液體在孔隙介質(zhì)中的流動(dòng)稱為滲流孔隙介質(zhì)包括土壤

1、第九章第九章 滲流滲流水利工程中常見(jiàn)的滲流問(wèn)題有以下水利工程中常見(jiàn)的滲流問(wèn)題有以下幾方面：幾方面： 1.1.經(jīng)過(guò)擋水建筑物的滲流經(jīng)過(guò)擋水建筑物的滲流 2.2.水工建筑物地基中的滲流水工建筑物地基中的滲流滲流滲流第一節(jié)第一節(jié) 土壤滲透特性與滲流模型土壤滲透特性與滲流模型 3. 3.集水建筑物的滲流集水建筑物的滲流 4.4.水庫(kù)及河渠的滲流水庫(kù)及河渠的滲流一一. .土壤的水力特性土壤的水力特性 1. 1.透水性：是指透水性：是指土壤允許水透過(guò)的性能，土壤允許水透過(guò)的性能，取決于孔隙的大小、取決于孔隙的大小、數(shù)目、形狀及分布。數(shù)目、形狀及分布。 Wn 分別表示分別表示土體孔隙體積土體孔隙體積和土體總

2、體積和土體總體積滲流滲流 均質(zhì)土壤：是指各處的透水性都一樣均質(zhì)土壤：是指各處的透水性都一樣的土壤；反之稱為非均質(zhì)土壤。的土壤；反之稱為非均質(zhì)土壤。 各向同性土壤：是指土壤內(nèi)任一點(diǎn)各向同性土壤：是指土壤內(nèi)任一點(diǎn)處各個(gè)方向的透水性相同時(shí)的土壤；否則處各個(gè)方向的透水性相同時(shí)的土壤；否則為各向異性土壤。為各向異性土壤。 2.2.容水度：是指土壤能容納的最大水容水度：是指土壤能容納的最大水體積和土壤總體積之比。孔隙度越大，土體積和土壤總體積之比?？紫抖仍酱螅寥赖娜菟栽胶?。壤的容水性越好。 3.3.持水度：是指在重力作用下土壤仍持水度：是指在重力作用下土壤仍能保持的水體積與土壤總體積之比。土壤能保持的

3、水體積與土壤總體積之比。土壤顆粒越細(xì)、持水度越大。顆粒越細(xì)、持水度越大。滲流滲流 4. 4.給水度：是指在重力作用下土壤能釋給水度：是指在重力作用下土壤能釋放出來(lái)的水體積與土壤總體積之比。放出來(lái)的水體積與土壤總體積之比。 給水度數(shù)值給水度數(shù)值= =容水度容水度- -持水度持水度二二. .水在土壤中的狀態(tài)水在土壤中的狀態(tài) 水在土中有水在土中有以下幾種存在形以下幾種存在形式：汽態(tài)水、附式：汽態(tài)水、附著水、薄膜水、著水、薄膜水、毛細(xì)水、重力水。毛細(xì)水、重力水。滲流滲流 重力水：是指重力作用下在土壤孔隙中重力水：是指重力作用下在土壤孔隙中運(yùn)動(dòng)的水，它在工程實(shí)踐中具有重要意義。運(yùn)動(dòng)的水，它在工程實(shí)踐中具

4、有重要意義。 毛細(xì)水：是由于表面張力作用產(chǎn)生毛細(xì)毛細(xì)水：是由于表面張力作用產(chǎn)生毛細(xì)管現(xiàn)象而存在與土壤孔隙中。管現(xiàn)象而存在與土壤孔隙中。 薄膜水和附著水也稱結(jié)合水，數(shù)量極少，薄膜水和附著水也稱結(jié)合水，數(shù)量極少，一般不考慮。一般不考慮。 氣態(tài)水：以水蒸氣的形式存在于土壤孔氣態(tài)水：以水蒸氣的形式存在于土壤孔隙中，數(shù)量極微，不考慮。隙中，數(shù)量極微，不考慮。 主要研究的是重力水的滲流規(guī)律。主要研究的是重力水的滲流規(guī)律。滲流滲流三三. .滲流模型滲流模型 所謂滲流模型，乃認(rèn)為滲流是充滿了所謂滲流模型，乃認(rèn)為滲流是充滿了整個(gè)孔隙介質(zhì)區(qū)域的連續(xù)水流，包括土粒整個(gè)孔隙介質(zhì)區(qū)域的連續(xù)水流，包括土粒骨架所占據(jù)的空間

5、在內(nèi)，均由水所充滿，骨架所占據(jù)的空間在內(nèi)，均由水所充滿，似乎無(wú)土粒存在一樣。滲流模型的實(shí)質(zhì)在似乎無(wú)土粒存在一樣。滲流模型的實(shí)質(zhì)在于，把實(shí)際上并不充滿全部空間的液體運(yùn)于，把實(shí)際上并不充滿全部空間的液體運(yùn)動(dòng)，看作是連續(xù)空間內(nèi)的連續(xù)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)。動(dòng)，看作是連續(xù)空間內(nèi)的連續(xù)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)。 這樣就可以把研究水力學(xué)的理論和方這樣就可以把研究水力學(xué)的理論和方法應(yīng)用到滲流中。法應(yīng)用到滲流中。滲流滲流 根據(jù)滲流模型的概念，某一微小根據(jù)滲流模型的概念，某一微小過(guò)水?dāng)嗝嫔系臐B流流速定義為：過(guò)水?dāng)嗝嫔系臐B流流速定義為：AQuQun A 以滲流模型取代真實(shí)的滲流，必須以滲流模型取代真實(shí)的滲流，必須遵守以下幾個(gè)原則：遵守以下幾個(gè)

6、原則： (1)(1)通過(guò)滲流模型的流量必須和實(shí)通過(guò)滲流模型的流量必須和實(shí)際滲流的流量相等。際滲流的流量相等。滲流滲流 (2) (2) 對(duì)某一確定的作用面，從滲流模型對(duì)某一確定的作用面，從滲流模型所得出的動(dòng)水壓力，當(dāng)和真實(shí)滲流的動(dòng)水壓所得出的動(dòng)水壓力，當(dāng)和真實(shí)滲流的動(dòng)水壓力相等。力相等。 (3)(3)滲流模型的阻力和實(shí)際滲流應(yīng)當(dāng)相滲流模型的阻力和實(shí)際滲流應(yīng)當(dāng)相等，也就是說(shuō)水頭損失應(yīng)當(dāng)相等。等，也就是說(shuō)水頭損失應(yīng)當(dāng)相等。 恒定滲流及非恒定滲流，均勻滲流及恒定滲流及非恒定滲流，均勻滲流及非均勻滲流，漸變滲流及急變滲流，有壓非均勻滲流，漸變滲流及急變滲流，有壓滲流和無(wú)壓滲流等等。滲流和無(wú)壓滲流等等。滲

7、流滲流第二節(jié)第二節(jié) 滲流的基本規(guī)律滲流的基本規(guī)律達(dá)西定律達(dá)西定律kJALhkAQw式中：式中：k k 為反映土為反映土的透水性質(zhì)的比例的透水性質(zhì)的比例系數(shù)。系數(shù)。 達(dá)西公式表明在均質(zhì)孔隙介質(zhì)中滲達(dá)西公式表明在均質(zhì)孔隙介質(zhì)中滲流流速與水力坡度的一次方成比例并與流流速與水力坡度的一次方成比例并與土的性質(zhì)有關(guān)，此即為著名的達(dá)西定律。土的性質(zhì)有關(guān)，此即為著名的達(dá)西定律。1.1.基本公式基本公式滲流滲流若滲流的水力坡度若滲流的水力坡度 J J 以微分形式表示，以微分形式表示，dsdHJH H 為滲流的總水頭。由于一般滲流為滲流的總水頭。由于一般滲流流速很小，其流速水頭可以不計(jì)，流速很小，其流速水頭可以不

8、計(jì)，所以總水頭所以總水頭H H可用測(cè)壓管水頭來(lái)代可用測(cè)壓管水頭來(lái)代替。即替。即gpzH 由此可知均勻滲流斷面平均流速為由此可知均勻滲流斷面平均流速為dsdHk則滲流場(chǎng)中任意點(diǎn)流速則滲流場(chǎng)中任意點(diǎn)流速為為dsdHku滲流滲流 水頭損失和流速一次方成比例，乃水頭損失和流速一次方成比例，乃是液體作層流運(yùn)動(dòng)所遵循的規(guī)律，由此是液體作層流運(yùn)動(dòng)所遵循的規(guī)律，由此可見(jiàn)達(dá)西定律只能適用于層流滲流?？梢?jiàn)達(dá)西定律只能適用于層流滲流。2.2.達(dá)西公式適用條件達(dá)西公式適用條件3.3.滲透系數(shù)滲透系數(shù) 滲透系數(shù)滲透系數(shù)k k值是反映土的滲流特性的值是反映土的滲流特性的一個(gè)綜合指標(biāo)，常用以下幾種方法：一個(gè)綜合指標(biāo)，常用以

9、下幾種方法： 1 1、經(jīng)驗(yàn)法、經(jīng)驗(yàn)法 2 2、室內(nèi)測(cè)定法、室內(nèi)測(cè)定法 3 3、野外測(cè)定法、野外測(cè)定法滲流滲流第三節(jié)第三節(jié) 地下明槽中的恒定滲流地下明槽中的恒定滲流一一. .地下明槽中的恒定均勻滲流地下明槽中的恒定均勻滲流ki00QkiAkibh0kihq 滲流滲流二二. .地下明槽中的恒定漸變滲流基本公式地下明槽中的恒定漸變滲流基本公式微小流束的微小流束的A A點(diǎn)處流速點(diǎn)處流速dsdHku1-11-1斷面平均流速斷面平均流速Q(mào)dHkJkAds 上式就是著名的杜比公式，系法國(guó)學(xué)上式就是著名的杜比公式，系法國(guó)學(xué)者杜比幼于者杜比幼于18571857年首先推導(dǎo)出來(lái)。年首先推導(dǎo)出來(lái)。滲流滲流 杜比幼公式

10、表明，杜比幼公式表明，在漸變滲流中，過(guò)在漸變滲流中，過(guò)水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的流水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的流速相等，等于斷面速相等，等于斷面平均流速。但不同平均流速。但不同過(guò)水?dāng)嗝嫔系牧魉龠^(guò)水?dāng)嗝嫔系牧魉俅笮t是不相等的。大小則是不相等的。 三三. .地下明槽無(wú)壓漸變滲流的浸潤(rùn)地下明槽無(wú)壓漸變滲流的浸潤(rùn)線分析線分析基本微分方程式基本微分方程式滲流滲流 1-1 1-1斷面和斷面和2-22-2斷面間測(cè)壓斷面間測(cè)壓管水頭差為管水頭差為 dhidsdH 故在微分流段故在微分流段內(nèi)平均水力坡度為內(nèi)平均水力坡度為dsdhidsdHJ 根據(jù)杜比幼公式根據(jù)杜比幼公式，斷面平均流速為，斷面平均流速為dsdhik滲流滲流滲流流量為滲流

11、流量為dsdhikAQ一一. .正坡（正坡（i i 00）地下河槽中浸潤(rùn)曲線）地下河槽中浸潤(rùn)曲線11lg3 . 212120ihs滲流滲流二二. .平坡（平坡（i i =0=0）地下河槽中浸潤(rùn)曲線）地下河槽中浸潤(rùn)曲線)(212221hhkqs 利用上式可進(jìn)行平底地下河槽浸利用上式可進(jìn)行平底地下河槽浸潤(rùn)曲線及其他有關(guān)的計(jì)算。潤(rùn)曲線及其他有關(guān)的計(jì)算。滲流滲流三三. .反坡（反坡（i i 0 0）地下河槽中浸潤(rùn)曲線）地下河槽中浸潤(rùn)曲線022112112.3ln1hssi 利用上式可進(jìn)行逆坡地下河槽浸潤(rùn)曲線利用上式可進(jìn)行逆坡地下河槽浸潤(rùn)曲線及其他有關(guān)的水力計(jì)算。及其他有關(guān)的水力計(jì)算。121200hhh

12、h滲流滲流第四節(jié)第四節(jié) 集水廊道與井集水廊道與井一一. .集水廊道的集水集水廊道的集水2202qszhk2202k HhqL 集水廊道浸潤(rùn)集水廊道浸潤(rùn)線方程為線方程為 集水廊道一側(cè)集水廊道一側(cè)的單寬流量的單寬流量滲流滲流 例題：如圖一建在不透水基底上集水例題：如圖一建在不透水基底上集水廊道，今測(cè)得該區(qū)含水層的厚度廊道，今測(cè)得該區(qū)含水層的厚度H=7.9mH=7.9m，廊道中的水深廊道中的水深h h0 0=3.5m=3.5m。距廊道邊緣距離。距廊道邊緣距離l=85ml=85m，廊道的浸潤(rùn)線面接近于地下水天然，廊道的浸潤(rùn)線面接近于地下水天然水面。又已知滲透系數(shù)水面。又已知滲透系數(shù)k=0.005m/s

13、k=0.005m/s。試求。試求（1 1）滲入廊道的單寬流量；（）滲入廊道的單寬流量；（2 2）距廊道）距廊道邊緣邊緣10m10m處浸潤(rùn)面的高度。處浸潤(rùn)面的高度。 解：（解：（1 1）利用平坡浸潤(rùn)曲線方程）利用平坡浸潤(rùn)曲線方程2202k HhqL 式中是集水廊道一側(cè)的式中是集水廊道一側(cè)的單寬流量，則單寬流量，則q q=2q=2q滲流滲流1207.93.5hHmhh，221222330.00527.93.5852.95 10.k hhqqLms m （2 2）采用廊道單側(cè)流量，以）采用廊道單側(cè)流量，以1203.510hzhhlm，32202.95101023.54.260.005qlzhmk滲流滲流二二. .井的計(jì)算井的計(jì)算 普通井：在地普通井：在地