运动规律-水的运动
地下水运动的基本规律
地下水运动的基本规律
因为流速V=Q/A，故达西定律也可以用式（56）来表达。 V=Ki（5-6） 式中，V为渗透流速（m/d或cm/s）。
由式（5-6）可知，K是水力坡度为1时的 渗透流速，称为渗透系数。渗透系数可以用来 比较不同岩石的透水性，是水文地质学中一个 非常重要的水文地质参数。
地下水运动的基本规律
地下水运动的基本规律
在满足生产要求和方便研究的前提下，可以不将含 水层概括为均质各向同性、均质各向异性、非均质各向 同性和非均质各向异性的含水层。所谓均质各向同性就 是指渗透系数在含水层的任何空间位置上、任何渗透方 向上均为一个常数；如不为常数则属非均质各向异性， 其余可类推。
对于渗透系数的测定，一般采用室内土柱试验（达 西试验）和野外抽水试验两种方法。一些松散岩石的渗 透系数参考值见表5-4，表见下页。
应该明确，渗透系数不仅取决于 岩石的空隙性质及水在空隙中的存在 形式，而且与地下水的一些物理性质 ，如黏滞性等有关。在具有同样空隙 的岩石中，当水力坡度相等时，黏滞 性大的水（或液体）渗透系数小。
一般情况下，当地下水的黏 滞性相近时可以不予考虑，但在 研究卤水时，不可忽视。因此， 除个别特殊情况外，可以把渗透 系数看作衡量岩石透水性能的参 数。岩石的透水性能在不同空间 位置和渗透方向上是不一致的， 即渗透系数是不相等的。
地下水运动的基本规律
工程地质Βιβλιοθήκη 工程地质地下水运动的基本规律
地下水在岩石空隙（孔隙、裂隙及溶穴） 中的运动称为渗流（渗透），地下水运动的 场所称为渗流场。渗流是在与介质发生密切 联系的条件下进行的，由于受到介质的阻滞， 地下水的运动远较地表水缓慢。
在岩层空隙中渗流时，水的质点有秩序 地、互不混杂地流动，称为层流运动。水的 质点无秩序地、互相混杂地流动，称为紊流 运动。一般认为渗流属于层流。
高考地理大二轮专题复习与增分策略专题一自然地理基本规律和原理第3讲水体运动规律
第3讲水体运动规律网络构建名师点拨以水体运动为线索，重点掌握“三重点、三图示、一应用〞：“三重点〞：水循环环节及其影响因素；河流补给及其水文特征；洋流分布及其对地理环境影响。
“三图示〞：水循环示意图、河流流量过程线图、洋流分布及其变式图。
“一应用〞：应用水循环原理解释某些地理现象。
(2021 ·海南地理)科学研究说明，地球上水量是根本稳定；陆地水、海洋水、大气水水量也是相对平衡。
据此完成1～2题。
1．实现海陆间矿物质迁移水循环环节是( )A．蒸发B．水汽输送C．降水D．径流2．海洋水矿物质含量( )A．根本不变B．总趋势为增加C．总趋势为降低D．在冰期相对较低解析第1题，通过河流、地下径流等途径，陆地矿物质被搬运到海洋，因此实现海陆间矿物质迁移水循环环节是径流。
第2题，从上题分析可知，随着陆地矿物质不断被河流、地下径流等途径搬运到海洋，海洋水矿物质含量会逐渐增加。
(2021·全国文综丙卷)以下图所示山地为甲、乙两条河流分水岭，由透水与不透水岩层相间构成。
在生态文明建立过程中，该山地被破坏森林植被得以恢复，随之河流径流量发生了变化，河流径流年内波动也减缓了。
据此完成3～5题。
3．森林植被遭破坏后，河流径流量年内波动强烈，是由于( ) A．降水更多转化为地下水B．降水更多转化为坡面径流C．降水变率增大D．河道淤积4．森林植被恢复后，该山地( )①降水量增加②坡面径流增加③蒸发(腾)量增加④地下径流增加A．①② B．②③C．③④ D．①④5．如果降水最终主要转化为河流径流，那么森林植被恢复后，甲、乙两条河流径流量发生变化是( )A．甲增加，乙减少，总量增加B．甲减少，乙增加，总量增加C．甲增加，乙减少，总量减少D．甲减少，乙增加，总量减少解析第3题，森林植被具有修养水源作用，森林植被遭破坏后，一方面降水较多季节下渗减少，从而使更多降水转化为坡面径流，使河流汛期径流量增加；另一方面汛期地下水减少使其在枯水期补给河流水量也减少，进而导致枯水期水位下降，所以河流径流量年内波动强烈，A项错误，B项正确；降水变率主要取决于该地气候，小范围森林植被遭破坏，对降水影响较小，C项错误；河道淤积是森林植被遭破坏后，降水冲刷地面，河水含沙量增加结果，而不是河流径流量年内波动强烈原因，D项错误。
第四章地下水运动的基本规律
h—水头损失(h=H1-H2,即上下游过水断面的水头差)；
L—渗透途径（上下游过水断面的距离)； I—水力梯度(相当于h/L，即水头差除以渗透途径）； k—渗透系数。
第9页，本讲稿共59页
由水力学可知,通过某一断面的流量Q等于流速V与过 水断面ω的乘积,即：
孔介质都可能存在。
第26页，本讲稿共59页
（二）均质各向同性介质中的流网
• 在均质各向同性介质中，地下水必定沿
着水头变化最大的方向——即垂直于等
水头线的方向运动。 • 流线与等水头线构成正交网格。
第27页，本讲稿共59页
流网的绘制（以均质各向同性介质中的稳定流网的
绘制为例）： • 精确绘制定量流网需要充分掌握有关的边界条件及
• 实验：装有砂的圆筒（图)。
水由筒的上端加入,流经砂柱,由下端 流出。上游用溢水设备控制水位,使实 验过程中水头始终保持不变。在圆筒的 上下端各设一根测压管，分别测定上下 两个过水断面的水头。下端出口处设管 嘴以测定流量。
第8页，本讲稿共59页
根据实验结果，得到下列关系式：
Q = Kωh/L = KωI （达西公式） 式中:Q—渗透流量(出口处流量，通过砂柱各断面的流量；
达西定律适用范围很广。它不仅是水文地质定量计算的基础，还是定性 分析各种水文地质过程的重要依据。深入掌握达西定律的物理实质，灵 活的运用它来分析问题，是水文地质工作者应当具备的基本功。
第21页，本讲稿共59页
达西定律具体适用范围为：
• 存在一个临界雷诺数Re临（1~10）， Re临是达西定律成 立的上限，当Re＜ Re临，即低雷诺数时，属低速流，这 时该区域内达西定律适用。
• 在稳定流条件下，流线与迹线重合。 • 等水头线：在某时刻，渗流场中水头值相等的各点连线。（水势场
运动规律-水的运动
聚合
分离
推进
“S”形变化
曲线形变化
扩散形变化
波浪形变化
三、水的常见运动形态与表现
1、水滴 2、水圈 3、水纹 4、水流 5、水花 6、水浪
水滴
水滴下落时呈头大尾 细的流线型，拉长，落 地迅速变扁并分裂，向 四面飞溅。
Hale Waihona Puke 圈一件物体落入平静 的水中，圈形波纹 围绕物体落点向外 扩散。
圆圈逐渐扩大至最 后消失。
水圈形成示意 1
水圈形成示意 2
水纹
一件浮在水面的物体向前行驶，冲击水面形成人 字形波纹。
波纹由物体两侧向外扩散，向远方拉长至消失。
水纹形成示意
水纹画法
水纹形状示意
水花
水遇碰撞时会溅起水花 水花的溅起速度较快 升至最高点时，速度逐渐减慢。分散下落时，速
度逐渐加快。 水花在水中形成时通常伴有水圈
在地面上形成的水花
在水面上形成的水花 1（皇冠式）
在水面上形成的水花 2（喷泉式）
水流
水流就是不断从一地向另一地流动的水。如小溪、 水渠、河流、瀑布等
水流要用不规则的曲线形水纹表现。曲线水纹形态 应有变化，避免动作呆板。
第一组曲线形水纹到第二组水纹之间，动画须找准 水纹位置，画出中间的变化过程。
浪，中层画中浪，下层画小浪，速度也要依次减 慢。
水在推力和阻力共同作用下，形成浪头
水浪运动示意 1（逆向）
水浪运动示意 2 《哪吒闹海》中海浪 运动原画（顺向）
水浪运动示意 3
水浪运动示意 4 海浪撞击岩石
水浪运动示意 5 海浪冲上沙滩
不同的水浪造型
宽阔水面上的水浪画法
谢谢
运动规律-水的运动
一、水的形态
水流运动的基本原理
第三章水流运动的基本原理上一章已阐述了有关水静力学的基本概念、基本理论及其应用。
但在自然界或许多工程实际问题中，液体多处于运动状态。
只有对运动状态的液体进行深入地分析研究才能得出液体运动规律的一般原理。
因此，从本章开始将转入有关水流运动问题的讨论。
实际工程中的水流尽管千差万别，变化万千，但理论和实践都证明，它们必须遵循物质机械运动的普遍规律，如在物理学或理论力学中已学习过的质量守恒定律、动能定理和动量定理等。
本章作为水流运动问题的开端，重点介绍描述液体运动的方法和有关水流运动的基本概念，讨论并建立一元恒定流的连续性方程、能量方程、动量方程和动量矩方程。
至于如何应用这些规律解决具体边界条件特定形式的水流运动，如管流、明渠水流、堰闸水流等将在以后各章中分别讨论。
本章是水力学的理论核心内容，它将为以后各章的学习打下良好的基础。
第一节描述水流运动的两种方法一、描述水流运动的两种方法水流运动时，表征液体运动的各种物理量称为运动要素，常遇到的运动要素有流速、压强、加速度、切应力、液体的密度和容重等。
这些运动要素随着时间和空间位置不断发生变化。
水力学中研究水流运动通常采用两种方法，即迹线法和流线法。
（一）迹线法迹线法又叫拉格朗日（Lagrange）法，就是像物理学中研究固体运动那样，把液体中单个质点作为研究对象，通过对每个水流质点运动轨迹的研究来获得整个液体运动的规律。
运用迹线法研究液体运动实质上与研究一般固体力学方法相同，所以也称为质点系法。
（二）流线法流线法又叫欧拉（Euler）法，就是把充满液体质点的固定空间作为研究对象，不再跟踪每个质点，而是把注意力集中在考察分析水流中的水质点在通过固定空间点时的运动要素的变化情况，来获得整个液体运动的规律。
水流运动时在同一时刻每个质点都占据一个空间点，只要搞清楚每个空间点上运动要素随时间的变化规律，就可以了解整个水流的运动规律了。
由于流线法是以流动的空间作为研究对象，而且通常把液体流动所占据的空间称为流场。
土中水的运动规律
土中水的运动规律土中水的运动规律是指水在土壤中的流动和分布的规律。
土壤中的水分运动是一个复杂的过程，受到多个因素的影响，如土壤类型、土壤孔隙度、水力条件、根系活动以及气候等。
通过研究土中水的运动规律，可以更好地理解水分循环和地下水资源的形成与分布，对水文循环模型的建立和水资源管理具有重要意义。
1. 水分下渗规律土壤中的水分主要通过下渗进入深层土壤或地下水层。
下渗规律取决于土壤的孔隙度和渗透性，水分的下渗速率与土壤孔隙度呈正相关关系。
土壤孔隙度越高，水分下渗的速率越快。
此外，土壤质地也影响下渗规律，例如，砂土的渗透性较好，能够较快地将水分下渗到深层。
2. 土壤中水分的传导规律土壤中的毛细现象是水分在土壤中传导的重要机制之一。
毛细现象是由于土壤颗粒表面的毛细管作用引起的。
水分分子在土壤孔隙中通过毛细现象向上运动，这种运动规律被称为上升运动。
毛细现象的主要影响因素包括土壤颗粒间的间隔距离、土壤颗粒表面的湿度和土壤毛细管的直径。
3. 根系对土壤中水分的摄取规律植物根系是水分在土壤中运动的重要因素之一。
根系通过吸收土壤中的水分供给植物的生长和代谢所需。
根系的分布范围和活动水平会影响水分在土壤中的分布和运动规律。
在干旱季节，植物的根系会向深层土壤迁移，从而增加了土壤中水分的储存量。
4. 土壤中水分的蒸发规律土壤中的水分在受到外界环境的作用下会发生蒸发。
土壤中水分的蒸发过程可以通过温度、湿度和风速等因素来描述。
温度越高，湿度越低，风速越大，土壤中的水分蒸发越快。
此外，土壤表面的覆盖物（如植被）也会影响土壤中水分的蒸发规律，植被的存在可以减缓土壤中水分的蒸发速率。
5. 土壤中水分的径流规律当土壤中的水分超过其持水能力时，多余的水分会以径流的形式流出。
土壤中水分的径流规律受到降雨强度、土壤质地、土壤饱和度和土壤坡度等因素的影响。
降雨强度越大，土壤的饱和度越高，土壤中水分的径流量越大。
综上所述，土中水的运动规律受到多个因素的综合影响。
水分子的运动和分布规律
水分子的运动和分布规律水是生命的宝贵之源，它在自然界中扮演着重要的角色。
水分子是构成水的最小单位，它们具有高度的运动性和分散性。
水分子的运动和分布规律对于我们了解水的性质和应用很有帮助。
一、水分子的运动性水分子是由氧原子和两个氢原子组成的三角形分子。
水分子的运动性来源于其构成原子的运动性。
氧原子和氢原子都有自己的振动、转动和自旋运动，这些运动使得水分子在三维空间中不断地运动、转动和震动。
水分子的运动性可以通过温度来控制。
温度越高，水分子的运动越快，相应地，水的分子间距也会增大。
当水分子的平均运动速度大于水的蒸发速度时，水就会蒸发成水蒸气。
当水分子的平均运动速度低于水的冻结速度时，水就会冻结成冰。
二、水分子的分散性水分子具有极强的分散性。
这是因为水分子中的氢键使得分子间的相互作用力非常大。
氢键是指水分子中的氢原子与周围氧原子之间的吸引力。
氢键能够使得水分子在室温下结成氢键网络，这种网络保证了水的固态、液态和气态的存在。
在液态水中，水分子不断地振动、转动和震动，水分子之间的距离大约是0.1纳米左右。
水分子的分散性使它具有很强的溶解性。
水分子可以溶解许多物质，如盐、糖等。
这是因为水分子的极性和氢键能够与许多分子相互作用，并在水中形成溶解解。
三、水分子的分布规律水在地球上是广泛存在的，而它的分布规律受到许多因素影响。
全球总水量大约为1.4亿亿千克，其中大约97%的水是海水，只有3%的水是淡水。
这些淡水主要存在于地下水、湖泊、河流和冰川中。
在地下水系统中，地下水的分布规律主要受到地下水的补给和排泄的影响。
在岩石圈中，地下水的补给主要来自于降雨和水体流动，而地下水的排泄主要通过地下水出流口或地表水随降雨和地面水流进入外部水体。
在河流系统中，水的分布规律主要受到降雨、蒸发和地形因素的影响。
降雨和蒸发决定了水的输入和输出，而地形因素则决定了水的流向和积聚地点。
在湖泊和海洋中，水的分布规律主要受到温度、盐度和水的运动性的影响。
流体力学在生活中的原理
流体力学在生活中的原理
流体力学研究流体运动规律,它的基本原理在许多日常生活场景中都有体现:
1.空气动力学
空气是一种流体,飞机机翼产生升力与下压力,雨伞产生上升气流,都是空气动力学原理的应用。
2.水流运动
排水管道的设计考虑流体黏滞性;水库大坝的设计针对水流冲击压力与涡流。
这些都运用了流体静力学。
3.空调与风扇
空调、电扇通过叶片旋转产生气流circulate,这是利用了流体运动原理。
调节出风口形状也会影响空气流动模式。
4.水龙头流量
水龙头的流量取决于水压与开口大小。
我们通过拧松或拧紧水龙头可以控制流出的水流量。
这demonstration 了连续流体流动规律。
5.运动速度
运动员游泳时手掌的形状、抬举时机都根据水的流体特性设计,以获得更强推力。
6.鱼雷设计
鱼雷的流线型头部设计是应用流体动力学原理,减少水流阻力、增强速度。
7.油漆喷涂
调整喷涂的气压和角度可以控制油漆颗粒在空气中运动的状态,实现精细均匀的喷涂效果。
我们生活中的许多简单现象,都与流体运动规律密切相关,流体力学为人类生活带来许多便利。
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水滴
水滴下落时呈头大尾 细的流线型，拉长，落 地迅速变扁并分裂，向 四面飞溅。
运动规律-水的运动
水圈
一件物体落入平静 的水中，圈形波纹 围绕物体落点向外 扩散。
圆圈逐渐扩大至最 后消失。
运动规律-水的运动
水圈形成示意 1
运动规律-水的运动
水圈形成示意 2
运动规律-水的运动
水纹
一件浮在水面的物体向前行驶，冲击水面形成人 字形波纹。
运动规律-水的运动
水浪运动示意 2 《哪吒闹海》中海浪 运动原画（顺向）
运动规律-水的运动
水浪运动示意 3
运动规律-水的运动
水浪运动示意 4 海浪撞击岩石
运动规律-水的运动
水浪运动示意 5 海浪冲上沙滩
运动规律-水的运动
不同的水浪造型
运动规律-水的运动
宽阔水面上的水浪画法
运动规律-水的运动
运动规律
运动规律-水的运动
一、水的形态
水的常态是液体，它的动态很丰富，形状 各异、变化无穷。
“水往低处流”是水的最基本的运动规律。 水的边缘运动
二、水的基本运动规律
水的运动规律可归纳为七种基本动态： ①聚合 ②分离 ③推进 ④“S”形变化 ⑤曲线形变化 ⑥扩散性变化 ⑦波浪形变化
运动规律-水的运动
在两个大水纹之间，应该画一些运动着的线条或 小的水纹。
一般以匀速表现，不可忽快忽慢。 可用透明颜色上色。
运动规律-水的运动
水流（瀑布）示意 1
运动规律-水的运动
水流（瀑布）示意 2
运动规律-水的运动
水流示意 3
运动规律-水的运动
水流示意 4
运动规律-水的运动
水流示意 5
运动规律-水的运动
水浪
水在流动时，遇到阻力就会形成浪。 根据水的运动速度与阻力大小不同，会分别形成
大浪、中浪或小浪。 表现宽阔水面上的水浪，可分为多层，上层画大
浪，中层画中浪，下层画小浪，速度也要依次减 慢。
运动规律-水的运动
水在推力和阻力共同作用下，形成浪头
运动规律-水的运动
水浪运动示意 1（逆向）
在地面上形成的水花
运动规律-水的运动
在水面上形成的水花 1（皇冠式）
运动规律-水的运动
在水面上形成的水花 2（喷泉式）
运动规律-水的运动
水流
水流就是不断从一地向另一地流动的水。如小溪、 水渠、河流、瀑布等
水流要用不规则的曲线形水纹表现。曲线水纹形态 应有变化，避免动作呆板。
第一组曲线形水纹到第二组水纹之间，动画须找准 水纹位置，画出中间的变化过程。
运动规律-水的运动
聚合
运动规律-水的运动
分离
运动规律-水的运动
推进
运动规律-水的运动
“S”形变化
运动规律-水的运动
曲线形变化
运动规律-水的运动
扩散形变化
运动规律-水的运动
波浪形变化
运动规律-水的运动
三、水的常见运动形态与表现
1、水滴 2、水圈 3、水纹 4、水流 5、水花 6、水浪
运动规律-水的运动
波纹由物体两侧向外扩散，向远方拉长至消失。
运动规律-水的运动
水纹形成示意
运动规律-水的运动
水纹画法
运动规律-水的运动
水纹形状示意
运动规律-水的运动
水花
水遇碰撞时会溅起水花 水花的溅起速度较快 升至最高点时，速度逐渐减慢。分散下落时，速
度逐渐加快。 水花在水中形成时通常伴有水圈
运动规律-水的运动