期末duang水力第九章滲流

1、工程流體力學(xué)第九章滲流第9章滲流9.1 滲流基本定律9.2 地下水的均勻流和非均勻流9.3 集水廊道和井第9章滲流(3學(xué)時）一、本章學(xué)習(xí)要點(diǎn): 滲流的基本概念 達(dá)西滲流定律 集水廊道和井的產(chǎn)水量計算第九章 滲流一、滲流的定義二、基本概念2.地下水存在的狀態(tài) 氣態(tài)水、附著水、薄膜水、毛細(xì)水、重力水等 滲流研究對象：重力水在多孔介質(zhì)中的運(yùn)動規(guī)律。三、滲流在工程中的應(yīng)用1.土壤的水力特性 透水性、容水度、持水度、給水度9-1 滲流基本定律一、滲流模型假設(shè)滲流是充滿于整個孔隙介質(zhì)區(qū)域的連續(xù)水流，包括土壤顆粒所占據(jù)的空間在內(nèi)，均由水流所充滿。把實際上并不充滿全部空間的液體運(yùn)動，看作是連續(xù)空間內(nèi)的連續(xù)介質(zhì)

2、運(yùn)動。 上述著眼于多孔介質(zhì)中滲流主流方向的連續(xù)水流，稱為滲流模型。其實質(zhì)在于把實際上并不充滿全部空間的液體運(yùn)動，看作是連續(xù)空間內(nèi)的連續(xù)介質(zhì)運(yùn)動。 在滲流模型中，取過流斷面面積為DA，設(shè)通過的流量為DQ，則滲流模型的流速為 u = DQ/ DA 其中DA中包含的孔隙面積m DA ，則滲流在足夠多孔隙中的統(tǒng)計平均流速為 u= DQ/ mDA由于滲流模型的滲流量與實際滲流的滲流量相等，故有在滲流模型中，某點(diǎn)的總水頭 以滲流模型取代真實滲流，必須遵守以下三個原則： 通過滲流模型的流量必須和實際滲流的流量相等，即 對某一確定的作用面，從滲流模型所得出的動水壓力，應(yīng)當(dāng)與真實滲流的動水壓力相等，即 滲流模型

3、的阻力和實際滲流應(yīng)當(dāng)相等，也就是說水頭損失應(yīng)當(dāng)相等，即 達(dá)西滲流實驗：由實驗得二、達(dá)西滲流定律或上式即為達(dá)西滲流定律。式中k稱為滲流系數(shù)，一般k=f（土壤性質(zhì)、流體性質(zhì)），由實驗確定。達(dá)西定律的適用條件：達(dá)西公式的推廣滲流流場中任意點(diǎn)的滲流流速在某一滲流場中，取一微小流束AB，則A點(diǎn)的水力坡度為按達(dá)西定律，A點(diǎn)的滲流流速00 恒定均勻?qū)恿鳚B流，臨界雷諾數(shù)Re=110。 定水頭法 變水頭法3 .現(xiàn)場方法 抽水試驗法 灌水試驗法1 .經(jīng)驗公式法存在土樣擾動問題三、滲流系數(shù)的確定方法2 .實驗室方法例 如圖所示兩水庫A、B間為一座山，經(jīng)地質(zhì)勘探查明有一透水層，其厚度a=4m，寬度b=500m，長度l

4、=2000m。前段為細(xì)沙k1=0.001cm/s，后段為中砂k2=0.01cm/s。A、B水庫水位分別為130m、100m。試求由A水庫向B水庫滲透的流量Q。lak1k2100m130mAB9-2 地下水的均勻流和非均勻流一、恒定均勻滲流和非均勻漸變滲流的特性 恒定均勻滲流，在整個滲流場中任意點(diǎn)的流速u 都相等; 漸變流過流斷面上各點(diǎn)的滲流流速u相等，并等于斷面平 均流速v。 恒定非均勻漸變滲流，如圖所示，經(jīng)推導(dǎo)可得漸變流過流斷面上各點(diǎn)的測壓管坡度 由式u=kJ可知 此式稱為裘皮幼公式(Dupuit)二、漸變滲流基本微分方程如圖所示的無壓滲流，定義其底坡i= -dz/ds，則由裘皮幼公式得 0

5、0或上式即為適用于各種底坡條件的漸變滲流基本微分方程。 三、漸變滲流浸潤曲線 在無壓滲流中，重力水自由表面稱浸潤表面，平面問題中為浸潤曲線。 將均勻滲流的水深h0稱為正常水深，并按底坡的情況分為 i 0，稱為順坡滲流；i = 0，稱為平坡滲流；由于滲流速度甚小，不存在臨界水深。 以i 0的順坡滲流為例進(jìn)行浸潤線的分析： 引入輔助的均勻流有將其代入漸變滲流基本微分方程得設(shè)滲流區(qū)的過流斷面是寬度為的寬闊矩形，A=bh，A0=bh0，并令=h/h0，則上式又可寫為上式即為順坡滲流浸潤曲線的微分方程。 1、水流分區(qū) 順坡滲流存在正常水深h0，正常水深線N-N將滲流區(qū)域分為1、2兩區(qū)。 1區(qū)：hh0 2區(qū)：h0；2區(qū)的浸潤線為水深沿程減小的降水曲線，即dh/dst情況為例分離變量積分得 上式即為ht時的完全自流井產(chǎn)水量計算公式，式中t為含水層