川大水力學(xué)教學(xué)課件15滲流

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115-1滲流的基本概念15-2滲流的基本定律15-3地下河槽中恒定均勻滲流和非均勻漸變滲流15-4棱柱體地下河槽中恒定漸變滲流的浸潤(rùn)曲線15-5普通井及井群的計(jì)算15-6水平不透水層上均質(zhì)土壩的滲流計(jì)算15-7滲流場(chǎng)的基本微分方程式及其解法簡(jiǎn)介15-8用流網(wǎng)法求解平面滲流15-9水電比擬法繪制流網(wǎng)

第十五章

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2第十五章滲流流體在孔隙介質(zhì)中的流動(dòng)稱為滲流。常見的滲流問題有以下幾方面：

1、經(jīng)過擋水建筑物的滲流

2、水工建筑物地基中的滲流

3、集水建筑物的滲流

4、水庫及河渠的滲流

大壩破壞示意圖

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3達(dá)西定律的適用條件

水頭損失和流速一次方成比例，乃是液體作層流運(yùn)動(dòng)所遵循的規(guī)律，由此可見達(dá)西定律只能適用于層流滲流。

滲透系數(shù)

滲透系數(shù)k值是反映土的滲流特性的一個(gè)綜合指標(biāo)，常用以下幾種方法：1、經(jīng)驗(yàn)法

2、室內(nèi)測(cè)定法

3、野外測(cè)定法

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6式中：為通過微小過水?dāng)嗝娴臐B流流量；為包括土粒骨架所占橫截面積在內(nèi)的假想過水面積。很顯然，真實(shí)的過水面積比小。若土系均質(zhì)土，其孔隙率為

n，真實(shí)的過水面積應(yīng)為n，故通過該斷面孔隙內(nèi)的真實(shí)流速應(yīng)為

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恒定滲流及非恒定滲流，均勻滲流及非均勻滲流，漸變滲流及急變滲流，有壓滲流和無壓滲流等等。以滲流模型取代真實(shí)的滲流，必須遵守以下幾個(gè)原則：(1)通過滲流模型的流量必須和實(shí)際滲流的流量相等。

(2)對(duì)某一確定的作用面，從滲流模型所得出的動(dòng)水壓力，當(dāng)和真實(shí)滲流的動(dòng)水壓力相等。

(3)滲流模型的阻力和實(shí)際滲流應(yīng)當(dāng)相等，也就是說水頭損失應(yīng)當(dāng)相等。

滲流類型

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8達(dá)西實(shí)驗(yàn)裝置15-2滲流的基本定律－達(dá)西定律達(dá)西定律

式中：k

為反映土的透水性質(zhì)的比例系數(shù)，稱為滲透系數(shù)。滲透系數(shù)具有流速的量綱。

達(dá)西公式表明在均質(zhì)孔隙介質(zhì)中滲流流速與水力坡度的一次方成比例并與土的性質(zhì)有關(guān)，此即為著名的達(dá)西定律。

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若滲流的水力坡度J以微分形式表示，則，H為滲流的總水頭。由于一般滲流流速很小，其流速水頭可以不計(jì)，所以總水頭H可用測(cè)壓管水頭來代替。即由此可知均勻滲流斷面平均流速為

則滲流場(chǎng)中任意點(diǎn)流速為

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10按照達(dá)西定律，斷面平均流速為

15-3地下河槽中恒定均勻滲流和非均勻漸變滲流地下河槽中的均勻滲流

通過過水?dāng)嗝娴臐B流流量為

通過地下河槽的單寬流量則為?#?

11地下河槽中非均勻漸變滲流的基本公式－杜比J.Dupuit）公式

微小流束的A點(diǎn)處流速

1-1斷面平均流速

上式就是著名的杜比公式，系法國(guó)學(xué)者杜比于1857年首先推導(dǎo)出來。

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杜比公式表明，在漸變滲流中，過水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的流速相等，等于端面平均流速。但不同過水?dāng)嗝嫔系牧魉俅笮t是不相等的。?#?

131-1斷面和2-2斷面間測(cè)壓管水頭差為故在微分流段內(nèi)平均水力坡度為

根據(jù)杜比公式，斷面平均流速為

15-4棱柱體地下河槽中恒定漸變滲流的浸潤(rùn)曲線

基本微分方程式滲流流量為?#?

14正坡（i>0）地下河槽中浸潤(rùn)曲線

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15平底（i=0）地下河槽中浸潤(rùn)曲線

利用上式可進(jìn)行平底地下河槽浸潤(rùn)曲線及其他有關(guān)的計(jì)算。

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16逆坡（i>0）地下河槽中浸潤(rùn)曲線

利用上式可進(jìn)行逆坡地下河槽浸潤(rùn)曲線及其他有關(guān)的水力計(jì)算。

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1715-5

普通井及井群的計(jì)算

普通井：在地表的無壓透水層中所開掘的井。普通完全井：井底直達(dá)不透水層的普通井。不完全井：井底沒有達(dá)到不透水層的普通井。

普通完全井浸潤(rùn)線計(jì)算公式

恒定最大供水流量為

影響半徑R

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1815-8用流網(wǎng)法求解平面滲流

平面有壓滲流流網(wǎng)的繪制

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19利用流網(wǎng)進(jìn)行滲流計(jì)算

1、滲流流速的計(jì)算

所求網(wǎng)格處的滲流流速為

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202、滲流流量的計(jì)算

單寬流量應(yīng)為

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