渗流ppt课件

影响半径
影响半径R需要用实验方法或根据经验来确定。 一般由下面的经验公式来推算R：
R 3000 s k
R 575 s Hk 其中，k以m/s计，R、S和H均以m计。 S——抽水深，地下水位降深
例题
某工地以潜水为给水水源，含水层厚度H=6m，渗透系数 k=0.00116m/s。现打一普通完全井，半径r0=0.15m，影响半径 R=150m。试求井中水位降落s=3m时井的涌水量。
由于渗流流速很小，所流速水头忽略不计； 总水头=测压管水头；
Jp=J。
达西定律——渗流线性定律
达西定律——渗流能量损失与渗 流流速之间的关系（均匀流）。
v u kJ
式中k为渗透系数。
适用范围：
Re vd 1 ~ 10

式中d土壤颗粒有效直径， 取d10；即重量10%.
渗透系数k的确定：
lg R lg r0
lg 344.4
0.1
井群
井群——多个井同时工作， 井间距离小于影响 半径，各井出水量 与单井时的出水量 不同。
普通完全井井群工作时的浸润面方程：
z2

H2

0.732 Q0 k
lg R
1 n
lg
r1r2

rn

渗流对建筑物安全稳定的影响 1.扬压力（浮力、渗透压力） 作用在建筑物基底上的力，对建筑物有倾覆的危险。
解：井中水深h=H-s=6-3=3m，
Q 1.366 k H 2 h2 1.366 0.00116 62 32
lg R lg r0
lg 150
0.15
0.0428 0.0143m3 / s 3
即此井的涌水量Q=14.3L/s。
自流（承压）完全井
抽水时，含水层位于两个不透水层之间，顶面压强大于大气压
强，过水断面是一个个同圆心的圆柱面，其面积为 2rM
根据裘布依公式，径向渗流流速为
流量为
Q 2rMk dz
dr
v kJ k dz dr
浸润线方程： z h Q ln r
2kM r0
流量公式：
kMH h
k Ms
Q 2.732
2.732
lg R lg r0
渗流
概述 渗流的阻力定律 井和井群 渗流对建筑物安全 稳定的影响
概述
渗流------流体在空隙介质中的流动 应用------开采地下水、降低地下水位
水在土壤中的状态: 气态水------以水蒸汽形式散逸于土壤空隙中; 附着水------以极薄的分子层吸附在土壤表面; 薄膜水------以厚度小于分子作用半径的薄层; 毛细水------在毛细管的作用下保持在空隙中; 重力水------重力作用下在土壤空隙中运动的水.
裘布依公式——非均匀渐变流
裘布依假定： ——在任一竖直线上，各点渗流方向水平； ——在同一竖直线上，各点渗流流速相等。
v k dz k dh
dl
dl
其合理性取决于 θ 的大小
dz tan
dl
单井
井是一种汲取地下水或排水用的集水建筑物，在水文地 质勘探工作和开发地下水资源中有着广泛的应用。
lg R lg r0
影响半径：参照普通完全井
例 从一承压井中取水，已知r0=0.1m，M=5m，在距井中 心10m处钻一观察孔，未抽水时地下水位H=12m。现抽水
量Q=36m3/h，井中水位降深s0=2m，观察孔中水位降深 s1=1m。求渗透系数k及井中降深s0=3m时的流量。
解：渗透系数k
2.地基渗透变形（渗流速度过大） 管涌（机械管涌、化学管涌） 流土
控制方法：限制渗流速度；阻截土壤颗粒。
1.实验室测定法： 2.现场测定法： 3.经验法。见相关资料
例题
在实验室内测定土样渗透系数，已知：圆桶直径为 20cm，土层厚度为40cm，测得流量为100mL/min，测 压管水头差为20cm,求k。
解：运用达西定律
QL
100 40
k
0.0106 cm / s
Hale Waihona Puke Baidu
Ahw 0.785 20 2 20 60
普通（潜水）完全井
抽水时地下水从四周径向对
称的流入井内，过水断面是
一个个同圆心的圆柱面，其
面积为 2rz
流速为
v kJ k dz dr
流量为 Q 2krz dz
浸润线方程：
dr
z 2 h 2 Q ln r
k r0
流量公式：
Q 1.366 k H 2 h2 lg R lg r0
k

0.366 Q
M z h
lg
r r0

0.366 36
511 10
lg
10 0.1

5.27 m
/
h

0.00146
m
/
s
R 3000 s k 3000 3 5.27 / 3600 344 .4m
Q 2.732 kMs 2.732 5.27 5 3 61.06m3 / h 0.017m3 / s
渗流模型
渗流模型——渗流区域的边界条件保持不变,略去全 部土壤颗粒,认为渗流区内连续充满流体,而流量及其 它运动要素与实际渗流相同.
渗流速度u:
u Q A
土壤空隙中的实际速度u‘:
u Q uA 1 u A A n
式中n<1,是土壤的空隙度.
渗流的分类: 恒定和非恒定渗流; 一元、二元和三元渗流； 均匀和非均匀渗流（渐变和急变）。 流速水头：
根据水文地质条件，可将井按其所在的位置可分为潜水 井和承压井两种基本类型。
潜水井（普通井）——位于地表下潜水含水层中，可汲 取无压地下水。井底直达不透水层的（即井底不进水） 称为完整井，未达到不透水层的（即井底也进水）则称 为非完整井。
承压井（自流井）——穿过一层或多层不透水层，在承 压含水层中汲取承压水。自流井也可分为完整井和非完 整井。