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1、复习,第一章 地下水运动基本概念,知识点： 渗流、多孔介质 运动要素：地下水质点实际流速、空隙平均流速，质点流速，水头、测压水头 达西定律 渗透系数以及影响因素、渗透率 渗流分类 折射定律 流网,一 渗流及多孔介质,渗流： 地下水在多孔介质（岩石、碎屑物等）中的运动称为渗流(seepage flow/ groundwater flow)。发生渗流的区域称为渗流场。 渗流场(flow field)由固体骨架和岩石空隙中的水两部分组成。渗流只发生在多孔介质中。 多孔介质概念与特性 多孔介质(porous media)孔隙岩石、裂隙岩石、岩隙岩石所组成的整体。 多孔介质特性: 彼此连通的网络，几何形
2、态及连通情况异常复杂，难以用精确的方法来描述。 由固体骨架和孔隙组成，孔隙通道是不连续的。 因此，无论是固体骨架，还是空隙空间，微观上讲都不是连续函数,一 渗流及多孔介质,渗流特点 通道是曲折的，质点运动轨迹弯曲； 流速是缓慢的，多数为层流； 水流仅在空隙中运动，在整个多孔介质中不连续； 运动要素变化无常，通常是非稳定的； 通常为缓变流。,普通水流与渗流,共同点：1.总体流向取决于水头差2.流量取决于水头差及沿程损耗 区别：1.水在管道中运动取决于管道大小、形状及粗糙度； 2.渗流运动取决于空隙大小、形状、连通性。,理想渗流,理想渗透的概念 地下水充满整个含水层或含水系统（包括空隙和固体骨架）
3、，渗流充满整个渗流场。 质量等效和能量等效二原则 典型体元的作用： 把物理性质看作是坐标的函数，孔隙度n、导水系数T、给水度u和渗透系数K均连续。 渗流的要素可以微分、积分，可以用微分方程来描述渗流要素。,二、渗流的运动 要素,地下水实际流速质点流速在以P点为中心REV中的空隙体积上的平均值。 渗透流速假想渗流的速度，是假想的平均流速。实际流速在在整个REV上的平均值。 渗透速度与实际流素的关系：v=u*n,在地下水动力学中，把大小等于梯度值，方向沿着等水头面的法线指向水头降低方向的矢量称为水力坡度。记为J。,水头与水力坡度,三、 渗流基本定律-达西定律,一、达西定律 1.达西定律的试验条件；
4、均匀介质，一维流动，稳定流，层流。 2.结论：渗透流速与水力坡度成正比即线性渗流定律，说明此时地下水的流动状态呈层流。 3.推论：同样适用于非均值、多维非稳定的层流。 4. Re10的层流,微分形式：,三、 渗流基本定律-达西定律,达西定律的微分形式,四、渗透系数（hydraulic conductivity）,定义：单位水力梯度下的渗透速度或单位流量。 v=KJ； 当J=1时，K=v 渗透系数与哪些因素有关呢？ K= f (孔隙大小、多少、液体性质) 岩层空隙性质（孔隙大小、多少） 由流体的物理性质决定，与成正比，与成反比。流体的物理性质与所处的温度、压力有关。,四、渗透系数（hydraul
5、ic conductivity）,渗透系数与渗透率的区别： 渗透系数K不仅取决与岩石的空隙性也与液体的物理性质有关。 渗透率是表征岩石渗透性能的参数；而渗透系数是表征岩石的透水性高低的参数。 渗流分类,按运动要素(v,p,H)是否随时间变化，分：稳定流与非稳定流 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 按地下水有无自由表面，分为：承压流、无压流、承压无压流 按埋藏条件，分隔水层、含水层、透水层（弱透水层） 按渗流速度在空间上变化的特点，分 一维流、二维流、三维流。 按岩层渗透性随空间和方向变化特点，分均值、非均质、各向同性、各向异性。,五、渗流分类,按岩层渗透性随空间和方向变
6、化特点，分均质各向同性、均质各向异性、非均质各向同性、非均质各向异性几个概念：各向同性、各向异性、均质、非均质,岩层按渗透性分类,同一点各方向上渗透性相同的介质称为各向同性介质(isotropy medium)； 同一点各方向上渗透性不同的介质称为各向异性介质(anisotropy medium) 。 均质(homogeneity)、非均质(inhomogeneity):指K与空间坐标的关系，即不同位置K是否相同； 各向同性、各向异性: 指同一点不同方向的K是否相同。,四种介质,均质各向同性 均质各向异性 非均质各向同性 非均质各向异性,折射定理定义：地下水在非均质岩层中运动，当水流通过渗透系
7、数突变的分界面时，出现流线改变方向的现象,六、折射定律及其发生的条件,产生折射的条件： (1) 当K1K2，10,流线才会折射 (2)当K1=K2，1= 2 (3) 只有在0 10， 入渗 W0和w0时候，水头方程的曲线类型（椭圆、抛物线、双曲线）、水流是否向两河流动、流量大小、水头与K值 的关系等问题。 6.掌握在流网下那些部位满足裘布依公式，那些部位不满足？,六、非均质含水层 1.分段法：对于稳定水流，水平渗透系数和垂直渗透系数的计算公式、51页表3-2-1，以及不同断面的单宽流量相等的运用都要掌握。 2.等效厚度法：学会使用，并牢记其使用条件。 3. 吉林斯基势函数法：无论是承压水还是潜
8、水，其公式都是一样的，见书55页的公式3-2-22。掌握该例题。,取一等效渗透系数 ，厚度为 ，则有,1.含水层水平方向上有n层的情况，其水平渗透系数：水流不穿越不同含水层,2.水流穿越不同K值的潜水含水层：,s,（二）分段法求解透水性沿流向突变的非均质含水层中的地下水稳定运动问题。,根据潜水单层q公式：,若存在n个垂向突变界面:,垂直渗透系数：,单宽流量：,二、等效厚度法,主要思路：在保持边界条件不变的前提下，将下层的渗透系数K2转化为上层的K1，同时以厚度Md代替原有厚度M1，以保持其过水断面的过水能力（导水系数）不变，由此形成一个假想的渗透系数K的均质潜水含水层，以代替原有的双层结构的非
9、均质潜水含水层。按上述思路，Md应满足：,断面1和断面2的含水层假想厚度分别为：,任意断面x处的含水层厚度（等效厚度）为：,任意断面x处的含水层厚度（等效厚度）为：,h为x断面处上含水层厚度。,等效厚度法的使用条件：潜水面或承压水（无压水）水面不能穿越不同含水层的分界面。否则，只能使用吉林斯基势函数法求解。,吉林斯基势函数法： 势的定义： （1）对均质、隔水底板水平的潜水含水层平面二维流（引入裘布依假定）,（2）均质、等厚的承压含水层平面二维流,无论是潜水还是承压水含水层：其势函数的公式都是：,单宽流量公式：,第四章 裘布依稳定井流,一、完整井与非完整井的区别； 二、地下水水位、水位降深、水位埋深的区别； 三、掌握稳定井流下潜水井、承压井流的流网特点；,
