中国矿业大学 地下水动力学 实验报告
矿物水力分析实验报告
矿物水力分析实验报告引言矿物的水力性质是指在地下水作用下，矿物在物理和化学方面的性质变化。
了解矿物的水力性质对于地下水资源的利用和环境保护具有重要意义。
本实验旨在通过实验方法，对矿物的水力性质进行分析和研究。
实验目的1. 理解矿物的水力性质的概念和特点。
2. 学会实验方法，对矿物的水力性质进行分析和测试。
3. 掌握实验结果的处理和分析方法。
实验材料和仪器1. 矿物样品（选择不同类型的矿物样品进行实验）。
2. 实验器材：注射器、滤纸、矿物样品容器、称量瓶、天平、扫描电镜等。
3. 实验条件：常温（25）、常压。
实验步骤和结果1. 样品制备：将不同矿物样品分别研磨成粉末状，经过筛网过滤，去除较大颗粒的杂质。
将筛选后的矿物样品放入矿物样品容器中备用。
2. 注射器测水渗透性：将矿物样品容器放置在支架上，用注射器从一侧注入水，观察矿物样品的渗水情况。
记录注水的时间和注入的水量。
3. 渗透性分析：根据实验结果计算矿物样品的渗透系数，即水分通过材料单位厚度的速率，用公式K=Q/(A*t)计算，其中Q为水通过的总量，A为矿物样品的面积，t为水渗出的时间。
4. 扫描电镜观察：将矿物样品放入扫描电镜中，观察矿物的微观形态和结构。
通过观察矿物颗粒的形状、孔隙的分布等信息，进一步分析矿物的渗透性。
结果分析根据实验观察到的注射器测水渗透性现象，我们可以初步判断矿物样品的渗透性能。
通过计算得到的渗透系数，可以进一步量化描述矿物样品的渗透性能。
此外，扫描电镜观察得到的矿物微观结构信息也可以作为矿物渗透性分析的依据。
结论通过本次实验，我们初步了解了矿物的水力性质及其分析方法。
根据实验结果可以得出结论：1. 不同类型的矿物在水作用下具有不同的渗透性能。
2. 渗透系数的计算可以进一步量化描述矿物的渗透性能。
3. 扫描电镜观察可以提供矿物的微观结构信息，对矿物渗透性分析有一定的参考价值。
实验总结本次实验通过实验方法对矿物的水力性质进行了分析和测试。
水力学实验报告
水力学实验报告序言水力学是一门研究液体静力学和动力学的学科。
水力学实验是水利工程领域中不可缺少的一环，通过实验可以验证理论，提高实践能力和解决工程实际问题。
本文主要是笔者在进行水力学实验并出具实验报告的实践过程，与读者分享一下实验过程的心路历程。
实验介绍此次实验是“小型水力模型试验台”的试验。
实验装置主要包括进水系统、调节系统、出水系统和测量系统。
整个实验过程需要作出流量测试、阻力特性测试和水力特性测试。
流量测试在进行流量测试之前，首先要开启离心泵。
如此才能将实验用的水泵到台面上。
如果水量不足，则需要向离心泵中注入水。
待水力模型试验台接通电源过后，调整水流流量、流速和水压。
这是一个重要的环节，需要耐心调节，保证测试过程中数据的准确性和可靠性。
阻力特性测试阻力特性测试是需要用到静水压力计的。
在测试中，静水压力计一定要正确地安装在不同位置，以保证数据的准确性。
实验开始的时候需要观察静水位的实际高度和基准面的高度是否相同，如果不同则需要调整。
测试时需要设置不同的流量，通过观察静水位的高度变化，即可得出对应的阻力特性特性数据。
水力特性测试在进行水力特性测试之前，需要准备好测量水压、温度和电流的相关设备。
为了保证测试数据可靠性，需要在控制器上对流量进行调节和控制，确定流量大小。
实验的水压力计需要被安装在水力模型试验台的上游和下游位置，以便对流动情况进行观察和分析。
同时，为了保证水的稳定流动，设备需要进行调节处理。
实验开始后，可以通过直接读取或者计算等方法得到水的流速、流量和阻力数据信息。
根据得到的数据，可以分析出不同条件下的水力特性特征值。
实验结论从实验结果来看，不同位置的水压和流量是有不同的变化规律的。
在流量相同情况下，水压值随着离水的位置递减。
而水的流速和流量则与其位置是正比例关系，具有很大的相关性。
因此我们可以得出，水的流动状态是很复杂的，是由多个因素综合作用而形成的。
在实际工程中，我们需要仔细考虑这些因素，制定合理的方案。
地下水动力学实验
（3）待两侧河流水位上升到预设高度，渗流槽
两侧溢流口有水排出且两水箱水位保持稳定不再 上升时，维持约20～40分钟，使渗流槽砂层内水 位亦上升到此预设高度，再关闭F2阀门停止向渗 流槽供水。
（4）仔细观察渗流槽背面水位观测管中的水头，
凡在左侧河流水位以下同一断面出水口的水位观 测管中水位，原则上应一致或相差不大（个别管 出水口滤网水头损失大点）。若差别太大说明连 接胶管内或连接渗流槽出水口内有空气泡存在， 应分别打开排气塞子进行排气，一定要将管内空 气排净，否则影响实验数据准确性。
右排泄口高差（左、右河水位）时，认真观察渗 流槽背面各测压管水位变化所反映的渗流槽砂层 中潜水分水岭的迁移方式，进一步了解河间地块 中地下潜水分水岭的分布规律。
位置的张力计上水银柱读数变化，了解包气带和 饱水带毛细管负压分布特征
4、实验时，要求学生认真观察渗流槽背面不同
实验模型确定
假定有一河间地块, 地块内地下水仅有大气降水入渗补给
（6）再次打开F4阀门进行人工降水，同时观察
渗流槽背面各观测管中的水头和两侧排泄口水流 量，并记入实验报告中相应表格，以备将其标在 方格纸上，按适当比例绘制河间地块地下潜水渗 流场潜水水位线（浸润曲线）和研究其初始时刻 地下水分水岭用。
（7）可相隔约20～30分钟时间，分别将右侧排
泄口降低15～20cm两次，连续观测两侧排泄口 水流量和渗流槽背面测压管水位，并填入实验报 告书中的相应表格内，以备在同一张方格纸上按 适当比例绘出所有地下潜水水位曲线，观察几条 曲线的分水岭变化和两侧水箱溢流口排泄流量关 系，分析其地下水运动特征。
⑤ 河间地块地下水向河流排泄，利用调整渗流
实验操作步骤及方法
（1）首先关闭所有阀门（见附图3），将
《地下水动力学》课程总结
求水文地质参数
K、T、μ、μ*、B…
计算运动要素
Q、q、H、s、t….
模型识别
判断水文地质条件 如边界性质
1、介质（为描述介质特性提出的一些概念）
连续介质模型-典型单元体 渗透性：
渗透系数（K）、等效渗透系数 均质、非均质 各向同性、各向异性
2、渗流场
渗流特征 运动要素：实际流速、渗透流速、质点流速、单个孔隙
5、水文地质参数及获取方法
渗透系数K 入渗强度W 导水系数T=KM 弹性释水系数μ* 给水度μ 阻越流系数B 压力传导系数a =T/ μ*
配线法 直线图解法 水位恢复资料法
1、达西定律
dH Q = -KA
ds
dH v = -K
ds
适用条件：1<Re<10的层流
2、 Dupuit假定，Dupuit微分方程
Kz
∂ ∂z
s(r, H 0 ,t )
=
-μ
∂ ∂t
s(r, H 0 ,t )
方程解析解
s(r, z, t) Q
4 T
1
0
4
yJ 0
(
y
2
)[ 0
(
y)
n ( y)]dy
n 1
• 纽曼解的特点
5、地下水向不完整井的运动
• 不完整井流特点（三点）
• 地下水向不完整井的稳定运动
井底进水的承压水不完整井（空间汇点法）
井壁进水的承压水不完整井（空间汇线法）
∫ Q
s = 4πK(z2 - z1)
[z2
1
+
z1 (z - η）2 +r 2
1
]dη
(z + η）2 +r 2
地下水动力学课程总结 2012-1-3
越流含水层中的水流特点
Neuman公式的适用条件；
Boulton公式的适用条件
5
概念
实井、虚井、映射法、隔水边界、弱透水边界、透水边界、无限含水层、半无限含水层、扇形含水层、条形含水层
问题
试分析不完整井的井流特点，镜像法的原理。
试建立直线供水、隔水边界附近稳定井流公式，已知该井为承压完整井，含水层为均质各向同性，抽水井距边界距离为a，影响半径为R（a<R），抽水量为Q。
数学模型是怎样构成的？
建立地下水流动的数学模型需要哪些信息？
怎样理解基本要点
渗流数学模型的解法
2
概念
河渠、地下水运动、潜水回水、河渠引渗回水、浸润曲线、浸润曲线方程、单宽流量公式
问题
地下水向河渠运动的研究意义
河渠间地下水稳定运动的水头公式（浸润曲线公式）
河渠间地下水运动的稳定流公式能分析哪些水文地质问题？
有入渗时，潜水面的形状及河渠间分水岭的移动规律
表示河渠间潜水位与河渠水位关系的地下水流方程。河渠间有入渗（取正）或蒸发（取负）时潜水的浸润曲线方程为：
流量公式，距离左河x处任意断面上的潜水流的单宽流量公式为：
分水岭位置公式
3
概念
完整井、水位降深、降落漏斗、非完整井、稳定流、非稳定流、层流、紊流、管井、筒井、潜水井、承压水井、拟稳定流、有效井半径、影响半径、Dupuit公式、Thiem公式、注水井、修正降深、承压-无压井、承压-无压井公式、Hantush-Jacob公式、叠加原理、均匀流、井损、含水层损失、井损常数
问题
多孔介质具有哪些性质？
假想水流的特点有哪些？
典型单元体有何性质？
稳定流与非稳定流的区别？
地下水动力学实验报告
地下水动力学实验实验报告学院：水利电力学院专业：水文与水资源工程指导老师：学号：2013姓名：实验成绩：100MODFLOW -概念模型建立MODFLOW 模型有两种方法：网格方法或概念模型方法。
网格方法是直接利用3D网格，应用surces/sinks 和其它模型参数，基于单元的形式建立模型。
概念模型方法利用Map模块的GIS 工具来建立概念模型。
在概念模型里，sources/sinks，含水层参数，模型边界等都可以在概念模型里设定。
当模型建立完成后，将生成网格并把概念模型转化为网格模型，所有的单元属性都自动设定。
一、实验任务：1. 导入背景图片2. 创建和定义图层3. 将图层转化为三维网格4. 导入离散点并将坐标差值5. 将概念模型转入MODFLOW6. 检查并运行MODFLOW7. 查看结果二、实验问题描述：模拟垃圾堆放区的溶质运移问题。
我们将模拟山前河谷堆积中地下水情况。
其中，模型北部为山区露头，南部有两条河流汇聚。
南北向剖面图见图2-l b模型的底部为北部山区的灰岩露头。
主要有两层含水层，上部为潜水下部为承压含水层。
边界条件设置如下，北部为隔水边界，南部为定水头边界根据河流的水位赋值。
仅靠降雨补给。
区域内有几条小溪，有时溪水干涸，有时会受地下水的补给形成溪流。
我们将用drains 来处理这些溪水。
此外，区域内还有两口生产井。
三、实验步骤：1、开始启动GMS如果己经启动，选择File/New 命令。
2、导入背景图片（1）. 选择打开键（2）. 选择安装目录下的途径tutfiles\MODFLOW\modfmap （3）. 打开start.gpr3、保存（1）. 选择File/Save（2）. 将文件另存为eastex4、定义单位（1）．选择Edit/Units（2）．选择m作为长度单位；选择d作为时间单位（3）．点击OK5、定义边界首先定义模型的外部边界，我们将沿着厂区建立一个闭合的弧线段。
地下水动力学试验
实验一：手工作图求算水文地质参数一．配线法----降深-时间（s-t ）（一）实验步骤在双对数坐标纸上绘制W(u) ∼ 1/u 标准曲线；在另一张模数相同的透明双对数纸上用实测数据绘制s ∼t 散点图；将s ∼t 散点图置于标准曲线之上，保持坐标轴平行并平移，直至更多的散点落在标准曲线上；任取一配点（在曲线上或曲线外均可），读出匹配点在两张图上的坐标([1/u]，[W(u)])与([t]，[s])，代入下式计算参数：[][]24[]=(),14Q T t T W u S s r u π=⎡⎤⎣⎦（二）数据及分析1. 配线法得到的图如图1所示，在图中选取任一坐标点1，读出该点在标准曲线图中的W(u)、1/u 的值，在透明纸上读出s 、t 的值。
其中：W(u)=20, 1/u=10s=13m, t=98s代入公式：[][]24[]=(),14Q T t T W u S s r u π=⎡⎤⎣⎦其中，Q=1.5m 3/s, r=12m得： T=0.18m 2/s, S=0.052. 分析数据时，发现最后三个点偏离标准曲线，其原因是当抽水时间过长时，承压水非稳定流逐渐趋向于稳定流，渗透漏斗不再改变，抽水量全部来源于含水层的侧向补给。
二．直线图解法----降深-时间（s-t ）（一）实验步骤1. 在单对数坐标纸上用实测数据绘制s ∼lgt 散点图；2.用直线拟合数据点，使尽量多的点落在直线上或在直线两侧均质分布；3.求出直线的斜率i ，以及直线在零降深线上的截距t0；4.根据斜率和截距，利用公式参得对应参数T 、S 。
[]02=0.183, 2.25t Q T S T i r = （二）数据及分析1. 直线法得到的图如图二所示，求得图中曲线的斜率i 为1.48，代入公式：[]02=0.183, 2.25t Q T S T i r =得： T=0.185m 2/s, S=0.042.该直线图中，有三个点明显不在该直线上，由于该公式应用的Jacob 公式是建立在含水层面积为无限大的情况下，而实际抽水实验中含水层的面积又是有限，因此抽水时间越长，越偏离标准曲线。
地下水动力学读书报告
地下水动力学与计算学院：地球科学与环境工程学院专业班级：地质（2）班学号：12141113 姓名：王浩这次的上课，由之前对地下水的定性问题逐渐变化到对地下水的定量问题的研究，上课时候，杨老师向我们大致介绍了关于地下水的一些基本运动理论，主要内容是地下水的稳定流运动与非稳定流运动，课后查阅一些相关资料文献同时结合我对于自身的专业领域和理解，关于地下水动力学的一些基本运动理论内容可分为以下几个内容：一、地下水运动的理论基础要了解地下水在含水层中的运动，首先要了解一些基本概念。
地下水动力学中，我们一般把具有孔隙的岩石称为多孔介质。
广义上包括孔隙介质、裂隙介质和岩溶不是十分发育的由石灰岩和白云岩组成的介质。
孔隙介质指含有孔隙的岩层，如砂层、疏松砂岩等；裂隙介质指含有裂隙的岩层，如裂隙发育的花岗岩、石灰岩等。
多孔介质一般具有孔隙性与压缩性。
其实在地下水动力学中的一些基本概念有很多，如贮水率、贮水系数。
给水度和导水系数等。
这些基本概念都是我们需要了解的。
我们把面积为1m2、厚度为1m的含水层，考察当水头下降1m时释放的水量称为贮水率，因此，我们把贮水率乘上含水层厚度M,称为贮水系数（释水系数）。
给水度为把地下水位下降一个单位深度，从地下水位延伸到地表面的单位水平面积岩石柱体，重力作用下释放出来的水的体积，称为给水度。
其他的关于地下水还有很多基本概念与知识，在此就不再赘述。
地下水在岩石空隙中的运动，一般用渗流来描述，根据运动状态可分为层流运动与紊流运动。
根据渗流运动要素与时间的关系，可分为稳定流与非稳定流。
关于岩石的透水特征，所以要说说透水性的分类，可以分为均质与非均质一K随空间坐标的变化。
均质是任意点都具有相同的渗透系数K,非均质指在渗流场中各点渗透系数不同，随坐标变化而变化。
透水性的分类还有一种，就是K随方向的变化。
分为各向同性与各向异性。
各向同性指各个渗透方向具有相同的K;各向异性指某一点的K与渗流方向有关，即渗流方向不同，K不同。
地下水动力学
另外，在工程建设中，比如修建地铁、隧道或者大坝时，我们必须考虑地下水的影响。如果对地下水的运动情况估计不足，可能会导致工程事故，如隧道涌水等。
为了研究地下水的运动，科学家们发展了一系列的方法和模型。其中，达西定律是一个基础的理论。它描述了在层流状态下，地下水的流量与水力梯度和渗透系数之间的关系。
地下水的运动主要受到两种力的驱动。一种是重力，就像水往低处流一样，地下水在重力的作用下会从地势高的地方向地势低的地方流动。另一种是压力差，当地下水所处的区域存在压力差异时，水也会从压力高的地方流向压力低的地方。
含水层是地下水储存和运动的重要场所。根据含水层的水力性质，我们可以将其分为孔隙含水层、裂隙含水层和岩溶含水层。孔隙含水层就像一个装满细沙的容器，水在沙粒之间的孔隙中流动；裂隙含水层则像是一块布满裂缝的石头，水沿着这些裂缝运动；岩溶含水层则如同一个巨大的溶洞系统，水在其中复杂地穿梭。
地下水动力学
地下水动力学是研究地下水在含水层中运动规律的科学。它对于合理开发利用地下水资源、解决与地下水有关的环境和工程问题具有重要意义。
想象一下，大地就像一个巨大的海绵，而地下水就藏在这个海绵的孔隙和裂缝中。地下水动力学要研究的，就是这些水是如何流动的，受到哪些因素的影响，以及我们如何去预测和控制它们的运动。
除了达西定律，还有一些更复杂的模型，如泰斯模型、裘布依模型等。这些模型可以帮助我们更准确地预测地下水的动态变化。
然而，地下水动力学的研究也面临着一些挑战。例如，自然界ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的地下水系统非常复杂，很难用简单的模型完全准确地描述。而且，人类活动对地下水的影响日益加剧，使得地下水的运动规律变得更加难以捉摸。
地下水动力学
地下水动力学地下水动力学主要是研究地下水在孔隙含水层，裂隙含水层及喀斯特含水层中运动规律的科学。
地下水动力学着重研究地下水向井的稳定运动和非稳定运动理论及地下水在含水层中的稳定运动和非稳定运动。
地下水运动特征及规律的研究是以数学，物理学及水力学等学科的成就为基础，应用数学分析和模拟试验等一系列的研究方法进行的。
地下水运动的实际速度总是大于其渗流速度渗透：地下水在空隙介质的空隙中运动，空隙介质是指由固体骨架和相互沟通的孔隙或裂隙（包括溶蚀裂隙等）两部分组成的整体。
地下水受重力作用在空隙介质中的运动称为渗透。
渗流：不考虑骨架，认为空隙及骨架所占的空间全都可为水流所充满；不考虑地下水实际运动途径的迂回曲折，运动方向多变，只考虑运动的总体方向，把这种概化了的假想水流称为渗流。
渗流量：单位时间通过过水断面的水量渗流速度：通过单位过水断面的流量流速水头：由液体的运动速度产生的水头高度。
研究地下水运动时，可略而不计水力坡度：J=—dLdH 渗流通过该点单位渗流途径长度上的水头损失。
（随着渗流途径增加，水头值减小，则水头值增量dH 沿渗流运动方向为负值）流线：在给定时刻，于渗流场中绘制的一些曲线，曲线上各点处的渗流速度向量均与该点处的曲线相切等水头线：渗流场中水头值相等的各点联成的面称为等水头面，在剖面上表现为等水头线 流网：在渗流场中，由流线和等水头线组成的网格称为流网一维流：在流线相互平行的渗流场中，可选择坐标系中任一坐标轴与渗流速度向量一致，此种情形下的渗流为一维流；二维流：各点的速度向量均与某一平面平行；三维流：又称空间流，各点的速度向量相互之间不平行渗透系数：表征含水介质透水性能的重要水文参数，是与空隙介质的结构特点（n 和d ）及水的性质（γ和μ）相关的量K=n 322d μγ 渗透率：反应空隙介质本身的透水性能322nd渗透主方向：通常将渗透性能最强的方向与渗透性能最弱的方向称为渗透的主方向均质各向异性运动特征：在均质各向异性介质中任一点的流线相对于等水头线的法向要产生偏转，且偏向主渗透系数大的主方向。
水力学实验室的实训报告
一、引言水力学是研究流体运动规律及其与固体界面的相互作用的一门学科，它是工程学科中的重要基础学科之一。
为了更好地理解和掌握水力学的基本理论，提高实验操作能力，我们参加了水力学实验室的实训。
本报告将对实训过程中的实验内容、实验方法、实验结果及分析进行详细阐述。
二、实验目的1. 掌握水力学实验的基本操作方法；2. 熟悉水力学实验仪器的使用；3. 加深对水力学基本理论的理解；4. 培养团队合作精神和科学严谨的态度。
三、实验内容本次实训主要进行了以下实验：1. 水流连续性方程实验；2. 液体静力学实验；3. 流体力学模型实验；4. 流动阻力实验；5. 液体动量守恒实验。
四、实验方法1. 水流连续性方程实验：通过测量不同截面的流量，验证水流连续性方程；2. 液体静力学实验：通过测量液体在不同深度处的压力，验证帕斯卡定律；3. 流体力学模型实验：通过测量不同流道中的流速和流量，分析流道对流体运动的影响；4. 流动阻力实验：通过测量不同形状物体在流体中的阻力，分析阻力与物体形状、流速等因素的关系；5. 液体动量守恒实验：通过测量不同流量下液体对挡板的冲击力，验证动量守恒定律。
五、实验结果与分析1. 水流连续性方程实验：实验结果显示，在实验误差范围内，不同截面的流量与截面积成反比，验证了水流连续性方程；2. 液体静力学实验：实验结果显示，在实验误差范围内，液体在不同深度处的压力与深度成正比，验证了帕斯卡定律；3. 流体力学模型实验：实验结果显示，流道形状对流体运动有显著影响，如收缩形流道会增大流速，扩大形流道会减小流速；4. 流动阻力实验：实验结果显示，物体形状、流速等因素对阻力有显著影响，如圆球形状的物体阻力较小，长方体形状的物体阻力较大；5. 液体动量守恒实验：实验结果显示，在实验误差范围内，不同流量下液体对挡板的冲击力与流量成正比，验证了动量守恒定律。
六、实验心得1. 实验过程中，我们严格按照实验步骤进行操作，确保实验数据的准确性；2. 通过实验，我们对水力学基本理论有了更深入的理解，如水流连续性方程、帕斯卡定律、动量守恒定律等；3. 实验过程中，我们学会了使用各种实验仪器，提高了实验操作能力；4. 实验过程中，我们注重团队合作，互相学习，共同进步。
《地下水动力学》实验指导书(1)
《地下水动力学》实验指导书前言地下水动力学是水文与水资源工程专业和环境工程专业以及勘查技术专业等涉及地下水补给、径流、排泄和污染物运移研究的一门基础理论课。
本实验指导书主要涉及河间地块中地下水的天然稳定渗流和非稳定渗流流场模拟、降水或蒸发时包气带中地下水的渗流流场模拟以及非饱和土的导水率和地下水污染物水动力弥散系数测定等内容。
通过实验可使学生能够直观地了解和掌握各类地下水运动的基本规律。
本实验指导书主要适用于水文与水资源工程专业和环境工程专业，其它相关专业可根据教学要求做适当的增减。
为便于学生掌握，各次实验配有相应的多媒体影视教学光盘，以powerpoint和vcd格式可在校内多媒体教室或网上播放观看。
该实验指导书是在工程学院领导李铎教授参加与指导、水文与水资源教研室主任刘金锋和刘振英、邵爱军、许广明教授等人以及本教研室同仁们支持和帮助下，由曹继星执笔编写完成，最后由贾贵庭教授审核。
其中可能还存在不少问题, 望读者多提宝贵意见，以便更加完善。
实验规则一、实验课前，必须按实验指导书进行认真预习，明确实验目的、原理、步骤、要求及注意事项等方可实验。
二、每次实验前按各班分好小组(每组为10—15人), 并报实验人员，实习时不要随意更换。
三、必须按规定时间进行实验，无故不上实验课者，以旷课论处、因故不能上实验课，应提前向指导教师请假办理手序，但必须在期末课程考试前按规定时间补齐所有实验内容。
四、服从实验教师的指导，实验操作，要严格按操作规程进行，完成每个实验步骤。
实验时要仔细观察，及时做好记录；实验数据要遵重客观实际，实事求是，严禁杪袭和胡捏臆造。
独立完成实验报告编写，报告中所绘图件力求清晰美观，文字整洁。
五、遵守实验课纪律, 不迟到，不早退，严禁喧哗, 保持室内安静。
六、遵守实验室规章制度。
爱护实验室内的所有仪器设备。
每次实验前所领用器具，应仔细检查，看有无损坏，若有损坏要立即报告。
实验结束后交还所领器具，并经任实验课老师验收本人签字后方可离开。
中国矿业大学 资源学院 地下工程 实验报告 基坑支护设计模拟
中国矿业大学资源与地球科学学院实验报告课程名称：地下工程实验名称：基坑支护设计模拟专业：地质工程班级：地质10-6班任课教师：李小琴学号：姓名：实验日期：2013.6.30一、实验目的（1）熟悉基坑支护设计基本流程；（2）熟悉基坑支护结构类型及其设计方法；（3）掌握利用软件进行基坑支护结构设计方法。
二、实验原理根据提供的场地原始勘察资料，按照《建筑基坑工程技术规程》等国家规范规程的要求，对原始资料进行分析整理计算，提出基坑支护方案，利用基坑支护结构设计软件进行基坑支护设计以及稳定性验算。
三、实验设备（1）硬件要求：微型计算机，内部组成局域网。
（2）软件要求：操作系统：中文Windows XP、深基坑支护结构设计软件。
四、实验要求（1）学号尾号为1，2的对材料一中剖面1进行支护结构设计与稳定性验算；（2）学号尾号为3、4的对材料一中剖面2进行支护结构设计与稳定性验算；（3）学号尾号为5的针对材料一中剖面3进行支护结构设计与稳定性验算；（4）学号尾号为6的针对材料一中剖面4进行支护结构设计与稳定性验算；（5）学号尾号为7的针对材料二中剖面1进行支护结构设计与稳定性验算；（6）学号尾号为8的针对材料二中剖面2进行支护结构设计与稳定性验算；（7）学号尾号为9的针对材料二中剖面3进行支护结构设计与稳定性验算；（8）学号尾号为0的针对材料二中剖面4进行支护结构设计与稳定性验算；材料一1.1 工程概况拟建鑫岭家园位于河北省邯郸市陵西大街与水院北路街交叉口东南角，拟建1、2#楼为地下3层，地上32层，3#楼为地下3层，地上6层，地下车库为地下2层。
以自然地坪计基坑深度9.1m(地下车库)、10.5m(主楼)。
表1 拟建筑物特征表1.2 地层本次勘察在60.00深度范围内，所揭露底层按地基土的成因类型、土质特征并从建筑工程评价的要求出发将本场地地基土分为13个岩土单元，现分述如下：(1)杂填土(Q42ml):灰褐色，松散-稍密，湿，由炉渣、建筑垃圾及粘性土组成，堆积时间短，均匀性差。
地下水动力学
1、地下水动力学就是研究地下水在孔隙岩石、裂隙岩石、与喀斯特岩石中运动规律的科学。
它就是模拟地下水流基本状态与地下水中溶质运移过程,对地下水从数量与质量上进行定量评价与合理开发利用,以及兴利除害的理论基础。
2、流量:单位时间通过过水断面的水量称为通过该断面的渗流量。
3、渗流速度（比流量）:假设水流通过整个岩层断面（骨架+空隙）时所具有的虚拟平均流速,定义为通过单位过水断面面积的流量。
4、实际速度:孔介质中地下水通过空隙面积的平均速度;地下水流通过含水层过水断面的平均流速,其值等于流量除以过水断面上的空隙面积, 量纲为L/T。
4、渗流场:发生渗流的区域称为渗流场。
由固体骨架与岩石空隙中的水两者组成5 、层流:水质点作有秩序、互不混杂的流动。
6、紊流:水质点作无秩序、互相混杂的流动。
7、稳定流与非稳定流:若流场中所有空间点上一切运动要素都不随时间改变时, 称为稳定流,否则称为非稳定流。
8、雷诺数:表征运动流体质点所受惯性力与粘性力的比值。
9、雷诺数的物理意义:水流的惯性力与黏滞力之比。
10、渗透系数:在各项同性介质（均质）中,用单位水力梯度下单位面积上的流量表示流体通过孔隙骨架的难易程度,称之为渗透系数。
11、流网:在渗流场中,由流线与等水头线组成的网络称为流网。
12、折射现象:地下水在非均质岩层中运动,当水流通过渗透系数突变的分界面时出现流线改变方向的现象。
13、裘布依假设:绝大多数地下水具有缓变流的特点。
14、缓变流:各流线接近于平行直线的运动14、完整井:贯穿整个含水层,在全部含水层厚度上都安装有过滤器并能全断面进水的井。
15、非完整井:未揭穿整个含水层、只有井底与含水层的部分厚度上能进水或进水部分仅揭穿部分含水层的井。
16、水位降深:抽水井及其周围某时刻的水头比初始水头的降低值。
17、水位降落漏斗:抽水井周围由抽水（排水）而形成的漏斗状水头（水位）下降区, 称为降落漏斗。
18、影响半径:就是从抽水井到实际观测不到水位降深处的径向距离。
地下水动力学
地下水动力学地下水动力学是地下水运动学的一个分支，它主要研究地下水在地下流动中所具有的各种动力学性质。
地下水是地壳内存在的水，是地球上最重要的水资源之一。
地下水的运动对于维持河流水位、湖泊水质、森林生态系统的平衡等都起着至关重要的作用。
因此，了解地下水的运动规律对于环境保护和水资源管理具有重要的意义。
地下水动力学的研究对象主要是地下水在地下储层中的运动，包括地下水的产生、流动、蓄积和消失等过程。
地下水的运动主要受到以下几方面因素的影响：孔隙介质的渗透性、含水层的物性参数、地下水的扩散系数、压力梯度、渗流速度等。
这些因素共同决定了地下水的运动规律。
在地下水运动的过程中，流场的变化可以分为稳定流、非稳定流和汇聚流。
稳定流是指地下水在地下储层中以恒定的速度和方向流动，非稳定流是指地下水在时间和空间上均有变化的流动。
而汇聚流则是指不同地下水流体的相互交汇，形成新的地下水流体的过程。
这些流动过程的研究，对于预测地下水资源的分布和利用具有重要的理论和实际意义。
地下水动力学的研究方法主要包括实验模拟和数值模拟。
实验模拟是在实验室中通过搭建和操作模型设备，模拟地下水运动的过程，以便观察和分析地下水运动的规律。
数值模拟则是通过建立数学模型，采用计算机程序对地下水运动进行模拟和预测。
这两种方法各有优缺点，可以相互补充，提高地下水动力学研究的精确度和可靠性。
地下水动力学的研究成果广泛应用于实践中，特别是在水资源管理和环境保护方面。
通过对地下水运动规律的研究，可以预测地下水污染的扩散范围和速度，为地下水污染的治理和防治提供科学依据；同时，也可以指导地下水资源的合理开发和利用，为农业灌溉、城市供水等提供技术支持。
然而，地下水动力学研究仍然存在一些挑战和困难。
首先，地下水运动是一个复杂的非线性过程，需要建立精确的数学模型才能进行准确的模拟和预测。
其次，地下水运动受到地质结构、气候变化等因素的影响，这些因素的复杂性给研究工作带来了困难。
地下水动力学-第3章-地下水向完整井的稳定运动总结
3.2 地下水向承压水井和潜水井的稳定运动
内容：
3.2.1 承压水井的Dupuit公式； 3.2.2 潜水井的Dupuit公式； 3.2.3 Dupuit的公式应用； 3.2.4 Dupuit公式的讨论。
3.2.1 承压水井的Dupuit公式
圆岛模型： 一 半 径 为������的 圆 形 岛 状 含 水 层 均质、等厚、各向同性，产 状水平；岛中心有一口抽水量 为������的抽水井，在������ 处为定水 头 ������0 . 水流特征： 水流为水平径向流，等水 头面为以井为共轴的圆柱 面，并和过水断面一致； 通过各过水断面的流量 处处相等，并等于井的流 量������。
3.1.2 井附近的水位降深
本章模型假设条件：
1) 含 水 层 均 质 、 各 向 同 性 ， 产 状 水 平 ， 厚 度 不变 ， 分 布 面 积 很
大，可视为无限延伸；
2) 抽水前的地下水面是水平的，并视为稳定的； 3) 含水层中的水流服从Darcy定律，并在水头下降的瞬间水就释放
出来，并忽略弱透水层的弹性释水量。
弹性或重力释水补给，通过任一断面的流量都不相等，井壁处 流量最大并等于抽水量，水位随时间而变化，初期变化大，后 期变化减小。
3.1.2 井附近的水位降深
井半径问题： 一般抽水井有三种类型：未下 过滤器、下过滤器和下过滤器 并在过滤器外填砾。
a) 未 下 过 滤 器 的 井 ： 井 的 半 径就 是 钻 孔 的 半 径 ， 井 壁 和井中的水位降深一致。 b) 下 过 滤 器 的 井 ： 井 的 直 径 为过滤器的直径，井内水 位比井壁水位低。
水位降深： 初始水头������0 (������, ������, 0)减去抽水 ������ 时间后的水头������ (������, ������, ������)，简称 降深, ������ = ������0 (������, ������, 0) − ������ (������, ������, ������). 降落漏斗： 抽水时，井中心降深最大，离井越远降深越小，形成的漏斗状 水头下降区. 影响半径： 从抽水井到实际观测不到水位降深处的径向距离.
地质勘察报告中的地下水动力学分析
地质勘察报告中的地下水动力学分析地质勘察报告是对地下水资源的调查、评价和开发利用的重要文件。
其中的地下水动力学分析是对地下水流动规律、水文特性等进行研究的关键部分。
本文将从地质勘察报告的角度出发，探讨地下水动力学分析的基本原理、方法和应用。
一、地下水动力学概述地下水动力学研究地下水流动的原理与规律。
地下水是指自然界中由地表水入渗入地下形成的水体，其运动受到渗透、导流、蓄积等地质因素影响。
地下水动力学研究的目的是揭示地下水的运动规律，为合理利用和管理地下水资源提供科学依据。
地下水动力学的基本原理包括达西定律、水头和等势线理论，以及流体流动的守恒方程等。
通过这些原理，可以确定地下水的渗透方向、流速和流量等关键参数。
二、地下水动力学分析方法1. 地下水位及水头测量方法地下水位是地下水埋藏深度与地表之间的垂直距离，它是研究地下水动力学中的一个重要参数。
测量地下水位可以使用孔内水位仪、压力测量仪、液面计等设备进行。
同时，根据水头差异来分析地下水运动特征也是常用的方法。
水头是指地下水流动过程中压力能的体现，通常通过测量井中水位和大气压力，计算得出相应的水头值。
2. 渗透系数与导水性试验渗透系数是描述地下岩石或土壤介质透水性能的重要参数之一。
导水性试验是一种常用的测定渗透系数的方法，其原理是通过人为控制水头差，测量渗透液流经样品后的流量和时间，从而计算出渗透系数值。
3. 地下水流动模拟地下水流动模拟是一种基于数学模型的方法，通过建立流体力学的守恒方程和边界条件，模拟地下水在地下岩石或土壤中的运动过程。
常用的地下水流动模拟软件有MODFLOW、Visual MODFLOW等，它们可以通过输入地下水位、渗透系数等参数，模拟地下水的流动速度、流向和流量等信息。
这些模型的建立与研究可为地下水资源的开发利用提供科学依据。
三、地下水动力学分析的应用1. 地下水资源评价地下水资源评价是对地下水储量、水质、补给量等进行研究，为地下水资源的合理开发和管理提供科学依据。
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《地下水动力学》实验报告班级：地质10-4班姓名：顾春生学号：05102064实验一：thise 曲线配线法求参一、实验名称配线法求参。
二、实验性质必做。
三、实验类型验证、研究。
四、实验目的掌握配线法求参的原理，并利用EXCEL 或者Visual Basic 等编程工具进行配线法的编程分，根据抽水试验资料进行水文地质参数计算。
五、实验内容5.1. 原理：：配线法是《地下水动力学》中介绍的求取水文地质参数的一大类方法。
5.1.2 无补给无限承压含水层完整井非稳定流定流量抽水Theis公式：，，配线法：参数计算公式：(曲线未作处理)曲线：，曲线：，Question表为抽水实验观测数据。
5.2.1 Theis井函数求参Theis公式：，，文件名：实验一（泰斯曲线.xls）Theis表中包含双对数坐标的配线法图形，A、B列为抽水实验观测数据(单位：min、m)。
Q、R、S列分别为标准曲线的1/u、u、W(u)，图中的标准曲线即是用Q、S列生成的。
横轴、纵轴的偏移量Min、Max分别为双对数坐标的偏移量，向左取负值。
Offset为偏移量的对数值，单元格为I24与I26（记为）。
单元L23抽水量（）,单元L24为观测孔距抽水井径向距离，L25为计算的T值（），L26为计算的值。
$L$23为取单元L23的绝对引用。
C、D列为A、B列偏移后的数值，E列为计算误差，公式如下：，在山西某地一承压含水层中进行抽水，含水层的顶、底板绝对隔水，抽水时侧向边界尚无影响。
14号孔为完整抽水井，抽水量为60m3/h。
2号观测孔距抽水孔43m，15号观测孔距抽水孔125m。
求导水系数和贮水系数。
(参考值：T=180m2/d，S=3.7×10-4)#2 s-t数据：#2 s-t曲线：分析：#15 s-t数据：#15 s-t曲线：分析：s-t /r*r数据：s-t /r*r曲线：分析：实验二：Hantush-Jacob井函数配线法求参一、实验名称配线法求参。
二、实验性质必做。
三、实验类型验证、研究。
四、实验目的掌握配线法求参的原理，并利用EXCEL或者Visual Basic等编程工具进行配线法的编程分，根据抽水试验资料进行水文地质参数计算。
五、实验内容2.1. 原理配线法是《地下水动力学》中介绍的求取水文地质参数的一大类方法。
2.2.1 越流含水层完整井稳定流定流量抽水Hantush-Jacob公式：，为Bessel函数，可用Excel工程函数库计算，也可利用附录程序BessK0(x)计算。
配线法公式：2.2.2 Hantush-Jacob井函数求参2.2.3 越流含水层完整井非稳定流定流量抽水Hantush-Jacob公式：可利用附录程序w(x, y)函数计算（成品见下页）。
，2.2.4题目：2.2.5配线需要掌握的过程：井函数计算程序(见末页附录)横轴、纵轴的偏移量Min、Max分别为双对数坐标的偏移量，向左取负值。
Offset为偏移量的对数值，单元格为I27与I29（记为）。
先移动图形，选择合适的，填入单元L25。
单元L26抽水量（）,单元L27为观测孔距抽水井径向距离，L28为计算的T值（），L29为计算的值。
$L$25为取单元L25的绝对引用。
C、D列为A、B列偏移后的数值，E列为计算误差，公式如下：，2.2.6配线结果：曲线：Hantush-Jacob表中包含双对数坐标的配线法图形，A、B列为抽水实验观测数据，单位为min、m。
标准曲线的绘图数据在Data 表中。
滚动条ScrollBar1、ScrollBar2控制坐标偏移量。
2.2.7结果分析：附录：井函数计算程序' This calculates drawdowns for flow to a well from the Theis solution.Function Exp1(x)A0 = -0.57721566a1 = 0.99999193a2 = -0.24991055A3 = 0.05519968A4 = -0.00976004A5 = 0.00107857B0 = 0.2677737343B1 = 8.6347608925B2 = 18.059016973B3 = 8.5733287401B4 = 1c0 = 3.9584969228c1 = 21.0996530827c2 = 25.6329561486c3 = 9.5733223454C4 = 1If x <= 1 ThenExp1 = -Log(x) + A0 + x * (a1 + x * (a2 + x * (A3 + x * (A4 + x * A5)))) Elsep1 = B0 + x * (B1 + x * (B2 + x * (B3 + x * B4)))P2 = c0 + x * (c1 + x * (c2 + x * (c3 + x * C4)))Exp1 = (p1 / P2) * Exp(-x) / xEnd IfEnd Function' To compute the Hantush leaky-aquifer function W(x,y). Append routines to ' compute Exp1(x),ExpInt(n,x),BessK0(x),BessI0(x)and BessI1(x).Function w(x, y)If x = 0 Thenw = 2 * BessK0(y)Elser = 1t = y ^ 2 / (4 * x)b = 2 * xIf y <= b Thenw = 0n = 0Doterm = r * ExpInt(n + 1, x)w = w + termn = n + 1r = r * (-t) / nLoop Until Abs(term) < 0.0000000001Elsew = 2 * BessK0(y)n = 0Doterm = r * ExpInt(n + 1, t)w = w - termn = n + 1r = r * (-x) / nLoop Until Abs(term) < 0.0000000001End IfEnd IfEnd Function' To compute the exponential integral of order n for n >=0.Function ExpInt(n, x)If n = 0 ThenExpInt = Exp(-x) / xElseIf n = 1 ThenExpInt = Exp1(x)ElseIf (n > 1) And (x <= 5) Thena = Exp1(x)For i = 2 To na = (Exp(-x) - x * a) / (i - 1)Next iExpInt = aElseIf (n > 1) And (x > 5) ThenN1 = Int(x)t = x + N1a = 1 + N1 / t ^ 2 + N1 * (N1 - 2 * x) / t ^ 4 + N1 * (6 * x ^ 2 - 8 * N1 * x + N1 ^ 2) / t ^ 6a = a * Exp(-x) / tIf n <= N1 Theni = N1Do While i > ni = i - 1a = (Exp(-x) - i * a) / xLoopExpInt = aElsei = N1Do While i < ni = i + 1a = (Exp(-x) - x * a) / (i - 1)LoopExpInt = aEnd IfEnd IfEnd Function' To calculate the modified Bessel function K0(x) for 0<x<infinity.Function BessK0(x)A0 = -0.57721566a1 = 0.4227842a2 = 0.23069756A3 = 0.0348859A4 = 0.00262698A5 = 0.0001075A6 = 0.0000074B0 = 1.25331414B1 = -0.07832358B2 = 0.02189568B3 = -0.01062446B4 = 0.00587872B5 = -0.0025154B6 = 0.00053208If x <= 2 Thent = (x / 2) ^ 2BessK0 = A0 + t * (a1 + t * (a2 + t * (A3 + t * (A4 + t * (A5 + t * A6)))))BessK0 = BessK0 - Application.Ln(x / 2) * BessI0(x)Elset = 2 / xBessK0 = B0 + t * (B1 + t * (B2 + t * (B3 + t * (B4 + t * (B5 + t * B6)))))BessK0 = BessK0 * Exp(-x) / Sqr(x)End IfEnd Function' To compute the modified Bessel function I0(x) for 0<x<infinity.Function BessI0(x)A0 = 1a1 = 3.5156229a2 = 3.0899424A3 = 1.2067492A4 = 0.2659732A5 = 0.0360768A6 = 0.0045813B0 = 0.39894228B1 = 0.01328592B2 = 0.00225319B3 = -0.00157565B4 = 0.00916281B5 = -0.02057706B6 = 0.02635537B7 = -0.01647633B8 = 0.00392377If x <= 3.75 Thent = (x / 3.75) ^ 2BessI0 = A0 + t * (a1 + t * (a2 + t * (A3 + t * (A4 + t * (A5 + t * A6)))))Elset = 3.75 / xBessI0 = B0 + t * (B1 + t * (B2 + t * (B3 + t * (B4 + t * (B5 + t * (B6 + t * (B7 + t * B8))))))) BessI0 = BessI0 * Exp(x) / Sqr(x)End IfEnd Function。