同的各向同性介質(zhì)：同一點(diǎn)各方向上滲透性相同的介質(zhì)；介質(zhì)； 各向異性介質(zhì)：同一點(diǎn)各方向上滲透性不同的各向異性介質(zhì)：同一點(diǎn)各方向上滲透性不同的介質(zhì)。介質(zhì)。l 均質(zhì)各向同性均質(zhì)各向同性 l 均質(zhì)各向異性均質(zhì)各向異性 l 非均質(zhì)各向同性非均質(zhì)各向同性 l 非均質(zhì)各向異性非

20、均質(zhì)各向異性這兩對(duì)概念可任意組合這兩對(duì)概念可任意組合 四種介質(zhì)四種介質(zhì)l在各向同性介質(zhì)中在各向同性介質(zhì)中K K為標(biāo)量；為標(biāo)量； l在各向異性介質(zhì)中在各向異性介質(zhì)中K K為張量。為張量。 就以上四種介質(zhì)，分別舉例說明自然界哪種巖層屬于相應(yīng)的介質(zhì)類型。就以上四種介質(zhì)，分別舉例說明自然界哪種巖層屬于相應(yīng)的介質(zhì)類型。 l注意：注意：上述分類標(biāo)準(zhǔn)不同，無從屬關(guān)系，可以組合上述分類標(biāo)準(zhǔn)不同，無從屬關(guān)系，可以組合 均質(zhì)與非均質(zhì)，各向同性與各向異性概念容易均質(zhì)與非均質(zhì)，各向同性與各向異性概念容易混淆混淆 各向同性各向同性K K為標(biāo)量，各向異性為標(biāo)量，各向異性K K為張量為張量 各向同性流場(chǎng)中，各向同性流場(chǎng)中，

21、J J 與與v v 共線共線 各向異性流場(chǎng)中，各向異性流場(chǎng)中，J J 與與v v 一般不共線一般不共線亦稱亦稱“無向量無向量”，只有數(shù)值大小，而沒有方向，部分，只有數(shù)值大小，而沒有方向，部分有正負(fù)之分。這些量之間的運(yùn)算遵循一般的代數(shù)法則。這樣有正負(fù)之分。這些量之間的運(yùn)算遵循一般的代數(shù)法則。這樣的量叫做的量叫做“標(biāo)量標(biāo)量”。如質(zhì)量、密度、溫度、功、能量、路程、。如質(zhì)量、密度、溫度、功、能量、路程、速率、體積、時(shí)間、熱量、電阻等物理量。無論選取什么坐速率、體積、時(shí)間、熱量、電阻等物理量。無論選取什么坐標(biāo)系，標(biāo)量的數(shù)值恒保持不變。標(biāo)系，標(biāo)量的數(shù)值恒保持不變。是幾何與代數(shù)中的基本概念之一。是幾何與代數(shù)

22、中的基本概念之一。從代數(shù)角度講，從代數(shù)角度講， 它是向量的推廣。向量可以看成一維的它是向量的推廣。向量可以看成一維的“表格表格”（即分量按照順序排成一排），矩陣是二維的（即分量按照順序排成一排），矩陣是二維的“表表格格”（分量按照縱橫位置排列），那么（分量按照縱橫位置排列），那么n n階張量就是所謂的階張量就是所謂的n n維的維的“表格表格”。張量的嚴(yán)格定義是利用。張量的嚴(yán)格定義是利用線性映射線性映射來描述的。來描述的。從幾何角度講，它是一個(gè)真正的幾何量，也就是說，它是從幾何角度講，它是一個(gè)真正的幾何量，也就是說，它是一個(gè)不隨參照系的坐標(biāo)變換而變化的東西。向量也具有這種一個(gè)不隨參照系的坐標(biāo)變換

23、而變化的東西。向量也具有這種特性。特性。1. 定義：地下水在非均質(zhì)巖層中運(yùn)動(dòng)，當(dāng)水流通過滲透系數(shù)突變的分定義：地下水在非均質(zhì)巖層中運(yùn)動(dòng)，當(dāng)水流通過滲透系數(shù)突變的分界面時(shí)，出現(xiàn)流線改變方向的現(xiàn)象界面時(shí)，出現(xiàn)流線改變方向的現(xiàn)象 2. 折射定理折射定理 3. 幾點(diǎn)討論：幾點(diǎn)討論： (1) 當(dāng)當(dāng)K1K2，10,流線才會(huì)折射流線才會(huì)折射 (2)當(dāng)當(dāng)K1=K2，1= 2 (3) 只有在只有在0 190，才會(huì)折射，才會(huì)折射 (4)在層界面上發(fā)生的流線折射并不改變地下水流總方向，總體流向仍在層界面上發(fā)生的流線折射并不改變地下水流總方向，總體流向仍受邊界條件和源匯等控制。受邊界條件和源匯等控制。 2121KKt

24、gtgK2K121k1k2k1k2k1k2k1 k2k1 k2l 等水頭線（面）與流線（面）正交；等水頭線（面）與流線（面）正交； l 等水頭線（面）與流線（面）不是兩個(gè)獨(dú)立問題，知道等水頭線（面）與流線（面）不是兩個(gè)獨(dú)立問題，知道一方就可據(jù)正交原則推求另一方。一方就可據(jù)正交原則推求另一方。 l 正交網(wǎng)格中，每?jī)蓷l流線間的流量相等。正交網(wǎng)格中，每?jī)蓷l流線間的流量相等。等水頭線等水頭線水頭降水頭降各各向向同同性性介介質(zhì)質(zhì)Low relief topographyModerate relief topographyHigh relief topographyModerate K ratioHigh

25、 K ratioDip towards recharge area high reliefDip towards discharge area low reliefHigh K below discharge areaHigh K below recharge area定量方法定量方法精確流網(wǎng)精確流網(wǎng) 定性方法定性方法信手流網(wǎng)信手流網(wǎng)邊界條件：定水頭邊界、隔水邊界、潛水面邊界條件：定水頭邊界、隔水邊界、潛水面邊界等邊界等源、匯：源源、匯：源發(fā)散流線，匯發(fā)散流線，匯吸收流線吸收流線分水線：虛擬隔水邊界分水線：虛擬隔水邊界流線流線1 1、分析邊界條件、分析邊界條件, ,根據(jù)邊界性質(zhì)畫出易確定的根據(jù)

26、邊界性質(zhì)畫出易確定的等水頭線和流線等水頭線和流線2 2、確定源、匯，控制流線的趨向、確定源、匯，控制流線的趨向3 3、畫出滲流場(chǎng)周邊流線畫出滲流場(chǎng)周邊流線4 4、中間內(nèi)插，畫其他流線、中間內(nèi)插，畫其他流線 等單寬流量控制流線根數(shù)等單寬流量控制流線根數(shù)5 5、等水頭差確定等水頭線間隔、等水頭差確定等水頭線間隔6 6、按正交規(guī)則畫等水頭線、按正交規(guī)則畫等水頭線l首先分析水文地質(zhì)條件，搞清補(bǔ)給區(qū)、排泄區(qū)、或源匯項(xiàng)首先分析水文地質(zhì)條件，搞清補(bǔ)給區(qū)、排泄區(qū)、或源匯項(xiàng)分布、邊界條件等。分布、邊界條件等。 l先繪制肯定的流線和等水頭線：先繪制肯定的流線和等水頭線： 隔水邊界是流線隔水邊界是流線 無入滲、無蒸

27、發(fā)條件下潛水面是流線無入滲、無蒸發(fā)條件下潛水面是流線 湖泊、河流邊界可看成等水頭線，湖泊、河流邊界可看成等水頭線， l有兩個(gè)以上排泄點(diǎn)時(shí)應(yīng)確定分水線、面、點(diǎn)。有兩個(gè)以上排泄點(diǎn)時(shí)應(yīng)確定分水線、面、點(diǎn)。河間地塊流網(wǎng)的繪制河間地塊流網(wǎng)的繪制1）尋找已知邊界（濕周，隔水邊界，水位線）尋找已知邊界（濕周，隔水邊界，水位線） 2）分水線、源、匯的確定）分水線、源、匯的確定 3）畫出滲流場(chǎng)周邊流線與條件）畫出滲流場(chǎng)周邊流線與條件 4）確定等水頭值，中間內(nèi)插）確定等水頭值，中間內(nèi)插定性流網(wǎng)的繪制定性流網(wǎng)的繪制（各向同性介質(zhì)中）（各向同性介質(zhì)中） 在許多實(shí)際工作中，繪制定性流網(wǎng)分析問題很重要在許多實(shí)際工作中，繪

28、制定性流網(wǎng)分析問題很重要 精確流網(wǎng)受許多條件（資料不足等）制約，很難辦到精確流網(wǎng)受許多條件（資料不足等）制約，很難辦到 思考思考：繪制流網(wǎng)需要考慮滲流場(chǎng)的哪些條件？繪制流網(wǎng)需要考慮滲流場(chǎng)的哪些條件？ l用數(shù)學(xué)方法求解運(yùn)動(dòng)方程：求解空間水頭分布繪制等用數(shù)學(xué)方法求解運(yùn)動(dòng)方程：求解空間水頭分布繪制等水頭線；求解流函數(shù)繪制流線。水頭線；求解流函數(shù)繪制流線。 l物理模型模擬：水電比擬。物理模型模擬：水電比擬。 l現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定（測(cè)定水頭分布，繪制等水頭線，再據(jù)正交現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定（測(cè)定水頭分布，繪制等水頭線，再據(jù)正交原則繪制流線）原則繪制流線） l信手流網(wǎng)：據(jù)流場(chǎng)邊界性質(zhì)和介質(zhì)特性，半定量地繪信手流網(wǎng)：據(jù)流場(chǎng)邊界性質(zhì)

29、和介質(zhì)特性，半定量地繪制流網(wǎng)。制流網(wǎng)。zk144zk145zk143zk142zk18zk32zk26zk16zk170zk160zk34zk08zk20zk12zk13zk105zk169zk23zk05zk07zk09zk17zk155zk26zk18zk32zk159zk34zk160zk28zk30zk153zk02zk169zk01zk07zk171zk152zk20zk06zk139n 解釋水文地質(zhì)現(xiàn)象解釋水文地質(zhì)現(xiàn)象 n 判斷地下水系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)判斷地下水系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu) n 分析地下水的補(bǔ)給、排泄、徑流特征分析地下水的補(bǔ)給、排泄、徑流特征 n 計(jì)算滲流場(chǎng)任意點(diǎn)的水頭、壓強(qiáng)、水力坡度計(jì)

30、算滲流場(chǎng)任意點(diǎn)的水頭、壓強(qiáng)、水力坡度、滲透流滲透流速等速等 n 據(jù)流網(wǎng)選擇垃圾填埋場(chǎng)位置等據(jù)流網(wǎng)選擇垃圾填埋場(chǎng)位置等AB1、確定水頭值確定水頭值H H2 2、確定水力梯度、確定水力梯度I I 3、確定滲透流速確定滲透流速V V4 4、確定流量、確定流量Q Q5 5、了解水質(zhì)點(diǎn)的滲流途、了解水質(zhì)點(diǎn)的滲流途徑及長(zhǎng)短（當(dāng)流線與跡線徑及長(zhǎng)短（當(dāng)流線與跡線重合，流線近視為水質(zhì)點(diǎn)重合，流線近視為水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)移軌跡）的運(yùn)移軌跡）？比較圖中？比較圖中A A、B B兩點(diǎn)的兩點(diǎn)的H H、I I、V V的大??；的大?。?在何處打井，井水不受污染？在何處打井，井水不受污染？ 它反映了滲流場(chǎng)中地下水的流動(dòng)狀況，同時(shí)也是介質(zhì)場(chǎng)它反映了滲流場(chǎng)中地下水的流動(dòng)狀況，同時(shí)也是介質(zhì)場(chǎng)與勢(shì)場(chǎng)的綜合反映，提供這兩方面的信息。與勢(shì)場(chǎng)的綜合反映，提供這兩方面的信息。思考題：河流完全切割含水層至隔水底板，其它條件不思考題：河流完全切割含水層至隔水底板，其它條件不 變時(shí)流網(wǎng)形態(tài)？變時(shí)流網(wǎng)形態(tài)？實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)驗(yàn)?zāi)康模?通過穩(wěn)定流條件下的滲流實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步理解滲流基本定律通過穩(wěn)定流條件下的滲流實(shí)驗(yàn)，