地下水動力學(xué)第一講-文庫吧
2025-04-14 05:36 本頁面
【正文】 heis（泰斯） 1935年給出承壓含水層非恒定流動的泰斯公式 1960年左右，利用計算機進行地下水方程的數(shù)值分析 具有達(dá)標(biāo)性的分析軟件系統(tǒng) （ 1） Feflow—— 原東德的 WASY公司， 1978發(fā)布第一版， 數(shù)值方法：有限元； （ 2） MODFLOW—— 美國地質(zhì)勘察局， 1988年發(fā)布第一版， 數(shù)值方法：有限差分法； （ 3） GMS（ Groundwater Model System） —— 以 Modflow以及其他地下水問題的分析軟件為內(nèi)核，添加上前處理與后處理模塊構(gòu)成地下水問題的綜合軟件分析系統(tǒng)（本教學(xué)所用為： ） 10 市政系水資源與水工研究所 —— 馬長明 地下水動力學(xué)講稿 地下水動力學(xué)理論、數(shù)值技術(shù)與軟件應(yīng)用 —— 理論基礎(chǔ) （五）地下水動力學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域 工程建設(shè)方面：水利、地質(zhì)、石油、建筑等 水資源評價、開發(fā)利用與管理方面 水環(huán)境分析 （六）有待進行深入研究問題 介質(zhì)方面：多相流、裂隙介質(zhì)、溶巖流動； 機制方面：溶質(zhì)與熱量在地下水中的運動與運移機制； 方法研究：數(shù)值解法，隨機理論，并行計算； 優(yōu)化管理：地下水開采許可（井群分布、抽水量、價格導(dǎo)向等）。 作業(yè)：上網(wǎng)查找有關(guān)地下水動力學(xué)的發(fā)展與工程應(yīng)用資料，寫出簡要報告（ 500字以內(nèi)）。 11 市政系水資源與水工研究所 —— 馬長明 地下水動力學(xué)講稿 地下水動力學(xué)理論、數(shù)值技術(shù)與軟件應(yīng)用 —— 理論基礎(chǔ) 二、滲流理論基礎(chǔ) （一）基本參數(shù)定義 與地下水貯存相關(guān)的參數(shù) （ 1） 孔隙度 （ porosity) n 有效孔隙度（ effective porosity） ne 有效孔隙度 ：相通的，不為結(jié)合水占據(jù)的孔隙度。 死端孔隙 （見教材 ，圖 11）： 所貯水量不參與地下水運動，但參與抽水或灌水運動。 sbb ρρVVn ??? 1vbeve V)(Vn ?12 市政系水資源與水工研究所 —— 馬長明 地下水動力學(xué)講稿 地下水動力學(xué)理論、數(shù)值技術(shù)與軟件應(yīng)用 —— 理論基礎(chǔ) （ 2）給水度 （ Specific yield） μy 也稱有效孔隙度，在面積為 A的柱體中，當(dāng)柱體潛水面下降一個 Δh時 所釋放出的水的體積 ΔV，或?qū)θ鄨D，指給定體積 Vb的飽和含水體所能釋放（貯存）的水的體積，即： 給水度反映了土壤的給水性，即飽和土壤在重力作用下能自由排出水量的性能。 給水度的影響因素：對面積為 A的柱體，設(shè)其潛水面下降 Δh，排出水體積量是 Δt 的函數(shù) ΔV（ Δt），可定義 1）完全給水度 μy∞： 2）瞬時給水度 μΔt： 3）平均給水度 μt： dhdVAV)(VμbeVy 1??Δh)Δ V (AΔht)Δ V (Aμ Δty???????1lim1Δh)Δ V (AΔht)Δ V (Aμ ΔtΔt01l i m10 ????Δh)Δ V ( tAΔht)Δ V (Aμ tΔtt 01l i m100??? ?13 市政系水資源與水工研究所 —— 馬長明 地下水動力學(xué)講稿 地下水動力學(xué)理論、數(shù)值技術(shù)與軟件應(yīng)用 —— 理論基礎(chǔ) （ 3）含水率 θ 與田間持水量 θ 0（ specific retention, field capacity) 1） 含水率：在非飽和帶中的土壤在重力和表面張力作用下典型單元體中所保持的水量 Vw和土壤總體積 Vb之比 2）飽和度（ Saturation） Sw： 3）田間持水量 θ 0 ：是由于附著力 與內(nèi)聚力作用土壤所吸附的水分。 4）給水度與田間持水量及孔隙度的 關(guān)系（ 見圖 ） )0( nθ VVθbw ???)010( .Sn VVS wvwW ????0θnμ y ??14 市政系水資源與水工研究所 —— 馬長明 地下水動力學(xué)講稿 地下水動力學(xué)理論、數(shù)值技術(shù)與軟件應(yīng)用 —— 理論基礎(chǔ) （ 4）貯水率與貯水系數(shù) 1）水體壓縮系數(shù)（ Water pressibility） β 2）多孔介質(zhì)中的固體顆粒壓縮系數(shù)（ solid pressibility） α s 3）多孔介質(zhì)中孔隙壓縮系數(shù)率（ Porous pressibility） α p 4）多孔介質(zhì)壓縮系數(shù)（ Aquifer pressibility） α dpd ρρdpdVVβww11 ???d σdVVαvvp1??ppSvbsbbbn αn αn) α(d σdVVd σdVVd σdVVα?????????1 111?? ddVV ssS1??15 市政系水資源與水工研究所 —— 馬長明 地下水動力學(xué)講稿 地下水動力學(xué)理論、數(shù)值技術(shù)與軟件應(yīng)用 —— 理論基礎(chǔ) 5）貯水率（ Specific storage） μ s 單位 ： m3/(m3?m)=1/m ；量綱： [L1]； 含義 ：體積為 1立方米的承壓含水層在水頭下降 1米時所釋放的水體體積量。 其中 在水頭不降到承壓含水層隔水頂板以下時，含水層只能引起含水層的彈性釋水，一般認(rèn)為彈性釋水在整個含水層內(nèi)瞬時完成。 對潛水含水層，當(dāng)水頭下降時可引起兩部分排水。含水層上部為重力排水，用給水度 μ y表示重力排水的能力；深層飽和水部分引起彈性釋水，用貯水率（釋水率） μ s表示。 ∵ μ s = 103 ~ 105 ； 而 μ y = ~ ； ∴ 在潛水層，一般忽略不計彈性釋水量。 4）貯水系數(shù)（ Storage Coefficient） μ * 對二維承壓含水層，有貯水系數(shù)反映整個含水層厚度的釋水能力 )(gs n β?? ???Mμμ s* ?nβg?i） 表示水頭下降 1米由水體膨脹所釋放的水體體積； ??gii） 表示水頭下降 1米由含水層壓縮所擠出的水體體積。 16 市政系水資源與水工研究所 —— 馬長明 地下水動力學(xué)講稿 地下水動力學(xué)理論、數(shù)值技術(shù)與軟件應(yīng)用 —— 理論基礎(chǔ) 與地下水運動有關(guān)的參數(shù) （ 1） Darcy 定律與滲透系數(shù) K（ Hydraulic Conductivity） 1856年法國工程師 Henry Darcy 在裝滿砂的圓筒中進行實驗，得出如下結(jié)果： 其中 K：滲透系數(shù)；單位： m/s， 一般用： m/d。 定義水力坡度： Darcy定律推廣為三維情況： KJl HHKAQv ???? 21lHHKAQ 21 ??HdldHl HHJ ??????? 21HKv ????17 市政系水資源與水工研究所 —— 馬長明
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