水动12-课程总结2014.pdf

地下水动力学靳孟贵20141地下水动力学1地下水动力学课程总结地下水动力学课程总结基本概念定律及微分方程地下水向河渠的运动地下水向井的运动非饱和流理论基础溶质运移理论基础基本概念定律及微分方程地下水向河渠的运动地下水向井的运动非饱和流理论基础溶质运移理论基础?共讲了11章,5个实验共讲了11章,5个实验?13组习题13组习题地下水动力学2主要章节主要章节绪论第一章 渗流基本概念与基本定律第二章 地下水运动的基本微分方程第三章 地下水向沟渠的稳定渗流第四章绪论第一章 渗流基本概念与基本定律第二章 地下水运动的基本微分方程第三章 地下水向沟渠的稳定渗流第四章 Dupuit稳定井流第五章稳定井流第五章 Theis非稳定井流理论非稳定井流理论?井群干扰井群干扰,直线边界附近的井流直线边界附近的井流,变流量井流、定降深井流变流量井流、定降深井流地下水动力学3主要章节主要章节第六章 井流试验第七章 越流含水层中的完整井流第八章 潜水含水层中的非稳定井流第九章 地下水向不完整井运动第十章 非饱和水运动基本理论第十一章 溶质运移理论基础第六章 井流试验第七章 越流含水层中的完整井流第八章 潜水含水层中的非稳定井流第九章 地下水向不完整井运动第十章 非饱和水运动基本理论第十一章 溶质运移理论基础地下水动力学地下水动力学内容结构内容结构基本概念基本概念基本定律基本定律概念模型概念模型数学模型数学模型数学模型的求解数学模型的求解计算运动要素计算运动要素Q,q,H,s,t求水文地质参数求水文地质参数K,T,e，d，B模型识别模型识别判断水文地质条件如边界性质判断水文地质条件如边界性质应 用应 用地下水动力学5一、基本概念一、基本概念1。介质。介质（为描述介质特性提出的一些概念）（为描述介质特性提出的一些概念）?连续介质模型连续介质模型典型体元典型体元?渗透性：渗透性：?渗透率渗透率(k)?渗透系数渗透系数(K)?均质、非均质均质、非均质?各向同性、各向异性各向同性、各向异性?有界与无界有界与无界 322ndK=122nBK=kK=地下水动力学62。渗流场。渗流场?渗流特征渗流特征?运动要素：实际流速、渗透流速、质点流速、单个孔隙断面平均流速，流量，水头，水力坡度运动要素：实际流速、渗透流速、质点流速、单个孔隙断面平均流速，流量，水头，水力坡度?水头线，等水头线，流线水头线，等水头线，流线?流网（特征、绘制原则与方法）流网（特征、绘制原则与方法）?稳定流、非稳定流稳定流、非稳定流?一、二、三维流一、二、三维流?承压流，无压流承压流，无压流地下水动力学靳孟贵20142地下水动力学73。弹性变形与弹性释水。弹性变形与弹性释水?有效应力原理有效应力原理?弹性变形与弹性释水弹性变形与弹性释水?承压含水层抽水的两个来源承压含水层抽水的两个来源?弹性给水度弹性给水度?比弹性给水度比弹性给水度)(nMe+=p+=有效应力原理Terzaghi地下水动力学84。重力滞后释水。重力滞后释水?沃尔顿沃尔顿(W.C.Walton)抽水过程三阶段抽水过程三阶段?重力滞后释水重力滞后释水?滞后指数（滞后指数（1/）?岩性越细，滞后越明显岩性越细，滞后越明显 d s e-(t-)地下水动力学95.非饱和流及水动力弥散非饱和流及水动力弥散?土壤水势，土壤水势，?土壤水分特征曲线等非饱和流水力参数，土壤水分特征曲线等非饱和流水力参数，?水动力弥散现象水动力弥散现象?水动力弥散：机械弥散（对流弥散），分子扩散水动力弥散：机械弥散（对流弥散），分子扩散地下水动力学106。水文地质参数及获取方法。水文地质参数及获取方法?渗透系数渗透系数K?入渗强度入渗强度W?导水系数导水系数T=KM?弹性给水度弹性给水度 e（储水系数）（储水系数）?重力给水度重力给水度 d?阻越流系数阻越流系数B?压力传导系数压力传导系数a=T/eKTMB=地下水动力学11二、渗流基本定律二、渗流基本定律1。达西定律。达西定律KJAQ=?适用条件：适用条件：Re=地下水动力学18垂向一维非饱和流模型垂向一维非饱和流模型=+=),0(),()0,0(),0()0,0()()0,()()(zttzttztzzzKzDztisi地下水动力学靳孟贵20144地下水动力学19半无限长均质砂柱一维稳定流溶质运移模型半无限长均质砂柱一维稳定流溶质运移模型地下水动力学20五、若干数学模型的解析解五、若干数学模型的解析解1、地下水向河渠的稳定运动2、无越流含水层中的稳定完整井流3、无越流承压水向完整井的不稳定井流4、越流系统中的承压完整井流5、不完整井流6、无越流潜水向完整井的不稳定运动1、地下水向河渠的稳定运动2、无越流含水层中的稳定完整井流3、无越流承压水向完整井的不稳定井流4、越流系统中的承压完整井流5、不完整井流6、无越流潜水向完整井的不稳定运动地下水动力学211、地下水向河渠的稳定运动、地下水向河渠的稳定运动（1）承压一维流（2）潜水二维流（1）承压一维流（2）潜水二维流?符合Dupuit假定条件下符合Dupuit假定条件下lhhKq22221=流量方程：)(2221212hhlxhh=水头线方程：地下水动力学22地下水向河渠的稳定运动地下水向河渠的稳定运动（3）入渗条件下的潜水二维流动）入渗条件下的潜水二维流动WxlWlhhKqlWlhhKq+=22)(22)(222122211xxlKWhhlxhh)()(2221212+=?分水岭位置、水库渗漏判断等计算分水岭位置、水库渗漏判断等计算地下水动力学23（4）承压（4）承压无压二维流无压二维流?分段法（5）非均质含水层地下水的稳定运动分段法（5）非均质含水层地下水的稳定运动?层状非均质渗流的计算方法：层状非均质渗流的计算方法：分段法、等效渗透系数法分段法、等效渗透系数法地下水向河渠的稳定运动地下水向河渠的稳定运动地下水动力学242、无越流含水层中的稳定完整井流、无越流含水层中的稳定完整井流?井流基本特征井流基本特征?裘布依裘布依(Dupuit)潜水井流潜水井流?注意：公式应用条件、水跃wwrRhhKQln220=wwrRHHKMQln20=?裘布依裘布依(Dupuit)承压水井流承压水井流地下水动力学靳孟贵20145地下水动力学253、无越流承压含水层的不稳定井流、无越流承压含水层的不稳定井流（1）泰斯井流）泰斯井流概念模型假设、数学模型、井流公式、井流特点概念模型假设、数学模型、井流公式、井流特点atrTtruuWTQdxxeTQtrseux44)(44),(22=erTtTQsu225.2ln401.0=时地下水动力学26无越流含水层的不稳定井流无越流含水层的不稳定井流（2）多井叠加（渗流叠加原理）（）多井叠加（渗流叠加原理）（3）变流量井流（）变流量井流（4）直线边界附近井流）直线边界附近井流地下水动力学274、越流系统中的承压井流、越流系统中的承压井流?越流系统的划分越流系统的划分?第一类越流系统概念模型数学模型与井流公式第一类越流系统概念模型数学模型与井流公式),(414),()4(22BruWTQdyeyTQtrsuyBry=+4422KTMBatrTtrue=地下水动力学28越流系统中的承压井流越流系统中的承压井流?第一类越流系统井流特点第一类越流系统井流特点:st、slgt曲线特征曲线特征,Qr特征特征)(221210maxBrKTQssi=拐点降深地下水动力学295、无越流潜水向完整井的不稳定运动、无越流潜水向完整井的不稳定运动（1）潜水井流特点及重力给水机理（）潜水井流特点及重力给水机理（2）考虑滞后给水的博尔顿井流模型（）考虑滞后给水的博尔顿井流模型（3）考虑垂向分流速和弹性释水的纽曼模型）考虑垂向分流速和弹性释水的纽曼模型?重点掌握重点掌握Boulton和和Neuman井流特点井流特点地下水动力学30六、基本方法六、基本方法?水均衡分析法水均衡分析法?解析法、模拟法(物理模拟，电模拟-水电比拟法)、数值法解析法、模拟法(物理模拟，电模拟-水电比拟法)、数值法?分段法分段法?渗流等效法（等效渗透系数，等效厚度，等效流量渗流等效法（等效渗透系数，等效厚度，等效流量）?渗流叠加原理渗流叠加原理?反映法反映法地下水动力学靳孟贵20146地下水动力学31承压承压无压二维流动无压二维流动lxH1h2Ml1sqqqss=21据水流连续性原理：)3(2)2()(2)2()(122112211lhMHMKqMHlMhMHMMHKMq=）式得：代入（）（段：）（段：2)(221112222111llhMKqslMHKMqsss=22111)2()(2)2)(1(hMHMMHlMl=联立解得：地下水动力学32层状非均质介质中渗流问题的解法层状非均质介质中渗流问题的解法分段法、等效渗透系数法分段法、等效渗透系数法=lHHMKqlHHMKqlHHMKq213332122221111lHHMKMKMKqqqq21332211321)(+=+=)(211HHlxHH=水头线：地下水动力学33分段法分段法?把复杂问题分解为若干简单部分，分解的每个部分都有现成的求解公式，再根据各部分的关系求总体解。把复杂问题分解为若干简单部分，分解的每个部分都有现成的求解公式，再根据各部分的关系求总体解。?原则上应按流面或等水头面分段。原则上应按流面或等水头面分段。地下水动力学34等效渗透系数法等效渗透系数法?水平层状非均质水平层状非均质?垂直层状非均质垂直层状非均质=niiniiipMMKK11=+=niinpMMMMMlHHMKq12121LlHHMKqniii211=niiiniivKllK11地下水动力学35六、基本定律（公式）的应用六、基本定律（公式）的应用1。达西公式，Dupuit微分方程的应用2。确定渗流场运动要素（Q,H,s,v,t1。达西公式，Dupuit微分方程的应用2。确定渗流场运动要素（Q,H,s,v,t.）3。求水文地质参数（1）泰斯井流：抽水试验，水位恢复试验标准曲线对比法，直线图解法，剩余降深，水位回升值，最大水位回升值.）3。求水文地质参数（1）泰斯井流：抽水试验，水位恢复试验标准曲线对比法，直线图解法，剩余降深，水位回升值，最大水位回升值）（2）第一类越流系统(标准曲线对比法,s-lgt曲线拐点法)（3）潜水井流(标准曲线对比法,s-lgt直线图解法)4。判断水文地质条件（边界识别：s-lgt曲线）（2）第一类越流系统(标准曲线对比法,s-lgt曲线拐点法)（3）潜水井流(标准曲线对比法,s-lgt直线图解法)4。判断水文地质条件（边界识别：s-lgt曲线）地下水动力学36七、实验七、实验?变水头达西实验变水头达西实验?水电比拟实验绘制流网水电比拟实验绘制流网?渗流槽实验渗流槽实验?Dupuit稳定井流实验稳定井流实验?要求掌握原理方法，数据处理方法等要求掌握原理方法，数据处理方法等地下水动力学靳孟贵20147地下水动力学37关于考试关于考试?闭卷考试，要求：闭卷考试，要求：?系统复习，注意理解基本概念；系统复习，注意理解基本概念；?掌握基本公式、基本方法（包括应用条件）掌握基本公式、基本方法（包括应用条件）?在理解、掌握的基础上灵活运用。在理解、掌握的基础上灵活运用。题目类型：题目类型：?概念及理解（是非、填空）概念及理解（是非、填空）?作图题（水头线，流网，作图题（水头线，流网，st、slg t、lg slg t曲线）曲线）?计算题计算题?分析论证与计算综合题分析论证与计算综合题地下水动力学38考试时间、地点考试时间、地点?考试时间：5月10日，19:30-21:30考试时间：5月10日，19:30-21:30?考试地点：教一楼207(28人),208(28人),301(23人),302(28人)考试地点：教一楼207(28人),208(28人),301(23人),302(28人)?答疑时间：答疑时间：5月6日全天，文化楼3045月7日和8日下午，文化楼2075月6日全天，文化楼3045月7日和8日下午，文化楼207地下水动力学39The end预祝大家预祝大家考出好成绩！五一快乐！考出好成绩！五一快乐！