地下水运动的基本规律.ppt

水文地质学Hydrogeology第三章地下水运动的基本规律一、地下水在复杂的多孔介质中运动

1.渗透：地下水在岩石空隙中的运动，水质点运动途径多变；流速多变。
2.渗流：对实际的地下水进行概化，概化后的地下水流称为渗流，所占据的空间区域称为渗流区（渗流场）。
3.概化方法：不考虑含水层中固体颗粒的存在，认为含水层完全被水所充满；不考虑实际流向的多变性，只考虑单向流。实际和理想的水流对比3.1地下水运动的基本特点3.1地下水运动的基本特点3.1地下水运动的基本特点3.1地下水运动的基本特点3.2达西定律二、达西定律
根据试验结果，得到关系式：
Q=Kωh/l
其中：根据I=h/l可以推出：
Q=KωI
其中：Q-渗透流量(L3T-1)；w-过水断面(L2)；h-水头损失(水头差，L)；l-渗透途径(L)；K-渗透系数(LT-1)；I-水力梯度(无量纲)。三、渗透流速
根据水力学流速与流量的关系：
Q=ω·V
则Q=KωI可简化为V=K·I，称为渗透流速。
公式V=K·I，为单位面积上的流量，称比流量。
渗透流速与水力梯度是一次方成正比，故达西定律又称为线性渗透定律。四、达西定律讨论过水断面ω与实际过水断面ω’:2.水力坡度（I）（hydraulicgradient）
水力学中水力梯度（J）:单位距离上的水头损失
是沿渗流途径上的水头损失与相应的渗流长度之比

水在空隙中运动时，必须克服水与隙壁以及流动快慢不同的质点之间的摩擦阻力（这种摩擦阻力随地下水流速增加而增大），从而消耗机械能，造成水头损失。
水力梯度可以理解为水流通过单位长度渗透途径为克服摩擦阻力所耗失的机械能。从另一个角度，也可以将水力梯度理解为驱动力，即克服摩擦阻力使水以一定速度流动的力量。水力梯度（I）
从达西公式:V=KI来看：
当I增大时，V也愈大；
即流速V愈大，单位渗流途径上损失的能量也愈大;反过来，水力梯度I愈大时，驱动水流运动与速度也愈大
注意：水头损失一定要与渗流途径相对应渗透系数K-水力传导率
定义：
水力梯度为I=1时的渗透流速（V=KI）具有速度量纲L2T-1。

由公式V=KI分析：
当I一定时，岩层的K愈大，则V也愈大，Q大
因此，渗透系数K是表征岩石透水性的定量指标
渗透系数K
影响因素：以松散岩石等径孔隙为例来分析

γ—水的重率；μ—动力粘滞系数
因素包括：孔隙大小多少；颗粒大小；分选程度；
从公式即得出：
K与岩石性质有关K∝（d02，ne）
与流体物理性质有关K∝（γ/μ）
用途：重要的水文地质参数，用于地下水资源评价。4.适用范围：
层流：雷诺数Re<2000-3000；紊流：Re>2000-3000
达西定律适用范围：Re＜1-10之间某一数值的层流运动

五、达西定律应用3.2达西定律3.2达西定律3.2达西定律3.3流网3.3流网3.3流网3.3流网3.3流网3.3流网3.3流网河间地块流网3.3流网层状非均质介质中的流网渗透性不同的介质中的流网3.3流网3.3流网3.3流网第三章地下水运动的基本规律