地下水水文学实验.ppt

地下水水文学GroundwaterHydrology讲授:杜发兴吉林大学环境与资源学院水文水资源系2005年10月1地下水水文学实验实验一达西实验实验二持水度测定实验三含水率剖面实验四孔隙度测定实验五给水度测定实验六毛细水上升高度的测定实验七渗压实验2实验一达西定律--(1) 掌握实验室测定岩石渗透系数的方法,加深对岩石渗透系数的认识。(2) 验证达西定律,从而提高对直线渗透定律的理解。岩石渗透系数是定量描述岩石透水性能的物理指标,岩石空隙越大、连通性越好,则渗透系数越大,单位时间内通过过水断面的水量越多。其物理含义是当水力坡度等于1时,渗透系数就等于渗透速度。渗透系数是进行井孔、矿坑涌水量及水库,渠道渗流量计算时不可缺少的重要水文地质参数。确定渗透系数的方法很多,在野外常用井孔抽水,注水及试坑渗水、压水试验等方法。所得资料可靠精度高,但效率低,成本高。在室内常用达西仪,戚姆仪及渗压仪等方法测定。本次实验采用达西仪测定岩石的渗透系数。3实验一达西定律--2. 仪器设备达西仪共由四部分组成。(1) 供水器装置(马氏瓶):以法国物理学家Mariotte的马利奥特瓶装置,是一种能控制水位又能自动连续补给水的量测装置。(2) 渗透装置(试样筒):有机玻璃园桶,上部设有进水孔,底部装有过滤筛板,下端有出水孔,供测量渗流量用。侧面有三个侧压孔。(3) 测压装置(测压板和测压管):在测压板上装有三根5-8cmm带刻度的玻璃管,分别与试样筒上的三个测压孔连接,测定三个断面上的测压水位用。三个测压管用胶管分别与试样筒相应的管孔联结。其它设备有100m1的量筒、水槽、漏斗、捣捧、装样杯、秒表、温度计、管夹、胶皮管及吸气球等。(4) 排水装置:在测压板上均匀分布有一系列的圆孔,用于调节排水水位。4实验一达西定律2 仪器设备马氏瓶试样筒测压板测压管排水装置5实验一达西定律--3. 实验步骤 (1) 检查仪器设备是否齐全,完好:胶管与仪器连结处是否漏气漏水或堵塞。(2) 装样;在装样前在过滤筛板上放二层滤纸,然后装样,每装3—5cm厚时,均用捣捧轻击数次,并测定试样的孔隙度或容重使其结构尽量符合实地的状态。重复上述过程,直至试样超过最上一个测压孔以上5cm为止。(3) 饱和试样,将排水水位调节高于试样水面,打开供水管夹,待试样表面出现水膜时立即关闭供水夹,观察试样筒及三个侧压管水位是否在同一水平面上(<1mm为准);如果没有则说明气泡没有排尽或侧压管被堵塞,需将侧压板倾斜或用吸气球从低水位管中吸出水为止。(4) 实验测定:打开供水管夹调节排水水位,当侧压管水位稳定后(30秒钟内水位变动<1mm),记录各侧压水位值(读弯液面下缘高度),同时测定在时间t秒钟内出水管的渗透量及水温T℃。重复测定二次取其平均值。然后再调节二次排水水位(即改变I),如同前述测得二次调节后的各值。调节时应逐级上升或依次下降,不要跳跃式的上升或下降,以免冲坏试样原有结构。6实验一达西定律--3. 实验步骤最后测量试样筒内径d及测压孔间距L1、L2并将三次不同排水水位时,所测得数据一一填入记录表1—= cm 班级:渗透土柱断面面积F= cm2 试验者:测压间距L= cm 日期:表1-1 达西实验记录表测压管水位(cm)水位差(cm)试验次数时间T(s)水量(W)(cm3)流量Q=W/T(cm3/s)渗透速度V=Q/F(cm3/s)h1h2h3h1-h2h2-h3平均h水力坡度I渗透系数Kt(cm/s)水温t oC平均渗透系数Kcp(cm/s)IIIIII72016-9-258实验一达西定律--(K)根据达西公式,(1-1) ; (1-2)式中:K-试样的渗透系数(cm/s);v―渗透速度(cm/s);Q―渗透流量(cm3/s);t―测流的时间段(s);W―在t秒时间段内测得的渗透量(cm3);F―过水断面积(cm2);d―试样圆筒的内径即试样柱的直径(cm);I―水力坡度:h1,h2,h3―分别为侧压管1,2,3的相对水位(cm);L1, L2―分别为侧压孔1,2,3孔的间距(cm)。IFKQ..?IKFQV.??IVK?;2131232121LLhhLhhLhhI???????实验一达西定律--?2、渗透系数温度校正计算。?地下水的渗透速度不仅与岩石本身的性质有关,而且还与水温和动力粘滞系数有关,因此在计算温热矿水或预测不同水温的渗透系数时,应考虑水温的影响,现以校正成水温为10℃时为例对渗