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1、1494247821第一章1 多孔介质(Porous medium)：地下水动力学中具有空隙的岩石。广义上包括孔隙介质、裂隙介质和岩溶不十分发育的由石灰岩和白云岩组成的介质，统称为多孔介质。2 多孔介质的性质(1) 孔隙性：有效孔隙和死端孔隙。孔隙度：是多孔介质中孔隙体积与多孔介质总体积之比（符号为 n） ， n=Vv/V ，可表示为小数或百分数。有效孔隙：是多孔介质中相互连通的、不为结合水所占据的那一部分孔隙。有效孔隙度：是多孔介质中有效孔隙体积与多孔介质总体积之比（符号为 ne） ， ne=Ve/V 。死端孔隙：是多孔介质中一端与其它孔隙连通、另一端是封闭的孔隙。(2) 压缩性：固体颗粒和
2、孔隙的压缩系数推导。多孔介质中固、液、气三相可共存。其中固相的成为骨架，气相主要分布在非饱和带中，液相的地下水可以吸着水、薄膜水、毛管水和重力水等形式存在。3 理想渗流等效简化原则：质量等效 能量等效4 渗流的运动要素：流速 压强与水头 水力坡度5 过水断面：垂直于所有流线的断面，称为渗流断面(过水断面) 。单位时间内通过渗流断面的地下水体积称为渗透流量。6 渗流分类：（1）.按运动要素(v,p,H)是否随时间变化，分：稳定流与非稳定流（2）.按渗流速度在空间上变化的特点，分一维流、二维流、三维流（3）.按地下水质点运动状态的混杂程度，分：层流、紊流与过渡区流态（4）.按地下水有无自由表面，分
3、为：承压流、无压流、承压无压流（5）.按岩层透水性以及对地下水所起作用，分隔水层、含水层、透水层（弱透水层）7 水力坡度:（1）沿等水头面 (线)法线方向的水头变化率，称为水力坡度,（2）：大小等于梯度值(dH/dn)，方向沿着等水头线的法线方向指向水头降低的 方向的矢量定义为水力坡度，记为 J。 8：影响渗透系数大小的因素：岩层空隙性质（孔隙大小、多少） ；流体的物理性质决定；渗透率 k：表征岩层透水性能的常数，仅仅取决于岩石的性质而与液体的性质无关。9 尺度效应：是指渗透系数与试验范围有关，随着试验范围的增大而增大的现象，K=K(x) 。亦即抽水时间 t 长、降深 s 大的群孔抽水试验所得
4、 K 较抽水时间 t 短、降深 s 小的抽水试验所得 K 大。10:贮水系数：当承压含水层水头下降（上升）一个单位时，从单位水平面积体积的含水层贮体积中，由于水体积的膨胀（压缩）和含水层骨架压密（回弹）所释放（贮存）的地下水的体积。导压系数：hydraulic diffusivity 压力传导系数，表征承压含水层水头变化传递速度的参数。其值为导水系数 T 与贮水系数 *的值， a=T/ *，量纲为 L2/T。渗透系数（K）：表示含水层渗透性能的参数导水系数：表示含水层导水能力大小的参数，其数值为含水层的渗透系数与厚度的乘积。(Q=KMBJ q=Q/B=KMJ=TJ 式中 T=KM，称为导水系数
5、） ，反映含水层出水能力的水文地质参数，其物理意义是水力坡度为 1 时，通过整个含水层厚度上的单宽流量。它是定义在一维或二维流中的水文地质参数。11 岩层透水特征分类(1)均质岩层：渗流场中所有点都具有相同参数的岩层。非均质岩层： 渗流场中所有点不都具有相同参数的岩层;渗透系数 K=K(x，y，z)，为坐标的函数。(2)各向同性岩层：渗流场中某一点的渗透系数不取决于方向，即不管渗流方向如何都具有相同渗透系数的岩层。各向异性岩层：渗流场中某一点的渗透系数取决于方向，渗透系数随渗流方向不同而不同的岩层。小结： 均质、非均质：指 K 于空间坐标的关系，即不同位置 K 是否相同；各向同性、各向异性:
6、指同一点不同方向的 K 是否相同。12 折射定理几点结论：(1) 当 K1K2，10,流线才会折射 (2)当 K1=K2，1= 2 (3) 只有在00 时，则侵润曲线的形状为_椭圆形曲线_；当W1m)两类（2）根据水井揭露的地下水类型，水井分为潜水井和承压水井两类（3）根据揭露含水层的程度和进水条件不同，可分为完整井和不完整井两类。完整井：水井贯穿整个含水层，在全部含水层厚度上都安装有过滤器，并能全面进水的井。不完整井：水井没有贯穿整个含水层，只有井底和含水层的部分厚度上能进水的井。2 潜水井流与承压井流的区别(1) 潜水井流特征： 流线与等水头线都是弯曲的曲线，井壁不是等水头面，抽水井附近存
7、在三维流，井壁内外存在水头差值； 降落漏斗位于含水层内部，水位降落漏斗的曲面就是含水层的上部界面，导水系数 T随时间 t 和径向距离 r 变化； 潜水含水层水位下降伴有弹性释水和重力疏干，为缓慢排水过程，抽水量主要来源于含水层疏干，称为潜水含水层的迟后效应。(2) 承压水井流特征：流线与等水头线在剖面上的形状不相同，等水头线近似直线，等水头面即为铅垂面，降深不太大时承压井流为二维流；降落漏斗在含水层外部，成虚拟状态变化，但导水系数不随时间 t 变化；承压井流的抽水量来自承压含水层水头降落漏斗范围内由于减压作用造成的弹性释放，是瞬时完成的。3 稳定井流与非稳定井流的区别（1）稳定井流中，当无垂向
8、补给时，地下水流向井的过程中任一断面的流量都相等，并等于抽水井流量，地下水位 h 不随时间 t 变化。（2）非稳定井流中，地下水流向井的过程中，沿途不断得到含水层释放补给，通过任一断面的流量都不相等，井壁处流量最大并等于抽水井流量，地下水位 h 随时间 t 而变化，初期变化大，后期变化减小。4 水位降深：初始水头减去抽水 t 时间后的水头，也简称降深。5 对于不同类型的抽水井，水量的组成不同。潜水井：降落漏斗在含水层内部扩展，抽水量主要来自含水层的疏干量。承压水井：降落漏斗不在含水层内部发展，而是形成一个承压水头的降低区，抽水量主要靠含水层的弹性释水量来提供。小结：（A）上述抽水过程随着抽水时
9、间的延续，降深不断增大，降落漏斗不断扩展，如无补给源，地下水向井的运动则一直处于非稳定状态。（B） 抽水时，地下水能达到稳定运动的 水文地质条件：（1） 在有侧向补给的有限含水层中，当降落漏斗扩展到补给边界后，侧向补给量和抽水量平衡时，地下水向井的运动便可达到稳定状态。 （2） 在有垂向补给的无限含水层中，随着降落漏斗的扩大，垂向补给量不断增大。当它增大到与抽水量相等时，将形成稳定的降落漏斗，地下水向井的运动也进入稳定状态。 （3） 在没有补给的无限含水层中，随着抽水时间的延长，水位降深的速率会越来越小，降落漏斗的扩展越来越慢，在短时间内观测不到明显的水位下降，这种情况称为似稳定状态，也称似稳
10、定。 6.井径和流量的关系：(1)当降深 sw 相同时，井径增加同样的幅度，强透水岩层中井的流量增加得比弱透水层中的井多； (2)对于同一岩层，井径增加同样的幅度，大降深抽水的流量增加得多，小降深抽水时流量增加得少； (3)对于同样的岩层和降深，小井径时，由井径增加所引起的流量增长率大；中等井径时，增长率减小；大井径时，流量随井径的增加就不明显了。7 渗出面（水跃)-理解渗出面：当潜水流入井中时，井壁水位 hs 高于井中水位 hw，称其为渗出面（水跃）渗出面的存在有两个作用: 井附近的流线是曲线，等水头面是曲面，只有当井壁和井中存在水头差时，图 3 -9p79 中阴影部分的水才能进入井)；渗出
11、面的存在，保持了适当高度的过水断面，以保证把流量 Q 输入井内。否则，当井中水位降到隔水底板时，井壁处的过水断面将等于零，就无法通过流量了。渗出面对浸润曲线的影响在井附近，由 Dupuit 计算所得浸润线要低于实际浸润线，当 r 0.9H0 时，Dupuit 计算曲线于实际浸润曲线完全一致。注：在用 Dupuit 计算流量时，用井中水位 hw 计算所得的流量是精确的，恰尔内曾做过严格的数学证明。8 有效半径：是由井轴到井管外壁某一点的水平距离。9 井损：抽水井中水流通过滤器时和在井管内运动的水流所引起的水头损失的总称小结： 确定井损和有效井半径的方法，主要是通过_多降深稳定流抽水试验_和_阶梯
12、降深抽水试验（更省时间）_来实现的。10 地下水向承压水井稳定运动的特点是：流线为指向_井轴的径向直线;等水头面为_以井为共轴的圆柱面_；各断面流量_相等_11 在应用 QSw 的经验公式时，必须有足够的数据，至少要有_3_次不同降深的抽水试验。12 常见的 QSw 曲线类型有 _直线型_、_抛物线型_、_幂函曲线数型_和_对数曲线型_四种。13 驻点是指_渗透速度等于零的点_第四章1. 定流量抽水时的 Theis 公式承压含水层中单井定流量抽水的数学模型是在下列假设条件下建立的：(1) 含水层均质各向同性，等厚，侧向无限延伸，产状水平；(2) 抽水前天然状态下水力坡度为零；(3) 完整井定流
13、量抽水，井径无限小；(4) 含水层中水流服从 Darcy 定律；(5) 水头下降引起的地下水从贮存量中的释放是瞬时完成的Theis 公式讨论：(p105)2 利用泰斯公式确定水文地质参数的方法：（1） 配线法（2）Jacob 直线图解法（3）水位恢复试验(优势：经济上节约)配线法的最大优点是：可以充分利用抽水试验的全部观测资料，避免个别资料的偶然误差提高计算精度。缺点：（1）抽水初期实际曲线常与标准曲线不符。因此，非稳定抽水试验时间不宜过短(原因是是水有滞后现象，初期流量不稳定 )。 （2）当抽水后期曲线比较平缓时，同标准曲线不容易拟合准确，常因个人判断不同引起误差。直线图解法优点是:既可以避
14、免配线法的随意性，又能充分利用抽水后期的所有资料。缺点：s-lgt 曲线只有在(r2/4at)1.52.0 的地方，流线趋于平行层面，垂向分速度很小，由三维流逐渐过渡为平面径向流。因此，研究地下水向不完整井运动规律的重点应是井附近的三维流区，并往往采用分为两段的研究法（称为分段法）。第二，在其它条件相同时，不完整井的流量小于完整井的流量。这是由于流线弯曲、阻力大的缘故。设 l 为不完整井过滤器的长度， M 为含水层的厚度。试验结果表明，不完整井的流量随比值 l/M 的增大而增大，随 l/M 值（称为不完整程度）的减小而减小。当 l/M=1 时，变成完整井，流量达到该情况下的最大值。第三，过滤器在含水层中的位置和顶、底板对水流状态有明显影响。如果含水层很厚，则可近似地忽略隔水底板对水流的影响，按半无限厚含水层来研究；否则，应当同时考虑顶、底板的影响，作有限含水层来处理。3 汇点、源点：在均质含水层中，如果渗流以一定强度从各个方面沿径向流向一点，并被该点吸收，则称该点为汇点。反之，渗流由一点沿径向流出，则称该点为源点。
