流體力學(xué)：明渠流動(dòng)-資料下載頁(yè)
2025-08-15 22:30本頁(yè)面
【正文】 的水頭損失，由于滲流的動(dòng)能很小，可以忽略不計(jì)，因此測(cè)壓管水頭差H1H2即為滲流在兩斷面間的水頭損失。 ? 由此實(shí)驗(yàn)看出，流經(jīng)土壤空隙間的液體質(zhì)點(diǎn)，雖各有其極不規(guī)則的形式，但就其總體而言，其主流方向卻是向下的。 ? 式 (924)是以斷面平均流速 v表達(dá)的達(dá)西定律，為了分析的需要，將它推廣至用滲流流速 u來(lái)表達(dá)。圖 922表示處在兩個(gè)不透水層中的有壓滲流， ab表示任一元流，在 M點(diǎn)的測(cè)壓管坡度為 ? J= ddHs?滲流系數(shù)的確定 ? 滲流系數(shù) k的大小對(duì)滲流計(jì)算的結(jié)果影響很大。以下簡(jiǎn)述其確定方法和常見(jiàn)土壤的概值。 ? (1)經(jīng)驗(yàn)公式法 這一方法是根據(jù)土壤粒徑形狀、結(jié)構(gòu)、孔隙率和影響水運(yùn)動(dòng)粘度的溫度等參數(shù)所組成的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)估算滲流系數(shù) k。這類(lèi)公式很多，可用以作粗略估算。 ? (2)實(shí)驗(yàn)室方法 這一方法是在實(shí)驗(yàn)室利用類(lèi)似圖921所示的滲流實(shí)驗(yàn)裝置，并通過(guò)式 (924)來(lái)計(jì)算 k。此法施測(cè)簡(jiǎn)易，但不易取得未經(jīng)擾動(dòng)的土樣。 ? (3)現(xiàn)場(chǎng)方法 在現(xiàn)場(chǎng)利用鉆井或原有井作抽水或灌水試驗(yàn)，根據(jù)井的公式計(jì)算 k。 地下水的均勻滲流和非均勻滲流 ? 采用滲流模型后，可用研究管渠水流的方法將滲流分成均勻滲流和非均勻滲流。由于滲流服從達(dá)西定律，使?jié)B流的均勻流和非均勻流具有與明渠的均勻流和非均勻流所沒(méi)有的某些特點(diǎn)。 ? 1．恒定均勻滲流和非均勻漸變滲流流速沿?cái)嗝婢鶆蚍植? ? 在均勻滲流中，測(cè)壓管坡度 (或水力坡度 )為常數(shù)，由于斷面上的壓強(qiáng)為靜壓分布，則任一流線的測(cè)壓管坡度也是相同的，即均勻滲流區(qū)域中的任一點(diǎn)的測(cè)壓管坡度都是相同的。根據(jù)達(dá)西定律，則均勻滲流區(qū)域中任一點(diǎn)的滲流流速u(mài)都是相等的。換句話說(shuō)，均勻滲流為均勻滲流流速場(chǎng)。 u沿?cái)嗝娈?dāng)然也是均勻分布的。 ? 至于非均勻漸變滲流，如圖 931所示，任取兩斷面 11和 22。因漸變滲流的斷面壓強(qiáng)也符合靜壓分布規(guī)律，所以斷面 11上各點(diǎn)的測(cè)壓管水頭皆為 H；相距 ds的斷面 22上各點(diǎn)的測(cè)壓管水頭皆為 H+dH。由于漸變流是一種近似的均勻流，可以認(rèn)為斷面 11與斷面22之間，沿一切流線的距離均近似為 ds。當(dāng) ds趨于零，則為斷面 11。從而任一流線的測(cè)壓管坡度 漸變滲流的基本微分方程和浸潤(rùn)曲線 ? 在無(wú)壓滲流中，重力水的自由表面稱(chēng)為浸潤(rùn)面。在平面問(wèn)題中，浸潤(rùn)面為浸潤(rùn)曲線。在工程中需要解決浸潤(rùn)曲線問(wèn)題，從裘皮幼公式出發(fā)，即可建立非均勻漸變滲流的微分方程，積分可得浸潤(rùn)曲線。 ? 取斷面 xx，距起始斷面 00沿底坡的距離為s，其水深為 h。由裘皮幼公式得 這就是適用于各種底坡的無(wú)壓漸變滲流基本微分方程。 在三種坡度情況下總共只有四條浸潤(rùn)曲線。 在斷面 11及 22間積分，得 即順坡平面滲流浸潤(rùn)曲線方程。 平坡 i=0的浸潤(rùn)曲線方程為 ? 例 一渠道位于河道上方，渠水沿渠岸的一側(cè)下滲入河流(圖 )。假設(shè)為平面問(wèn)題，求單位渠長(zhǎng)的滲流量并作出浸潤(rùn)曲線。已知：不透水層坡度 i=，土壤滲流系數(shù)k=，渠道與河道相距 l=180m，渠水在渠岸處的深度 h1=，滲流在河岸滲出處的深度 h2=。
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