第四章-1 地下水的运动
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水文地质-地下水的运动
第三节 地下水向井的稳定运动
四、裘布依公式的讨论
（2）抽水井流量与井径的关系
但实际情况远非如此,井径 对流量的影响比Dupuit公 式反映的关系要大得多。
第三节 地下水向井的稳定运动
四、裘布依公式的讨论
（3）水跃对裘布依公式计算结果的影响
在潜水的出口处一般都存 在渗出面。当潜水流入井 中时也存在渗出面,也称水 跃，即井壁水位hs高于井 中水位hw(图4一10)，而潜 水井的Dupuit公式并没有 考虑渗出面的存在。
H Z p
图4-5 流网示意图
在渗流场中，把水头值相等的点连成线或面就构成了等水 头线或等水头面。
流网是由等水头线和流线所组成的正交网格。流网直观地 描述了渗流场（或流速场）的特征。它可以是正方形、长 方形或曲边方形。
第二节 地下水运动规律
水流类型
一维流任意点的水力坡度均相等（
图4-6a）；
s1=1.00 m s2=1.75 m s3=2.50 m 求K？
Q1=4500 m3/d； Q2=7850 m3/d； Q3=11250 m3/d；
第三节 地下水向井的稳定运动
五、地下水流向非完整井和直线边界附近的完整井
1、承压水非完整井 当α=1时，A=0，就变成 完整井公式，当α很小， A值很大，则公式变为：
第三节 地下水向井的稳定运动
五、地下水流向非完整井和直线边界附近的完整井
2、潜水非完整井 潜水非完整井可以看做上段 是潜水完整井，下段是承压 水非完整井。这样可以近似 的看做总流量Q等于两段Q1 和Q2的和。
第三节 地下水向井的稳定运动
裘布衣假设：
天然水力坡度为0，井附近水力坡度<1/4； 含水层是均质各向同性的，含水层的底板
水文地质第四章1
3、当抽水井是建在无充分就地补给（无定 水头）广阔分布的含水层之中。若观测孔中 的s值在s-lgr曲线上能连成直线，则可根据 观测井的数据用裘布依型公式来计算含水层 的渗透系数
4、在取水量远小于补给量的地区，可以先 用上述方法求得含水层的渗透系数，然后 再用裘布依公式大致推测在不同取水量的 情况下境内及附近的地下水位降值
只有当雷诺数小于1~10时地下水运动才服 从达西公式。 大多情况下地下水的雷诺数一般不超过1； 例如，地下水以u=10m/d的流速在粒径为 20mm的卵石层中运动，卵石间的孔隙直径 为3mm（0.003m），当地下水温为15℃时， 运动粘滞系数γ=0.1m2/d，则雷诺数为？
（二）非线性渗透定律
当地下水在岩石的大孔隙，大裂隙，大溶洞中及取 水构筑物附近流动时，Re>10，紊流。 紊流运动的规律称为谢才公式（哲才公式）
D、地下水径流从水位高处向低处流动
达西定律要满足条件为（ ） A、地下水流的雷诺数Re<1～10 B、地下水流的雷诺数1～10<Re<20～60 C、地下水流的雷诺数Re>20～60 D、地下水流的雷诺数可以为任何值
一潜水含水层均质，各向同性，渗透系数 为15m/d，其中某过水断面A的面积为 100m2，水位为38m，距离A断面100米的 断面B的水位为36m，则断面A的日过流量 是（ ）m3
裘布依公式推导的假设条件
1、水力坡度：天然水力坡度等于零，抽水时为了 用流线倾角的正切代替正弦，则井附近的水力坡 度不大于1/4。 2、含水层是均质各向同性的，含水层的底板是隔 水的。 3、边界条件：抽水时影响半径的范围内无入渗， 无蒸发，每个过水断面上流量不变；在影响半径 范围以外的地方流量为零；在影响半径的圆周上 为定水头边界。 4、抽水井内及附近都是二维流（即抽水井内不同 深度处的水头降低是相同的。
水文地质学基础 第四章 地下水运动的基本规律.
第四章 地下水运动的基本规律
1.渗透与渗流
渗透： 地下水在岩石空隙中的运动
渗流是一种假想水流。
假想水流应满足下列条件： （1）性质（如密度、粘滞
性等）和真实地下水相同； （2）充满含水层的整个空
间； （3）运动时，在任意岩石
体积内所受的阻力与真实水流 相同；
（4）通过任一断面的流量 及任一点的压力或水头均和实 际水流相同。 渗流区或渗流场：假想水流所 占据的空间。
• 流线：是渗流场中某一瞬时的一条线，线上各水 质点在此瞬时的流向均与此线相切。
• 迹线：则是对水质点运动所拍的电影。在稳定流 条件下，流线与迹线重合。
一、均质各向同，流线与等水头线构成 正交网格。 • 分析均质各向同性介质中的稳定流网。 • 徒手绘制定性流网
地下水的运动绝大多数服从Darcy定律。
二、非线性渗透定律—哲才（Chezy）定律
地下水在较大的空隙中运动且流速较大时，呈紊 流运动，此时的渗流服从哲才定律。有：
1
Q KI 2
1
V KI 2
即此时渗透流速V与水力梯度I的1/2次方成正比.
4.2 流 网
• 流网：在渗流场的某一典型剖面或切面上，由一 系列等水头线与流线组成的网格.
2.层流和紊流
层流运动：水质点作有秩序的、互不混杂的流动. 紊流运动：水质点无秩序的、互相混杂的流动.
地下水在岩石空隙中的运动速度一般较慢，大多为层流 运动。只有在大裂隙、溶洞中地下水流速大，才可能出现紊 流运动。此外，在抽水井附近小范围内，当降深很大时，流 速增大，也可出现紊流现象。
3. 稳定流和非稳定流
实际流速，ω有：
Q Kw h KwI Vw L
Q＝ ω／·u＝ ω·ne·u＝
1.渗透与渗流
渗透： 地下水在岩石空隙中的运动
渗流是一种假想水流。
假想水流应满足下列条件： （1）性质（如密度、粘滞
性等）和真实地下水相同； （2）充满含水层的整个空
间； （3）运动时，在任意岩石
体积内所受的阻力与真实水流 相同；
（4）通过任一断面的流量 及任一点的压力或水头均和实 际水流相同。 渗流区或渗流场：假想水流所 占据的空间。
• 流线：是渗流场中某一瞬时的一条线，线上各水 质点在此瞬时的流向均与此线相切。
• 迹线：则是对水质点运动所拍的电影。在稳定流 条件下，流线与迹线重合。
一、均质各向同，流线与等水头线构成 正交网格。 • 分析均质各向同性介质中的稳定流网。 • 徒手绘制定性流网
地下水的运动绝大多数服从Darcy定律。
二、非线性渗透定律—哲才（Chezy）定律
地下水在较大的空隙中运动且流速较大时，呈紊 流运动，此时的渗流服从哲才定律。有：
1
Q KI 2
1
V KI 2
即此时渗透流速V与水力梯度I的1/2次方成正比.
4.2 流 网
• 流网：在渗流场的某一典型剖面或切面上，由一 系列等水头线与流线组成的网格.
2.层流和紊流
层流运动：水质点作有秩序的、互不混杂的流动. 紊流运动：水质点无秩序的、互相混杂的流动.
地下水在岩石空隙中的运动速度一般较慢，大多为层流 运动。只有在大裂隙、溶洞中地下水流速大，才可能出现紊 流运动。此外，在抽水井附近小范围内，当降深很大时，流 速增大，也可出现紊流现象。
3. 稳定流和非稳定流
实际流速，ω有：
Q Kw h KwI Vw L
Q＝ ω／·u＝ ω·ne·u＝
新教材高中地理第四章水的运动第一节陆地水体及其相互关系课件新人教版选择性必修第一册
第四章 水的运动
图示陆地水体的相互关系
第四章
2 | 陆地水体的相互关系
水的运动
1.陆地水体之间存在水的交换和转化,其中⑩河流 呈线状且 流动性 好,是连接其 给季节
主要影响因素
流量的季节变化
补给 多雨 雨水
季节
季节性 积雪融 水补给
_春__季___
及其季节变化 降水 和年际变化
我国主要分布地区:普遍,尤以东部 季风区最为典型
第四章 水的运动
1 |陆地水体及其相互关系
鸣沙山和月牙泉是大漠戈壁中的一对“双生姐妹”,“山以灵而故鸣,水以神而 益秀”,有“鸣沙山怡性,月牙泉洗心”之称,为“敦煌八景”之一。高大的鸣沙 山环抱着月牙形洼地,泉水在洼地汇聚形成月牙泉(见下图右下角照片)。一片绿 洲,一湾清泉,就这样躺在鸣沙山的怀抱里,在茫茫沙漠之中,这是怎样的一种存 在?它们出现的好像那么突兀,但却又是那么的和谐。这湾清泉,静卧荒漠,千年不 涸,清澈的如同女子的眼眸,在滚滚黄沙中,静观云卷云舒。月牙泉素以“千年不 干”著名,但近年来日趋干涸,当地政府呼吁“拯救千年月牙泉”。
第四章 水的运动
问题 1.分析月牙泉主要的补给水源,并探讨月牙泉是如何形成的。 提示:主要从位置、气候、地形等方面分析月牙泉主要的补给水源及形成过程。 2.月牙泉为何近年来日趋干涸? 提示:从补给类型、人类活动等方面分析。 3.推测月牙形聚水洼地的成因。
提示:从图文材料中获取信息。
第四章 水的运动
1 | 陆地水体 1.陆地水体类型:陆地水体包括 ① 河流 、② 湖泊、③ 冰川 、沼泽、④ 地下水等。 2.自然环境对陆地水体的影响:气候湿润地区⑤ 河网密度大,水量丰富;气候寒冷 的高纬度、高海拔地区⑥冰川发育;地势较低的地区容易积水形成⑦ 湖泊或沼泽 。 3.陆地水体对自然环境的影响:河流、湖泊、沼泽对周边⑧ 气候 具有调节作用;冰 川、河流是塑造⑨ 地表形态 的主要动力。 4.陆地水体与人类活动关系密切,不仅是提供人类活动所必需的淡水资源,而且还 具有航运、发电、水产养殖、生态服务等价值。
第四单元水的运动知识点 高中地理人教版(2019)选择性必修1
四、水的运动考向：河流的补给类型及水体间的关系★★ 1、陆地水体的相互补给关系（1）河流水与湖泊水：枯水期：湖泊水补给河流水；丰水期：河流水补给湖泊水。
（2）河流与地下水：丰水期：河流补给地下水；枯水期：地下水补给河流。
2、河流主要补给类型及其特点 补给类型补给 季节 补给结果及原因 影响因素我国(主要) 分布地区 径流量的季节变化示意图(以我国为例) 雨水补给 雨季河流最主要的补给形式，并在雨季形成汛期 降水量东部季风区季节性积雪融水补给春季温带、寒带的冬季积雪，春暖后融化，但因积雪量较少，仅形成春汛气温高低和积雪量东北地区永久性冰川融水补给夏季 夏季冰川融化，形成夏汛； 冬季冰川封冻，河流断流气温高低西北和青藏高原地区湖泊水补给 全年 对河流径流量起着调节作用 （削峰补枯）湖泊水与河流水的相对水位 普遍地下水补给 全年 是河流稳定而可靠的补给水源地下水与河流水的相对水位普遍1、水文特征分析角度影响因素流量（大小） 降水量与流域面积越大，一般河流流量越大。
水位（高低和变化）汛期（时间及长短）决定于河流的补给类型：①分布在湿润地区、以雨水补给为主的河流，水位变化由降水特点决定；②分布在干旱地区、以冰雪融水补给为主的河流，水位变化由气温决定结冰期（有无或长短） 无结冰期，最冷月均温＞0 ℃；有结冰期，最冷月均温＜0 ℃凌汛（有或无）发生凌汛必须具备两个条件：①有结冰期；②由较低纬流向较高纬的河段。
含沙量（大小）地形坡度越大、地面物质越疏松、植被覆盖越低、降水强度越大，河流含沙量越大。
河流水文特征对航运有利影响：水量大，流量平稳，丰水期长（水深），无结冰期（通航时间长），含沙量小（少淤）人类活动对河流水文特征的影响：①破坏植被：地表径流量增加，使河流水位陡涨陡落；含沙量增加。
②植树种草：地表径流减少，使河流水位升降缓慢；含沙量减少。
③硬化路面：增加地表径流，使河流水位都涨陡落。
④铺设渗水砖：减少地表径流，增加地下径流，河流水位平缓。
水文地质学基础中国地质大学(武汉)4_渗流基本定律
13
在研究地下水运动时，由于地下水的流速非常缓慢，
速度水头相对于测压水头是微不足道的，因此，可忽略速
度水头，而用测压水头代替总水头，即
H Z p
伯诺里能量方程适用条件
➢ 水是不可压缩的理想液体；
➢ 水流是稳定流；
➢ 作用在流体上的质量力只考虑重力；
➢ 水流为均匀流或缓变流，其中流线几乎是平行的，并 且流线曲率很小，流线几乎是直线，流量沿程不变。
流线反映的是某时刻流体的流速向量，迹线是反 映流体中某一质点不同时间走过的轨迹；因此流线 可看作水质点运动的摄影，迹线则可看作对水质点 运动所拍摄的电影。
水文地质学基础
5
过水断面与流量 垂直于所有流线的横截面，称为过水断面(渗流断
面)。
3
1
2
过水断面
单位时间内通过渗流断面的地下水体积称为渗透
流量。
水文地质学基础
16
4.3 地下水运动的研究方法
特点： 流线不能相交；流线不 能是一条折流线示意图
水文地质学基础
3
基本概念
迹线：渗流场中某一时段内某一质点的运动轨迹。
迹线的特点： 对于每一个水质点都有一
个运动轨迹，所以迹线是一簇 曲线，而迹线只随质点不同而 异，与时间无关。
地下水迹线示意图
水文地质学基础
4
流线和迹线都是流场中的一簇曲线，都与流体的 运动有关，但各自代表了不同的概念：
Re
d
v
从层流转化为紊流时的临界 雷诺数，称为上临界雷诺数；
Re：雷诺数，是一个无因次量； υ：断面上水的平均流速，L/T ；
从紊流转化为层流时的临界雷 诺数，称为下临界雷诺数。
ν：运动粘滞系数，L2/T，表征
第四章_水的运动—2022-2023学年高二地理人教版(2019)选择性必修1大单元“四步复习法”
第四章水的运动—2022-2023学年高二地理人教版（2019）选择性必修1大单元“四步复习法”第一步：单元学习目标整合第二步：单元思维导图回顾知识第三步：单元重难知识易混易错1.绘制示意图，解释各类陆地水体之间的相互关系。
例题：下图示意我国北方某区域城市、河流和地下水位分布情况。
据此完成下面小题。
（1）a点上游河段（）A.河流补给地下水B.西岸河流补给地下水，东岸地下水补给河流C.地下水补给河流D.西岸地下水补给河流，东岸河流补给地下水（2）图示区域甲河流域的两个地下水漏斗区（地下水位低值中心）的成因最可能是（）A.地势低洼聚水B.喀斯特地貌发育C.植被遭到破坏D.过度抽取地下水（3）为缓解地下水漏斗问题，适宜采取的措施有（）A.从乙河向甲河调水B.减少生活用水供应量C.工业冷却水循环利用D.提高经济作物种植比重2.运用世界洋流分布图，说明世界洋流的分布规律，并举例说明洋流对地理环境和人类活动的影响。
洋流对气候发生虽然并非直接的，却是巨大的影响，许多沿海地区的温度和降水状况都与附近的洋流有关。
例如热带大陆西岸由于受加利福尼亚寒流、秘鲁寒流、加那利寒流和本格拉寒流的影响而形成热带西岸多雾干旱气候；又如温带海洋性气候，欧洲和北美洲的温带海洋性气候受挪威暖流和北太平洋暖流的影响可以逼近高纬度；冬季，湾流的水温要比周围海水高出8摄氏度以上，加上流量极大，因而对沿途气候产生很大的影响，使得等温线在北大西洋东北向北凸出。
湾流给西北欧带来的热量，若按大陆沿岸线的平均值估算，每千米约相当于6000万吨煤炭燃烧的能量，使平均气温比北半球其他同纬度地区高出16~20摄氏度。
虽然东北欧已地处寒带，但受湾流的影响，港口终年不冻，降雨量也特别充沛，沿途山坡和平原林木葱茏，花草茂盛，呈现出一派温带的自然风光。
洋流也会产生较大的经济效益，寒暖流交汇的海域常常能形成大型渔场。
如台湾暖流和黄海沿岸流在舟山群岛交汇，水温和盐分适于鱼类生长，再加之长江、钱塘江等江河从陆上带来丰富的饵料，因此舟山海域生存了大量鱼类，这也是舟山市能够成为中国最大海产品生产、加工、销售基地的决定性因素。
水文地质学基础第四章
（一）基本概念
• 同一点各方向上渗透性相同的介质称为各向同性介质 （isotropy）； • 同一点各方向上渗透性不同的介质称为各向异性介质 （anisotropy）； • 均质（homogencity）、非均质（inhomogencity）：指渗 透系数K与空间坐标的关系，即不同点的渗透系数K是否 相同； • 各向同性、各向异性：指同一点不同方向的渗透系数K是 否相同； • 均质与非均质及各向同性与各向异性是两组互相独立的 概念。在实际问题中，它们之间的任何一种组合都可能 存在，即均质各向同性、均质各向异性及非均质各向同 性、非均质各向异性多孔介质都可能存在。
4.1 渗流基本概念及地下水的运动形态
• 水头：水流中空间上某点所具有的总势能。根据水力学原理
，水流运动中任意点总水头可表示为：
在渗流场中：
4.2 重力水运动的基本规律
（一）达西定律
• 达西(1856年):法国水力学家 ，通过大量实验得到线性渗透 定律。 • 实验：装有砂的圆筒（图)。
水由筒的上端加入,流经砂柱,由
V = KI
水在多孔介质中的渗透流速与水力梯度 的一次方成正比——达西定律（线性渗透定律）。
（二）渗透流速（V）
• 过水断面ω：指砂柱的横断面积
在该面积中,包括砂颗粒所占据的面积及空隙
所占据的面积，而水流实际流过的面积是扣除结
合水所占据的范围以外的空隙面积 ,即:
ne
式中: n — 有效空隙度。 e
转化定律在地下水流运动中的具体体现。
注意：
既然机械能消耗于渗透途径上，因此，求算水力
梯度I时,水头差必须与相应的渗透途径相对应。
（四）渗透系数(K) 渗透系数的概念： • 渗透系数—表征岩石渗透性能的定量指标。 • 渗透系数的单位：一般采用m/d、cm/s • 渗透系数的物理意义： 由达西公式(V = KI）可知：
新教材高中地理第四章水的运动章末总结课件新人教版选择性必修第一册
（5）流量过程曲线变化和缓的河流，多是由地下水补给，也可能是热 带雨林气候区或温带海洋性气候区的河流，还可能是因为水库的调节作用。
[2020北京东城一模] 下图为我国某河流的补给结构示意图，其中甲表 示浅层地下水补给。读下图，回答下面两题。
1. 图中( B )
A. a表示深层地下水补给
B. b表示冰川融水补给
大小
、降水强度、降水的季节变化和气温 ，水位的变化越大；欧洲的河
和水
高低等的影响
流和热带雨林地区的河流，水
位
量和水位的变化则较小
水文 特征
影响因素
举例
续表
我国东部季风区的大多数河流
湿润和半湿润区的外流河，以雨水补
水源
，如长江、黄河、珠江等以雨
给为主，冰雪融水补给为辅；干旱和
补给
水补给为主；我国西北内陆的
3. 科罗拉多河年内流量变化显著，流量最大的季节是( B )
A. 春季
B. 夏季
C. 秋季
D. 冬季
[解析] 落基山脉海拔高，冬春季节受西风影响，降水较多，科罗拉多河上
游及源头地区冰雪量较大，夏季气温显著升高，冰雪融水量大，流量最大，
故选B。
4. 与胡佛大坝建成之前相比，大坝建成后下游( D )
满足两个条件：一是位于中高纬度 凌汛 地区，有结融冰现象；二是由较低
纬度流向较高纬度的河段
我国黄河的上游和下游河段；俄 罗斯注入北冰洋的三大河流
续表
水文 特征
影响因素
举例
直接受气温影响：①无结冰期，最冷
结冰
我国的黑龙江有长达半年的结
月均温>0°C；②有结冰期，最冷月
期
冰期
均温<0°C
[2020北京东城一模] 下图为我国某河流的补给结构示意图，其中甲表 示浅层地下水补给。读下图，回答下面两题。
1. 图中( B )
A. a表示深层地下水补给
B. b表示冰川融水补给
大小
、降水强度、降水的季节变化和气温 ，水位的变化越大；欧洲的河
和水
高低等的影响
流和热带雨林地区的河流，水
位
量和水位的变化则较小
水文 特征
影响因素
举例
续表
我国东部季风区的大多数河流
湿润和半湿润区的外流河，以雨水补
水源
，如长江、黄河、珠江等以雨
给为主，冰雪融水补给为辅；干旱和
补给
水补给为主；我国西北内陆的
3. 科罗拉多河年内流量变化显著，流量最大的季节是( B )
A. 春季
B. 夏季
C. 秋季
D. 冬季
[解析] 落基山脉海拔高，冬春季节受西风影响，降水较多，科罗拉多河上
游及源头地区冰雪量较大，夏季气温显著升高，冰雪融水量大，流量最大，
故选B。
4. 与胡佛大坝建成之前相比，大坝建成后下游( D )
满足两个条件：一是位于中高纬度 凌汛 地区，有结融冰现象；二是由较低
纬度流向较高纬度的河段
我国黄河的上游和下游河段；俄 罗斯注入北冰洋的三大河流
续表
水文 特征
影响因素
举例
直接受气温影响：①无结冰期，最冷
结冰
我国的黑龙江有长达半年的结
月均温>0°C；②有结冰期，最冷月
期
冰期
均温<0°C
第四章水的运动复习课件-高中地理人教版(2019)选择性必修1
考点
2.河流与地下水
相互补给，高水位补给低水位。 一般情况下，河流丰水期河流水补给地下水，河流枯水期地下水补 给河流水。
考点梳理
3.河流与冰川、积雪 冰川和积雪融水是河流的重要补给，补给水量随着气温变化而变化 。在高山永久积雪地区，夏季气温高，冰川融水量大，河流径流量大。 在冬季有积雪的地区，春季气温回升，积雪融化，河流出现春汛。
地理实践 能够收集厄尔尼诺、拉尼娜现象相关材料，分析说明其对气候的影响 力
考点梳理
1.陆地水体及其相互关系
1. 陆地水体 （1）类型：包括河流、湖泊、冰川、沼泽和地下水等。 （2）特点 ①水量只占全球水储量的3.47%，但在自然环境中的作用非常巨大。 ②其类型、水量、分布等受自然条件的制约。
制约因素 气候湿润地区 高海拔、高纬度地区 地势较低地区 断陷凹地
第四章 水的运动
课标解读
课程标准
绘制示意图，解释各类陆地水体之间的相互关系。运用世界洋流分布图，说明世界洋流的分布规 律，并举例说明洋流对地理环境和人类活动的影响。运用图表，分析海—气相互作用对全球水热 平衡的影响，解释厄尔尼诺、拉尼娜现象对全球气候和人类活动的影响。
人地协调 观 核 心 素 综合思维 养 目 标 区域认知
水位 大或小，汛期出现 水位高。河流流量相同的情况下，河道的宽窄、深浅影响水位的低与
的时间及长短 高
河流流量的大小主要取决于河流的补给量与流域面积的大小。一般来
流量 大或小
讲，补给量与流域面积越大，河流流量越大。河流流量的时间变化主
要取决于河流的补给方式
与流域内植被状况、地形坡度、地面物质结构及降水强度等有关。一
②按成因划分 a风海流:盛行风吹拂海面，推动海水随风漂流，并且使上层海水带动下层海水流动，在海洋表层形成规模很大的洋 流。如：盛行西风和信风。 b补偿流：由风力和密度差异所形成的洋流，使海水从一个海区大量流出，而相邻海区的海水流过来进行补充。 c密度流：因海水温度、盐度不同，导致海水的密度不同，引起的海水流动。 表层海水：由海面高的、密度小的海区流向海面低的、密度大的海区 深层海水：由高密度区流向低密度区。 地中海与大西洋之间（直布罗陀海峡） 红海与印度洋之间（曼德海峡） （4）洋流的形成因素 ①盛行风：海洋水体运动的主要动力。 ②海陆分布 ③地转偏向力：北半球向右偏，南半球向左偏 ④海水密度差异
湘教版高中地理新教材第四章第一节水循环
9.下列属于城市植生滞留槽的建设对城市环境影响的是( ) A． 发挥生物滞水功能，根治城市内涝 B． 加重地表土壤干燥度，导致城市气温日较差增大 C． 调节城市局部气候，缓解城市热岛效应 D． 增加地表水下渗，根治城市地下水水位下降
四、洪涝灾害防治
感知洪涝
鱼鳞坑具有一定的蓄水能力,再加上植树造林,可保土、保水、保肥。 引河湖水灌溉,修建水库,跨流域调水、填河改陆、围湖造田 人类活动能够干预和影响水循环哪些环节？ 大气圈、水圈、岩石圈、生物圈。 (2)海洋水在太阳辐射作用下，大量的海水(A)______形成水汽，水汽被(B)________到陆地上空，在适当的条件下凝结形成(C)_____，降落到地面的水，通过(F)___________和 (D)_________ 又返回海洋，这种水循环称为_________循环，它使陆地水不断得到_______、_________，使水资源得以______。 B． 淹没耕地，造成冬小麦减产或绝收 城市铺设渗水砖可以增加下渗;城市路面硬化,可减少下渗 A． 淹没村庄，造成人员伤亡、财产损失 下图是我国某城市依据“海绵城市”原理建设的道路绿化带。 B． “蓝水”的数量与“绿水”的数量完全相同 内因是水的三态变化,使水的转移、能量的交换成为可能。 盐湖面积多年稳定，表明该流域的多年平均实际蒸发量( ) 我国洪涝灾害发生频率高,影响范围广,对经济社会发展和人民生命财产安全构成严重威胁。 水循环的概念及联系的圈层？ D． 加剧城市热岛效应 运用水循环示意图,说明水循环的过程和主要环节。 长江下游地势低平，易造成排水不畅； 地球上的水体主要包括哪些类型？主体是那种类型？ 直径分别约为1 384千米、273 千米、56 千米。 冰块阻塞水流的现象称为“凌汛”，一般发生于冬季河水开始封冻和春季河水开始解冻时。 下图示意我国西北某闭合流域的剖面，该流域气候较干，年均降水量仅为210毫米，但湖面年蒸发量可达2 000毫米，湖水浅，盐度饱和，水下已形成较厚盐层。 河流众多，河流流量大； 植树造林、修建水库可以增加局部地区的水汽供应量 水循环主要包括哪些环节？ 图中的三个水珠并不太大,但地球却被称为“水的行星”,你知道其中的原因吗？
四、洪涝灾害防治
感知洪涝
鱼鳞坑具有一定的蓄水能力,再加上植树造林,可保土、保水、保肥。 引河湖水灌溉,修建水库,跨流域调水、填河改陆、围湖造田 人类活动能够干预和影响水循环哪些环节？ 大气圈、水圈、岩石圈、生物圈。 (2)海洋水在太阳辐射作用下，大量的海水(A)______形成水汽，水汽被(B)________到陆地上空，在适当的条件下凝结形成(C)_____，降落到地面的水，通过(F)___________和 (D)_________ 又返回海洋，这种水循环称为_________循环，它使陆地水不断得到_______、_________，使水资源得以______。 B． 淹没耕地，造成冬小麦减产或绝收 城市铺设渗水砖可以增加下渗;城市路面硬化,可减少下渗 A． 淹没村庄，造成人员伤亡、财产损失 下图是我国某城市依据“海绵城市”原理建设的道路绿化带。 B． “蓝水”的数量与“绿水”的数量完全相同 内因是水的三态变化,使水的转移、能量的交换成为可能。 盐湖面积多年稳定，表明该流域的多年平均实际蒸发量( ) 我国洪涝灾害发生频率高,影响范围广,对经济社会发展和人民生命财产安全构成严重威胁。 水循环的概念及联系的圈层？ D． 加剧城市热岛效应 运用水循环示意图,说明水循环的过程和主要环节。 长江下游地势低平，易造成排水不畅； 地球上的水体主要包括哪些类型？主体是那种类型？ 直径分别约为1 384千米、273 千米、56 千米。 冰块阻塞水流的现象称为“凌汛”，一般发生于冬季河水开始封冻和春季河水开始解冻时。 下图示意我国西北某闭合流域的剖面，该流域气候较干，年均降水量仅为210毫米，但湖面年蒸发量可达2 000毫米，湖水浅，盐度饱和，水下已形成较厚盐层。 河流众多，河流流量大； 植树造林、修建水库可以增加局部地区的水汽供应量 水循环主要包括哪些环节？ 图中的三个水珠并不太大,但地球却被称为“水的行星”,你知道其中的原因吗？
高中地理湘教版必修第一册第四章第1节水循环课件(共57张PPT)
高中地理湘教版必修第一册第四章第1节水循环课件(共57张PPT)(共57张PPT)第四章地球上的水第一节水循环课标定位1.“水的行星”2.自然界的水循环(1)海陆间循环(2)陆地内循环(3)海上内循环3.水循环的地理意义4.洪涝灾害防治素养阐释1.结合图文资料,了解地球上水圈的组成及各类水体的分布状况,明确地球上淡水资源紧缺的现状,树立节水观念和正确的人地协调观2.通过对水循环示意图的阅读分析,了解水循环的过程及类型,并能通过绘制水循环示意图,培养综合思维能力素养阐释3.通过阅读海陆间循环结构示意图,掌握水循环的地理意义,培养综合思维能力,并通过对现实生活中的具体问题的分析,提高地理实践力4.运用资料,说明常见洪涝灾害的成因和对人类活动的影响,了解避灾、防灾的措施,提升综合思维能力和地理实践力一、“水的行星”1.从形态上看地球上的水呈固态、液态和气态,分布于海洋、陆地和大气之间,形成各种水体,共同组成水圈。
2.从空间分布上看3.人类对水资源的利用(1)冰川是淡水的主体,主要分布在两极地区和中低纬度高山地区,占全球淡水储量的2/3以上。
(2)目前人类利用较多的淡水资源,主要是河水、淡水湖泊水及浅层地下水,水量约占全球淡水储量的0.3%。
二、自然界的水循环1.概念自然界的水在地理环境中的移动,以及与之相伴的状态变化。
在太阳能和地球重力的作用下,水在陆地、海洋、大气之间,通过吸收或释放热量,固、液、气三态转化,形成了永无休止的循环运动。
2.类型与环节【思考感悟】人类活动最容易影响水循环的什么环节提示:人类活动最容易影响水循环的径流环节。
如兴修水利工程,可以对径流中的水资源进行时空调配;大量砍伐树木造成蒸腾减小,水循环减弱,气候变得干旱,失去植被覆盖,下渗减少,使得地下径流减少。
三、水循环的地理意义1.把大气圈、水圈、岩石圈和生物圈有机地联系起来,使地球上的各种水体处于不断更新状态,形成了人类赖以生存的水资源,维持了全球水的动态平衡。
第四单元水的运动单元教学设计高中地理人教版选择性必修1
（二）讲授新知
在讲授新知环节，我将按照以下步骤进行：
1.介绍水循环的基本概念，包括蒸发、降水、地表径流、地下径流等环节，并解释它们之间的相互联系。
2.分析不同水体运动的特点，如河流、湖泊、地下水、海洋等，以及它们对水资源分布和利用的影响。
3.结合我国实际情况，讲解水资源分布的不均衡性，以及由此引发的水资源问题。
（二）教学设想
1.教学方法设计：
-采用问题驱动的教学方法，通过设置与生活实际相关的水资源问题，激发学生的学习兴趣和探究欲望。
-利用案例教学法，引入具体的水资源管理和保护实例，帮助学生将理论知识与实际情境相结合。
-开展小组合作学习，鼓励学生之间的交流和讨论，促进知识的共享和深化。
-结合实地考察，让学生亲身体验水循环过程，增强对水资源的直观认识。
1.激发学生兴趣，引导学生关注水资源问题，培养其探究精神。
2.注重理论与实践相结合，提高学生对水资源运动规律的理解和应用能力。
3.针对学生个体差异，实施差异化教学，关注每个学生的成长和发展。
4.培养学生的团队合作意识，鼓励学生在讨论和实践中相互学习、共同提高。
三、教学重难点和教学设想
（一）教学重难点
1.理解和掌握水循环的完整过程及其内在联系，特别是水循环与人类活动之间的相互影响。
2.分析和识别不同水体运动的特点，以及这些特点对水资源分布和利用的影响。
3.培养学生运用地理信息系统（GIS）等工具分析水资源问题，提出解决策略的能力。
4.引导学生从情感态度上认识到水资源的宝贵性，树立可持续发展的观念。
-关注学生在学习过程中的思维过程和方法掌握，以及情感态度的变化，实施形成性评价。
4.教学难点突破：
-对于水循环和水体运动规律的理解难点，通过模型演示、图解分析等方式，帮助学生建立清晰的概念框架。
在讲授新知环节，我将按照以下步骤进行：
1.介绍水循环的基本概念，包括蒸发、降水、地表径流、地下径流等环节，并解释它们之间的相互联系。
2.分析不同水体运动的特点，如河流、湖泊、地下水、海洋等，以及它们对水资源分布和利用的影响。
3.结合我国实际情况，讲解水资源分布的不均衡性，以及由此引发的水资源问题。
（二）教学设想
1.教学方法设计：
-采用问题驱动的教学方法，通过设置与生活实际相关的水资源问题，激发学生的学习兴趣和探究欲望。
-利用案例教学法，引入具体的水资源管理和保护实例，帮助学生将理论知识与实际情境相结合。
-开展小组合作学习，鼓励学生之间的交流和讨论，促进知识的共享和深化。
-结合实地考察，让学生亲身体验水循环过程，增强对水资源的直观认识。
1.激发学生兴趣，引导学生关注水资源问题，培养其探究精神。
2.注重理论与实践相结合，提高学生对水资源运动规律的理解和应用能力。
3.针对学生个体差异，实施差异化教学，关注每个学生的成长和发展。
4.培养学生的团队合作意识，鼓励学生在讨论和实践中相互学习、共同提高。
三、教学重难点和教学设想
（一）教学重难点
1.理解和掌握水循环的完整过程及其内在联系，特别是水循环与人类活动之间的相互影响。
2.分析和识别不同水体运动的特点，以及这些特点对水资源分布和利用的影响。
3.培养学生运用地理信息系统（GIS）等工具分析水资源问题，提出解决策略的能力。
4.引导学生从情感态度上认识到水资源的宝贵性，树立可持续发展的观念。
-关注学生在学习过程中的思维过程和方法掌握，以及情感态度的变化，实施形成性评价。
4.教学难点突破：
-对于水循环和水体运动规律的理解难点，通过模型演示、图解分析等方式，帮助学生建立清晰的概念框架。
地下水基础—第四章 地下水的运动
显然，在均匀流中，质点的时变加速度和位变加速 度都等于零。
非均匀流——如果沿水流方向质点流速的大小或方向发 生变化，这种水流则称为非均匀流：
缓变流——在实际水流中，流线之间的交角很小，流线 间接近平行，且各流线的曲率半径很大，使得沿流程方 向质点的流速不论大小和方向都是很缓慢的。显然，在 缓变流中，质点的时变加速度等于零，位变加速度很小 趋向于零，为近似的均匀流。
头头 头
伯诺里能量方程
Z——从某一基准面算起的单位位置势能，其大小与基准
面的选取而变化；
p——水体本身所形成的压强势能，其大小与基准面的选
取无关；
u2 ——过水断面的平均单位动能，大小仅与水流速度的大
2g
小有关；
Z
p
——单位水具有的总势能，称为测压水头。
等水头线（equipotential lines）——在某时刻，渗流 场中水头相等各点的连线，表征水势场的分布。
地下水在较大的岩石空隙中运动且流速相当大时，则呈 紊流运动。此时的渗透服从哲才定律：
K
达西定律与哲才定律应用条件的区别仅在于水的流动状 态，即层流还是紊流。地下水的流态主要取决于渗透速度， 流速较小时，一般称层流运动，在层流范围内的最大允许流 速称为临界流速Vc。若流速大于临界流速，地下水则呈紊流 运动。
第四章 地下水的运动
4.1 基本概念 4.2 地下水运动的特点 4.3 地下水运动的研究方法 4.4 重力水运动的基本规律 4.5 流网
4.2 地下水运动的特点
地下水的渗流与地表水或管槽 中的水流相比有许多的不同之处：
►不论哪一类含水介质，其通道一般 都是不规则的，它是由大小不等、形 状不同的孔隙、裂隙、溶隙（或溶穴 连接组合而成的。因此，实际的水流 通道的空间形态与方向是相当复杂的。 这就使得地下水沿程流动时水质点运 动的速度的大小与方向都在不断地变 化着（右图）。
非均匀流——如果沿水流方向质点流速的大小或方向发 生变化，这种水流则称为非均匀流：
缓变流——在实际水流中，流线之间的交角很小，流线 间接近平行，且各流线的曲率半径很大，使得沿流程方 向质点的流速不论大小和方向都是很缓慢的。显然，在 缓变流中，质点的时变加速度等于零，位变加速度很小 趋向于零，为近似的均匀流。
头头 头
伯诺里能量方程
Z——从某一基准面算起的单位位置势能，其大小与基准
面的选取而变化；
p——水体本身所形成的压强势能，其大小与基准面的选
取无关；
u2 ——过水断面的平均单位动能，大小仅与水流速度的大
2g
小有关；
Z
p
——单位水具有的总势能，称为测压水头。
等水头线（equipotential lines）——在某时刻，渗流 场中水头相等各点的连线，表征水势场的分布。
地下水在较大的岩石空隙中运动且流速相当大时，则呈 紊流运动。此时的渗透服从哲才定律：
K
达西定律与哲才定律应用条件的区别仅在于水的流动状 态，即层流还是紊流。地下水的流态主要取决于渗透速度， 流速较小时，一般称层流运动，在层流范围内的最大允许流 速称为临界流速Vc。若流速大于临界流速，地下水则呈紊流 运动。
第四章 地下水的运动
4.1 基本概念 4.2 地下水运动的特点 4.3 地下水运动的研究方法 4.4 重力水运动的基本规律 4.5 流网
4.2 地下水运动的特点
地下水的渗流与地表水或管槽 中的水流相比有许多的不同之处：
►不论哪一类含水介质，其通道一般 都是不规则的，它是由大小不等、形 状不同的孔隙、裂隙、溶隙（或溶穴 连接组合而成的。因此，实际的水流 通道的空间形态与方向是相当复杂的。 这就使得地下水沿程流动时水质点运 动的速度的大小与方向都在不断地变 化着（右图）。
第4章 地下水运动的基本规律
由水力学：
Q V
V
Q
即(对地下水也适用) 达西定律也可以另一种形式表达（流速）：
V KI 式中：V––––渗透流速，m/d，cm/s；
K––––渗透系数，m/d，cm/s； I––––水力梯度，无量纲（比值）。 具体到实际问题：
关于有效孔隙度ne： 1）ne<n； 2）一般重力释水时，空隙中有结合水、毛 细水，所以 ＜ne； 3）对于粘性土，空隙细小、结合水所占的 比例大，所以ne很小，尽管n很大； 4）对于空隙大的岩层（如大的溶隙、裂 隙），ne≈≈n。
在各向同性介质中，流线与等水头线正交；在各向 异性介质中，流线与等水头线斜交
流网的画法： 1．均质各向同性介质中的流网（稳定流） 均质各向同性介质中流线与等水头线构成 正交网格。 水文地质边界： a. 定水头边界H（t）= c；（一类边界） b. 隔水边界，零通量边界；（二类边界） c. 地下水面边界。
2）流线由源指向汇:根据补给区、排泄区判 断流线的趋向（由补给区指向排泄区）。
2、层状非均质介质中的流网 1）两层介质，渗透系数K2>K1，K2=3K1； K2中流线密度为K1的3倍，因此，K2径流强， 流量大，更多的流量通过渗透性好的介质。
2）两块介质： a. K1中等水位（头）线密，间隔数为K2的3 倍；K1中水力梯度大，K2中水力梯度小； b. 在渗透较差的K1中，消耗的机械能大，是 K2的3倍。
叙述粘性土渗透流速（V）与水力梯度（I）主要存在的三种关系？ 叙述流网的画法，以及利用流网图可解决的问题？ 在等厚的承压含水层中，实际过水断面面积为400平方米的流量为10000立 方米／天，含水层的孔隙度为0.25，试求含水层的实际水流速度和渗透速 度。 一底板水平的含水层，观测孔A、B、C 彼此相距1000米，A位于B的正南 方，C则在AB线的东面。A、B、C的地面高程分别是95、ll0和135米，A中 水位埋深为5米，B中和C中的水位埋深分别是30米和35米，试确定通过三 角形ABC的地下水流的方向，并计算其水力梯度。 有三个地层，每个25米厚，互相叠置，如果在这个层组中设置一个不变流 速的垂向水流场，使其顶部h＝120米，底部h＝100米，试计算内部两个边 界处的h值（设顶部地层的渗透系数为0.0001米／天，中部地层为0.0005米 ／天，底部地层为0.001米／天）。 考虑一个饱和、均质、各向同性、长方形、垂向剖面ABCDA。其上部边界 为AB，底部边界为DC，左侧边界为AD，右侧边界为BC，使DC的距离为 AD的两倍。BC和DC是不透水的。AB是一个不变水头边界，h＝100米。 AD被分为两个相等的长度，其上半部分为不透水，下半部分是不变水头边 界，h＝40米。试示意绘出流网图。 已知一等厚、均质、各向同性的承压含水层，其渗透系数为15米／天，孔 隙度为0.2，沿着水流方向的两观测孔A、B间距L＝1200米，其水位标高分 别为Ha＝5.4米，Hb＝3米。试求地下水的渗透速度和实际速度。 已知一等厚、均质、各向同性的承压含水层，其渗透系数为20米／天，A、 B两断面间距为5000米，两断面处的承压水头分别为130.2米和125.2米。 试计算两断面间的水力梯度和单宽流量。
水文地质学---地下水运动的基本规律
（以此种情况居多）
说明：只要施加微小的水力梯度，结合水就会流动，但 此时的V十分微小；随着I加大，曲线斜率（K）逐渐增大，然
后趋于定值
较多的学者认为，粘性土（包括相当致密的粘土在内）中
的渗透，通常仍然服从达西定律。例如，奥尔逊曾用高岭土作
渗透试验，加压固结使高岭土孔隙度从58.8％降到22.5％，施 加水力梯度I =0.2～40，结果得出V - I 关系为一通过原点的直
第四章 地下水运动的基本规律
4.1.6 达西定律的适用范围 1＜Re＜10，层流，适用，地下水低速运动，粘 滞力占优势； 10＜Re＜100，层流，不适用，地下水流速增大， 为过渡带，由粘滞力占优势的层流转变为以惯性 力占优势的层流运动； Re＞100，紊流，不适用。
达西定律是描述层流状态下渗透流速与水头损失关系的 规律，即渗流速度V与水力坡度I成线性关系只适用于层流范 围。在水利工程中，绝大多数渗流，无论是发生于砂土中或 一般的粘性土中，均属于层流范围，故达西定律均可适用。 但以下两种情况可认为超出达西定律适用范围。
第四章 地下水运动的基本规律 ①从微观角度研究地下水运动的难度有两个方面：
A）要获得微观角度每一个空间点的水流运动参数，首 先必须获得空隙的几何参数（查明每一个空隙与固体颗粒 之间的边界位置等） B）从微观角度来看地下水流在空间上是不连续的。固 体颗粒部分是没有水流的，因此从微观角度地下水的运动 参数在空间上是不连续的，有很多地方运动参数是零。 也就是说描述水流运动的物理量是非连续函数，因此 基于连续函数的许多微积分方法无法应用。
普通水流的流向是从总水头高的地方流向总水头低的地方 水流量的大小取决于水头差和水头损失 地下水水的流向也是从高水头流向低水头 流量的大小也取决于水头差和水头损失 普通水流在管道中运动取决于管道大小、形状及管壁的粗糙度 渗流运动取决于多孔介质空隙大小、形状以及其连通性
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（二）渗流速度和实际流速
• 据渗流特点：渗流场中过水断面ω包括地下水实际
流过岩土空隙面积（ｎ）和骨架所占的面积。而流 量Ｑ相同，渗流速度v和地下水实际速度ｕ，
二者关系为: v nu
u
Q
n
v
Q
由于空隙度ｎ＜１，故v永远<ｕ。
第一节 地下水运动特征及其基本规律
（三）水头和流网
• 在渗流中，地下水的实际流速非常缓慢， 每昼夜只有几m、几十m，最大也不超过 1000m，流速水头小，可忽略。地下水 运动可近似认为总水头在数值上等于测 压管水头。简称水头。
图4-1 流线示意图
过水断面：把垂直于水流方向（即流线）的水流
截面称为过水断面。它是平面或曲面，如图4-2。
流速：指水流在单位时间内所流动的距离（m/s）。
实际的点流速 VS 平均流速
图4-2流线及过水断面
流量：是指单位时间内通过某一过水断面
的水量（m3/s）。
QW h v
tt
上式表明：某过水断面所通过的流量Ｑ等于过水断
面面积ω乘以该过水断面上的平均流速v。
第一节 地下水运动特征及其基本规律
二、地下水运动的特点
1、曲折复杂的地下水通道
地下水储存并运动于岩 石颗粒间像串珠管状的 孔隙和岩石内纵横交错 的裂隙之中，由于这些 空隙形状、大小和连通 程度的变化，造成地下 水水流通道十分复杂。
第一节 地下水运动特征及其基本规律
H Z p
图4-5 流网示意图
在渗流场中，把水头值相等的点连成线或面就构成
了等水头线或等水头面.
流网是由等水头线和流线所组成的正交网格。流网直观地
描述了渗流场（或流速场）的特征。它可以是正方形、长
方形或曲边方形。
第一节 地下水运动特征及其基本规律
• 流网基本特征： (1)流线和等水头线处处正交； (2)两等水头线间所夹的各流段的水头损失均相等； (3)相邻两条流线间的流量是常数； (4)由流线所组成的流面有隔水性质，由等水头线所
➢水的运动要素:流速场中水流的特征用流速、流量、动 水压强等物理量描述，并称其为水的运动要素。
➢在应用中或实验室研究时，常用（流网）流线和 等水位线来直观描述水流特征
流线 是指在某一瞬时流速场内相邻水流质点
沿流动方向所连成的几何线，如图4-1所示。
因为流线描述的是不同水质点在同一时刻的状态， 流线上任意一点的切线方向就是该点此时的水流 方向，所以，流速场中同时刻的流线是彼此不相 交的光滑曲线。
对地下水流的几点假想： a：假想水流流过任意断面的流量等于真正水流流过该 断面的流量。 b：假想水流流过任意断面的水头等于真正水流流过该 断面的水头。 c：假想水流通过岩石所受的阻力必须等于真正水流流 过所受的阻力。
通过假想水流的研究可达到掌握真正水流的运动规律。
图4-2 岩石中的渗流 （a）实际渗透 (b)假想渗流
第一节 地下水运动特征及其基本规律
2、迟缓的流速
地表水流速通 常以m/s来计算，其 流速通常大于1m/s ，而地下水在曲折 的地下通道中运行 ，受到非常大的阻 力，因而流速非常 缓慢，常以m/d来表 示。
第一节 地下水运动特征及其基本规律
3、地下水的运动
地下水的运动形式一般分为两种：一种是层流运动，一种是紊流运 动。地下水在岩石空隙中的运动速度比地表水慢得多，除了在宽大 裂隙或空洞中具有较大速度而成为紊流外，一般都为层流。地下水 的这种运动称渗透。 渗透系数K (m/日），用以衡量岩石的渗透能力。
第一节 地下水运动特征及其基本规律
• 层流和紊流 实验表明，当流速较小，液 体质点作有秩序地，互不混杂地流动时， 称为层流；相反，当流速较大，液体质点 运动无秩序，互相混杂时，称为紊流。
• 稳定流和非稳定流 稳定流是指流速场中 任意点的运动要素均不随时间而变化的水 流。从数学角度看，稳定流中任意点的运
第四章 地下水的运动
➢ 地下水运动特征及其基本规律 ➢ 地下水流向井的稳定运动 ➢ 地下水流向井的非稳定运动 ➢ 水文地质参数的确定
第一节 地下水运动特征及其基本规律 一、水文学相关的几个概念
1、流线、流速、流量
➢流速场:在水体中，若某两点的测压管水头不相等
时，水便会流动，把流动的水体所占有的连续空间 称为流速场。
动要素仅是空间坐标的函数（v ＝ｆ（x， y，z）），随时间的变化率为零。相反地，
如果有任意一项运动要素随时间而变化， 则称为非稳定流。
第一节 地下水运动特征及其基本规律
二、地下水运动的基本规律
✓ 地下水运动是发生在岩石土壤空隙中的。
✓ 和地表水流的区别是运动缓慢，运动空间既有水 流又有岩土颗粒存在，运动的阻力很大，地下水流 在岩土空隙中作弯弯曲曲的复杂运动，研究地下水 每个质点的运动情况既不可能又没必要。
✓ 地表水流中水质点充满于整个流速场，水流是连 续的。
第一节 地下水运动特征及其基本规律
地
（一）渗流和渗流场
下
水 运
（ห้องสมุดไป่ตู้）渗流速度和实际流速
动
的 基
（三）水头和流网
本
概
（四）水流类型
念
第一节 地下水运动特征及其基本规律
（一）渗流和渗流场
等效
• 引入渗流来代替岩土中实际水流运动的总体效果。渗流是一 种假想的水流，它是把运动于岩土空隙中的水流假想为充满 于岩土整个空间（包括空隙空间和岩土颗粒所占的全部空 间）、性质和作用与真实地下水流相同的水流。
• 渗流所占据的空间区域称为渗流场。渗流场可用渗流量Ｑ、 渗流速度v、水头Ｈ等运动要素描述。
假想水流应具备条件：
1）它通过任何一个断面的流量以及任意点的动水压力或水头均和实际水 流相同；
2)它在任意的岩土体积内所受的阻力等于真实水流所受的阻力。渗流的 作用效果与实际水流的作用效果相同。
第一节 地下水运动特征及其基本规律
第一节 地下水运动特征及其基本规律
• 重力水在岩土空隙中的运动，称为渗透或渗流。它 的运动形式，常随水流速度不同而分为层流运动和 紊流运动。
（1）层流运动 水在岩土空隙中流动时，水质点有秩 序地、互不混杂地流动，称为层流运动。
第一节 地下水运动特征及其基本规律
（2）紊流运动 水在岩土空隙中流动时，水质 点无秩序地、互相混杂的流动，称为紊流运动。 地下水在绝大多数自然条件下，流速较小， 故多同层流运动。一般认为地下水的平均渗透 速度小于 l000m/d时，可视为层流运动。只有 在大裂隙、大溶洞中或水位高差极大的情况下， 地下水的渗透才出现紊流运动。
• 据渗流特点：渗流场中过水断面ω包括地下水实际
流过岩土空隙面积（ｎ）和骨架所占的面积。而流 量Ｑ相同，渗流速度v和地下水实际速度ｕ，
二者关系为: v nu
u
Q
n
v
Q
由于空隙度ｎ＜１，故v永远<ｕ。
第一节 地下水运动特征及其基本规律
（三）水头和流网
• 在渗流中，地下水的实际流速非常缓慢， 每昼夜只有几m、几十m，最大也不超过 1000m，流速水头小，可忽略。地下水 运动可近似认为总水头在数值上等于测 压管水头。简称水头。
图4-1 流线示意图
过水断面：把垂直于水流方向（即流线）的水流
截面称为过水断面。它是平面或曲面，如图4-2。
流速：指水流在单位时间内所流动的距离（m/s）。
实际的点流速 VS 平均流速
图4-2流线及过水断面
流量：是指单位时间内通过某一过水断面
的水量（m3/s）。
QW h v
tt
上式表明：某过水断面所通过的流量Ｑ等于过水断
面面积ω乘以该过水断面上的平均流速v。
第一节 地下水运动特征及其基本规律
二、地下水运动的特点
1、曲折复杂的地下水通道
地下水储存并运动于岩 石颗粒间像串珠管状的 孔隙和岩石内纵横交错 的裂隙之中，由于这些 空隙形状、大小和连通 程度的变化，造成地下 水水流通道十分复杂。
第一节 地下水运动特征及其基本规律
H Z p
图4-5 流网示意图
在渗流场中，把水头值相等的点连成线或面就构成
了等水头线或等水头面.
流网是由等水头线和流线所组成的正交网格。流网直观地
描述了渗流场（或流速场）的特征。它可以是正方形、长
方形或曲边方形。
第一节 地下水运动特征及其基本规律
• 流网基本特征： (1)流线和等水头线处处正交； (2)两等水头线间所夹的各流段的水头损失均相等； (3)相邻两条流线间的流量是常数； (4)由流线所组成的流面有隔水性质，由等水头线所
➢水的运动要素:流速场中水流的特征用流速、流量、动 水压强等物理量描述，并称其为水的运动要素。
➢在应用中或实验室研究时，常用（流网）流线和 等水位线来直观描述水流特征
流线 是指在某一瞬时流速场内相邻水流质点
沿流动方向所连成的几何线，如图4-1所示。
因为流线描述的是不同水质点在同一时刻的状态， 流线上任意一点的切线方向就是该点此时的水流 方向，所以，流速场中同时刻的流线是彼此不相 交的光滑曲线。
对地下水流的几点假想： a：假想水流流过任意断面的流量等于真正水流流过该 断面的流量。 b：假想水流流过任意断面的水头等于真正水流流过该 断面的水头。 c：假想水流通过岩石所受的阻力必须等于真正水流流 过所受的阻力。
通过假想水流的研究可达到掌握真正水流的运动规律。
图4-2 岩石中的渗流 （a）实际渗透 (b)假想渗流
第一节 地下水运动特征及其基本规律
2、迟缓的流速
地表水流速通 常以m/s来计算，其 流速通常大于1m/s ，而地下水在曲折 的地下通道中运行 ，受到非常大的阻 力，因而流速非常 缓慢，常以m/d来表 示。
第一节 地下水运动特征及其基本规律
3、地下水的运动
地下水的运动形式一般分为两种：一种是层流运动，一种是紊流运 动。地下水在岩石空隙中的运动速度比地表水慢得多，除了在宽大 裂隙或空洞中具有较大速度而成为紊流外，一般都为层流。地下水 的这种运动称渗透。 渗透系数K (m/日），用以衡量岩石的渗透能力。
第一节 地下水运动特征及其基本规律
• 层流和紊流 实验表明，当流速较小，液 体质点作有秩序地，互不混杂地流动时， 称为层流；相反，当流速较大，液体质点 运动无秩序，互相混杂时，称为紊流。
• 稳定流和非稳定流 稳定流是指流速场中 任意点的运动要素均不随时间而变化的水 流。从数学角度看，稳定流中任意点的运
第四章 地下水的运动
➢ 地下水运动特征及其基本规律 ➢ 地下水流向井的稳定运动 ➢ 地下水流向井的非稳定运动 ➢ 水文地质参数的确定
第一节 地下水运动特征及其基本规律 一、水文学相关的几个概念
1、流线、流速、流量
➢流速场:在水体中，若某两点的测压管水头不相等
时，水便会流动，把流动的水体所占有的连续空间 称为流速场。
动要素仅是空间坐标的函数（v ＝ｆ（x， y，z）），随时间的变化率为零。相反地，
如果有任意一项运动要素随时间而变化， 则称为非稳定流。
第一节 地下水运动特征及其基本规律
二、地下水运动的基本规律
✓ 地下水运动是发生在岩石土壤空隙中的。
✓ 和地表水流的区别是运动缓慢，运动空间既有水 流又有岩土颗粒存在，运动的阻力很大，地下水流 在岩土空隙中作弯弯曲曲的复杂运动，研究地下水 每个质点的运动情况既不可能又没必要。
✓ 地表水流中水质点充满于整个流速场，水流是连 续的。
第一节 地下水运动特征及其基本规律
地
（一）渗流和渗流场
下
水 运
（ห้องสมุดไป่ตู้）渗流速度和实际流速
动
的 基
（三）水头和流网
本
概
（四）水流类型
念
第一节 地下水运动特征及其基本规律
（一）渗流和渗流场
等效
• 引入渗流来代替岩土中实际水流运动的总体效果。渗流是一 种假想的水流，它是把运动于岩土空隙中的水流假想为充满 于岩土整个空间（包括空隙空间和岩土颗粒所占的全部空 间）、性质和作用与真实地下水流相同的水流。
• 渗流所占据的空间区域称为渗流场。渗流场可用渗流量Ｑ、 渗流速度v、水头Ｈ等运动要素描述。
假想水流应具备条件：
1）它通过任何一个断面的流量以及任意点的动水压力或水头均和实际水 流相同；
2)它在任意的岩土体积内所受的阻力等于真实水流所受的阻力。渗流的 作用效果与实际水流的作用效果相同。
第一节 地下水运动特征及其基本规律
第一节 地下水运动特征及其基本规律
• 重力水在岩土空隙中的运动，称为渗透或渗流。它 的运动形式，常随水流速度不同而分为层流运动和 紊流运动。
（1）层流运动 水在岩土空隙中流动时，水质点有秩 序地、互不混杂地流动，称为层流运动。
第一节 地下水运动特征及其基本规律
（2）紊流运动 水在岩土空隙中流动时，水质 点无秩序地、互相混杂的流动，称为紊流运动。 地下水在绝大多数自然条件下，流速较小， 故多同层流运动。一般认为地下水的平均渗透 速度小于 l000m/d时，可视为层流运动。只有 在大裂隙、大溶洞中或水位高差极大的情况下， 地下水的渗透才出现紊流运动。