地下水動力學(xué)第一講-wenkub.com
2025-04-26 05:36 本頁面
【正文】 研究區(qū)域：河流邊界（ AD）；不透水巖基；具抽水區(qū)較遠(yuǎn)的上游 AB與下游 CD流線面邊界。 （ 3）模型的識別與校正 對數(shù)學(xué)模型所得模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)觀測結(jié)果進(jìn)行比較驗(yàn)證，以確定所建數(shù)學(xué)模型能否正確反映實(shí)際地質(zhì)體的地下水流動特征，該過程稱之謂識別。 （ 2） 定解條件 ：對具體地下水流動的問題要解決運(yùn)動隨時(shí)空的變化關(guān)系，需要給定： 1） 計(jì)算區(qū)域； 2）區(qū)域的 水文地質(zhì)參數(shù)： K， M，（ T）， W， μS（ μy）等； 3）邊界條件：邊界的輸入與輸出關(guān)系； 4）初始條件：研究的初始狀態(tài)。 H(xdydHK h BQ。 1）在均質(zhì)含水層的流網(wǎng)中，等勢線與等流線正交 在均質(zhì)各向同性含水層中，流線與等水頭線正交 2）在均質(zhì)各向同性含水層中，流網(wǎng)中的 網(wǎng)格上每一邊長的比值為常數(shù)（見教材 p. 25） 3）通過流網(wǎng)的單寬流量 Δq 0)()()( ??????????????????? yHKxHKxHKyHKψ yyxxxxyy??0???? HψΔψΔHKd ψdHKdlds ????ΔSΔlHKΔlKJΔq ?????? 128 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）兩個(gè)透水性不同的介質(zhì)間流網(wǎng)的變化 i）越過透水性突變界面的水流折射 —— 折射定律 對具有滲透系數(shù)為 K K2的兩含水層的交界面，在交界面上滿足： ii）不同透水性質(zhì)間含水層流網(wǎng)的變化 5）流網(wǎng)的應(yīng)用（見教材 p. 27） 思考題：流網(wǎng)如何作出，以教材圖 12 127或 128為例寫出步驟。 SS* μKMμMKμTa ?????yy μMKμTa ???24 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、流網(wǎng) 滲流模型 （ 1）典型單元體（ Representative element volume） REV （見教材 p. 8） （ 2）滲流模型（見教材 ） （ 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) 流網(wǎng) —— 滲流表示與研究的幾何方法 （ 1）流函數(shù)與勢函數(shù)（對二維流動） 1）流線定義 ∴ 沿流線有： 對各向同性含水層，有 Kxx = Kyy = K，令函數(shù) ψ（ x,y）滿足： 則有： 沿流線 ψ（ x,y） = const，故稱之為流線。M39。 B越大，越流量越小，對完全隔水層 B = ∞。M39。σ39。 σ ’ 的量綱： [T1]。 1 darcy = X 10 9 cm2 。 地下水流態(tài) 層流： 紊流： Darcy 定律適用范圍： 見教材 p. 15說明及圖 113。 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。 ∵ μ s = 103 ~ 105 ； 而 μ y = ~ ； ∴ 在潛水層，一般忽略不計(jì)彈性釋水量。 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(shí)所釋放的水體體積量。 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。 多孔介質(zhì)中水的形態(tài)：汽、固、液三態(tài)； 其中液態(tài)水：吸著水、薄膜水、重力水。 淡水總量中 冰川、冰蓋： ~75%； 地下水： 24~%； 湖泊、河流、土壤：約 1%。 占地球總水量： % 可實(shí)際利用的水資源量： % 5 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) 水儲量更新時(shí)間 （數(shù)據(jù)摘選自“水資源科學(xué)與實(shí)驗(yàn)研究”，沈振榮等） 地球上參加水文循環(huán)的水量約 km3。 作業(yè)：地下水需研究的問題包含什么內(nèi)容？我國水資源開發(fā)利用存在的問題與特點(diǎn)？ 8 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）研究內(nèi)容 針對： 潛水含水層； 承壓水含水層； 越流含水層 在不同的地質(zhì)特性參數(shù)（如均質(zhì)、非均質(zhì)，各向同性、各向異性）， 在不同的流場描述（一維、二維、三維流動）， 各運(yùn)動參數(shù)隨時(shí)間的變化特性（恒定、非恒定） 等流動問題的研究，得出地下水流動規(guī)律、各參數(shù)的時(shí)空分布，以達(dá)到對地下水的開發(fā)與管理提供科學(xué)的定量化數(shù)據(jù)。
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