地下水渗流模型实验系统设计
地下水数值模型设计步骤及对资料的要求
建立数值模型
网格剖分：根据确定的数值方法和软件，对研究区进行剖分。 对于平面二维流问题，一般将研究区剖分成矩形或三角形网格； 对于剖面二维流问题，一般也是将剖面区域剖分成矩形或三角形； 对于三维流问题，一般先在垂向上分成若干层，而在每层剖分成矩 形或三角形。
边界条件： 初始条件： 含水层参数：渗透系数、储水系数、给水度、孔隙度 源汇项：降雨入渗、河流补给、蒸发排泄、地表水体、沟渠渗漏、
上述数学模型是一个偏微分方程定解问题，通常只能用数值方法 求解，常用的数值方法有：有限差分法和有限单元法。
目前有一些软件可以直接用于求解地下水流动问题，如果不是自 己编写程序，可以选择合适的软件，建立数值模型。
如果用软件，则需对软件功能作简要介绍，论述软件的适用性。
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第七章 数值模型一般步骤及对 勘查资料的要求
模型设计者应出具有较高理论水平和丰富经验的水文地质工作者担 任。设计者应精细地分析有关资料, 以获得较符合实际条件的分区 图。
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三、数值模型设计中一些特殊问题
（一）抽水试验设计 （二）抽水试验数值模拟设计 （一）含水层剖分注意事项
（一）抽水试验设计
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三、数值模型设计中一些特殊问题
（一）含水层剖分注意事项
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二、数值模型设计及对资料和水文地质勘探的要求
（四）边界条件的确定
边界条件是与计算区的范围同时确定的
考虑计算区的范围时, 必须同时确定边界条件的性质； 反之, 边界的位置一旦确定, 计算区的范围自然也就确定下来了。
合水层的边界分为自然边界与人为边界两类
当研究的合水层系统(包括弱透水的含水层)与非含水层相接触时,其界 面(线)称为自然边界；
土坝渗流模型实验报告
土坝渗流模型实验报告一、实验目的本实验旨在通过建立土坝渗流模型，研究土壤渗透性以及影响因素，为土壤水分运动的研究提供参考。
二、实验材料与设备1. 材料- 方形玻璃水槽：用于容纳土坝模型和水。
- 土样：用于构建土坝模型。
- 水：作为水流介质。
- 水槽支架：用于固定水槽和土坝模型。
2. 设备- 水位计：用于测量水位高度。
- 计时器：用于计时。
- 数字天平：用于称量土样。
三、实验步骤1. 土坝模型的构建1. 准备土样，并用数字天平称量土样质量。
2. 在水槽中构建一个方形土坝模型，固定土坝模型。
2. 实验条件设置1. 调整实验室温度为常温，保持相对稳定。
2. 将水槽中的水温调整为实验室温度。
3. 实验操作1. 在水槽中注入适量的水，使水位稍高于土坝的顶部。
2. 开始计时器，记录实验开始的时间。
3. 每隔一定时间间隔，在不同位置测量水位高度，并记录下对应的时间。
4. 持续观察和记录水位变化，直到水位稳定。
四、实验结果与分析利用实验得到的数据，绘制土坝渗流模型的水位变化曲线，并进行分析和讨论。
1. 实验数据记录下表为实验记录的水位高度数据：时间（分钟）水位高度（cm）0 155 1410 1315 12.520 1225 11.530 1135 10.540 10... ...2. 数据处理和分析根据实验记录的数据，绘制土坝渗流模型的水位变化曲线图如下：实验结果显示，随着时间的推移，水位逐渐下降，但下降速度逐渐减小。
初时，土坝渗透性较差，水位下降较慢；随着时间的延长，土壤内部存在的孔隙逐渐被水填满，渗透速度减小，导致水位下降的速度减缓。
最终水位趋于稳定。
五、实验结论通过土坝渗流模型实验的结果分析，得出以下结论：1. 土壤的渗透性与水位下降速度成正相关，渗透性较好的土壤，水位下降速度较快。
2. 随着时间的延长，水位下降的速度减缓，土壤内部孔隙被水填满，导致渗透速度减小。
岩土工程中地下水渗流模型的建立与分析
岩土工程中地下水渗流模型的建立与分析地下水是岩土工程中非常重要的一个方面，其成因、分布规律、水位变化等都对工程建设具有直接的影响。
在岩土工程中，地下水的流动过程是非常复杂的，需要进行深入分析和模拟。
因此，地下水渗流模型的建立和分析是岩土工程中重要的一环。
一、地下水渗流模型建立的基本思路及步骤地下水渗流模型是指把实际的地下水系统复杂程度抽象为一个由数学模型描述的虚拟系统，通过对模型中水力参数的确定和求解，模拟实际地下水系统的各项参数变化。
地下水渗流模型建立的基本思路是，通过对真实地下水系统（模拟对象）的所处环境、沉积堆积、地静力压力、保护层、气候条件以及岩石构造的变化等因素进行实际测量和观测，获得现场样品或数据。
接着，通过建立地下水系统数学模型，对实际地下水系统进行模拟和规划。
地下水渗流模型建立的步骤一般包括以下几个步骤：实际地下水环境分析、地下水系统数学建模、数值计算、数据处理及模型验证。
在建立地下水渗流模型之前，首先需从地下水环境中收集各种类型的资料包括水文地质、测量数据、环境观测资料等进行备案。
收集完毕资料后，需要通过建立适当的模型对地下水进行建模。
二、地下水渗流模型建立的方法地下水渗流模型建立的方法一般可分为解析方法和数值方法两种。
解析方法利用数学公式推导出解析解，计算时间短但只能应用于非常简单的情况。
而数值方法，则把真实的物质世界抽象为虚拟的数值世界，通过数值计算得到近似解。
常用的数值方法包括有限差分法、有限元法、边界元法等。
三、地下水渗流模型存在的问题及改进地下水渗流模型在实际应用中，仍然存在一些问题，如建模误差、边界条件不精确、模型过于简化等。
这些问题会对模型的结果产生重要的影响，需要对其进行改进。
建模误差是建立地下水渗流模型中非常重要的问题。
建模误差往往来源于对数据采集不够充分和对数据分析不够透彻，建议使用虚拟样品等新颖的数据分析技术以提高建模质量。
边界条件的确定也是地下水渗流模型中的一个难题。
新型模拟岩土体地下水渗流的试验设备的制作技术
本技术涉及一种新型模拟岩土体地下水渗流的试验装置，属于水文地质工程领域。
包括模拟沙槽和土石料添加铲，土石料添加铲用于向模拟沙槽中添加试验岩土体土样，所述的模拟沙槽包括进水软管、进水口缓流器、定水头量筒、量筒刻度尺、流量控制阀、装置控制电脑、沙槽进水管、上游入渗水位调节器、单向入渗滤网、隔水挡板、单向注水口、密封盖板、承压水头测量管、下游出水口、上游岩土料添加槽、下游岩土料添加槽、主沙槽、沙槽支架、车架。
主要用于模拟地下水在不同岩土体中的渗流过程，可通过试验模拟真实地质条件下地下水的渗流情况。
权利要求书1.一种模拟岩土体地下水渗流的试验装置，其特征在于：包括模拟沙槽和土石料添加铲，土石料添加铲用于向模拟沙槽中添加试验岩土体土样，所述的模拟沙槽包括：进水软管（1）、进水口缓流器（2）、定水头量筒（3）、量筒刻度尺（4）、流量控制阀（5）、装置控制电脑（6）、沙槽进水管（7）、上游入渗水位调节器（8）、单向入渗滤网（9）、隔水挡板（10）、单向注水口（11）、密封盖板（12）、承压水头测量管（13）、下游出水口（14）、上游岩土料添加槽（15）、下游岩土料添加槽（16）、主沙槽（17）、沙槽支架（20）、车架（23）；所述的进水软管（1）上设置流量控制阀（5），流量控制阀（5）与装置控制电脑（6）连接，进水软管（1）的一端与定水头量筒（3）连接，连接处设置进水口缓流器（2），同时在定水头量筒（3）的侧壁上设置量筒刻度尺（4），定水头量筒（3）与沙槽进水管（7）相连，在沙槽进水管（7）上设置有与装置控制电脑（6）连接的流量控制阀（5），经过沙槽进水管（7）的水进入上游岩土料添加槽（15）前的上游水槽，此上游水槽设置了上游入渗水位调节器（8），上游水槽与上游岩土料添加槽（15）相连，且之间设置了单向入渗滤网（9）和隔水挡板（10），单向入渗滤网（9）仅使上游水槽中水流流入上游岩土料添加槽（15）中岩土体，而阻止上游岩土料添加槽（15）中的岩土体进入上游水槽；隔水挡板（10）用于阻止上游水槽中的水流流入上游岩土料添加槽（15），上游岩土料添加槽（15）和下游岩土料添加槽（16）之间为主沙槽（17），上游岩土料添加槽（15）、下游岩土料添加槽（16）和主沙槽（17）内装入试验岩土体土样，主沙槽（17）上部设置了密封盖板（12），主沙槽（17）前后两面设有单向注水口（11），单向注水口（11）用于在试验过程中向主沙槽（17）内加注染色剂观察不同位置的渗流情况，主沙槽（17）内设置了若干根承压水头测量管（13），每根承压水头测量管（13）上设有测量管刻度尺（26）、若干根高度不同的测量管支管，每根测量管支管通过开关阀门（24）和单向出水口（25）连接，下游岩土料添加槽（16）与下游水槽连接，下游岩土料添加槽（16）与下游水槽之间也设置了单向入渗滤网（9），下游水槽的水流通过下游出水口（14）排出，整个试验装置安装于车架（23）上，整个沙槽装置通过沙槽支架（20）与车架（23）相连，车架（23）下方安装有车轮；所述的上游岩土料添加槽（15）、下游岩土料添加槽（16）和主沙槽（17）之间设置了贯穿的转动支架（18），转动支架（18）的一侧连接有转动手柄（19），通过转动手柄（19）和转动支架（18）使整个沙槽转动；所述的土石料添加铲包括：注料口Ⅰ、挡板Ⅱ、出料口挡板Ⅲ、出料口Ⅳ、滑动轨道Ⅴ、滑块Ⅵ、刻度尺Ⅶ、手柄Ⅷ；整个型土石料添加铲是一个整体，其注料口Ⅰ与出料口Ⅳ通过挡板Ⅱ分隔，出料口Ⅳ的一端设置了出料口挡板Ⅲ，出料口挡板Ⅲ可改变出料口Ⅳ出口尺寸的大小，同时在挡板Ⅱ的下部位置为出料口挡板Ⅲ设置了滑动轨道Ⅴ，且在上部位置设置滑块Ⅵ，滑动轨道Ⅴ和滑块Ⅵ用于使出料口挡板Ⅲ左右移动，从而改变出料口Ⅳ的出口尺寸大小，在滑块Ⅵ之间设置了刻度尺Ⅶ，用于读取出料口Ⅳ的出口尺寸大小，土石料添加铲的顶部设置了手柄Ⅷ。
地下水水流模型建立过程
地下水水流模型建立过程地下水水流现状模型建立1.模拟时间可长可短，不影响水流模型过程，一般用非稳定流，溶质运移考虑稳定流。
单位里只需变更渗透系数单位m/s变为m/d，模型已运行完需要修改运移时间时，点主菜单F10,点设置到编辑引擎，可修改运移时间。
2.在给定模型底图时，先确定画好好模型的边界，埋深线，渗透系数等参数分区线等，以便后期人为好分区。
3.模型的边界零流量边界有：天然断裂带、天然基底隆起阻水带及人为流畅零流量变为。
定水头边界有：泉沟河及水位变化很微弱的等水位线。
给定水头边界（变水头边界）：按上下游等水位线给定一条弧线，或者根据补给边界断面给定一条直线。
4.底图校正时，原点坐标输入左下角坐标。
角点坐标输入左下角和右上角坐标，角度为0。
5.导入地表高程和基地高程时，采用模型坐标，单位为米。
6.生成网格后，将模型区外围采用无效水流区多边形概化，无效区不参与计算，流入流出量外也概化为无效区，给定水头后水头边界模型会给定水流量参与计算，其他边界为零流量边界。
模型无效概化前全是有效网格，因此不能采用有效网格多边形，只能采用无效网格多边形进行无效区，无效区可用有效多边形修改，可按F9进行无效区可见进行视图可视化。
7.网格菜单下的绘制等值线可绘制出模型地表高程、厚度及基底等高线。
8.导入抽水井时要注意滤水管的顶底高程，开采时段及开采量，概化井的开采量和总量要一致。
添加水位观测井时滤水管的高程为滤水管的中点高程，没有顶底高程。
9.给定渗透系数时电脑可按井渗透系数自动分区，比较分散，最好是人为划定多边形区域赋值，最后好调整参数。
调整参数时只需要点数据库进行调整。
10.存贮参数一般不分区，给水度0.1—0.26之间，有效孔隙度0.25左右，总孔隙度0.3左右，后两参数对模型影响不大。
调整参数时只需要点数据库进行调整。
11.依据统测水位导入水位标高，生成初始水头，最好有年初（模型开始期）水位作为初始水头，年末（模型结束期）水头作为与模型运行至365天时长流畅做对比验证。
渗流模型在地下水资源管理决策
渗流模型在地下水资源管理决策一、渗流模型的基本概念与重要性渗流模型是地下水资源管理中的关键工具，它通过模拟地下水的流动过程来帮助科学家和决策者理解地下水系统的行为。
渗流模型的基本概念涉及到地下水在多孔介质中的运动，包括地下水的补给、流动和排泄过程。
这些模型能够提供地下水流速、水位、水质和水量的预测，对于地下水资源的合理开发和保护至关重要。
1.1 渗流模型的基本原理渗流模型基于达西定律，该定律描述了地下水在多孔介质中的线性流动速度与水力梯度之间的关系。
通过这一原理，模型能够模拟地下水在不同条件下的流动路径和速度。
1.2 渗流模型的分类渗流模型可以根据其复杂性和应用场景被分为不同的类型，包括解析模型、数值模型和物理模型。
解析模型基于数学方程，适用于简单的地下水系统；数值模型通过计算机模拟复杂的地下水流动过程；物理模型则通过实验来模拟地下水流动。
1.3 渗流模型在地下水资源管理中的作用渗流模型是地下水资源管理决策的重要支撑，它能够帮助决策者评估不同管理策略对地下水系统的影响，预测地下水资源的未来变化趋势，以及制定合理的开发和保护措施。
二、渗流模型的构建与应用构建一个有效的渗流模型需要考虑地下水系统的多个方面，包括地质结构、水文条件、边界条件和初始条件等。
模型的构建过程通常包括数据收集、概念模型建立、数值模型开发和模型校准等步骤。
2.1 数据收集与处理数据收集是渗流模型构建的第一步，需要收集地下水位、降雨量、蒸发量、补给量等水文地质数据。
这些数据的准确性直接影响模型的可靠性。
2.2 概念模型的建立概念模型是对地下水系统的基本理解，它包括地下水流动的物理过程、地下水系统的边界和初始条件等。
概念模型的建立是模型开发的基础。
2.3 数值模型的开发数值模型的开发涉及到选择合适的数值方法来求解地下水流动方程。
常用的数值方法包括有限差分法、有限元法和有限体积法等。
选择合适的数值方法对于提高模型的计算效率和精度至关重要。
水工渗流模型实验指导书讲解
水工建筑渗流实验指导书及报告（水工13级）班级：_____________学号：_____________姓名：_____________三峡大学水利与环境学院2016年5月土坝渗流缝隙槽模型实验（1）土坝渗流缝隙槽模型实验是利用粘性液体在模型的坝断面与平板间狭窄缝中流动，能很好显示出层流运动特性，来模拟土坝中渗流。
一、实验目的1 •通过实验，找出土坝浸润线的位置坐标，并与理论计算成果相比较；2.观察水位变化时，浸润线位置的变化情况；3•观察流动的流线状态及其特性，并对层流运动得到进一步的感性认识。
二、实验原理粘性液体在狭窄缝隙中流动时，形成层流，且符合达西定律，用此来模拟土基中的渗流，粘性流在缝隙中流动的平均流速为dhds式中：Km—缝隙槽的透水系数，决定于缝隙宽度和粘滞性的常数,K m 二ga2/3Va ――缝隙的半宽；V——液体的运动粘滞系数；g ---- 重力加速度；dh――沿流动方向ds距离上的水头损失。
三、实验步骤实验设备及装置由实验课中讲述。
实验步骤如下：1 •每人准备一张方格纸，大小为75cmx 25cm；2 •熟悉实验设备，并做好实验前的分工准备工作；3•用方格纸按比例绘制好与模型相似的土坝模型图，见附图；4•打开电源开关，调节进库液体流量，向缝隙模型槽内充液到固定液位，使上游保持溢流状态，下游也开始溢流时，即形成了稳定的水面；5 •将有染色液体的细金属管分别放在坝面的液面高程和其他任一高程上，即可观察出流动的浸润线和流线，此时可将浸润线的坐标记录下来（在正面的有机玻璃板上有方格，计数方格确定坐标）。
四、附图均质坝（模型尺寸）单位：厘米原模比：1: 100五、思考并回答下列问题1 •为什么上、下游液位要保持始终有溢流?答：2 •流线具有哪些特点，它分布的疏密程度说明了什么?答：3 •在试验中浸润线和流线与上游边坡线交角是否相同？为什么? 答：六、土坝渗流缝隙槽实验成果记录、分析表实验日期：实验坝型：绘出所观察到浸润线和流线，并绘出流网图。
地下水流数值模型设计与应用
地下水流数值模型设计与应用地下水流数值模型是指利用数值方法对地下水流动过程进行模拟和预测的模型。
在地下水资源管理、地下水开采与补给、地下水污染治理等领域，地下水流数值模型具有重要的应用价值。
本文将介绍地下水流数值模型的设计原理、建模步骤和应用案例。
1. 地下水流数值模型的设计原理地下水流数值模型是基于地下水流动的物理原理和方程建立的数学模型。
其设计原理主要包括以下几个方面：1.1 地下水流动方程地下水流动方程是描述地下水在地下各层介质中运动规律的基本方程。
常用的地下水流动方程有Richards方程、Darcy方程等。
1.2 数值方法地下水流数值模型的建立离不开数值方法的支持。
常用的数值方法包括有限差分法、有限元法、边界元法等。
1.3 参数估计与校正地下水流数值模型需要估计和校正地下水系统的参数，包括渗透系数、压力头等，以保证模型的准确性和可靠性。
2. 地下水流数值模型的建模步骤地下水流数值模型的建模过程一般包括以下几个步骤：2.1 地下水系统的规划与数据收集首先需要对地下水系统进行规划和确定研究范围，然后收集相关的地下水系统数据，包括地质条件、水位、水质等信息。
2.2 模型网格的建立根据地下水系统的特性和数据建立模型的网格结构，划分各个单元，并确定边界条件。
2.3 模型参数的估计与校正根据实测数据和地质资料，对模型中的各项参数进行估计和校正，以提高模型的准确性。
2.4 模型求解与验证利用数值方法对建立的地下水流数值模型进行求解，并与实际观测数据进行对比验证，调整模型参数以提高模型的拟合程度。
3. 地下水流数值模型的应用案例3.1 地下水资源管理通过建立地下水流数值模型，可以预测地下水资源的分布和变化规律，为地下水资源的合理开发利用提供科学依据。
3.2 地下水开采与补给地下水流数值模型可以模拟地下水的开采和补给过程，帮助调整地下水的开采量和位置，保护地下水资源的可持续利用。
3.3 地下水污染治理地下水流数值模型可以模拟地下水中污染物的传输规律，对地下水污染的源头和扩散路径进行分析，为地下水污染治理提供技术支持。
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地下水渗流模型实验系统设计
发表时间：2015-11-09T11:24:49.470Z 来源：《工程建设标准化》2015年7月供稿作者：张清林耿冬青
[导读] 中国建筑股份有限公司技术中心随着城市建设进程的加快，城区内的建筑高度越来越大，基坑也越来越深。
张清林耿冬青
（中国建筑股份有限公司技术中心地下工程研究所，北京，顺义区，101300）
【摘要】为了观察水在土中的渗透过程，模拟工程降水、边坡工程施工过程中出现的地下水渗透破坏，设计了一套能进行多种渗透情况的演示和模拟实验地下水渗流模型实验系统。
介绍了地下水渗流模型实验系统的组成结构，以及它所能进行的模型试验。
可为工程降水及边坡工程稳定等研究提供实验室数据和基础参数。
【关键词】渗透；模型试验；传感器
1 前言
目前，随着城市建设进程的加快，城区内的建筑高度越来越大，基坑也越来越深，在开挖较深、地表有沉降有严格要求的基坑时，通常会采取坑内降水、坑外止水的措施，这样在坑内外就形成了一个水头差，当水头差达到一定程度且止水结构失效时，就会发生土体的渗透破坏。
造成基坑失稳、堤坝塌方等工程事故 [1~5]。
不仅影响施工进度，更有甚者会造成人员伤亡。
如何评价基坑及边坡发生渗透破坏的稳定性问题成为重要的课题。
在基坑工程中，由于常采用帷幕来降低发生渗透破坏的可能性，井点降水过程中坑底水位不断下降，以及水源补给条件的多样性，都会造成基坑工程中渗流场的分布有很大的不确定性、复杂性。
本文提出的地下水渗流模型实验系统能对基坑土体在降水、回灌，以及不同工况下的边坡工程进行渗流模拟，通过压力传感器测得孔隙水压力，计算压力水头，分析其渗流场，评价其稳定性。
为基坑工程降水及边坡工程的渗透稳定等研究提供实验室数据和基础参数。
2 地下水渗流模型实验系统组成
整个设备由主要渗流装置、供水系统、排水系统、降雨模拟系统、计算机监控系统共五大系统及角钢支座组成。
主要渗流装置是完成各种模型试验的主要设备，由有机玻璃水槽做成，厚1.5cm ,玻璃水槽尺寸为L×B×H=2.6m×1.4m×1.2m，长边方向两端面布置直径２cm的小孔，作为渗流时补给水源及排水用；隔板用来区分不同的功能区：槽首供水区，尺寸
L×B×H=0.3m×1.4m×1.2m；槽中渗流区，尺寸L×B×H=2.0m×1.4m×1.2m；槽尾排水区，尺寸L×B×H=0.3m×1.4m×1.2m。
供水区与渗流区之间，以及渗流区与排水区之间加透水活动传力柱顶托，以防装样后渗流区两端变形；传力柱布局及结构见图1。
传力柱在实验后可以拆卸。
传力柱外侧直径8cm，壁厚5mm，长29.9cm；侧壁开口宽度为1cm。
材质为有机玻璃。
监测井包括抽水井和回灌井，监测井可以根据实验目的自由设计其结构和安放位置，采用PVC管制成；内径2cm，外径2.5cm，管壁厚2.5mm，井长度120cm，网眼密度：3眼/cm2，网眼直径：3mm，在使用时需用纱网将监测井包裹防止砂粒进入监测井，以防止发生堵塞。
供水系统是补给土体进行渗透试验用水的设备，其通过可以调节高度的支架及设置在储水箱的排水孔来保证进行渗透试验所需的水源。
供水箱可在带螺纹的升降杆作用下上下移动，用以调节渗流槽内的压力水头，供水箱下方有与渗流槽相连的软管，中间用阀门控制供水量大小。
图2 主要渗流装置图
排水系统是各种地下水相关试验过程中进行排水的装置，包括排水管，阀门等。
降雨模拟系统是用来模拟工程场地受降水影响时的淋雨装置，由喷淋器、供水管路、供水泵组成。
淋喷器用硬塑料管做成，均布着直径为３mm的小孔，通过供水泵和阀门来调节降水量的大小。
计算机监控系统是本实验装置的数据采集系统，其通过设置在不同位置处的传感器和百分表，来测量土体在渗流作用下的侧向压应力的变化、孔隙水压力的变化以及土体表面的沉降。
角钢支座能防止因水土压力导致玻璃水槽发生变形，起固定的作用。
从槽底部向上，分别在高度为30cm、60cm、90cm处，加水平角钢围栏固定槽体周边四个侧壁。
槽体底部的托底角钢从渗流区一端开始布设，相邻两个角钢横梁相距40cm。
角钢厚度为5mm，宽度5cm。
角钢强度须要能够承载槽中的荷载，确保渗流装置不发生明显变形而影响实验精度。
3 渗流模型实验系统功能设计
本地下水渗流模型实验系统可通过不同设计完成如下实验功能：
3.1 模拟降水及回灌引起的土体沉降
本渗流模型实验系统能够模拟工程场地受施工降水及自然降水影响地基土体的沉降，模拟工程场地土体由于回灌作用产生的变形回弹
及土体应力的变化。
并能进行水土压力的测量、地基土体沉降的量测。
根据工程场地的勘察报告，在渗流区设置模拟实际情况的土层，通过供水系统设置一定高度的地下水位，在渗流槽特定位置设置抽水井，用抽水泵进行抽水；在土体表面放置百分表，百分表固定在渗流槽壁上，可以测量表面土体在施工降水作用下土体表面的沉降。
在土体内部埋设水压力和土压力传感器，用来测量土体在施工降水影响作用下土压力及水压力的变化。
通过架设喷淋器可以模拟基坑工程土体受自然降水的影响，观测地表沉降及水、土压力的变化情况。
3.2 计算土体的渗透系数
在渗流区设置模拟实际情况的土层，在土体两端设置稳定的供水和排水装置，利用传感器测定不同位置的孔隙水压力，通过测量一定时间内土体中渗流出水量的多少，可计算土体的渗透系数。
进行水平向的渗透演示实验时，在渗流区中放入土样，然后通过侧壁上的孔向主要渗流区中注水，可以观察渗透的全过程。
通过水压力传感器可读出不同位置的土样的孔隙水压力。
进行常水头实验，待渗流稳定后保持供水支架上水筒的水位保持不变。
通过计算单位时间内排水区水的渗透量可得出土的渗透系数。
对于常水头实验，由达西定律[6]：
式中：i为水力梯度，表示单位渗流长度上的水头损失；
A为土样的横截面积；
Q为水在时间t内的渗透量；
3.3 流网绘制及边坡渗透失稳模型实验
本实验系统能够模拟降雨入渗过程中土质边坡失稳情况及水、土压力的变化情况。
根据实际工程中边坡倾角，通过控制边坡隔板的角度，设置不同坡角的边坡模型。
同时布置水、土压力传感器，待装好土样后，可以利用供水系统在主要渗流装置一端提供稳定水头，观察土中水的渗流情况，通过水压力传感器可记录不同位置处的孔隙水压力，进而可作出土中渗流水的等势线，做出二维的渗流流网。
在供水系统一端逐渐增大水头，可观察边坡土体发生渗透破坏的情况，读取土体发生渗透破坏时水、土压力传感器的数据，分析土体发生渗透破坏时土压力与孔隙水压力的变化情况。
通过设置不同坡角的边坡模型，做出不同边坡模型发生渗透破坏时的倾角与压力水头大小的关系，可为实际工程提供实验室数据。
4 结论
此地下水模型实验系统的研制，主要用于模型试验。
通过对实际工程项目的地基土体进行模型试验，模拟其受施工降水、自然降水、回灌等作用下土体的变形和应力变化情况，模拟工程边坡模型受地下水渗透力作用下失稳过程中水、土压力的变化。
可为实际工程的施工提供实验室数据，为施工方案的优化调整提供室内模型数据支持。
可进行土体渗透破坏的演示实验，为土体渗透破坏提供更直观的设备，并能计算土体的渗透系数。
参考文献：
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作者简介：
张清林（1987-），男，工程师，硕士，主要研究方向为岩土工程。