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正文內(nèi)容

地下水動(dòng)力學(xué)第一講(編輯修改稿)

2025-05-26 05:36 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 地下水動(dòng)力學(xué)講稿 地下水動(dòng)力學(xué)理論、數(shù)值技術(shù)與軟件應(yīng)用 —— 理論基礎(chǔ) 1)對(duì)滲透系數(shù)的討論 K:綜合反映了多孔介質(zhì)的滲透特性,其與多孔介質(zhì)的顆粒結(jié)構(gòu)(大小組 成、空間分布)和滲透流體的性質(zhì)(粘性、密度)有關(guān)。 按顆粒結(jié)構(gòu)的不同,可將 K分為: 均質(zhì)與非均質(zhì);各向同性與各向異性。非均質(zhì): K( x, y, z); 各向異性 :在同一特征單元體,沿不同軸向, K值不同; 均勻性與各向異性概念之區(qū)別 。 為表示沿任意面上的滲透系數(shù),用二階張量表示 K: Darcy定律的推廣: 對(duì)各向同性含水層: 滲透系數(shù)矩陣為: ???????????zzzyzxyzyyyxxzxyxxKKKKKKKKKK???????????????????????????????????zHyHxHKKKKKKKKKKJvzzzyzxyzyyyxxzxyxx?KKKK zyx ???ijij KδK ?18 市政系水資源與水工研究所 —— 馬長(zhǎng)明 地下水動(dòng)力學(xué)講稿 地下水動(dòng)力學(xué)理論、數(shù)值技術(shù)與軟件應(yīng)用 —— 理論基礎(chǔ) 2)層狀巖層的等效滲透系數(shù) i)巖層與水流流向平行分布的 等效 Kp ii)巖層與水流方向垂直分布的 等效 Kv 總有: Kp ≥ Kv。 nnVKb. . . . .KbKbbK????2211)bK. . . . .bKb(KbK nnp ???? 2211119 市政系水資源與水工研究所 —— 馬長(zhǎng)明 地下水動(dòng)力學(xué)講稿 地下水動(dòng)力學(xué)理論、數(shù)值技術(shù)與軟件應(yīng)用 —— 理論基礎(chǔ) 3) Darcy 定律的適用范圍 雷諾數(shù)的定義: 其中 d:土壤的平均顆粒直徑。 地下水流態(tài) 層流: 紊流: Darcy 定律適用范圍: 見(jiàn)教材 p. 15說(shuō)明及圖 113。 300150 ~R e ?300?eRνdRe??10?eR20 市政系水資源與水工研究所 —— 馬長(zhǎng)明 地下水動(dòng)力學(xué)講稿 地下水動(dòng)力學(xué)理論、數(shù)值技術(shù)與軟件應(yīng)用 —— 理論基礎(chǔ) ( 2)滲透率( intrinsic permeability) k 在滲透系數(shù) K中消除流體性質(zhì)不同的影響,僅考慮顆粒結(jié)構(gòu)特性,即: 其中 k稱為滲透率,僅與多孔介質(zhì)的粒徑有關(guān)。 系數(shù) c與顆粒形狀有關(guān)。 k的量綱: [L2];單位常用: cm2及 darcy。 1 darcy = X 10 9 cm2 。 ( 3)導(dǎo)水系數(shù)( Transmissivity) T 對(duì)二維均質(zhì)含水層,其厚度為 M,則定義導(dǎo)水系數(shù): T = KM 單位: cm2/d; 量綱: [L2T1] 導(dǎo)水系數(shù) T反映了通過(guò)整個(gè)含水層的輸水能力,表示水頭降為 1米下整個(gè)含水層的單位寬度的流量值。 kg/νK ?2cdk ?21 市政系水資源與水工研究所 —— 馬長(zhǎng)明 地下水動(dòng)力學(xué)講稿 地下水動(dòng)力學(xué)理論、數(shù)值技術(shù)與軟件應(yīng)用 —— 理論基礎(chǔ) ( 4)越流系數(shù)( coefficient of leakage) σ 39。與 越流因素( leakage factor) B 1)越流系數(shù) 含義: 當(dāng)主含水層與越流供給層的 水頭差( H2H1)為一個(gè)單位長(zhǎng)度時(shí), 通過(guò)單位面積 A的弱透水層流向主含水 層的流量值。 σ ’ 的量綱: [T1]。 對(duì)完全不透水層(隔水層), σ ’ = 0。 M39。K39。σ39。 ?139。112 ??????? σM39。K39。M39。 )HK 39。 ( HAQq22 市政系水資源與水工研究所 —— 馬長(zhǎng)明 地下水動(dòng)力學(xué)講稿 地下水動(dòng)力學(xué)理論、數(shù)值技術(shù)與軟件應(yīng)用 —— 理論基礎(chǔ) 2)越流因素 B 越流因素為越流方程中整理出的系數(shù),其定義為: 量綱: [L]。 越流因素反映了主含水層過(guò)流能力與越流補(bǔ)給能力間的關(guān)系,即在單位水頭降、同等滲透系數(shù)值下,通過(guò)的越流量是 1個(gè)單位面積時(shí),主含水層的通過(guò)量則需要面積為 B X B。 B越大,越流量越小,對(duì)完全隔水層 B = ∞。 3)延滯系數(shù)( Retardation coefficient) Mr 定義延滯系數(shù): 量綱: [L] 即:越流含水層以 K’流動(dòng) M’米所需時(shí)間內(nèi)主含水層以 K流動(dòng)了Mr 米。 K39。K M M 39。M39。K39。KMσ39。TB ???KMKM/KKMr ???????23 市政系水資源與水工研究所 —— 馬長(zhǎng)明 地下水動(dòng)力學(xué)講稿 地下水動(dòng)力學(xué)理論、數(shù)值技術(shù)與軟件應(yīng)用 —— 理論基礎(chǔ) ( 6)導(dǎo)壓系數(shù)( Hydraulic Diffusivity) a 亦稱壓力傳導(dǎo)系數(shù),由非恒定流動(dòng)方程中整理出的系數(shù),定義為對(duì)承壓含水層: 量綱: [L2T1] 對(duì)非承壓含水層: 量綱: [L2T1] 導(dǎo)壓系數(shù)反映了地下水流動(dòng)參數(shù)與地下水貯(給)水參數(shù)間的關(guān)系,即:通過(guò)單位寬度的整個(gè)水層的滲流量與具有單位底面積的整個(gè)含水層高度在水頭下降一米時(shí)的釋(給)水量之間的關(guān)系。 SS* μKMμMKμTa ?????yy μMKμTa ???24 市政系水資源與水工研究所 —— 馬長(zhǎng)明 地下水動(dòng)力學(xué)講稿 地下水動(dòng)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、流網(wǎng) 滲流模型 ( 1)典型單元體( Representative element volume) REV (見(jiàn)教材 p. 8) ( 2)滲流模型(見(jiàn)教材 ) ( 3)滲流速度與地下水平均流速間的關(guān)系(教材 pp. 910) 1)滲流速度 2)地下水?dāng)嗝嫫骄魉? 3)地下水流速 —— 孔隙點(diǎn)處的實(shí)際流速值 AQv ?nvAQuv??25 市政系水資源與水工研究所 —— 馬長(zhǎng)明 地下水動(dòng)力學(xué)講稿 地下水動(dòng)力學(xué)理論、數(shù)值技術(shù)與軟件應(yīng)用 —— 理論基礎(chǔ) 流網(wǎng) —— 滲流表示與研究的幾何方法 ( 1)流函數(shù)與勢(shì)函數(shù)(對(duì)二維流動(dòng)) 1)流線定義 ∴ 沿流線有: 對(duì)各向同性含水層,有 Kxx = Kyy = K,令函數(shù) ψ( x,y)滿足: 則有: 沿流線 ψ( x,y) = con
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