【正文】 流設(shè)計(jì)） 解 : (1) 計(jì)算橋下臨界水深 ,判斷是自由出流還是淹沒出流 mgvh K 22239。239。 ???? ?? mhmh tK 39。 ????? ∴為自由出流 (2) 試算橋孔徑 b 查表 82 得 ,側(cè)收縮系數(shù) ?? , 由公式 827 39。39。 vbhQ K??? 得 mvhQb K 39。39。 ????? ?? 取標(biāo)準(zhǔn)孔徑 L= (3)復(fù)算 39。Kh , 由公式 825 mgLQh K )( )( 3 23 239。 ??? ??? ?? tK hh ?39。 是自由 出流無誤 (4)校核橋前壅水 H mgvhH KK 222239。 ?????? ? mHH 39。 ?? 最后可以確定該橋的孔徑為 . 此題涉及的概念有 :小橋孔徑的計(jì)算原則、小橋過流流態(tài)（自由出流與淹沒出流）、按自由出流計(jì)算出孔徑要選擇標(biāo)準(zhǔn)孔徑，一般往大處選，橋下臨界水深有變化，還要復(fù)算是自由出流與淹沒出流。若為自由出流橋孔孔徑確定，否則按淹沒出流計(jì)、算設(shè)計(jì)。 第 9 章 滲流 【教學(xué)基本要求】 理解滲流模型的概念和建立的條件。 掌握滲流基本定律及其適用范圍，了解滲透系數(shù)確定方法。 理解裘皮幼公式與達(dá)西公式的區(qū)別。 掌握漸變滲流過流斷面流速分 布規(guī)律，了解浸潤線的特點(diǎn)和分析方法。 理解井的概念 ,會(huì)進(jìn)行集水廊道、井、井群的水力計(jì)算。 【學(xué) 習(xí) 重 點(diǎn)】 滲流模型的概念。 滲流基本定律（達(dá)西定律）、裘皮幼公式及其適用范圍。 滲流浸潤線的概念。 集水廊道、井、井群產(chǎn)水量的水力計(jì)算。 基坑開挖水位降深的的水力計(jì)算。 【內(nèi)容提要和學(xué)習(xí)指導(dǎo)】 概述 滲流是指流體在多孔介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)，滲流與工程實(shí)際接觸面廣，滲流理論研究范圍也較廣，本章主要介紹地下水在均質(zhì)土壤中的流動(dòng)。重點(diǎn)介紹 滲流模型的概念，滲流浸潤 線的概念，基坑開挖水位降深的的水力計(jì)算及其應(yīng)用。 滲流模型 由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，巖土顆粒形狀大小不等，組成的通道千差萬別，十分復(fù)雜，工程上關(guān)心的是地下水的宏觀運(yùn)動(dòng)。因此，研究方法是抓住其主要問題，建立模型，研究地下水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 把包括土顆粒組成的骨架在內(nèi)的整個(gè)空間看做滲流流場 ,認(rèn)為流體在該流場作連續(xù)流動(dòng) , 用虛擬的流速代替實(shí)際流速，稱為 滲流模型。 因此，我們把這個(gè) 虛擬的流速作為研究對(duì)象， 所說的滲流流速比滲流 實(shí)際流速要小的多。 滲流 達(dá)西定律及其應(yīng)用范圍 滲流達(dá)西定律是滲流中最基本的定 律，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 : kJv? ， 它的應(yīng)用范圍是均質(zhì)土壤的層流滲流， 10Re? ， 多數(shù)土木工程中的地下水運(yùn)動(dòng)屬于這個(gè)范圍。 滲流裘皮幼（ ）公式 裘皮幼公式的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 : kJvu ?? ,該式說明漸變滲流中平均流速與點(diǎn)流速是相等的，即滲流的過流斷面流速分布為矩形。 因?yàn)?，?duì)于均質(zhì)土壤而言，上部與下部組成的通道是相同的，流體運(yùn)動(dòng)的邊界條件相同，即上層與下層的流速一致，即 kJvu ?? ，所以，滲流的過流斷面流速分布為矩形。 浸潤線的概念 無壓滲流中 ,地下水 (重力水 )的自由表面稱為浸潤面，由于汲取地下 水，浸潤面呈漏斗狀。浸潤面的剖面為浸潤線。浸潤線有壅水曲線和降水曲線兩種，其變化規(guī)律比明渠中的水面曲線要簡單的多。 普通井、自流井的概念 從 地質(zhì)結(jié)構(gòu)上講，地殼是分層的，有土壤層，有巖石層。表層為土壤，所含地下水的浸潤面壓強(qiáng)為大氣壓，故稱無壓水，也叫潛水。建在這層土壤中的井叫 普通井 ，又稱 潛水井 、無壓井。井深直達(dá)不透水層稱為普通完全井（如下圖），井深達(dá)不到不透水層稱為普通不完全井。 兩層巖石層間的土壤層也含有地下水，這層地下水作用著很大的壓強(qiáng)，井的深度穿過了巖石層汲取地下水，在壓力的作用 下水會(huì)自流，所以這種井叫 自流井 ，自流井又稱 承壓井 。井身直達(dá)下不透水層叫自流完全井（如下圖），井身建在兩不透水層中間，叫自流不完全井。 集水廊道、井群產(chǎn)水量的水力計(jì)算 集水廊道、井群產(chǎn)水量的水力計(jì)算應(yīng)用廣泛，用集水廊道產(chǎn)水量計(jì)算方法可計(jì)算地下工程的排水量；井群產(chǎn)水量的水力計(jì)算可應(yīng)用于深基坑開挖排水量的計(jì)算及井群布置。 （ 1） （ 1） 集水廊道單側(cè)產(chǎn)水量計(jì)算公式： JhHkq )(21 ?? （符號(hào)的含義見講義） （ 2） （ 2） 潛水井計(jì)算公式： )lg(0rRkHsQ ? （符號(hào)的含義見講義）其中 R 為影響半徑，可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算， ksR 3000? ，亦可用經(jīng)驗(yàn)值。 （ 3） （ 3） 大口井產(chǎn)水量計(jì)算公式： （ a） skrQ 02?? （過水?dāng)嗝鏋榘雸A） （ b） skrQ 04? （過水?dāng)嗝鏋闄E圓） 這兩公式的計(jì)算值偏差較大，實(shí)踐證明，當(dāng)含水層較大（ 10~8/ 0 ?rH ）時(shí)，（ 1）式的理論值與實(shí)際值相符。當(dāng)含水層較小時(shí)，用（ 2）較好。 （ 4） （ 4） 井群的產(chǎn)水量計(jì)算公式：（略） 注意： 這些公式不要求記住，學(xué)習(xí)了這門課程，應(yīng)具有通過差相關(guān)資料進(jìn)行計(jì)算的能力。應(yīng)用這些公式要注意其適用范 圍與條件。 【思 考 題】 91 為什么要建立滲流模型？其意義何在？ 92．巖土的滲透系數(shù)與那些因素有關(guān)？它是通過什么方法獲取的？ 93．滲流流速與滲流實(shí)際流速有什么不同？其關(guān)系如何？ 94．達(dá)西定律的應(yīng)用范圍 、條件是什么？ 95．達(dá)西定律與裘皮幼公式的區(qū)別與聯(lián)系？ 【解 題 指 導(dǎo)】 思 9— 3 提示： 滲流流速與滲流實(shí)際流速涉及到滲流模型的概念，滲流流速是用 虛擬的流速代替實(shí)際流速，實(shí)際流速要復(fù)雜。 滲流流速比 實(shí)際流速要小的多， 39。muu? ， u 為 滲流流速， 39。u 表示實(shí)際流速， m 為孔隙律， ?m 。 例 1． 如圖所示，為基坑排水，設(shè) 6 個(gè)普通完全井，圓形分布，圓的半徑 r=35m，井經(jīng)相同， 0r =，含水層厚度 H＝ 12m，滲透系數(shù) k =，根據(jù)工程需要，基坑內(nèi)中心點(diǎn)水位降深 S≥ 4m，若各井抽水量相等，求總的抽水量為多少？ 解：（ 1）因?yàn)榫簽閳@形布置，所以各井到基坑中心點(diǎn)的距離為： mrrrrrr 35654321 ?????? 基坑中心點(diǎn)的浸潤線高為： msHz 8412 ????? 作用半徑： mksR 3 60 0 0 0 03 0 0 0 ???? （ 2）求總的產(chǎn)水量： 應(yīng)用式（ 939） ?????? ???????? )l g (1lg 654321022 rrrrrrnRk QHz )l g (1lg )(654321220 rrrrrrnRzHkQ???????? 622 3 6lg17 3 )810(0 0 ??? =答 :總的抽水量為 m3/s。 基坑排水的水力計(jì)算在土木工程中應(yīng)用廣泛，涉及到基坑水位降深，井的布置形式，水泵的臺(tái)數(shù)，水泵的型號(hào)的選擇。 學(xué)習(xí)了這門課程，應(yīng)具有進(jìn)行 基坑排水 計(jì)算的能力。