地下水在平面渗流状态下的流速测定
地下水文测量中的流速计算与误差分析要点
地下水文测量中的流速计算与误差分析要点地下水文测量是一项重要的水文学研究领域，旨在了解地下水的分布、流动规律和水质情况。
在地下水流速计算中，准确测量地下水的流速是至关重要的。
本文将探讨地下水文测量中流速计算与误差分析的要点。
一、地下水流速计算方法地下水流速的计算是地下水文测量中的重要环节，常用的方法有三种：测流站点法、标板法和示踪法。
1. 测流站点法测流站点法通过在地下水流动方向上布设多个测流站点，并测量各站点的水位变化来计算地下水流速。
这种方法适用于流速较低的地下水流动区域，但需要长时间观测和大量测量数据的支持。
2. 标板法标板法是通过在地下水流动区域埋设带有标志物的标板，并记录标板在一段时间内移动的距离来计算地下水流速。
这种方法适用于流速较快的地下水流动区域，但对标板的加工和安装要求较高。
3. 示踪法示踪法是通过向地下水中添加示踪剂，在一段时间内监测示踪剂浓度的变化来计算地下水流速。
这种方法适用于地下水流速计算中的大范围和长时间的研究，但示踪剂的选择和浓度监测要求较高。
二、地下水流速计算误差分析在地下水文测量中，流速计算的准确度直接影响到研究结果的可靠性。
误差来源主要包括观测误差、仪器误差和模型误差。
1. 观测误差观测误差是由于实际测量过程中的人为操作或环境条件引起的误差。
例如，水位测量中使用的水位计的精度、读数的准确性以及观测点的选取等，都会对流速计算结果产生一定影响。
减小观测误差的方法包括严格的操作规范、提高观测仪器的精度和减少误差来源等。
2. 仪器误差仪器误差是由地下水流速测量仪器本身的性能不准确或稳定性差引起的误差。
例如，传感器的灵敏度、测量仪器的插入深度与水位变化的关系等都会对测量结果的准确性产生影响。
减小仪器误差的方法包括仪器校正、选择合适的测量仪器以及定期检查和维护等。
3. 模型误差模型误差是由于对地下水流动规律的理解不准确或模型假设不符合实际情况引起的误差。
地下水流动是一个复杂的过程，涉及到多种因素的综合作用，对流速的计算模型的选择和参数的确定都会影响最终的结果。
地下水在三维状态下的流速测定
地下水在三维状态下的流速测定作者：蒋玄苇王嘉舜张野来源：《科技创新导报》2012年第15期摘要:地下水实际流速在地质灾害的评价和治理、水污染及水治理、区域环境监测评价等相关领域工作中是一个重要的参数。
本文以在“潜水完整井模拟装置”测的地下水流速为例,结合达西定律计算的流速对比,表明二者之间存在一定的差异。
通过对实验过程等方面的分析研究,初步分析造成理论流速和实际流速二者之间差异的原因。
关键词:渗流潜水完整井模拟装置达西定律中图分类号:P64 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)05(c)-0096-011 前言渗流是指地下水受重力、毛细力等作用,在多孔介质空隙中渗透运动[1]。
达西定律一般可以表示为Q=KIω=ωV(ω为过水断面,V为渗流速度),为研究地下水实际流速引入有效空隙度概念μ=ω''/ω(ω''为重力水可通过的有效孔隙面积)得通过实际过水断面ω''的实际流速u,u=V/μ[2]。
由于水在途中沿空隙流动的实际路径十分复杂,在通过实际过水断面修正后也并非真正的流速[3]。
在较大水力坡降下,达西定律都不适用,但是在工程实用上,由于和整个流畅相比,这些超出达西定律的局部区域通常不大,故一般仍按照达西定律处理问题[4]。
根据在“潜水完整井模拟装置”中测得的地下水实际流速与理论流速相比存在一定的差异。
2 实验过程实验装置的边框是用角钢焊接而成的,分为上下两层。
上层为地质体模拟箱,呈20°的一扇形条块体(条块中装有中等粒径的石英砂)。
即360°的1/18,下层为水循环调节箱,两端为稳定供水系统。
地质体模拟箱用有机玻璃封闭,但保持上端开口。
并且在地质体模拟箱的侧壁安装有七排测压装置,每排分上中下三根测压管,用于测量不同位置的水头。
试验装置相当于360°的1/18,即是20°的一扇形条块体。
地下水的运动规律与在360°井中运动的规律相一至,所测得的流量q乘以18可以代表360°井的流量Q,即[5]:Q=q×18潜水完整井流量方程:Q=1.366KQ为潜水完整井出水量,K为渗流系数,H为潜水含水层厚度,S为井中水位升降,R为降落漏斗的影响半径,为井半径。
地下水流向的测定方法
地下水流向的测定方法一、引言地下水是地球上重要的自然资源之一，具有广泛的应用价值。
了解地下水的流向对于水资源的合理开发和保护至关重要。
本文将探讨地下水流向的测定方法。
二、地下水流向的意义地下水流向是指地下水在地下的运动方向。
测定地下水流向的目的在于了解地下水运动的路径和速度，帮助科研人员、工程师和政府部门进行水资源管理和水文环境保护工作。
三、地下水流向的测定方法3.1 水位观测法水位观测法是一种简单直接的测定地下水流向的方法。
通过在不同位置观测地下水位的变化，可以确定地下水的流向。
具体步骤如下： 1. 在需要观测的位置选择合适的地下水位观测点； 2. 使用水位计或水位测量工具测量地下水位，并记录观测数据； 3. 分析观测数据，确定地下水的流向和流速。
3.2 地下水位及流速测量法地下水位及流速测量法是一种通过测量地下水位和流速来确定地下水流向的方法。
该方法需要使用一些专业仪器，如地下水位计、流速计等。
具体步骤如下： 1. 在需要观测的位置布设地下水位计和流速计； 2. 定时测量地下水位和流速，并记录观测数据； 3. 利用测量数据绘制地下水位等高线图和流速等值线图，从而确定地下水的流向。
3.3 三维示踪法三维示踪法是一种通过追踪示踪剂在地下水中的移动来确定地下水流向的方法。
示踪剂可以是有色染料、放射性同位素或化学物质等。
具体步骤如下： 1. 在需要观测的位置注入示踪剂； 2. 在一定时间内观测示踪剂在地下水中的传播情况，并记录观测数据； 3. 根据观测数据分析示踪剂的移动路径和速度，确定地下水的流向。
3.4 数值模拟法数值模拟法是一种通过建立地下水数学模型来模拟地下水的流动，从而确定地下水流向的方法。
该方法需要收集大量的地下水数据，并利用计算机进行数值模拟。
具体步骤如下： 1. 收集地下水的水文地质数据，包括地下水位、渗透系数、地下水补给等； 2. 建立地下水数学模型，选择合适的数学方程和计算方法； 3. 利用计算机进行数值模拟，模拟地下水的流动过程并得到结果； 4. 分析模拟结果，确定地下水的流向和流速。
地下水天然渗流试验规程
地下水天然渗流试验规程
地下水天然渗流是地下水最常见的运动状态，除管道型岩溶水外，其他类型的地下水天然渗流运动规律均适宜达西定律。
一、基本规定
1、以潜水面的坡度代替渗流场水力坡度，即水力坡I=
12
12
L H H - 2、以已知渗流场上、下游含水层平均厚度代替过水断面的厚度，即过水断面厚度h=
2
2
1h h - 3、地下水天然流量用达西定律计算，即流量Q=水力坡I ×渗透系数K ×过水断面面积ω（ω= h ×B ）
4、以隔水底板顶面为水位计算起点，单位为米。
二、试验设备 1、渗流槽、水源
2、皮尺、水位仪、流量观测三角堰、水表等
3、秒表、计算器等。
三、现场试验
1、调查现场水文地质条件（含水层、隔水层、水文地质单元、水文地质边界、补径排情况等）
2、保持补给边界水位、排泄边界水位稳定
3、观测、记录上游（补给边界处）、下游（排泄边界处）水位（H 1、H 2）、含水层厚度（ h 1、h 2）；观测记录上下游间距离L 12；观测记录排泄处量水流量Q 。
4、调整排泄处出水口水量，待上下游水位稳定后，再次一观测上游（补
给边界处）、下游（排泄边界处）水位（H1、H2）、含水层厚度（h1、h2）；观测记录上下游间距离L12。
四、试验资料整理
1、填写观测记录表
2、计算含水层渗透系数K值
Q 根据第一次观测资料，用达西定律计算含水层渗透系数K值：K=
IhB
3、计算潜水含水层天然渗流量
根据第二次观测资料，用达西定律计算天然流量： Q = I×K×h×B
4、试验结束，关闭水源，放空渗流槽内水，清理现场。
地下水流速测定在水库堤坝渗漏检测中的应用
34ZHIHUAI 2019.1地下水流速测定在水库堤坝渗漏检测中的应用顾 梅渗漏是水库堤坝常见危害，若不及时处理，轻则导致水库水量损失，水位无法到达正常蓄水位，影响水库发挥正常的使用功能。
严重渗漏问题会威胁水库堤坝安全稳定，突发的溃坝更会给下游居民的生产生活带来灾难。
在处理水库堤坝渗漏问题之前，需对存在渗漏现象的堤坝进行渗漏检测，查明渗漏区域、渗漏规模和渗漏通道，合理选择防渗措施。
水库蓄水运行期间，由于坝区水压力的变化、地质条件的复杂、荷载组合多变等因素致使渗漏检测存在一定难度。
因此探索一个有效的检测方法对于水库渗漏检测具有重要的指导意义。
本文以某水利枢纽工程为例，探讨地下水流速测定在水库渗漏检测中的应用。
一、工程基本情况某水利枢纽工程由主坝、副坝、溢洪道等建筑物组成，主坝坝型为沥青混凝土心墙堆石坝，主坝坝顶高程为730.80m。
该工程正常蓄水位724.0m，死水位707.0m，防洪限制水位724.0m，设计洪水位729.09m，校核洪水位731.18m，总库容3.04亿m 3。
在蓄水过程中，水位升至692.0m 时，水库左、右坝肩出现渗漏现象。
二、地下水流速测定原理选取放射性同位素单孔稀释示踪法测定地下水流速，其原理是将投源孔中的水体与投放的示踪剂均匀混合，钻孔内流动的地下水会稀释孔内示踪剂，使得示踪剂浓度降低。
由于孔内不同深度的地下水流速具有差异，所以示踪剂浓度变化有快慢之分，根据这种关系，通过计算示踪剂浓度变化快慢，即可求出孔内地下水渗透流速，根据流速大小划分出各钻孔不同深度地下水的渗漏程度等级。
该种方法能高效、快捷地测定地下水渗流速度、渗透流向等参数，有利于准确分析地下水渗流场的动态过程。
三、地下水流速测定试验实施及检测结果分析与评价1.试验孔布设渗漏检测过程中，通过对左、右坝肩出现渗漏及异常现象的分析，沿坝轴线在防渗心墙下游侧坝顶布置检测孔5个，坝体心墙上游侧布置检测孔3个，采用地下水流速流向仪进行孔内地下水流速测定。
如何使用测绘技术测量地下水位和流速
如何使用测绘技术测量地下水位和流速地下水资源是人类赖以生存的重要水源之一，而测量地下水位和流速对于地下水资源的科学管理和有效利用具有重要意义。
测绘技术在地下水位和流速测量中发挥着不可替代的作用，本文将就如何使用测绘技术测量地下水位和流速进行探讨。
首先，测量地下水位是评估地下水资源状况的重要手段之一。
测量地下水位可以帮助我们了解地下水位的变化趋势和水位高低，从而判断地下水的充沛程度和水位变化规律。
常见的测量方法主要有井水位计、压力传感器和激光测距仪等。
井水位计是一种常用的地下水位测量仪器，它通过将测量杆放置在井孔中，测得盲孔的水位高度来反映地下水位的变化。
这种方式是比较直观和精确的，但需要在井孔内放置测量杆，且只能得到单点数据，适用于小范围的地下水位测量。
压力传感器则是一种通过检测地下水位上方不同高度处的压力变化来测量地下水位的仪器。
它适用于连续、大范围的地下水位监测，具有较高的准确性和稳定性。
压力传感器广泛应用于地下水监测和水库、河流水位监测等领域，是一种常用的测量地下水位的技术手段。
激光测距仪是一种使用激光技术测量距离的仪器，也可以用于测量地下水位。
激光测距仪通过向地面发射激光束，测量激光束从发射点到地面的回程时间，并通过计算来得出地下水位的高度。
这种方式可以实现非接触式的地下水位测量，适用于远距离和大范围的地下水位探测。
除了测量地下水位，测量地下水流速也是地下水资源管理的重要内容。
了解地下水流速可以帮助我们分析地下水流动规律和水库、井群的水力特性，为地下水开采和保护提供科学依据。
常见的测量地下水流速的方法主要有探井法、示踪剂法和流速计等。
探井法是一种常用的测量地下水流速的方法。
它通过在地下水流动方向上钻取多个观测井，并在不同深度安装水层压力计，测量水位变化，从而推算地下水的流速和流向。
这种方法适用于小范围的地下水流速测量，但需要进行大量钻探和安装观测井的工作，操作比较复杂。
示踪剂法是一种通过在地下水中投放示踪剂物质，测量示踪剂物质在一段时间内传播的距离和时间来推算地下水流速的方法。
弥散试验测定地下水流速与渗透理论计算法的探讨
弥散试验测定地下水流速与渗透理论计算法的探讨随着城市地下空间开发的发展，深基坑工程开挖遇强透水性地层时，地下水控制设计时除需掌握其渗透系数外，尚需获得较为可靠的地下水流速参数，为止水、降水设计提供依据。
水文地质专业常用的可靠方法有放射性同位素法、弥散试验法，由于放射性同位素法因为放射性危害，组织试验有一定难度。
本文结合长沙市某地铁站邻近商业地下空间工程实例，对长沙地区代表性的湘江Ⅲ级阶地内强透水性卵石层采用弥散试验并进行分析后认为，采用渗透理论计算法计算获得地下水流速的方法仍具备较强的参考价值，对其结果进行适当修正后可作为设计依据供类似工程参考。
标签：地下水流速;弥散试验;渗透理论计算法随着城市地下空间开发的发展，深基坑工程开挖遇强透水性地层时，强透水性地层的渗透系数容易通过抽水试验获得，一般在勘察成果中也会提出建议值。
但从较多的工程实例来看，地下水的流速对止水、降水设计的影响也较大，甚至直接影响到地下水的控制能否成功有决定性影响。
水文地质专业常用的可靠方法有同位素法、弥散试验法及渗透理论计算法，由于同位素法因为放射性危害，组织试验有一定难度，为此，本文结合长沙市某地铁站邻近商业地下空间工程实例，对长沙地区代表性的湘江Ⅱ级阶地内强透水性卵石层采用弥散试验并与采用渗透理论计算法进行了对比与分析。
1 地下水流速测定常用方法水文地质调查研究工作中，常用的地下水流速测定方法一般有渗透理论计算法、比色示踪剂弥散试验法、放射性同位素年龄法，另外，国外在研究核废弃物时尚有采用精度更高的电位差法和井中电视法等。
放射性同位素年龄法因为放射性的危害，组织试验难度较大，较易实施且试验结果可靠度较高的则一般宜采用比色示踪剂法。
2 渗透理论计算法及弥速试验的原理2.1 渗透理论计算法原理该方法一般沿等边三角形布置三个钻孔，钻孔间距50-100m，观测各孔水位标高后，编制等水位线图，再从高程高往低绘制垂直线，垂直线即为地下水流向，垂直线两端点的水位差除以垂直线长度则为水力坡度。
地下水文测量中的流速计算与误差分析
地下水文测量中的流速计算与误差分析地下水文是研究地下水的运动、分布和质量的科学领域。
在地下水文测量中，流速的计算和误差的分析是非常重要的。
本文将探讨地下水文测量中流速的计算方法以及误差的来源和分析。
一、地下水流速计算方法地下水流速指的是地下水在单位时间内通过单位截面的流量。
地下水流速的计算方法主要有三种：束流法、等流速线法和等距线法。
束流法是指通过确定截面上两个点之间的时间差和距离差来计算流速。
首先，选择一个水平方向的截面，然后在截面上选择两个点，分别命名为A和B。
接下来，记录从A点到B点的时间差Δt和距离差Δx。
利用公式v=Δx/Δt，即可计算得到流速。
等流速线法是基于流速和流线平行的原理。
首先，在截面上绘制等流速线，然后通过测量沿着等流速线的长度和时间差来计算流速。
这种方法适用于地下水流速分布较为均匀的地区。
等距线法是将截面划分为若干个等距线，并通过测量沿着等距线的长度和时间差来计算流速。
由于地下水流速可能存在较大的变化，因此这种方法适用于流速分布不均匀的地区。
二、误差的来源和分析在地下水文测量中，误差主要源于仪器的精度、测量过程中的人为因素和自然因素。
以下将对这些误差逐一进行分析。
1. 仪器精度误差：地下水文测量中使用的仪器具有一定的精度误差。
例如，流速仪器的精度可能受到仪器本身的制造误差以及测量环境的影响。
在计算流速时，需要考虑这些仪器精度误差，并尽可能选择精度较高的仪器。
2. 人为误差：在地下水文测量中，人为因素也会引入误差。
例如，测量人员的操作不准确、观测点的选择不合理等。
这些因素都可能导致测量结果的偏差。
为了减小人为误差，应加强测量人员的培训，确保测量操作的准确性。
3. 自然因素误差：地下水流动过程中，自然因素也会引入误差。
例如，地下水的流速可能受到地下水位变化、地质构造的影响。
此外，地下水流速的分布可能不均匀，导致测量结果存在一定的误差。
为了减小自然因素误差，应对地下水流动规律进行详细研究，并选择适当的测量方法。
入渗及地下水渗流实验报告
入渗及地下水渗流实验报告
入渗与渗流模拟实验装置
一、实验目的
1、可以直观了解水在地表入渗补给地下水的物理过程，了解地下水补给方式、地下水稳定运动的渗流特征、进行相关实验及参数测定。
2、了解潜水平面稳定运动时水头分布情况及浸润曲线（潜水面）的变化情况；
3、学习室内利用地质物理模型研究地下水平面稳定运动的方法，并通过实测资料，运用理论公式计算渗透系数和水位；
4、学习绘制流网，描绘渗流空间各点的运动要素；
5、用示踪剂测定地下水实际流速，并与理论公式计算的地下水流速进行比较，分析形成差异的原因；
6、模拟地下水受到不同污染时采用不同处理剂的净化效果（适用于环境工程专业）；
7、观测不同水力条件下地下水溶质迁移转化的规律（适用于环境工程专业）。
二、产品规格与配置
有机玻璃模拟箱、稳压水箱2个、示踪剂控制装置1套、测压管、硅胶管1批、铜阀1批、隔砂层2个（80mm）、砾石1批、40-60目石英砂1批、水泵、循环水箱、连接管路及阀门、带移动轮不锈钢支架等组成。
三、实验结果
下渗速度和流速较慢。
地下水在平面渗流状态下的流速测定
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地下水在平面渗流状态下的流速测定
作者：蒋玄苇张野王嘉舜
来源：《科技资讯》2012年第08期
渗流是指地下水受重力、毛细力等作用,在多孔介质空隙中渗透运动[1]。
达西定律一般可以表示为Q=KIω=ωV(ω为过水断面,V为渗流速度),为了研究地下水实际流速引入有效空隙度概念μ=ω'/ω(ω'为重力水可通过的有效孔隙面积)得出通过实际过水断面ω'的实际流速
u,u=V/μ[2]。
二维流(平面运动)的达西定律可以表示为[3]:
Q=Kb(-)/2L
Q=Kω=KωI
Q为渗流水量,K为渗流系数,b为模拟含水层厚度,为最上游含水层厚度,为最下游含水层厚度,L为第一断面到最末断面的距离,ω为过水断面,h为水头损失,I为水力梯度。
由于水在途中沿空隙流动的实际路径十分复杂,在通过实际过水断面修正后流速也并非真
正的流速[4]。
严格地说,在较大水力坡降下,达西定律都不适用,但是在工程实用上,由于和整个
流畅相比,这些超出达西定律的局部区域通常不大,而且自然状态的渗流均能符合层流规律或偏离不远,故一般仍按照达西定律处理问题[5]。
根据在“地下水渗流模拟装置”中测得的实际流速与理论流速相比存在一定的差异。
地下水流速测量方法
地下水流速测量方法
地下水就像大地的秘密血管，想知道它的流速可不容易呢。
一种常见的方法是示踪法。
这就好比给地下水做个标记。
我们把一些特殊的物质，像荧光染料或者放射性同位素放到地下水里。
然后在下游的地方检测这些物质啥时候出现。
就像在一条看不见的河流里放了个彩色的小珠子，然后在下游等着看它啥时候漂过来。
不过用放射性同位素的时候可得小心啦，就像拿着个有点危险的小魔法棒，要严格按照规定来操作，可不能乱来哦。
还有一种方法是利用水位的变化来估算。
想象一下，地下水就像住在地下的小居民，水位就是它们的身高。
如果在不同的地方有两口井，我们可以观察这两口井水位变化的时间差。
这就像看两个小伙伴，一个先长高了，另一个过了一会儿才长高，通过这个时间差就能大概算出水在地下走得多快啦。
不过这个方法不是特别精确，毕竟地下水的情况很复杂，就像地下有好多弯弯绕绕的小路，水有时候会调皮地走一些我们想不到的路。
另外，我们还可以用流速仪来测量。
这个流速仪就像一个小小的间谍，被放到井里或者钻孔里。
它能直接感受到水的流动速度。
但是这个方法也有局限，因为有时候地下的空间很狭小，流速仪可能放不进去，就像一个大块头想挤进一个小胡同，怎么也进不去呢。
这些测量地下水流速的方法都各有优缺点，就像每个小伙伴都有自己的小脾气。
科学家们就得根据实际的情况，像地下的地质构造是松软还是坚硬呀，测量的地方好不好操作呀，来选择最合适的方法。
虽然测量地下水流速有点难，但是为了更好地了解地下水这个神秘的世界，大家都在努力呢。
地下水流速流向的常用测试方法
地下水流速流向的常用测试方法
嘿，你问地下水流速流向的常用测试方法？那咱就来好好聊聊。
要知道地下水流速流向啊，有几个办法呢。
一种是示踪剂法。
就像你在河里放个小树叶，看它往哪儿漂，就能知道水流的方向。
在地下水里也可以放一些特殊的示踪剂，然后观察它们在地下的运动情况。
不过这得选好示踪剂哦，不能对地下水造成污染。
就像你选个玩具给小朋友玩，得选安全的玩具，不能有危险。
还有一种是水力梯度法。
这个有点复杂哈，简单说就是通过测量不同地方地下水的水位高度，来计算地下水的流向和流速。
就像你看两个杯子里的水，哪个高哪个低，水就会从高的地方往低的地方流。
但是测量水位得准确，不然结果就不对啦。
另外呢，还有一些仪器可以用。
比如流量计啥的，可以直接测量地下水的流速。
就像你用速度表看汽车开得有多快一样。
不过这些仪器得会用才行，不然也测不准。
在测试地下水流速流向的时候，要注意安全哦。
不能随
便在地下乱挖，不然可能会有危险。
就像你走路不能瞎走，得看清楚路。
我给你讲个事儿吧。
我有个朋友，他们做一个工程，需要知道地下水流向。
他们就用了示踪剂法，在一个地方放了示踪剂，然后在周围几个地方观察。
等了一段时间，终于看到示踪剂出现了，就知道了地下水的流向。
他们根据这个结果调整了工程方案，顺利地完成了任务。
所以啊，测试地下水流速流向可以用示踪剂法、水力梯度法和仪器测量。
只要你小心操作，就能得到准确的结果。
加油吧！。
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地下水在平面渗流状态下的流速测定
摘要:地下水实际流速在地质灾害的评价和治理、水污染及水治理、区域环境监测评价等相关领域工作中是一个重要的参数。
本文以在“地下水渗流模拟装置”测的地下水流速为例,结合达西定律计算的流速对比,表明二者之间存在一定的差异。
通过对实验过程等方面的分析研究,初步分析造成理论流速和实际流速二者之间差异的原因。
关键词:渗流地下水渗流模拟装置达西定律
渗流是指地下水受重力、毛细力等作用,在多孔介质空隙中渗透运动[1]。
达西定律一般可以表示为Q=KIω=ωV(ω为过水断面,V为渗流速度),为了研究地下水实际流速引入有效空隙度概念μ=ω´/ω(ω´为重力水可通过的有效孔隙面积)得出通过实际过水断面ω´的实际流速u,u=V/μ[2]。
二维流(平面运动)的达西定律可以表示为[3]:
Q=Kb(-)/2L
Q=Kω=KωI
Q为渗流水量,K为渗流系数,b为模拟含水层厚度,为最上游含水层厚度,为最下游含水层厚度,L为第一断面到最末断面的距离,ω为过水断面,h为水头损失,I为水力梯度。
由于水在途中沿空隙流动的实际路径十分复杂,在通过实际过水
断面修正后流速也并非真正的流速[4]。
严格地说,在较大水力坡降下,达西定律都不适用,但是在工程实用上,由于和整个流畅相比,这些超出达西定律的局部区域通常不大,而且自然状态的渗流均能符合层流规律或偏离不远,故一般仍按照达西定律处理问题[5]。
根据在“地下水渗流模拟装置”中测得的实际流速与理论流速相比存在一定的差异。
1 实验过程
“地下水渗流模型装置”的边框是用角钢焊接而成的,分为上下两层。
主要由渗流实验箱,给排水溢流箱、测压管、由闭路循环的给、排水系统等组成的。
渗流实验箱中放置模型实验的渗透介质(本模型采用经过筛分的中粒石英砂)。
在渗流实验箱体的首端和末端附有可升降的给排水溢流箱。
渗流实验箱的一侧及底板7个断面设有测压管,可利用测压管测定相应测点的水位值。
渗流量可在渗流箱体下游末端的排水溢流箱用流量计测得。
确定地质体密实后,稳定流供排水测流系统的位置调至最高点,向模拟含水层、稳定流供排水测流系统中加水,将整个模拟地质体浸没在水中,记录加入模拟含水层水的体积。
再将稳定流排水测流系统调至最低点,排尽储水箱、稳定流供排水系统中的水,并测定排出水的体积。
用表示有效孔隙度,V表示模拟含水层的体积,则可知: 实验测得=0.1192
打开水阀,调节实验装置,使稳定流供、排水系统处于同一水平面
上,观察每个测压管中水面的高度。
若每个测压管的高度都处于同一平面上,证明仪器性能良好,否则,需排除系统误差。
保持稳定流供水系统高度不变,降低稳定流排水测流系统的高度。
等装置内流速稳定,用量筒和秒表测算流量,连续测量两次,如果连续两次测得流量值误差小于5%,说明水流已稳定。
从插入地质体的管中加入示踪剂,当示踪剂从玻璃管中流出并沿着仪器壁流过约10cm后开始记录。
示踪剂每走过一段距离,记录时间,并测量示踪剂所流过的距离,用胶带标记。
记录第一个截面和最后一个截面处测压管中的水位高度及二者之间的水平距离。
保持稳定流供水系统高度不变,降低稳定流排水测流系统的高度,以不同的水力坡度重复以上步骤。
利用以下公式求地下水实际流速:
V=s/t
V为实际流速,S为示踪剂流过的距离,T为通过某一段距离所经历时间。
2 实验结果对比
将由示踪剂测得的地下水实际流速和同条件下用理论公式求得
的理论流速进行对比如表1所示。
地下水流速理论值比用示踪剂测出的地下水流速实测值大。
经过分析,认为达西公式给出的描述的地质体模型,认为地质体中不同断面上的有效空隙是相互联通的,然而在实际情况下,地下水不同的断面中流动需要绕流,这就增长了流动的距离,分析认为实测流速比理论流速慢的原因。
3 实验过程可靠性分析
模型遵循相似模拟的原则。
即,几何相似、运动相似、动力相似、边界相似。
其运动规律都可以用裘布依井流方程形式来描述,实验可靠。
在实验过程中,周围环境温度的变化,将影响实验仪器中水温的变化,继而导致水的粘稠度发生变化。
但是整个实验过程时长1～2个小时,时间较短,外界温度的变化对实验结果的影响小,可忽略不计。
为了便于观测,示踪剂是依靠着有机玻璃流动的。
由于地质体边缘有机玻璃的限制,使模拟地质体边缘处的孔隙度比模拟地质体中间的孔隙度大,流速变大。
在此情况下,实验所得的地下水实际流速仍然比理论公式算出的流速值小,所以实验结果可靠。
4 结语
在地下水在平面渗流状态下,满足层流和稳定流条件时(即符合达
西渗流定律),可知以下几点。
(1)改变水力坡度,实际测得的地下水流速小于理论流速。
(2)改变示踪剂滴入的位置(实验仪器中间处和实验仪器边壁处),实际侧地的地下水流速小于理论流速。
(3)在实际工作中,若仅仅运用理论公式,其算得的地下水流速可能大于地下水实际流速,需结合实际情况,在现场做实验,再得出结论。
参考文献
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