中国矿业大学 地下水动力学 实验报告
矿物水力分析实验报告
矿物水力分析实验报告引言矿物的水力性质是指在地下水作用下，矿物在物理和化学方面的性质变化。
了解矿物的水力性质对于地下水资源的利用和环境保护具有重要意义。
本实验旨在通过实验方法，对矿物的水力性质进行分析和研究。
实验目的1. 理解矿物的水力性质的概念和特点。
2. 学会实验方法，对矿物的水力性质进行分析和测试。
3. 掌握实验结果的处理和分析方法。
实验材料和仪器1. 矿物样品（选择不同类型的矿物样品进行实验）。
2. 实验器材：注射器、滤纸、矿物样品容器、称量瓶、天平、扫描电镜等。
3. 实验条件：常温（25）、常压。
实验步骤和结果1. 样品制备：将不同矿物样品分别研磨成粉末状，经过筛网过滤，去除较大颗粒的杂质。
将筛选后的矿物样品放入矿物样品容器中备用。
2. 注射器测水渗透性：将矿物样品容器放置在支架上，用注射器从一侧注入水，观察矿物样品的渗水情况。
记录注水的时间和注入的水量。
3. 渗透性分析：根据实验结果计算矿物样品的渗透系数，即水分通过材料单位厚度的速率，用公式K=Q/(A*t)计算，其中Q为水通过的总量，A为矿物样品的面积，t为水渗出的时间。
4. 扫描电镜观察：将矿物样品放入扫描电镜中，观察矿物的微观形态和结构。
通过观察矿物颗粒的形状、孔隙的分布等信息，进一步分析矿物的渗透性。
结果分析根据实验观察到的注射器测水渗透性现象，我们可以初步判断矿物样品的渗透性能。
通过计算得到的渗透系数，可以进一步量化描述矿物样品的渗透性能。
此外，扫描电镜观察得到的矿物微观结构信息也可以作为矿物渗透性分析的依据。
结论通过本次实验，我们初步了解了矿物的水力性质及其分析方法。
根据实验结果可以得出结论：1. 不同类型的矿物在水作用下具有不同的渗透性能。
2. 渗透系数的计算可以进一步量化描述矿物的渗透性能。
3. 扫描电镜观察可以提供矿物的微观结构信息，对矿物渗透性分析有一定的参考价值。
实验总结本次实验通过实验方法对矿物的水力性质进行了分析和测试。
水力学实验报告
水力学实验报告序言水力学是一门研究液体静力学和动力学的学科。
水力学实验是水利工程领域中不可缺少的一环，通过实验可以验证理论，提高实践能力和解决工程实际问题。
本文主要是笔者在进行水力学实验并出具实验报告的实践过程，与读者分享一下实验过程的心路历程。
实验介绍此次实验是“小型水力模型试验台”的试验。
实验装置主要包括进水系统、调节系统、出水系统和测量系统。
整个实验过程需要作出流量测试、阻力特性测试和水力特性测试。
流量测试在进行流量测试之前，首先要开启离心泵。
如此才能将实验用的水泵到台面上。
如果水量不足，则需要向离心泵中注入水。
待水力模型试验台接通电源过后，调整水流流量、流速和水压。
这是一个重要的环节，需要耐心调节，保证测试过程中数据的准确性和可靠性。
阻力特性测试阻力特性测试是需要用到静水压力计的。
在测试中，静水压力计一定要正确地安装在不同位置，以保证数据的准确性。
实验开始的时候需要观察静水位的实际高度和基准面的高度是否相同，如果不同则需要调整。
测试时需要设置不同的流量，通过观察静水位的高度变化，即可得出对应的阻力特性特性数据。
水力特性测试在进行水力特性测试之前，需要准备好测量水压、温度和电流的相关设备。
为了保证测试数据可靠性，需要在控制器上对流量进行调节和控制，确定流量大小。
实验的水压力计需要被安装在水力模型试验台的上游和下游位置，以便对流动情况进行观察和分析。
同时，为了保证水的稳定流动，设备需要进行调节处理。
实验开始后，可以通过直接读取或者计算等方法得到水的流速、流量和阻力数据信息。
根据得到的数据，可以分析出不同条件下的水力特性特征值。
实验结论从实验结果来看，不同位置的水压和流量是有不同的变化规律的。
在流量相同情况下，水压值随着离水的位置递减。
而水的流速和流量则与其位置是正比例关系，具有很大的相关性。
因此我们可以得出，水的流动状态是很复杂的，是由多个因素综合作用而形成的。
在实际工程中，我们需要仔细考虑这些因素，制定合理的方案。
地下水动力学实验
（3）待两侧河流水位上升到预设高度，渗流槽
两侧溢流口有水排出且两水箱水位保持稳定不再 上升时，维持约20～40分钟，使渗流槽砂层内水 位亦上升到此预设高度，再关闭F2阀门停止向渗 流槽供水。
（4）仔细观察渗流槽背面水位观测管中的水头，
凡在左侧河流水位以下同一断面出水口的水位观 测管中水位，原则上应一致或相差不大（个别管 出水口滤网水头损失大点）。若差别太大说明连 接胶管内或连接渗流槽出水口内有空气泡存在， 应分别打开排气塞子进行排气，一定要将管内空 气排净，否则影响实验数据准确性。
右排泄口高差（左、右河水位）时，认真观察渗 流槽背面各测压管水位变化所反映的渗流槽砂层 中潜水分水岭的迁移方式，进一步了解河间地块 中地下潜水分水岭的分布规律。
位置的张力计上水银柱读数变化，了解包气带和 饱水带毛细管负压分布特征
4、实验时，要求学生认真观察渗流槽背面不同
实验模型确定
假定有一河间地块, 地块内地下水仅有大气降水入渗补给
（6）再次打开F4阀门进行人工降水，同时观察
渗流槽背面各观测管中的水头和两侧排泄口水流 量，并记入实验报告中相应表格，以备将其标在 方格纸上，按适当比例绘制河间地块地下潜水渗 流场潜水水位线（浸润曲线）和研究其初始时刻 地下水分水岭用。
（7）可相隔约20～30分钟时间，分别将右侧排
泄口降低15～20cm两次，连续观测两侧排泄口 水流量和渗流槽背面测压管水位，并填入实验报 告书中的相应表格内，以备在同一张方格纸上按 适当比例绘出所有地下潜水水位曲线，观察几条 曲线的分水岭变化和两侧水箱溢流口排泄流量关 系，分析其地下水运动特征。
⑤ 河间地块地下水向河流排泄，利用调整渗流
实验操作步骤及方法
（1）首先关闭所有阀门（见附图3），将
《地下水动力学》课程总结
求水文地质参数
K、T、μ、μ*、B…
计算运动要素
Q、q、H、s、t….
模型识别
判断水文地质条件 如边界性质
1、介质（为描述介质特性提出的一些概念）
连续介质模型-典型单元体 渗透性：
渗透系数（K）、等效渗透系数 均质、非均质 各向同性、各向异性
2、渗流场
渗流特征 运动要素：实际流速、渗透流速、质点流速、单个孔隙
5、水文地质参数及获取方法
渗透系数K 入渗强度W 导水系数T=KM 弹性释水系数μ* 给水度μ 阻越流系数B 压力传导系数a =T/ μ*
配线法 直线图解法 水位恢复资料法
1、达西定律
dH Q = -KA
ds
dH v = -K
ds
适用条件：1<Re<10的层流
2、 Dupuit假定，Dupuit微分方程
Kz
∂ ∂z
s(r, H 0 ,t )
=
-μ
∂ ∂t
s(r, H 0 ,t )
方程解析解
s(r, z, t) Q
4 T
1
0
4
yJ 0
(
y
2
)[ 0
(
y)
n ( y)]dy
n 1
• 纽曼解的特点
5、地下水向不完整井的运动
• 不完整井流特点（三点）
• 地下水向不完整井的稳定运动
井底进水的承压水不完整井（空间汇点法）
井壁进水的承压水不完整井（空间汇线法）
∫ Q
s = 4πK(z2 - z1)
[z2
1
+
z1 (z - η）2 +r 2
1
]dη
(z + η）2 +r 2
地下水动力学课程总结 2012-1-3
越流含水层中的水流特点
Neuman公式的适用条件；
Boulton公式的适用条件
5
概念
实井、虚井、映射法、隔水边界、弱透水边界、透水边界、无限含水层、半无限含水层、扇形含水层、条形含水层
问题
试分析不完整井的井流特点，镜像法的原理。
试建立直线供水、隔水边界附近稳定井流公式，已知该井为承压完整井，含水层为均质各向同性，抽水井距边界距离为a，影响半径为R（a<R），抽水量为Q。
数学模型是怎样构成的？
建立地下水流动的数学模型需要哪些信息？
怎样理解基本要点
渗流数学模型的解法
2
概念
河渠、地下水运动、潜水回水、河渠引渗回水、浸润曲线、浸润曲线方程、单宽流量公式
问题
地下水向河渠运动的研究意义
河渠间地下水稳定运动的水头公式（浸润曲线公式）
河渠间地下水运动的稳定流公式能分析哪些水文地质问题？
有入渗时，潜水面的形状及河渠间分水岭的移动规律
表示河渠间潜水位与河渠水位关系的地下水流方程。河渠间有入渗（取正）或蒸发（取负）时潜水的浸润曲线方程为：
流量公式，距离左河x处任意断面上的潜水流的单宽流量公式为：
分水岭位置公式
3
概念
完整井、水位降深、降落漏斗、非完整井、稳定流、非稳定流、层流、紊流、管井、筒井、潜水井、承压水井、拟稳定流、有效井半径、影响半径、Dupuit公式、Thiem公式、注水井、修正降深、承压-无压井、承压-无压井公式、Hantush-Jacob公式、叠加原理、均匀流、井损、含水层损失、井损常数
问题
多孔介质具有哪些性质？
假想水流的特点有哪些？
典型单元体有何性质？
稳定流与非稳定流的区别？
地下水动力学实验报告
地下水动力学实验实验报告学院：水利电力学院专业：水文与水资源工程指导老师：学号：2013姓名：实验成绩：100MODFLOW -概念模型建立MODFLOW 模型有两种方法：网格方法或概念模型方法。
网格方法是直接利用3D网格，应用surces/sinks 和其它模型参数，基于单元的形式建立模型。
概念模型方法利用Map模块的GIS 工具来建立概念模型。
在概念模型里，sources/sinks，含水层参数，模型边界等都可以在概念模型里设定。
当模型建立完成后，将生成网格并把概念模型转化为网格模型，所有的单元属性都自动设定。
一、实验任务：1. 导入背景图片2. 创建和定义图层3. 将图层转化为三维网格4. 导入离散点并将坐标差值5. 将概念模型转入MODFLOW6. 检查并运行MODFLOW7. 查看结果二、实验问题描述：模拟垃圾堆放区的溶质运移问题。
我们将模拟山前河谷堆积中地下水情况。
其中，模型北部为山区露头，南部有两条河流汇聚。
南北向剖面图见图2-l b模型的底部为北部山区的灰岩露头。
主要有两层含水层，上部为潜水下部为承压含水层。
边界条件设置如下，北部为隔水边界，南部为定水头边界根据河流的水位赋值。
仅靠降雨补给。
区域内有几条小溪，有时溪水干涸，有时会受地下水的补给形成溪流。
我们将用drains 来处理这些溪水。
此外，区域内还有两口生产井。
三、实验步骤：1、开始启动GMS如果己经启动，选择File/New 命令。
2、导入背景图片（1）. 选择打开键（2）. 选择安装目录下的途径tutfiles\MODFLOW\modfmap （3）. 打开start.gpr3、保存（1）. 选择File/Save（2）. 将文件另存为eastex4、定义单位（1）．选择Edit/Units（2）．选择m作为长度单位；选择d作为时间单位（3）．点击OK5、定义边界首先定义模型的外部边界，我们将沿着厂区建立一个闭合的弧线段。
地下水动力学试验
实验一：手工作图求算水文地质参数一．配线法----降深-时间（s-t ）（一）实验步骤在双对数坐标纸上绘制W(u) ∼ 1/u 标准曲线；在另一张模数相同的透明双对数纸上用实测数据绘制s ∼t 散点图；将s ∼t 散点图置于标准曲线之上，保持坐标轴平行并平移，直至更多的散点落在标准曲线上；任取一配点（在曲线上或曲线外均可），读出匹配点在两张图上的坐标([1/u]，[W(u)])与([t]，[s])，代入下式计算参数：[][]24[]=(),14Q T t T W u S s r u π=⎡⎤⎣⎦（二）数据及分析1. 配线法得到的图如图1所示，在图中选取任一坐标点1，读出该点在标准曲线图中的W(u)、1/u 的值，在透明纸上读出s 、t 的值。
其中：W(u)=20, 1/u=10s=13m, t=98s代入公式：[][]24[]=(),14Q T t T W u S s r u π=⎡⎤⎣⎦其中，Q=1.5m 3/s, r=12m得： T=0.18m 2/s, S=0.052. 分析数据时，发现最后三个点偏离标准曲线，其原因是当抽水时间过长时，承压水非稳定流逐渐趋向于稳定流，渗透漏斗不再改变，抽水量全部来源于含水层的侧向补给。
二．直线图解法----降深-时间（s-t ）（一）实验步骤1. 在单对数坐标纸上用实测数据绘制s ∼lgt 散点图；2.用直线拟合数据点，使尽量多的点落在直线上或在直线两侧均质分布；3.求出直线的斜率i ，以及直线在零降深线上的截距t0；4.根据斜率和截距，利用公式参得对应参数T 、S 。
[]02=0.183, 2.25t Q T S T i r = （二）数据及分析1. 直线法得到的图如图二所示，求得图中曲线的斜率i 为1.48，代入公式：[]02=0.183, 2.25t Q T S T i r =得： T=0.185m 2/s, S=0.042.该直线图中，有三个点明显不在该直线上，由于该公式应用的Jacob 公式是建立在含水层面积为无限大的情况下，而实际抽水实验中含水层的面积又是有限，因此抽水时间越长，越偏离标准曲线。
地下水动力学读书报告
地下水动力学与计算学院：地球科学与环境工程学院专业班级：地质（2）班学号：12141113 姓名：王浩这次的上课，由之前对地下水的定性问题逐渐变化到对地下水的定量问题的研究，上课时候，杨老师向我们大致介绍了关于地下水的一些基本运动理论，主要内容是地下水的稳定流运动与非稳定流运动，课后查阅一些相关资料文献同时结合我对于自身的专业领域和理解，关于地下水动力学的一些基本运动理论内容可分为以下几个内容：一、地下水运动的理论基础要了解地下水在含水层中的运动，首先要了解一些基本概念。
地下水动力学中，我们一般把具有孔隙的岩石称为多孔介质。
广义上包括孔隙介质、裂隙介质和岩溶不是十分发育的由石灰岩和白云岩组成的介质。
孔隙介质指含有孔隙的岩层，如砂层、疏松砂岩等；裂隙介质指含有裂隙的岩层，如裂隙发育的花岗岩、石灰岩等。
多孔介质一般具有孔隙性与压缩性。
其实在地下水动力学中的一些基本概念有很多，如贮水率、贮水系数。
给水度和导水系数等。
这些基本概念都是我们需要了解的。
我们把面积为1m2、厚度为1m的含水层，考察当水头下降1m时释放的水量称为贮水率，因此，我们把贮水率乘上含水层厚度M,称为贮水系数（释水系数）。
给水度为把地下水位下降一个单位深度，从地下水位延伸到地表面的单位水平面积岩石柱体，重力作用下释放出来的水的体积，称为给水度。
其他的关于地下水还有很多基本概念与知识，在此就不再赘述。
地下水在岩石空隙中的运动，一般用渗流来描述，根据运动状态可分为层流运动与紊流运动。
根据渗流运动要素与时间的关系，可分为稳定流与非稳定流。
关于岩石的透水特征，所以要说说透水性的分类，可以分为均质与非均质一K随空间坐标的变化。
均质是任意点都具有相同的渗透系数K,非均质指在渗流场中各点渗透系数不同，随坐标变化而变化。
透水性的分类还有一种，就是K随方向的变化。
分为各向同性与各向异性。
各向同性指各个渗透方向具有相同的K;各向异性指某一点的K与渗流方向有关，即渗流方向不同，K不同。
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《地下水动力学》实验报告班级：地质10-4班姓名：顾春生学号：05102064实验一：thise 曲线配线法求参一、实验名称配线法求参。
二、实验性质必做。
三、实验类型验证、研究。
四、实验目的掌握配线法求参的原理，并利用EXCEL 或者Visual Basic 等编程工具进行配线法的编程分，根据抽水试验资料进行水文地质参数计算。
五、实验内容5.1. 原理：：配线法是《地下水动力学》中介绍的求取水文地质参数的一大类方法。
5.1.2 无补给无限承压含水层完整井非稳定流定流量抽水Theis公式：，，配线法：参数计算公式：(曲线未作处理)曲线：，曲线：，Question表为抽水实验观测数据。
5.2.1 Theis井函数求参Theis公式：，，文件名：实验一（泰斯曲线.xls）Theis表中包含双对数坐标的配线法图形，A、B列为抽水实验观测数据(单位：min、m)。
Q、R、S列分别为标准曲线的1/u、u、W(u)，图中的标准曲线即是用Q、S列生成的。
横轴、纵轴的偏移量Min、Max分别为双对数坐标的偏移量，向左取负值。
Offset为偏移量的对数值，单元格为I24与I26（记为）。
单元L23抽水量（）,单元L24为观测孔距抽水井径向距离，L25为计算的T值（），L26为计算的值。
$L$23为取单元L23的绝对引用。
C、D列为A、B列偏移后的数值，E列为计算误差，公式如下：，在山西某地一承压含水层中进行抽水，含水层的顶、底板绝对隔水，抽水时侧向边界尚无影响。
14号孔为完整抽水井，抽水量为60m3/h。
2号观测孔距抽水孔43m，15号观测孔距抽水孔125m。
求导水系数和贮水系数。
(参考值：T=180m2/d，S=3.7×10-4)#2 s-t数据：#2 s-t曲线：分析：#15 s-t数据：#15 s-t曲线：分析：s-t /r*r数据：s-t /r*r曲线：分析：实验二：Hantush-Jacob井函数配线法求参一、实验名称配线法求参。
二、实验性质必做。
三、实验类型验证、研究。
四、实验目的掌握配线法求参的原理，并利用EXCEL或者Visual Basic等编程工具进行配线法的编程分，根据抽水试验资料进行水文地质参数计算。
五、实验内容2.1. 原理配线法是《地下水动力学》中介绍的求取水文地质参数的一大类方法。
2.2.1 越流含水层完整井稳定流定流量抽水Hantush-Jacob公式：，为Bessel函数，可用Excel工程函数库计算，也可利用附录程序BessK0(x)计算。
配线法公式：2.2.2 Hantush-Jacob井函数求参2.2.3 越流含水层完整井非稳定流定流量抽水Hantush-Jacob公式：可利用附录程序w(x, y)函数计算（成品见下页）。
，2.2.4题目：2.2.5配线需要掌握的过程：井函数计算程序(见末页附录)横轴、纵轴的偏移量Min、Max分别为双对数坐标的偏移量，向左取负值。
Offset为偏移量的对数值，单元格为I27与I29（记为）。
先移动图形，选择合适的，填入单元L25。
单元L26抽水量（）,单元L27为观测孔距抽水井径向距离，L28为计算的T值（），L29为计算的值。
$L$25为取单元L25的绝对引用。
C、D列为A、B列偏移后的数值，E列为计算误差，公式如下：，2.2.6配线结果：曲线：Hantush-Jacob表中包含双对数坐标的配线法图形，A、B列为抽水实验观测数据，单位为min、m。
标准曲线的绘图数据在Data 表中。
滚动条ScrollBar1、ScrollBar2控制坐标偏移量。
2.2.7结果分析：附录：井函数计算程序' This calculates drawdowns for flow to a well from the Theis solution.Function Exp1(x)A0 = -0.57721566a1 = 0.99999193a2 = -0.24991055A3 = 0.05519968A4 = -0.00976004A5 = 0.00107857B0 = 0.2677737343B1 = 8.6347608925B2 = 18.059016973B3 = 8.5733287401B4 = 1c0 = 3.9584969228c1 = 21.0996530827c2 = 25.6329561486c3 = 9.5733223454C4 = 1If x <= 1 ThenExp1 = -Log(x) + A0 + x * (a1 + x * (a2 + x * (A3 + x * (A4 + x * A5)))) Elsep1 = B0 + x * (B1 + x * (B2 + x * (B3 + x * B4)))P2 = c0 + x * (c1 + x * (c2 + x * (c3 + x * C4)))Exp1 = (p1 / P2) * Exp(-x) / xEnd IfEnd Function' To compute the Hantush leaky-aquifer function W(x,y). Append routines to ' compute Exp1(x),ExpInt(n,x),BessK0(x),BessI0(x)and BessI1(x).Function w(x, y)If x = 0 Thenw = 2 * BessK0(y)Elser = 1t = y ^ 2 / (4 * x)b = 2 * xIf y <= b Thenw = 0n = 0Doterm = r * ExpInt(n + 1, x)w = w + termn = n + 1r = r * (-t) / nLoop Until Abs(term) < 0.0000000001Elsew = 2 * BessK0(y)n = 0Doterm = r * ExpInt(n + 1, t)w = w - termn = n + 1r = r * (-x) / nLoop Until Abs(term) < 0.0000000001End IfEnd IfEnd Function' To compute the exponential integral of order n for n >=0.Function ExpInt(n, x)If n = 0 ThenExpInt = Exp(-x) / xElseIf n = 1 ThenExpInt = Exp1(x)ElseIf (n > 1) And (x <= 5) Thena = Exp1(x)For i = 2 To na = (Exp(-x) - x * a) / (i - 1)Next iExpInt = aElseIf (n > 1) And (x > 5) ThenN1 = Int(x)t = x + N1a = 1 + N1 / t ^ 2 + N1 * (N1 - 2 * x) / t ^ 4 + N1 * (6 * x ^ 2 - 8 * N1 * x + N1 ^ 2) / t ^ 6a = a * Exp(-x) / tIf n <= N1 Theni = N1Do While i > ni = i - 1a = (Exp(-x) - i * a) / xLoopExpInt = aElsei = N1Do While i < ni = i + 1a = (Exp(-x) - x * a) / (i - 1)LoopExpInt = aEnd IfEnd IfEnd Function' To calculate the modified Bessel function K0(x) for 0<x<infinity.Function BessK0(x)A0 = -0.57721566a1 = 0.4227842a2 = 0.23069756A3 = 0.0348859A4 = 0.00262698A5 = 0.0001075A6 = 0.0000074B0 = 1.25331414B1 = -0.07832358B2 = 0.02189568B3 = -0.01062446B4 = 0.00587872B5 = -0.0025154B6 = 0.00053208If x <= 2 Thent = (x / 2) ^ 2BessK0 = A0 + t * (a1 + t * (a2 + t * (A3 + t * (A4 + t * (A5 + t * A6)))))BessK0 = BessK0 - Application.Ln(x / 2) * BessI0(x)Elset = 2 / xBessK0 = B0 + t * (B1 + t * (B2 + t * (B3 + t * (B4 + t * (B5 + t * B6)))))BessK0 = BessK0 * Exp(-x) / Sqr(x)End IfEnd Function' To compute the modified Bessel function I0(x) for 0<x<infinity.Function BessI0(x)A0 = 1a1 = 3.5156229a2 = 3.0899424A3 = 1.2067492A4 = 0.2659732A5 = 0.0360768A6 = 0.0045813B0 = 0.39894228B1 = 0.01328592B2 = 0.00225319B3 = -0.00157565B4 = 0.00916281B5 = -0.02057706B6 = 0.02635537B7 = -0.01647633B8 = 0.00392377If x <= 3.75 Thent = (x / 3.75) ^ 2BessI0 = A0 + t * (a1 + t * (a2 + t * (A3 + t * (A4 + t * (A5 + t * A6)))))Elset = 3.75 / xBessI0 = B0 + t * (B1 + t * (B2 + t * (B3 + t * (B4 + t * (B5 + t * (B6 + t * (B7 + t * B8))))))) BessI0 = BessI0 * Exp(x) / Sqr(x)End IfEnd Function。