6-7 渗流、井、集水廊道 [兼容模式].pdf

流体流体流体流体第七节渗流、体力学体力学体力学体力学井和集水廊道一渗流渗流——流体在孔隙水土水渗流研究内容: 研究重力作用下在孔隙介质研究重力作用下在孔隙介质的流速、压强分布及渗流流量、渗流研究方法: 采用渗流模型采用渗流模型进行研究的意义: 采用渗流模型采用渗流模型进行研究的意义: 工程中关注的是,渗流的宏内的流动细节内的流动细节。流及渗流模型隙介质中的流动土壤、岩石地下水运动壤岩石下水动中运动的水在孔隙空间内渗流中运动的水, 在孔隙空间内, 渗流渗流的水面线等。宏观平均效果,而不是孔隙介质实际渗流渗流模型是渗流模型是渗流区域边界条件不变, 略部充满流体。部充满流体。而流量、压强、流动阻力与渗流模型略去全部土颗粒,认为渗流区域全实际渗流相同。以渗流模型取代真实渗流必须以渗流模型取代真实渗流, 必须渗流模型流量 QQ ?真实 模型渗流模型动水压 PP ?真实 模型渗流模型的阻力 hh ? w 真实 w 模型渗流模的阻力 w 真实 w 模型??实际渗流中的 0 uu ??真实 模型须遵守以下三个原则须遵守以下三个原则: 量= 实际渗流流量压力= 真实渗流动水压力力= 实际渗流的阻力力实际渗流的阻力流速>> 渗流模型中的流速二渗流的基本定律 QKAJ ? QKAJ Q --- 渗流流量 Q 渗流流量 K--- 渗透系数反映土壤水力坡度 J--- 水力坡度 A--- 渗流断面面积渗 断面面积 L--- 渗流流路的长度达西定律表明 H 1 、H 2 ---- 渗流上下游断达西定律表明: 在均质孔隙介质中渗流流速与土的性质有关与土的性质有关。律——达西定律 12 w h H H J ??? J ll ??壤透水性质的系数。面的测压管水头速与水力坡度的一次方成比例并题 6-52 根据达西定律测土壤的渗透题根据 定律测壤的渗筒中,在90cm水头的作用下个测压管的距离为40cm, 求根 2 d A ? 4 d A ?? H w =90cm L=40cm 将流 Q 将流透系数,土壤装在直径 d=30cm 的圆系数壤装在径的圆下,8h的渗透量为100L(升),两求土壤的渗透系数。根据达西公式: QKAJ ? QQ K AJ ? AJ 3 01 渗透流量: 3 0 . 1 / 83600 Qms ?? 90 w H J ??水力坡度: 40 J L ??流量和水力坡度代入求解即可流量和水力坡度代入求解即可。三集水集水廊道:汲取地下水源,或降图中集水廊道位于不透水层上,若从廊道中向外抽水,两侧的地下水流向廊道,水面不断下降,形成对称的浸润曲线。水廊道降低地下水位的集水构筑物。集水廊道的单位长度自一侧渗入的流量: 22 () 2 KH h q L ??集水廊道两侧的总流量: 0 2 QqL ? L -- 集水廊道的影响长度 L 廊道纵向长度垂直于纸面 L 0 —廊道纵向长度垂直于纸面 H -- 影响长度长度以外的水位 h 集水廊道中的水位 h —集水廊道中的水位四管井潜水井:在具有自由液面完全井井底直达不透水层的完全井: 井底直达不透水层的不完全井:井底没有达到不透自流井:含水层位于两个不透大于大气压这样的含水层大于大气压, 这样的含水层完全井完全井井涌水量计算面的潜水含水层中开凿的井。的井的井。透水层的井。透水层之间,渗流所承受的压强层为自流层层为自流层自流井(承压井) 四管井完全井流量: 2 ( KH ? 0 ( lg KH Q R r ? 0 影响半径 R 估算: 3000 RSK ? SHh 井中水面降落深度 S : SHh ??井涌水量计算 2 ) h ?影响半径) h R R —影响半径井的半径 r —井的半径完全井题 6 53 一维渐变渗流,完全潜水井抽水时井的涌水量 6 - 53 r 0 =, 抽水时井的涌水量影响半径为R=400m,计算渗解:直接代入公式计算 22 22 () l g kH h Q R ?? 0 g r 井的半径地下水天然水位 r 0 井的半径浸润曲线含水井水深 h 含水 R 影响半井的含水层厚度H=8m,井的半径量/ 井中水深若量 Q= 3 / s, 井中水深 h=5m, 若流系数K. 0 QHhRr、、、、均为已知条件,代入公式计算, 可求出 K 值。计算, 可求出 K 值。题6-54与题6-63 类似水层厚度 H 似水层厚度 H 半径题6-55 先估算影响半径,然后流量算公式算用流量计算公式计算