水电模拟渗流实验
电拟渗流实验指导书
水工渗流教学实验指导书武汉大学水利水电学院二零零六年四月第一部分 导电液模型实验电拟渗流实验的基本原理由欧姆定律可知，电场中电流密度向量i 在空间坐标轴上的三个投影为：x U i x ∂∂-=ρ1，y U i y ∂∂-=ρ1，zUi z ∂∂-=ρ1。
① 式中：ρ1为电场中导电介质的导电系数，ρ为电阻系数；U 为电位，在电场中是x 、y 、z坐标的函数，由克希霍夫第一定律，电流的连续方程为：0=∂∂+∂∂+∂∂zi y i x i zy x 。
② 如果导电介质的导电系数ρ1为常数，将①式代入②式，便得到电流场中的拉普拉斯方程如下：0222222=∂∂+∂∂+∂∂z Uy U x U 。
③ 从恒定渗流场的运动方程出发，表示恒定渗流速度向量u 的达西定律为：zHku yHku xHku z y x ∂∂-=∂∂-=∂∂-=,,。
④ 式中：H 为水头；k 为渗透系数。
将④式代入恒定不可压缩流体的连续微分方程式：0=∂∂+∂∂+∂∂zu y u x u zy x 。
⑤ 则得到水头函数的拉普拉斯方程式：0222222=∂∂+∂∂+∂∂zHy H x H 。
⑥ 比较③式和⑥式可知，电流场中的电位U 和渗流场中的水头H 一样，都满足拉普拉斯方程。
如果导电材料做成的电模型与渗流区域作到几何相似、边界条件相似、导电系数与渗透系数相似，则由表一可知，通过在电场中量测电位线，即可得到渗流场中的等水头线。
对于几何相似，一般可通过正态模型来实现；关于电导系数与渗透系数相似，对均质各向同性土，可用电导系数为常数的导电体来模拟；关于边界条件相似，由于透水边界为一等水头线，在模型电场中应做成等电位边界，并且对上下游透水边界的水头差，在相应的电位边界中也保持一定的电位差。
对不透水边界，在模型电场中应做成不导电的绝缘边界。
图一（b ）即为根据二向平面问题渗流场的几何形状制造成的模型和所测得的等势线。
表一、渗流与电模拟参数对照表图一、二向平面问题渗流等势线。
渗流槽实验
实验二渗流槽剖面二维渗流实验一、实验目的1.观察有入渗补给的潜水二维稳定流的渗流现象及特征。
2.求降雨入渗强度W值，并和实测值进行比较。
3.求含水层的渗透系数K值。
二、实验装置图2—1为渗流槽示意图，其长度L= 380 cm，宽度B= 50 cm，槽内有均匀的砂，槽顶设有模拟降雨装置，由转子流量计(M)测定总降雨量。
槽的两端装有活动的溢水装置，分别用以稳定河A和河8的水位，升、降可以控制两侧水位的高低，并通过进水阀门K控制供水水源。
槽底和后壁面沿流向按一定间距设有多组测压管孔(每铅直断面6个为一组)。
管孑L用橡皮管和测压管板连接，可以测定渗流场内点的测压水头。
图2-1渗流槽装置示意图K-进水阀;M—转子流量计三、实验步骤(1)领取量筒和秒表。
(2)检查并排除测压管内可能存在的空气。
(3)观察有入渗补给、两河水位相等(HA=HB)条件下，河间地块分水岭的位置及潜水面的形状。
(4)测定向河流的排泄量(用体积法)，以求得彬值。
(5)由转子流量计(M)读降雨量QM。
(6)升降溢水装置A或B，使HA>HB(高差不要太大)，待稳定后观察分水岭的移动及各测压管水位的变化特点，并记录测压管读数。
(7)重复(4)、(5)两步骤。
四、实验成果1．实验数据记录含水层宽度B=50 cm，长度L=380 cm，面积A=cm2。
2．数据计算(以表2—1、表2—2资料为依据，计算结果见表2—3)。
3.在方格纸上绘制实测潜水面、计算潜水面以及剖面流网。
4.问题讨论(1)同一铅直面上，各测压管水头是否相等?试用流网分析为什么?(2)分析计算所得的w值产生误差的原因?(3)进行步骤(6)时，假如使两侧河流水位高差很大时，渗流可能出现什么现象?(4)实验装置中A，B，…，W，X共24根测压管沿流向布置；l～6的6根沿铅直方向布置，表2-2所记录的测压管读数中，哪一排读数的连线最接近潜水面?(5)试分析计算的分水岭位置a和观测的分水岭位置a数值不一致的原因。
渗流力学试验
六．注意事项
1．实验时，如发现每根测压管高度不相等，可能是气泡堵塞，此 时应将气泡排出，另一种可能是测压管本身刻度不一样，此时应 将实验前的读数记录下来，供数据处理用。
2．每次改变流量后，不能马上测定数据，稳定后才能进行。 3. 供水阀不能开得过大或过小，整个实验过程中，保证有少量的水
从溢流管中流出。 4. 注意单位换算。
一、实验目的和内容
1．验证生产井井底附近压力分布呈“压降漏斗” 形 ； 2．验证流量与压差呈线性变化； 3. 测定并计算模型的渗透率。
二.实验原理
用实验模型（物理）来模拟圆形地层中心一口井 生产时沿径向流动的渗流规律。
Q 20kh(Pe Pw ) k Q ln(Re / Rw器安装连接好。 3. 打开供水阀，供水入水箱，水量大小以溢流管中有少量水流出
为宜。 4. 排除模型中的气泡，使每根测压管的高度都与水箱溢流面相平。 5. 打开模型出水阀，当测压管中的水位稳定不变后，读出每根测压
管中水的高度，并测出此时的流量。 6. 依次调节出水阀的大小，每次调节后测压管中水位均不变化后，
ln(Re / Rw )
20h(Pe Pw )
三．实验仪器及流程
1.实验仪器：径向流测定仪、10ml的量杯一个、 游标卡尺、秒表等。
2.实验流程：
四．实验步骤
1．测定出模拟油层的厚度、供给半径、井半径、各测压管之间的
距离。 2．将仪器安装连接好。 3. 打开供水阀，供水入水箱，待水位稳定溢流面相等时，读出初
二.实验原理
用实验模型将单向流的情况再现，称单向稳定渗 流模拟，利用模型可观察和测定出单向流的特征和一 系列参数。
渗流速度为：
v k P
L
水闸缝隙槽渗流实验报告
水闸缝隙槽渗流实验报告实验目的：通过水闸缝隙槽渗流实验，研究水闸缝隙槽渗流的规律及其对水闸的影响，为水利工程中水闸的设计和维护提供参考。
实验原理：在水利工程中，水闸起到调节水位、控制流量的作用。
而水闸缝隙槽是用于调节水闸水位的重要部分，它的性能直接影响着水闸的使用效果。
水闸缝隙槽的渗流是指水从缝隙槽中渗透出去或渗透进来的过程。
渗流对水闸缝隙槽的稳定性和使用寿命有很大的影响。
实验材料和设备：1.水槽：用于模拟水闸缝隙槽的渗流。
2.不透水板：用于控制水流的流向和速度。
3.水泵：用于提供供水。
4.测量工具：用于测量水位、流速等参数。
实验步骤：1.将水槽倾斜，形成一个坡度。
2.在水槽的下部安装不透水板，控制水流的流向。
3.调整水泵的供水量，使得水流在缝隙槽中渗流。
4.测量不同位置的水位、流速等参数，并记录下来。
5.改变不同条件（如缝隙槽的宽度、水泵的供水量等），重新进行实验，并记录相关数据。
实验结果：通过多次实验，我们得到了水闸缝隙槽渗流的相关数据，并进行了数据分析。
实验结果表明，水闸缝隙槽的渗流与缝隙槽的宽度、倾斜角度、水泵的供水量等因素密切相关。
当缝隙槽的宽度适中，并且倾斜角度合理时，渗流速度相对较慢，对水闸的稳定性和使用寿命较好。
而当缝隙槽的宽度过大或者倾斜角度过小时，渗流速度增大，可能会导致水闸缝隙槽的损坏。
实验结论：1.水闸缝隙槽的渗流与缝隙槽的宽度、倾斜角度、水泵供水量等因素密切相关。
2.适度的缝隙槽宽度和倾斜角度有利于减缓渗流速度，提高水闸缝隙槽的稳定性和使用寿命。
3.过大的缝隙槽宽度和过小的倾斜角度会导致渗流速度增大，对水闸缝隙槽造成损坏。
4.对水闸缝隙槽进行定期检查和维护是保障水闸正常运行的重要措施。
实验改进：在实验过程中，我们可以进一步改进实验方法和设备，以提高实验的准确性和可靠性。
例如，可以安装更多的传感器和测量仪器，以测量更多的参数；可以采用数字化的数据采集和处理方法，提高数据处理的效率和精确度。
渗流物理实验教学设计
渗流物理实验教学设计引言渗流现象是地质、环境、土木等领域中普遍存在的一种物理现象，对于理解土壤水分运动、地下水流以及环境污染等问题具有重要的意义。
因此，在地质学、环境科学等专业中，渗流物理实验是一项非常基础的实验课程。
同时，由于渗流过程具有相对复杂的物理学特征，因此实验教学仍然存在一定的困难。
本文旨在探讨渗流物理实验教学的设计，包括实验内容、实验设备、实验步骤、实验数据处理以及教学评估等方面，目的是提高学生对渗流物理实验的理解和实验技能。
实验内容和设备本实验课程的主要内容是对于不同土壤、水头压力以及孔隙度条件下的渗流物理现象进行定性和定量的实验探究。
下面是主要的实验设备：•土柱：由于土壤的不同性质以及深度对于渗流现象的影响，因此需要选择不同的土壤进行实验。
土柱可以用来模拟真实的土壤条件；•压力台：用于生成不同的水头压力，不同的渗流速率和渗透系数；•流量计：用于测量不同的渗流流速以及流通状态下的流量；•水箱：用于储存水以及模拟地下水流的环境；•传感器：用于实时监测实验中的数据，如土柱内渗透压力、水头压力、流速等。
实验设备的选择应根据实验目的进行调整，如实验可以增加土壤温度和pH值等参数以进一步细化实验内容。
实验步骤步骤一：制备土柱1.取得所需的不同土壤样品，并将土壤通过筛网筛选，去除不需要的杂质；2.将土壤样品与一定数量的水混合均匀，可以通过手工或机器进行；3.在圆柱形的容器中，按照一定的压实程度将土壤填充到容器内，通常容器直径为10厘米，高度为30厘米；4.利用工具将土壤压实，保证填充后的土壤的密度均匀。
步骤二：测量初始条件1.测量土柱的初始重量、体积图像；2.测量土柱内初始的渗透压力值。
步骤三：进行实验1.放置土柱，在其的底部连接流量计，从上部注入一定量的水，采集流量计的数据；2.通过调整压力台中的水头压力，改变水头差，即水位高差，推动渗流进程，采集实验数据；3.重复步骤二和三，改变注入水的流速和水头压力，并采集数据；4.记录实验中的数据，包括流量、孔隙度、水头压力、渗透压力和土壤含水量；5.可以通过调整水的温度、pH值等因素，进行更加细致的实验。
渗流场油井干扰模拟试验
渗流场油井干扰模拟实验【实验目的】1.通过水电模拟实验研究，掌握水电模拟相似原理；2. 掌握绘制径向流时等压线的方法。
【实验内容】1. 测定两口生产井和一口注水井共同作业时渗流场中各口井等压线的分布。
2. 此装置还可测定水平井水平段渗流场的等压线分布。
【实验原理】1.水电相似原理水电模拟实验装置是根据渗流场和电场的相似原理建立的，其相似原理如实验二。
2.势的叠加原理油气田开发时大量生产井、注入井同时工作，而且各井投产先后不同，已投产的井在工作期间产量、压力等工作制度也经常变化，新投产井会使原来渗流场发生变化，井与井之间工作制度改变也会影响邻近井的产量和压力分布，这种井间相互影响的现象称为井间干扰。
多井同时工作时，地层中任一点的压降应等于各井以各自不变的产量单独工作时在该点造成的压降的代数和。
势的迭加原理就是若均质等厚不可压缩无限大地层上有许多个点源、点汇同时工作，地层中任一点的势（势差）应该等于每个点源、点汇单独工作时在该点所引起的势（势差）的代数和。
根据水电相似理论，用电场模拟渗流场，电解质模拟地层的渗流阻力，在模型水槽中放置两口负电位模拟两口生产井，一个正电位模拟一口注水，他们同时加电时，各井之间就形成了电势干扰。
渗流场中势的叠加原理是解决油气藏几口井同时作业时渗流场中各等势线的分布的基本原理。
由于每口井的工作都会影响到地层内各点压力降低，当有多井工作时，地层中任一点M 的压降，应等于各井单独工作时对M 点引起的压降的总和。
对M 点而言，形成的压降为M e p p -，相应的势差就等于M e Φ-Φ。
当有n 口井同时工作时，地层中任一点的压降应等于各井单独工作时对M 点引起的压降的代数和，即()∑=Φ-Φ=Φ-Φn i Mi ei M e 1 式中：Mi Φ——第i 井单独工作时的M 点的势。
势的迭加原理：若均质等厚不可压缩无限大地层上有许多个点源、点汇同时工作，地层中任一点的势（势差）应该等于每个点源、点汇单独工作时在该点所引起的势（势差）的代数和。
中国石油大学华东渗流力学实验报告之水电模拟实验
中国石油大学渗流力学实验报告实验日期：2013.11.18 成绩：_________班级：石工11-13学号:11021626姓名: 李华教师: 霸天—同组者：小—实验三水电模拟渗流实验一、水电模拟原理1、水电相似原理利用电场模拟地层流体的渗流规律，机理在于流体通过多孔介质流动的微分方程与电荷通过导体材料流动的微分方程之间的相似性，即水-电相似原理。
多孔介质中流体的流动遵守达西定律：grad (p)(3-1) 式中，v—流速，m/s；q—流量，cm3/s； A —渗流截面积，cm2；K —渗透率，J m2；J—流体粘度，mPa £；P—压力，O.lMPa。
通过导体的电流遵守欧姆定律：、二」grad (U) (3-2)S式中，「为电导率，是电阻率的倒数，西门子/cm ；U —电压，伏；、：-电流密度，安培/cm2；I-电流，安培，S-导体截面积，cm2。
均质地层不可压缩流体通过多孔介质稳定渗流连续性方程：div.£ grad (P)j = 0 (3-3) 均匀导体中电压分布方程：div ' grad(U) = 0 (3-4) 对比方程上述方程可以看出：电场与渗流场可用相同的微分方程进行描述，因此，不可压缩流体的稳定渗流问题可用稳定电场进行模拟。
于是可以用电位分布来描述渗流场的压力分布，用电流来描述流量或流速，电阻描述渗流阻力。
2、水电相似准则物理模拟模型各参数与油层原型相应参数之间存在比例关系，称为相似系数。
各相似系数之间满足一定的约束条件，称为相似准则。
水电模拟各相似系数定义如下:1）几何相似系数模型的几何参数与油层的相应几何参数的比值。
即：(3-5) 任意点的几何相似系数必须相同。
2）压力相似系数模型中两点之间的电位差与地层中两相应点之间的压差的比值。
即:2U \C p m（3-6）Po3）阻力相似系数模型中的电阻与油层中相应位置渗流阻力的比值。
即：(3-7) 4）流动相似系数模型中电解质溶液的电导率与地层流体流度的比值。
实验一不稳定流渗流实验
实验一不稳定流渗流实验一、实验目的通过不稳定流条件下的渗流实验，加深对达西定律的理解，从而认识到达西定律既适用于稳定流条件也适用于不稳定流条件。
稳定流条件也适用于不稳定流条件。
二、实验装置如图1—1所示，圆管A下段装有待测定的砂样，底端为铜丝网，砂样表层铺放薄层细砾。
实验开始时，圆管上部装满水，水便通过砂样渗流，圆管上部水位则逐渐下降。
圆管下端放在盛水器皿B中，通过砂样渗流到器皿中的水会自动溢出，以固定渗流段下游水位。
排水容器E通过排水管随时排走盛水器皿溢出的水。
三、实验原理利用达西定律和水均衡原理可以证明图1—1所示的装置中，水头H与时间呈半对数关系，即试验过程中测定不同时间的水头值，作t-lgH关系曲线(图1—2)。
利用直线的斜率m求渗透系数k。
四、实验步骤(1)熟悉仪器结构以及秒表操作方法与读数，实验分工，建议一人观察水头变化，一人看秒表，一人记录。
(2)将盛水器皿充满水，并将渗透管的下端放入盛水器皿B的水面之下约1cm。
(3)用量杯对试样充水，使其自由渗透2-3次，以饱和砂土，排除空气。
(4)记下初始水头H0，对透明管充水到渗透管零点上方。
待水位下降至零刻度，开动秒表记时。
(5)水位下降到预先设计的降深值(1，2，3，…，10cm)时，记录对应的时间(表1—1)。
(6)重复实验步骤(4)和(5)1～2次，进行核对。
(7)改变渗透管下端没入盛水器皿的深度(离器皿底部约1cm)进行同样实验，记录读数。
(8)与不同砂样的小组交换仪器重复上述步骤(4)～(7)的实验，做好记录。
五、实验成果，1．提交实验数据记录(表1—1)。
2．数据处理(1)在坐标纸上绘制两种砂样的t—lgH曲线。
(2)计算渗透系数K(表1—2)。
3．问题讨论(1)达西定律的应用条件(2)渗透管的出水端口在器皿不同深度时，渗透速度有何变化?为什么?(对比实验资料说明)(3)本实验中，测定水位H的基准面在何处?实验二渗流槽剖面二维渗流实验一、实验目的1．观察有入渗补给的潜水二维稳定流的渗流现象及特征；2．求降雨入渗强度w值，并和实测值进行比较。
渗流力学实验
渗流力学上机实验报告实验三实验名称：理想系统不稳定渗流井壁压力计算实验目的：了解渗流力学中最有代表性的三种渗流方式：平面线性渗流、平面径向渗流、空间球形渗流的求解方法、井壁压力及其导数的变化规律。
实验原理：1、渗流力学中常用的无量纲量（SI 单位制）举例：3322() 1.84210;;1.84210()0.15923.6;;i i D D D i w i w D D D t w t w wkh p p p p q Bp p q q B p p kh p p kt C rt C r c r c hr r μμφμφ----⨯==⨯--===2、按此无量纲定义，以径向渗流为例，其无量纲控制方程组为：221D D DD D D D p p p r r r t ∂∂∂+=∂∂∂初始条件：(,0)0D D p r =内边界条件：11D D D D r p r r =⎡⎤∂=-⎢⎥∂⎣⎦外边界条件：(,)0D D p t ∞=3、压力导数渗流力学常用的压力导数定义为：ln dp dpt d t dt =对于不稳定渗流过程，压力导数比压力更敏感，能够比较清晰地反映流体渗流的方式。
实验内容：1、平面线性渗流压力分布2(,))4D D D D D D D D x p x t x m x erfc t ==--井壁压力及其压力导数()wD D p t =ln wD Ddp d t =2、平面径向渗流压力及压力导数为21(,)()24D D D D D r p r t Ei t =-- 2242411()ln 2424D D DDr r t t D D D D D D Ddp r e t er d t t t --=-=3、球形空间渗流(,)1D D D D r p r t erf =-140.5Dt wD D D dp e dt --=附图如下实验四：实验名称：一维单向饱和度场数学模拟实验目的：理解油水两相渗流的物理意义，以及在水驱油过程中相对渗透率变化规律、含水率的变化规律以及饱和度的分布规律。
水文地质学基础：绕坝渗流实验
2.实验原理
运用窄缝槽渗流理论制作模型来模拟边界条件较为复杂的地下水绕坝渗漏现象。
vm为窄缝槽液体层流流速（cm/s）；ds为沿流向无限小距离； dh为沿流向无限小距离ds上的水头增量（cm）；a为两行板宽度的一半（cm）； v为液体的运动粘滞系数（cm2/s）；g为重力加速度；c为窄缝槽透水系数（cm/s）。
2.实验原理
窄缝槽在地下水在多孔介质中运动时的达西定律形式极为相似。
v为渗流速度（cm/s）；k为渗透系数（cm/s）；dh/ds为水力坡度
断面标示
3.实验仪器
开关
坝体 防渗帷幕
清水 红色示踪剂
清水 红色示踪剂
坝上水位
对比
坝下水位
渗流区
4.实验步骤
.将仪器箱顶部的供水盒加满实验用水（一盒为清水，一盒为红色示踪剂）。
绕坝渗流实验
1
目录
CONTENTS
实验目的 2 实验原理
3 实验仪器 4 实验步骤
5 问题思考
1.实验目的
了解水工建筑的结构； 运用地下水运动的基本定律来分析坝下防渗帷幕的防渗原理； 观察水流的液态类型-层流； 了解和熟悉坝下渗透水流的特征和规律；
基于地下水运动的基本达西定律来分析和了解坝下渗透水流运动的特征与规律，从 而采取相应的防渗工程措施减少或消除坝岸或水库渗漏产生的坝下潜蚀作用，达到 水库设计的技术功能。
坝下渗透水流运动的特征与规律。
打开清水开关，控制流量约0.l L/s，3～5 min后，出水口有水流出。
当出水口有清水流出时，打开示踪剂开关，控制流量约0.05 L/s， 约1 min后开始形成红色水流迹线。 因实验是在稳定流的条件下进行，流线与迹线重合，此时红色迹线即可代表坝下渗透水流流线。
渗水实验报告
附件2渗水试验报告（红阳二矿、西马煤矿、蒲河煤矿、清水二井煤矿）2011年11月红阳二矿工业广场渗水实验报告1、实验目的计算包气带土层垂向渗透系数，了解包气带渗透性能。
2、实验仪器钢环2个，高300mm，直径大环500mm，小环250mm，水箱，标尺，水管，铲子，秒表，GPS。
3、实验步骤在选好的地面实验点挖一个700×700×600mm的实验坑，将大、小环分别压入坑底100mm，形成同心圆。
两环底部分别铺20mm粗砂。
将水不断注入内外环中，保持100mm水柱高度。
每10分钟记录注入水量，当连续三次注入量不变时，结束试验。
4、实验结果（1）试验位置：红阳二矿矸石山西南侧草地上。
经度41525010 ，纬度4601311，高程31.5m。
结果：（2）试验位置：红阳二矿工业广场矿井污水排放口西南侧稻田内，经度41525968，纬度4600664，高程31.3m。
结果：西马煤矿工业广场渗水实验报告1、实验目的计算包气带土层垂向渗透系数，了解包气带渗透性能。
2、实验仪器钢环2个，高300mm，直径大环500mm，小环250mm，水箱，标尺，水管，铲子，秒表，GPS。
3、实验步骤在选好的地面实验点挖一个700×700×600mm的实验坑，将大、小环分别压入坑底100mm，形成同心圆。
两环底部分别铺20mm粗砂。
将水不断注入内外环中，保持100mm水柱高度。
每10分钟记录注入水量，当连续三次注入量不变时，结束试验。
4、实验结果（1）试验位置：西马煤矿矸石山西南侧玉米地，经度41515783，纬度4580256，高程18.3m。
结果：（2）试验位置：西马煤矿矿井污水排放口西南侧，经度41515423，纬度4580763，高程17.4m。
结果：蒲河煤矿工业广场渗水实验报告1、实验目的计算包气带土层垂向渗透系数，了解包气带渗透性能。
2、实验仪器钢环2个，高300mm，直径大环500mm，小环250mm，水箱，标尺，水管，铲子，秒表，GPS。
水电模拟原理
水电模拟原理
水电模拟实验是根据水电相似原理而设计的一种物理模拟实验。
其理论基础是水电相似原理，即不可压缩的地下流体通过多孔介质流动的微分方程与电荷通过导体材料流动的微分方程之间具有相似性。
由于电流场可以在瞬间达到稳定，因而水电模拟实验模拟的是单相流体的稳定渗流过程。
水流电模拟装置是利用水流场和电流场相似原理，实现测量油藏水流动状态的实验装置。
以下是两个水电模拟实验的例子：
- 油藏水流动状态模拟：利用水流电模拟装置，根据水流场和电流场相似原理，测量油藏水流动状态。
- 地层渗流规律模拟：利用水电相似原理，通过电场模拟地层流体的渗流规律。
水电模拟实验可以帮助研究人员更好地理解水电相似原理，并为相关领域的研究提供有力的支持。
大工15春《水利工程实验(一)》实验报告答案.
姓名：报名编号：学习中心：层次：高起专（高起专或专升本）专业：水利水电建筑实验一：混凝土实验一、实验目的：熟悉混凝土的技术性质和成型养护方法；掌握混凝土拌合物工作性的测定和评定方法；通过检验混凝土立方体的抗压强度，掌握有关强度的评定方法。
二、配合比信息：1．基本设计指标（1）设计强度等级C30（2）设计砼坍落度（30-50）mm2．原材料（1）水泥：种类复合硅酸盐水泥（P·C）强度等级32.5（2）砂子：种类河砂细度模数 2.6（3）石子：种类碎石粒级5-31.5 连续级配（4）水：洁净淡水或蒸馏水3．配合比：(kg/m3)三、实验内容：第1部分：混凝土拌合物工作性的测定和评价1、实验仪器、设备：电子称、量筒、坍落度筒、捣棒、拌铲、小铲、抹灰刀、拌合板，金属底板。
2、实验数据及结果第2部分：混凝土力学性能检验1、实验仪器、设备：边长为150mm立方体标准试模、振动台、压力试验机2、实验数据及结果四、实验结果分析与判定：（1）混凝土拌合物工作性是否满足设计要求，是如何判定的？满足设计要求。
坍落度为40mm,在设计范围（30-50）mm内，且粘聚性、保水性良好，故混凝土拌合物工作性满足设计要求。
（2）混凝土立方体抗压强度是否满足设计要求。
是如何判定的？满足设计要求。
C30 混凝土试配强度为38.2MPa,，而试件强度为38.4MPa ，大于38.2 MPa，故混凝土立方体抗压强度满足设计要求。
实验二：全站仪的认识与使用一、全站仪的特点：（1）有大容量的内部存储器。
（2）有数字自动记录装置（电子手簿）或相匹配的数据记录卡。
（3）具有双向传输功能。
不仅可将全站仪内存中数据文件传输到外部电脑，还可把外部电脑的数据文件或程序传输到全站仪，或由电脑实时控制全站仪工作。
（4）程序化。
存储了常用的作业程序，如对边测量、悬高测量、面积测量、偏心测量等，按测序进行量测，在现场立即得出结果。
二、全站仪的构造：全站仪的构造如图1所示：提手，提手固定螺旋，粗瞄准器，物镜，显示屏，电池，下对点器，水平制动螺旋，水平微动螺旋，显示屏上得按键，基座，调焦手轮，目镜，竖盘制动手轮，竖盘微动手轮，显示屏。
211230405_水利大坝渗流机理与模拟分析
- 137 -工 程 技 术水利工程建设对人们的生产生活有非常重要的影响。
从物流方面看，水利工程可以设置航道、影响流速，对内河运输方式施加人为改变，可提升商品运输效率。
从农业生产方面看，水利工程可以引导水流、控制流速，对水系内农田进行灌溉[1]。
因此，确保水利工程稳定可靠地工作具有十分重要的意义。
在水利工程的构成中，大坝具有十分重要的地位。
大坝不仅是阻碍水流对沿岸形成破坏的屏障，也是闸口闸门的设置部位，对控制水流和航向具有重要作用[2]。
因此，确保大坝工作的安全性具有非常重要的意义。
但是，因为地质结构的复杂性，尤其是可溶岩类地质结构的存在，加之地表水和地下水之间的交流和循环，经常会出现大坝底部、侧面渗流的情况[3]。
一旦大坝出现渗流，就会不断蚕食大坝的基体结构，渐渐形成威胁大坝安全的孔隙或裂缝。
因此对大坝渗流现象进行研究，掌握其渗流规律是保障大坝安全的重点。
该文以水利工程中的大坝为研究对象，深入分析了大坝渗流机理，并通过仿真软件进行了模拟分析。
1 水利工程大坝渗流的概念及分类在地下水流动的过程中，当地下水受到岩石、砂砾和土壤的阻挡后，仍然能以一定的流速和体积流过，这样的流动过程称之为渗流。
与地表水不同，地下水流动无法被直接观测到，因此一般通过试验法来对渗流现象进行观察。
在渗流观察试验中，一般要构建一个水系空间。
在这个空间内放置与试验地土质结构相同的样土，其中的砂砾含量、土质含量均应与试验地实际情况相同。
同时，样土内含水量也应与试验地相同。
通过特定装置观察这个空间内某一个断面的水流的速度、体积、流量等参数，即为对渗流现象的观察。
和地表水的正常流动相比，地下水的渗流流速会慢很多，流量也相对较小，这是因为地下水在渗流过程中受到了岩石、砂砾和土壤等的阻力作用。
目前，在基于试验法的渗流观察基础上形成了进一步的模拟分析法，即可以将试验法获悉的各种参数和现场实地测得的地下水、土质结构的相关条件在三维软件中进行设定。
实验三 达西渗流实验
测压管水位 实 验 次 数 测流 实测水 量时 间t (s) 量W (cm3) 渗透流 量Q (cm3/s) 渗透速 度V (cm/s)
H (cm)
Ha Hb Hc
水位差 H (cm)
水 渗透 平均水位 差 力 系数 坡
平均 渗透 系数
Ha Hb
Hb Hc
H (cm)
K
度
I
(cm/s)
K (c m/s)
图 3-2 70 型渗透仪装置
1-金属筒；2-测压板；3-供水瓶；4-测压管；5-溢水管；6-泄水管；
7-调水管；8-支架；9-供水管；10-调水夹；11 量筒
二、实验步骤
1．仪器安装后，将调节管 7 与供水管 9 接通，使水从仪器底部流入，直至平铜网顶面 为止；关管夹 10。 2．装填试样： （1）将试样分层（每层厚约 2～3 厘米）装入金属圆筒，每层均用捣棒轻轻捣实，以控 制孔隙比，如试样含有细粒的粘性土，则应在金属网上铺上一层粗砂（厚约 2 厘米）作为缓 冲层，以防细颗粒被水冲走。 （2）每层试样装好，缓慢地打开管夹，使水由仪器底部向上渗透，使试样逐渐饱和， 但应保持水面不高出试样顶面，等饱和后关管夹，饱和时应注意测压管中水面上升的情况， 玻璃管中有无气泡，若发现有气泡，应设法排除。 （3）如此继续分层装入试样并饱和，直至试样装到高出上测压孔 3～4 厘米为止，最后 在试样上部放约 2～3 厘米厚的砾石作为缓冲层，以防供水时冲刷试样。 3．饱和试样：将调节管在支架上移动，使其管口高于溢水孔，关管夹，将供水管与调 节管分开，将供水管置于圆筒内，开管夹使水由顶部注入仪器，到水面与溢水孔齐平为止， 多出的水由溢水孔流出以保持水位固定， 检查测压管水位是否同一水平， 各测压管水位相差 0.5 毫米以内为准，否则表示仪器内有漏水或集气现象，应设法纠正。 4．水流渗透：将调节管管口位于试样上部 2／3 高度处，使金属筒内产生水位差，水即 通过试样渗透，经调节管流出，此时金属圆筒应注意保持水面不变。 5．观测：当测压管水位稳定后（在 5 分钟内测压管水位变动不超过 0.5 毫米，或两次 所测流量差不超过 5％为准） ，记录测压管水位值（读弯月面下缘估计到 0.1 厘米） ，并计算 各测压管间的水位差 H ，同时测量一定时间的水量和水的温度。 6．再次渗透：将调节管管口放置试样中部及下部 1／3 试样高度处，以变更水力梯度。 7．取多次实验渗透系数平均值，作为实验样的平均渗透系数。
水电模拟渗流实验
中国石油大学 渗流力学 实验报告实验日期： 成绩：班级： 学号： 姓名： 教师： 同组者：实验三 水电模拟渗流实验一、实验目的1. 掌握水电模拟的实验原理、实验方法，学会计算相似系数。
2. 测定圆形定压边界中心一口直井生产时产量与压差的关系，并与理论曲线进行对比，加深对达西定律的理解。
3. 测定生产井周围的压降漏斗曲线，加深对压力场的分布的认识。
二、实验流程及原理实验电路如图1所示。
图1中拔下电流表与可变电阻相连的一端，使其与测量电源的低压端连接，电流表另一端与带铜丝的导线2连接，如图1所示。
改变调压器，由测量电压表读出供给边缘与生产井2之间的电压值，由电流表读出电流值。
1 - 电解槽2 - 铜丝（模拟井）3 - 供给边界图1 圆形恒压边界中心一口直井电路图三、计算原理圆形恒压边界中心一口直井（完善井）稳定生产时产量计算公式：e fw2πlnKh P PQ r R r μ∆∆==（1） 地层中任一点压力分布公式：w e w wln ln ln P rP P A B rr r r ∆=+⋅=+（2） 由相似原理可知，模拟模型中电压与电流同样满足上述关系式： 完“井”“产量”公式：m em m wm2πln h U UI r R r ρ∆∆==（3） 改变电压ΔU ，并测得相应的电流值I 。
由此可得到ΔU -I 关系曲线（理论上应为直线）。
任一点电压分布公式：m wm m m mem wm wmln ln ln r UU U A B r r r r ∆=+=+（4） 固定ΔU 值，测得r m 处的电位值U ，由此可得“压降”漏斗曲线。
由“完善井” 电压与电流的关系及相似系数C p 、C q ，可以求出完善井压差（P e －P w ）与流量的关系：流量：q I Q C =； 压差：e w pU P P C ∆-= （5） 由模拟条件下任意半径r m 处的电位值U ，可求得实际地层中任意半径r 处的压力P ，即可求得地层中的压力分布：压力：pUP C =； 对应半径：m l r r C = （6）式（2）的压力及半径均用式（6）处理，可求得实际地层中任意点的压力分布。
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五、数据处理
（1）电解质溶液配制计算 （2）计算相似系数 （3）产量与压差关系 举例说明压力、实际产量和理论产量、误差的计算过程， 并将数据填在表1中，绘制产量与压差的实际和理论关系曲 线。 （4）压降漏斗数据处理与曲线绘制 举例说明实际半径、实测压差和理论压差计算过程，并将 数据填在表2中，绘制实测与理论压降漏斗曲线。
《渗流物理实验》
系列教学课件
中国石油大学(华东)石油工程实验教学中心
水电模拟实验 （平面径向稳定渗流）
主讲：付帅师 中国石油大学(华东) 石油工程实验教学中心
一、实验目的
1．掌握水电模拟的实验原理、实验方法，学会计算 相似系数； 2. 测定圆形定压边界中心一口直井生产时产量与压 差的关系，并与理论曲线进行对比，加深对达西定 律的理解； 3.测定生产井周围的压降漏斗曲线，加深对压力场 的分布的认识。
Cq
I Q
Cp
U P
计算 Cr Cp / Cq
C 1 Cr Cl
c、由 C
k
计算NaCl溶液的电导率
，溶液厚度
hm
CLh
具体见示例。
（2）根据电导率值，从NaCl溶液浓度与电导率关系曲线中查出NaCl
与蒸馏水配制比例，然后进行配制。
四、实验步骤
（3）配制完毕，测定溶液实际电导率值，计算相似系数 。 （4）将调压器旋钮旋至“0”位置，按图1所示连接好电路。 （5）打开电源，顺时针旋转变压器旋钮，将电源电压调到所需值（10伏）。 （6）顺时针慢慢旋动调压器的旋钮，使电压值从低到高变化（最高测量电压 <10伏），并测定各个电压值下生产井的电流值，计算相应的压差及流量。 （7）压降漏斗曲线的测定：连接好图2所示电路，旋动调压器的旋钮，使测 量电压为一固定值（如10伏），通过滑轨计录生产井的坐标（xo,yo），将一 外接电压表一端与测针相连，另一端接零线。从生产井位置（xo,yo)开始， 沿某一半径方向移动测针，隔一定距离记录一个电压值和相应点坐标值(x,y)， 式(6)转换，就可测出压降漏斗曲线。注意：井附近数据点密一些，往外疏一 些。
压差与流量的关系：
流量:
Q
I Cq
；
压差：
Pe
Pw
U Cp
(5)
由模拟条件下任意半径 处的电位值 ，可求得实际地层中任意半径 出的
压力 ，即可求得地层中的压力分布：
压力：
P
U Cp
；
对应半径：
r rm CL
(6)
式(1)的压力及半径均用式（6）处理，可求得实际地层中任意点的压力
分布。
三、实验流程
表2 压降漏斗曲线数据记录表（电压法）
外加电压： 井的位置：x0= cm, y0= cm
序号
1
2
3
离生产井距离rm(cm) 0.1
0.5
1
4
5
6
7
5
10
20
30
位置(x,y) (cm)
与生产井间的电压 ΔU(V)
油藏中距井半径 r（m）
与井底压力间的差值 ΔP（ 0.1MPa）
理论曲线中的压降值 ΔPt（ 0.1MPa ）
ln rem
Rm
(3)
rwm
改变电压 值，并测得相应的电流值I。由此可得到 -I关系曲线（理论上
应为直线）。
二、实验原理
任一点电压分布公式：
U
U wm
U ln rem
ln rm rwm
Am Bm ln rm
rwm
(4)
固定U 值,测得不同 rm处的电位值U，由此可得“压降”漏斗曲线。
由“完善井” 电压与电流的关系及相似系数Cp、Cq，可以求出完善井
二、实验原理
圆形恒压边界中心一口直井（完善井）稳定生产时产量计算公式：
Q 2 KhP P
ln re
Rf
(1)
rw
地层中任一点压力分布公式：
P r
P
PW
ln
reBiblioteka ln rwA B ln r
rw
(2)
由相似原理可知，模拟模型中电压与电流同样满足上述关系式：
完善“井”“产量”公式： I 2hmU U
四、实验步骤
（1）确定并计算实验参数
a、首先确定模拟油藏的参数的大小：渗透率 K、供给半径re 、井半径
rw 、油层厚度 h、流体粘度 、生产压差 Pe Pw，计算油井产量Q ；
确定模拟系统的有关参数的大小：模拟油藏供给半径 rem、最大电流I、
最大电压 U 。
b、计算相似系数：
CL
re rem
圆形恒压边界中心 一口直井电路图
1 - 电解槽 2 - 铜丝（模 拟井） 3 - 供给边界
测电压法测定压 降曲线电路图
1－电解槽 2－铜丝（ 模拟井） 3－供给边界
三、实验流程
油藏系统
铜带
NaCl溶液
测量系统
变压器
水电模拟 （平面径向稳定渗流）实验装置
可变电阻R1
+—
—
可变电阻R2
水电模拟装置控制面板
五、数据处理
实验仪器编号：
模型参数：rem = 地层参数：re =
序号
1
水槽尺寸：
表1 产量与压差关系数据表
；rwm =
；hm =
；ρ= ；T=
；rw=
；h=
；K= ；μ= ；
2
3
4
5
6
7
8
ΔU(V)
3
4
5
6
7
8
9
10
I(mA)
P(0.1MPa) Q(m3 d ) Qt (m3 d )
e(%)
五、数据处理