渗流计算
渗流速度公式(一)
渗流速度公式(一)渗流速度公式渗流是指流体在多孔介质中的渗透过程，渗流速度是描述渗流过程中流体通过多孔介质的速度大小的物理量。
渗流速度公式是描述渗流速度与渗透性、压力差等因素之间的关系的数学公式。
以下是与渗流速度公式相关的公式和解释：1. 达西定律达西定律是描述渗流速度和渗透性之间关系的经典定律，其公式为：Q = k * A * Δh / L其中，Q表示渗流速度，k表示渗透性系数，A表示截面积，Δh 表示压力差，L表示长度。
例子：一根长为10米，横截面积为1平方米的管道，渗透性系数为，压力差为2帕斯卡。
根据达西定律的公式，可以计算出渗流速度：Q = * 1 * 2 / 10 = m/s2. 彭曼方程彭曼方程是描述饱和多孔介质中渗流速度与渗透性之间关系的改进公式，其公式为：Q = k * A * (Δh - ρgh) / μL其中，Q表示渗流速度，k表示渗透性系数，A表示截面积，Δh 表示总压差，ρ表示流体密度，g表示重力加速度，h表示有效高度，μ表示动力粘度，L表示长度。
例子：一块饱和多孔介质，渗透性系数为，截面积为平方米，总压差为5帕斯卡，流体密度为1000千克/立方米，重力加速度为米/秒^2，有效高度为3米，动力粘度为牛顿秒/平方米，长度为10米。
根据彭曼方程的公式，可以计算出渗流速度：Q = * * (5 - 1000 * * 3) / ( * 10) = - m/s3. 简化达西定律简化达西定律是对达西定律的简化形式，其公式为：Q = k * i * A其中，Q表示渗流速度，k表示渗透性系数，i表示水头斜率，A 表示截面积。
例子：一块土壤，渗透性系数为，水头斜率为米/米，截面积为2平方米。
根据简化达西定律的公式，可以计算出渗流速度：Q = * * 2 = m/s总结渗流速度公式是描述渗流速度与渗透性、压力差等因素之间关系的数学公式。
达西定律、彭曼方程和简化达西定律是常用的渗流速度公式。
通过这些公式，可以计算出渗流速度，并对渗流过程进行分析和预测。
渗流量计算公式
渗流量计算公式
渗流是土壤中的水沿渠或渗道的坡度流过的水，在地下水平面之下沿着渠道流动，渗流量表示渗水沿着坡度流动所需要消耗的水量。
渗流量计算公式是由卡行和厄斯特林公式构成的，即Q=AсH^n 。
在渗流流量计算式 Q 中包括：渗道表坡面积 A、渗水高程 H 流动路径 n 以及系数 c。
其中渗道表坡面积 A 是指渗流路径中水面与面积之比，它与渠底的宽度和水深以及渗道形状有关；渗水高程 H 表示渗水的高度，即渗水的位移；流动路径 n 即土壤中的水从某一点流动到另一点的矢量；系数 c 是由渠底宽度、渠底坡度、渠底材料、渗水温度和流速等多种因素共同影响的一个技术参数。
渗流量的计算是渗流影响评价中必不可少的一部分，它能够使渗流适宜地调节土壤水分和植物的生长，并使陆地环境的水文状况更稳定。
渗流量的计算实质上是一个复杂的计算过程，需要综合运用土壤物理学和水文学的基础知识，并根据垂直和水平的变化情况计算出比较准确的渗流量。
此外，渗流量计算中还需要考虑水分运移过程相关数据和影响力，保证计算结果准确可靠。
渗流力计算公式
渗流力计算公式
1. 基本概念。
- 渗流力是一种体积力，它是由于土中渗流的存在而产生的作用于土骨架上的力。
- 当水在土孔隙中流动时，会对土颗粒施加拖曳力，这个拖曳力就是渗流力。
2. 公式推导。
- 假设土样的横截面积为A，长度为L，土颗粒间的孔隙率为n，水力坡降为i，水的重度为γ_w。
- 作用在土样两端的水头差为Δ h，则水力坡降i=(Δ h)/(L)。
- 渗流速度v = ki（达西定律，k为渗透系数）。
- 单位时间内通过土样的渗流水体积Q = vA。
- 渗流水的重量G_w=γ_wQ=γ_wvA。
- 渗流力J等于渗流水的重量除以土颗粒的体积V_s。
- 因为土颗粒的体积V_s=(1 - n)AL，所以渗流力J=(γ_wvA)/((1 - n)AL)。
- 又因为v = ki，所以J=(γ_wkiA)/((1 - n)AL)=(γ_wi)/(1 - n)。
- 在一般的土力学分析中，如果忽略土颗粒的孔隙率n对渗流力计算的影响（当孔隙率较小时），渗流力J=γ_wi。
3. 公式应用。
- 在土坡稳定分析中，渗流力是一个重要的因素。
例如，当土坡中存在渗流时，渗流力会使土坡的下滑力增加，从而降低土坡的稳定性。
高等土力学4.6_渗流的数值计算.
N 2 x
h3
N 3 x
h3
C21h1 C22h2
C23h3
iz
h z
C31h1Leabharlann C32h2C33h3
h
ix iz
x h
C21 C31
z
C22 C32
C23 C33
h1 h2 h3
vx vz
k 0
0
k
iixz
h t
N
h t
e
2. 单元渗流矩阵
I(h)
e1 m
Pije
K
h
P
h t
S
h t
F
0
Fij
e1
Fije
整体平衡方程
自由水面
可压缩部分
K
h
P
h t
S
h t
F
0
已知结点的部分
K
h
P
h t
S
h t
F
0
这样就可对式多元联立方程组用不同的数 学方法求解，得到各单元结点水头； 然后可用式（4.6.15）求单元域内任一点水 头值，从而得到有限元数值分析的解； 对于三维渗流计算方法是一样的；
a3z1 a3z2
h3 a1 a2 x3 a3z3
设：
CC1211
(x2 z3 (z2
x3z2 )/ z3 )/ 2 Ae
2 Ae
C12 (x3z1 x1z3 )/ C22 (z3 z1 )/ 2 Ae
2 Ae
C13 (x1z2 x2 z1 )/ 2 Ae C23 (z1 z2 )/ 2 Ae
1. 渗流场的离散与插值函数 图4－73 有限单元网格划分
假设单元的水头函数值在1、2、3结点上的值分别 为h1,h2,h3，在单元内部的值可用线性插值求得：
渗流稳定计算(2020年整理).pdf
赤峰市红山区城郊乡防洪工程5.6稳定计算5.6.1渗流及渗透稳定计算1）渗流分析的目的（1）确定堤身浸润线及下游逸出点位置，以便核算堤坡稳定。
（2）估算堤身、堤基的渗透量。
（3）求出局部渗流坡降，验算发生渗透变形的可能。
概括以上分析，对初步拟定的土堤剖面进行修改，最后确定土堤剖面及主渗，排水设备的型式及尺寸。
2）渗流分析计算的原则（1）土堤渗流分析计算断面应具有代表性。
（2）土堤渗流计算应严格按照《堤防工程设计规范》（GB50286-981）第8.1.2条及本规范附录E的有关规定执行。
3）渗流分析计算的内容（1）核算在设计洪水持续时间内浸润线的位置，当在背水侧堤坡逸出时，应计算出逸点位置，逸出段与背水侧堤基表面的出逸比降。
（2）当堤身、堤基土渗透系数K≥10-3cm/s时，应计算渗流量。
（3）设计洪水位降落时临水侧堤身内自由水位。
4）堤防渗流分析计算的水位组合（1）临水侧为设计洪水位，背水侧为相应水位。
（2）临水侧为设计洪水位，背水侧无水。
（3）洪水降落时对临水侧堤坡稳定最不利情况。
5）渗透计算方法堤防渗流分析计算方法按照《堤防工程设计规范》（GB50286-98）附录E3的透水堤基均质土堤渗流计算即——渗流问题的水力学解法。
6）土堤渗流分析计算计算锡泊河左岸（0-468）横断面，堤高 5.05米（P=2%），半支箭左岸（0+302.25）横断面，堤高6.46米（P=2%），该两段堤防均属于 2级堤防，堤防渗流计算断面采用1个断面计算即可。
采用《堤防工程设计规范》中透水堤基均质土堤下游坡无排水设备或有贴坡式排水稳定渗流计算公式：TH L TH H D 88.0m k q q 11210++−+=）（ （E.3.1）H m m b 121+−+=）（H H L （E2.1-3）11112m m H L +=∆ （E2.1-4） 当K≤k 0时h 0=a+H 2=q÷⎭⎬⎫⎩⎨⎧+++⎥⎦⎤⎢⎣⎡++++•T H a m T K H a m H m m K 44.0)(5.0)5.0()5.0(122022222+H 2 ……………（E.3.2-2） 对于各种情况下坝体浸润线均可按下式确定X=k·T 'q h y −+k '2202q h y − ……………（E.3.2-6）式中：q'= ）（0211120211m 2m 2k h m H L h H −++−+0211010m k h m H L h H T −+−（E.3.2-7）k ——堤身渗透系数； k 0——堤基渗透系数；H 1——水位到坝脚的距离（m ）； H 2——下游水位（m ）； H ——堤防高度（m ）；q ——单位宽度渗流量（m 3/s·m ）； m 1——上游坡坡率，m 1=3.0；m2——下游坡坡率，m2=3.0；b——坝体顶部宽度6.0m；h0——下游出逸点高度（m）；锡伯河采用数据列表如下：正常工况锡伯河渗流计算结果表锡伯河防洪堤筑堤土为低液限粉土，基础为砂砾基础，强透水地基，堤身部分为相对不透水层，基础和堤身渗透系数相差100倍以上，下游无水，经计算堤身和堤脚无无出逸点，渗流稳定。
挡土墙的渗流计算
挡土墙的渗流计算引言：挡土墙是一种常见的土木工程结构，在公路、铁路、水利、建筑等领域得到广泛应用。
挡土墙的主要作用是抵抗土体的压力，防止土体的滑动和坍塌。
为了确保挡土墙的稳定性，渗流计算是一个重要的步骤，它可以帮助我们评估挡土墙的渗流情况，为工程设计提供依据。
本文将介绍挡土墙的渗流计算方法及其应用。
一、挡土墙的渗流模型1. 渗流模型的建立挡土墙的渗流可以视为通过土体的水流动过程，在渗流计算中常使用Darcy定律进行模拟。
Darcy定律描述了渗透流体通过孔隙介质的速度与压力梯度之间的关系，可以表达为:Q = k * A * (dh/dl)其中，Q是单位时间内通过挡土墙的水流量，k是土体的渗透系数，A是挡土墙的有效截面积，dh/dl是渗流方向的压力梯度。
2. 渗透系数的确定渗透系数k是描述土壤渗透性能的参数，它受土壤种类、孔隙率、土体颗粒大小等因素的影响。
常见的确定渗透系数的方法有实验室试验和现场测试。
实验室试验一般采用孔压法或渗透仪法，通过对土样进行水力试验获得渗透系数。
现场测试可以利用水头法或灌注法等进行，通过现场实测数据推算渗透系数的值。
3. 边界条件的设定渗流计算中需要设定边界条件，包括渗透边界和封闭边界。
渗透边界用于模拟水流进入或流出挡土墙的情况，封闭边界则用于描述土体表面或底部的防水措施。
通过合理设定边界条件，可以模拟不同工况下的渗流情况。
二、挡土墙的渗流计算方法1. 数值计算方法数值计算是一种常用的挡土墙渗流计算方法，它将挡土墙区域离散化为有限个小单元，利用有限元或有限差分等数值方法求解渗流方程，得到水流速度场和压力场。
数值计算方法能够解决复杂的渗流问题，但对计算精度和计算时间有一定要求。
2. 解析计算方法解析计算是一种基于解析解的挡土墙渗流计算方法，通过假设土体的渗透系数分布规律和边界条件，利用水流方程的解析解进行计算。
解析计算方法通常适用于简化的渗流问题，计算速度较快，但对土体和边界条件的假设要求较高。
渗流计算
前两个影响的内容，是我们在工程设计中需要计算的，当然在具体工程中，我们会根据实际需要选择性的进行计算。其它影响是我们在工程设计中需要注意和考虑的，因为它可能影响我们的设计方案。
3）渗透变形及判别
3.1）渗透变形的类型土的渗透破坏是由土的渗透变形引起的，由渗透水流引起的渗透变形
2）渗透系数的确定
2.1）单层土渗透系数的确定单层土的渗透系数是由现场或室内实验确定的。工程设计中土的渗透
系数作为基本资料由地勘专业提供。单层土假定为各向同性土，则土中任意一点、任意方向的渗透系数相等，即Kx=Ky=Kz。
2.2）各向已性土渗透系数的确定实际工程中的土层一般都具有各向异性，如冲积土层、碾压土层等。
渗流计算
（焦建华）
中山市水利水电勘测设计咨询有限公司
2010.12.30
一、渗流计算的基本知识1
一）、渗透与渗透影响1
1）渗透1
2）渗透影响1
3）渗透变形及判别2
二）、渗流计算的基本原理及渗透系数3
1）达西定律3
2）渗透系数的确定3
3）渗透系数的应用5
三）ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ渗流计算的基本方程6
二、大坝、堤防渗流计算6
由于层次的存在，土层的水平向渗透系数长大于垂直向渗透系数。对各种
异性土（包括任意倾斜方向的不同渗透性），可把渗透区边界（包括建筑物
的地下轮廓）的水平尺寸剩以因数α，
kZ
kX，转化为各向同性均质地
基，其平均渗透系数k
kxkz
。进行渗流计算后得各点水头后，再把水
平尺寸除以α，就恢复为原各向异性土层的图形。2.3）多层土渗透系数的确定一般天然沉积的地层常由渗透性不同且厚度不一的多层土组成，碾压
土石坝渗流计算
土石坝渗流计算
土石坝的渗流计算是指根据土石坝的各种参数来计算渗透水量的过程。
渗流计算的目的是通过对土石坝渗流过程的分析，来评估坝体渗流对工程安全的影响，以及指导坝体防渗措施的设计和施工。
土石坝的渗流计算主要包括以下几个方面的内容：
1. 渗透系数计算：渗透系数是描述土石坝岩土渗透性的指标，表示单位渗流量通过单位截面积的能力。
常用的计算方法有直接法、积分法和透水曲线法等。
2. 平均渗流速度计算：平均渗流速度是指坝体截面上单位时间流过的渗透水量与截面积之比，可以通过渗透系数和水头差来进行计算。
3. 渗流线计算：渗流线是指渗流过程中水的流动路径，通过渗流线的计算可以得到渗流场的空间分布情况，用于评估坝体内的渗流情况。
4. 渗流量计算：渗流量是指单位时间内通过某一截面的渗透水量，可以通过渗透系数、水头差和截面积的乘积来计算。
在进行土石坝渗流计算时，需要根据具体的工程条件和坝体参数，选择合适的计算方法和公式，进行合理的近似和假设，以得到较为准确的计算结果。
同时，还需要对渗流计算结果进行
分析和评估，判断渗流对工程安全的影响，并提出相应的措施来进行防渗处理。
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4.2.3.2 闸基渗流计算
1、渗流计算的目的和计算方法
计算闸底板各点渗透压力，验算地基土在初步拟定的底下轮廓线下的渗透稳定性。
计算方法有直线的比例法、流网法和改进阻力系数法，由于改进阻力系数法计算结果精确，因此采用此法进行渗流计算。
1）用改进阻力系数法计算闸基渗流 （1）地基有效深度的计算
根据
S L 与5比较得出，0L 为地下轮廓线水平投影的长度，为33m ；0S 为地下轮廓线垂直投影的长度，为7m 。
则
571.47
3300<==S L ，所以地基有效深度m S L L T e 29.1726.150
=+=。
（2）分段阻力系数的计算
为了计算的简便，特将地下轮廓线进行简化处理，通过底下轮廓线的各角点和尖端将渗流区域分成8个典型段，如图4.2.3.2-1所示。
其中Ⅰ、Ⅷ段为进口段
和出口段，用公式441.0)(5.123
0+=T S
ζ计算阻力系数，Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ段为内部
垂直段，用公式)1(4
ln 2
T
S
ctg
y -
=π
π
ζ计算阻力系数，Ⅲ、Ⅵ段为水平段，用公式T
S S L x )
(7.021+-=
ζ计算阻力系数。
其中21,,S S S 为板桩的入土深度，各典型
段的水头损失按公式∑=∆=n
i i
i
i H
h 1
ξ
ξ计算，对于进出口段的阻力系数修正，按公式
0''
0h h β=，式中)059.0(2)(12121.1'
2''+⎥⎦
⎤⎢⎣⎡+-
=T S T T β，0'
)1(h h β-=∆计算，其中'
0h 为进出口段修正后的水头损失值，0h 为进出口段损失值，'β为阻力修正系数，
当0.1'≥β时，取0.1'=β，'S 为底板埋深与板桩入图深度之和，'
T 为板桩另一侧
地基透水层深度。
其计算见表2.3.2-1：
图4.2.3.2-1 渗流区域分段图 （单位：m ）
表4.3.2.2-1 各段渗透压力水头损失 单位：（m ）
表4.3.2.2-2 进出口段的阻力系数修正表 单位：（m ）
Ⅷ
（3）计算各角点的渗透压力值
用上表所计算的水头损失进行计算，总的水头差分别为4.0m 和4.5m ，各段后角点渗压水头=该段前点渗压水头—此段的水头损失，结果列入表4.3.2.2-3：
表4.3.2.2-3 闸基各角点渗透压力值 单位：（m ）
（4）算渗流逸出坡降
①出口段的逸出坡降分别为14.02.6859.0''==
=S h J 和16.02.6966
.0''===S
h J ，由《水闸设计规范》可查得[]5.0=J ，则都小于地基土出口段允许渗流坡降值
[]5.0=J ，满足要求，不会发生渗透变形。
②水平段渗透坡降
由于地基土为粉砂，由《水闸设计规范》可查得，水平段允许坡降[]J 取为0.1。
设计水位组合的情况下： 第Ⅲ段 []J L h J i i <===06.015948
.0'
水平
第Ⅵ段 []J L h J i i <===04.018
724.0'
水平
校核水位组合的情况下： 第Ⅲ段 []J L h J i i <===06.015843.0'
水平
第Ⅵ段 []J L h J i i <===04.018
643.0'
水平。