液体在孔隙介质中的流动称为渗流孔隙介质包括土壤课件

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1、第九章渗流液体在孔隙介质中的流动称为渗流。孔隙介质包括土壤、岩层等各种多孔介质和裂隙介质。渗流是指水在地表以下的土壤或岩层裂隙中的流动，即地下水。水利工程中常见的渗流问题有以下几方面：1.经过挡水建筑物的渗流2.水工建筑物地基中的渗流渗流第一节土壤渗透特性与渗流模型3.集水建筑物的渗流4.水库及河渠的渗流一.土壤的水力特性1.透水性：是指土壤允许水透过的性能，取决于孔隙的大小、数目、形状及分布。分别表示土体孔隙体积和土体总体积渗流均质土壤：是指各处的透水性都一样的土壤；反之称为非均质土壤。各向同性土壤：是指土壤内

2、任一点处各个方向的透水性相同时的土壤；否则为各向异性土壤。2.容水度：是指土壤能容纳的最大水体积和土壤总体积之比。孔隙度越大，土壤的容水性越好。3.持水度：是指在重力作用下土壤仍能保持的水体积与土壤总体积之比。土壤颗粒越细、持水度越大。渗流4.给水度：是指在重力作用下土壤能释放出来的水体积与土壤总体积之比。给水度数值=容水度-持水度二.水在土壤中的状态水在土中有以下几种存在形式：汽态水、附着水、薄膜水、毛细水、重力水。渗流重力水：是指重力作用下在土壤孔隙中运动的水，它在工程实践中具有重要意义。毛细水：是由于表面张

3、力作用产生毛细管现象而存在与土壤孔隙中。薄膜水和附着水也称结合水，数量极少，一般不考虑。气态水：以水蒸气的形式存在于土壤孔隙中，数量极微，不考虑。主要研究的是重力水的渗流规律。渗流三.渗流模型所谓渗流模型，乃认为渗流是充满了整个孔隙介质区域的连续水流，包括土粒骨架所占据的空间在内，均由水所充满，似乎无土粒存在一样。渗流模型的实质在于，把实际上并不充满全部空间的液体运动，看作是连续空间内的连续介质运动。这样就可以把研究水力学的理论和方法应用到渗流中。渗流根据渗流模型的概念，某一微小过水断面上的渗流流速定义为：以渗流

4、模型取代真实的渗流，必须遵守以下几个原则：(1)通过渗流模型的流量必须和实际渗流的流量相等。渗流(2)对某一确定的作用面，从渗流模型所得出的动水压力，当和真实渗流的动水压力相等。(3)渗流模型的阻力和实际渗流应当相等，也就是说水头损失应当相等。渗流类型恒定渗流及非恒定渗流，均匀渗流及非均匀渗流，渐变渗流及急变渗流，有压渗流和无压渗流等等。渗流第二节渗流的基本规律—达西定律式中：k为反映土的透水性质的比例系数。达西公式表明在均质孔隙介质中渗流流速与水力坡度的一次方成比例并与土的性质有关，此即为著名的达西定律。1.基

5、本公式渗流若渗流的水力坡度J以微分形式表示，H为渗流的总水头。由于一般渗流流速很小，其流速水头可以不计，所以总水头H可用测压管水头来代替。即由此可知均匀渗流断面平均流速为则渗流场中任意点流速为渗流水头损失和流速一次方成比例，乃是液体作层流运动所遵循的规律，由此可见达西定律只能适用于层流渗流。2.达西公式适用条件3.渗透系数渗透系数k值是反映土的渗流特性的一个综合指标，常用以下几种方法：1、经验法2、室内测定法3、野外测定法渗流第三节地下明槽中的恒定渗流一.地下明槽中的恒定均匀渗流按照达西定律，断面平均流速为通过过

6、水断面的渗流流量为通过地下河槽的单宽流量则为渗流二.地下明槽中的恒定渐变渗流基本公式微小流束的A点处流速1-1断面平均流速上式就是著名的杜比公式，系法国学者杜比幼于1857年首先推导出来。渗流杜比幼公式表明，在渐变渗流中，过水断面上各点的流速相等，等于断面平均流速。但不同过水断面上的流速大小则是不相等的。三.地下明槽无压渐变渗流的浸润线分析基本微分方程式渗流1-1断面和2-2断面间测压管水头差为故在微分流段内平均水力坡度为根据杜比幼公式，断面平均流速为渗流渗流流量为一.正坡（i>0）地下河槽中浸润曲线渗流二.平坡

7、（i=0）地下河槽中浸润曲线利用上式可进行平底地下河槽浸润曲线及其他有关的计算。渗流三.反坡（i＜0）地下河槽中浸润曲线利用上式可进行逆坡地下河槽浸润曲线及其他有关的水力计算。渗流第四节集水廊道与井一.集水廊道的集水集水廊道浸润线方程为集水廊道一侧的单宽流量渗流例题：如图一建在不透水基底上集水廊道，今测得该区含水层的厚度H=7.9m，廊道中的水深h0=3.5m。距廊道边缘距离l=85m，廊道的浸润线面接近于地下水天然水面。又已知渗透系数k=0.005m/s。试求（1）渗入廊道的单宽流量；（2）距廊道边缘10m处浸

8、润面的高度。解：（1）利用平坡浸润曲线方程式中是集水廊道一侧的单宽流量，则q’=2q渗流（2）采用廊道单侧流量，以渗流二.井的计算普通井：在地表的无压透水层中所开掘的井。普通完全井：井底直达不透水层的普通井。不完全井：井底没有达到不透水层的普通井。渗流普通完全井浸润线计算公式恒定最大供水流量为影响半径R同学们再见！