水文地質學基礎3

第三章地下水的運動學習導航：地下水運動飽水帶水的運動飽氣帶水的運動第一節(jié)重力水的運動第二節(jié)結合水的運動規(guī)律第三節(jié)毛細水的運動規(guī)律學習重點：達西定律第一節(jié)重力水的運動基本概念滲透：地下水在巖石空隙中的運動稱為滲透。滲流：不考慮滲流途徑的迂回曲折，不考慮巖層的顆粒骨架，假想地下水充滿整個巖石空間并只向整體水流方向流動的水流稱為滲流。（見圖3-1）滲流速度V:滲流場中通過過水斷面w的單位時間內滲流量為Q，則滲流速度：。若設實際過水面積為w’,（圖3-7）則（ne有效空隙度），則實際速度u與滲透速度關系為第一節(jié)重力水的運動層流：水流質點有秩序的、互不混雜的流動稱作層流。紊流：水流質點無秩序的、互相混雜的流動稱作紊流。線狀流（一維流，圖3-3）、平面流（二維流）、空間流（三維流，圖3-4）穩(wěn)定流：各運動要素不隨時間改變的流動稱作穩(wěn)定流。非穩(wěn)定流：各運動要素隨時間改變而改變的流動稱作非穩(wěn)定流。水頭：滲流場中某一點位置至基準面的高度Z，稱為位置水頭；該點壓強的液柱高度，稱為壓強水頭；二者之和稱為測壓水頭水力坡度I：水力坡度為沿滲透途徑水頭損失與相應滲透長度的比值。第一節(jié)重力水的運動達西試驗，見圖3-6線性滲流定律----達西定律定義：滲流的流量與過水斷面（w)、水力坡度(I)和滲透系數(shù)（K）成正比。如果：說明：I為水力坡度，為沿滲透途徑水頭損失與相應的滲透路徑長度的比值。或W為過水斷面，指在過水的橫斷面上包括顆粒所占面積與孔隙所占面積的和。第一節(jié)重力水的運動K為滲透系數(shù)，是得到表征含水層透水性能的重要的水文地質參數(shù)。根據(jù)達西定律，也可以這樣定義：滲透系數(shù)是水力坡度為1時的滲流速度。滲透系數(shù)與滲透率的關系

滲透系數(shù)的測試方法：現(xiàn)場測試法（抽水、注水試驗、井間示蹤）室內測試法（達西實驗）

經(jīng)驗公式：K=cd2(0.7+0.0t)

經(jīng)驗數(shù)值法（表3-1、表3-2）第一節(jié)重力水的運動達西定理適用范圍達西定理適用是有范圍的大部分情況下是可以應用達西定理的達西定律應用實例第一節(jié)重力水的運動非線性滲透定律當?shù)叵滤鳛槲闪鲿r，服從哲才定律

當?shù)叵滤髟趯恿骱臀闪髦g時第一節(jié)重力水的運動流網(wǎng)等水頭線：滲流場中水頭值相等的點連成的線。跡線：某一水流點在不同時間內連續(xù)運動的軌跡。流線：在滲場中作一理想的空間幾何線，該線上各水流質點在某瞬間的滲透速度矢量均與此線相切，稱此線為流線。在穩(wěn)定流中，流線與跡線重合。圖流網(wǎng)：地下水中水流的方向總是指向水頭變化最大的方向，即等水頭線和流線垂直。一系列流線和等水頭線組成的網(wǎng)格稱為流網(wǎng)。幾種情況下的流網(wǎng)：補給邊界、隔水邊界、潛水面（圖3-11平面圖）、抽水井的流網(wǎng)（圖）第一節(jié)重力水的運動流網(wǎng)的應用求水頭求水力坡度求滲流速度求流量作業(yè)：試畫出無滲入補給情況下，河流向潛水層補給時的剖面流網(wǎng)圖。第二節(jié)結合水運動規(guī)律結合水運動的基本公式I0起始水力坡度結合水運動規(guī)律曲線，見圖3-14.結合水運動與越流滲透。第三節(jié)包氣帶水的運動規(guī)律