地下水动力学第一讲-ppt

地下水动力学课后思考题及其参考答案ppt课件

则地下水水头的动态变幅越大。不一定，详见P99。
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26
(13)画出间歇性河流对潜水的补给过程的横断面示意流网图，并说明间歇性河流变化规律对潜水含水层动态的影响。
P68。
(14)某水源地附近一口泉的流量发生衰减，可能原因有哪些?
补给量减少或者排泄量增大！
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27
第十章孔隙水
在地壳下部深约1535km处地温高达400以上压力也非常大这里的水不可能以普通液态气态水形式存在均是以非自由态第一章地球上的水及其循环3地球上水的循环按其循环途径长短循环速度的快慢以及涉及层圈的范围可分为水文循环地质循环
绪言第一章地球上的水及其循环
(1)从大气圈到地壳上半部属于浅部层圈水，其中分布有大气水、地表水、地下水以及生物体中的水，这些水以自由态H2O分子形式存在，液态为主，也呈现固态与气态存在。
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12
(2)请对以下陈述作出辨析
>>潜水面如果不是流线，则流线可能向下穿越潜水面，也可能向上穿越潜水面；
正确。
>>地下水总是从高处往低处流；错误，地下水总是从能量高的地方流向能量低的地方。
>>含水层孔隙度越大，则渗透系数越大；错误，粘土的孔隙度很大，但其渗透系数很小。
>>当有入渗补给或蒸发排泄时，潜水面可以看作一个流面。 P39中。
P57中。 (4)由深循环地下水补给的、温度较高的泉水中，阳离子通常以Na+为主，这是由于( d )的结果。 a.溶滤作用；b.脱硫酸作用；c.浓缩作用；d.脱碳酸作用
P57中。
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(5)在某含水层的局部地区，沿着地下水流动方向，SO42-浓度显著下降，HCO3-浓度则显著升高，试回答以下问题： (A)什么样的化学作用可能引起这种变化？

安建工地下水动力学第一章(xiu)

渗流场(flow field)由固体骨架和岩石空隙中的水两
部分组成。渗流只发生在岩石空隙中。
多孔介质概念与特性
我们把孔隙岩层称为多孔介质(porous media).
•多孔介质特性:
彼此连通的网络，几何形态及连通情况异
常复杂，难以用精确的方法来描述。
由固体骨架和孔隙组成，孔隙通道是不连
续的。
nd 32
2

J
K
nd 32

渗透系数的表达式
裂隙介质（概化为走向和缝宽相同的平行板）
k nB 12 K k
2

nB 12
2

v KJ
nB 12
2

J
K
nB 12
2

六、渗流分类
1. 按运动要素(v,p,H)是否随时间变化，分：稳定流与非稳定流 2. 按地下水质点运动状态的混杂程度，分：
微分形式：
五、渗透系数（hydraulic conductivity）
是重要的水文地质参数，它表征在一般正常条
件下对某种流体而言岩层的渗透能力
(permeability)
v=KJ；
当J=1时，K=v
K在数值上是当J=1时的渗透流速，量钢[L/T]；
常用单位cm/s；m/d。
渗透系数与哪些因素有关呢？
: 比重；：动力粘滞性系数；
K k

渗透率k：反映介质几何特性，量纲[L2]；
常用单位：cm2；石油地质中用达西: 1 达西=9.8697*10-9cm2.
渗透系数的表达式
多孔介质（概化为等径的平行毛细管束）：

地下水动力学

K yy
K xx
当主渗透方向与坐标轴方向一致时，主渗透系数满足：
x2 y2 z2 1 K xx K yy K zz
Darcy定律为：
v x K xx v 0 y v z 0
0 K yy 0
H x 0 H 0 y K zz H z
v
v v v
p
v v
n
v
v 0
n( p ) lim
v v0
vv v
第二章
饱和渗流理论基础
§2-1 渗流的Darcy定律
一、多孔介质的渗透特征分类
均质多孔介质
按多孔介质的渗透性能是否随空间位臵的变化而变化
非均质多孔介质
各向同性多孔介质
按多孔介质的渗透性能是否随空间方向的变化而变化
地下水动力学
安徽建筑工业学院
汪东林
第一章
一、渗流与渗流力学
渗流理论基础
§1-1 概述
渗流：流体在多孔介质中的流动。流体：能流动的物体（气体和液体）。多孔介质：孔隙、裂隙和孔隙-裂隙介质。渗流力学：研究流体在多孔介质中运动规律及其应用的科学。渗流力学的基本理论-渗流理论。本课程所涉及的是地下水及其溶质的运移问题，研究地下水在多孔介质中运动规律及其应用的科学-地下水动力学。这里所讲的渗流理论是以地下水渗流问题为重点的渗流理论，是研究地下水在多孔介质中运动规律的基本理论。
v x K xx v y K yx v z K zx
上式写成矩阵形式为：
v x K xx v K y yx v z K zx
K xy K yy K zy

地下水动力学基础.ppt

-- 每降低一个单位压强，单位体积的地层压缩“挤”出水的体积
对于各向异性介质，当所选座标方向与介质主渗方向平行时
一般三维问题的基本微分方程

x
(K xx
H x
)

y
(K
yy
H y
)

z
(K zz
H z
) W
SS
H t
地下水流动基本微分方程－柱坐标描述方式
作变换：x r cos , y r sin
折射定律及应用
tgq1 = K 1 tgq2 K 2
多用于简化越流问题（90度折射）
－忽简略化弱准透三水维层流弹
性（压
密）释水情况
等效推行储水系数，包括部分弱透水层的压密释水
多层含水层越流系统的近似微分方程式－－准三维流忽略含水层中垂直分量，忽略夹层水平分量与释水
以两层为例，上层潜水H1、中间弱透水层、下层承压水H2组成的越流系统。含水层内主要为水平流动分量，弱透水层内主要为垂直流动分量
潜水：
x

K
(
H1

B)
H1 x

y
K (H1

B)
H1 y

W1

＋
K' m'
(H2
-
H1)

Sy
H1 t
承压水：
承压水：
x
T3
H3 x

y
T3
H3 y

W3

K2
H 2 z
Z 承压顶板

S3

地下水动力学PPT学习教案

降深公式可近似表示为
*
*
1
2
式中
2
1 W(u1,α)为不计弱透水层弹性释水的越流系统井函数。
2 2
第87页/共56页
9
地下水向完整井的非稳定运动当 t 10 m1μ1* 和 t 10 m2μ*2
K1
K2
（续第四章）
Q s(r,t) 4πT W (u2 )
b）两相邻层为隔水层
u2
r 2(μ*
μ1* 4Tt
计算系数
2
μ*2 μ*
B1
Tm1 K1
越流因素：
B2
Tm2 K2
第76页/共56页
8
地下水向完整井的非稳定运动当 t 5 m1μ1* 和 t 5 m2μ*2 （续K1 第四章K2 ）
s(r,t)
Q 4πT
W
(u1,
)
2）抽水时间较久时的近似解 a）相邻含水层为定水头情况下
1 1 2 *
α r B1 B1 u r (μ 34Tμt 3 ) 1
14
地下水向[α] 完r B1整12 B井122 的非稳定运动
（续第四章） [ ] r 4B1
μ1* μ*
r 4B2
μ*2 μ*
B1
Tm1 K1
再由
B2
可求的B1、B2。有越流因素可求K1，K2。
Tm2 K2
2）相邻层为隔水层的配线法方法相同，不再赘述。
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15
地下水向完整井的非稳定运动（续第四章）
2 r
s
2
1 r
s r
K1
s1 z
K2
s2 z
μ*
s t

【精品】[工学]地下水动力学第一章-渗流理论基础-3-专PPT课件

d(Δz)= Δzαdp ；dn=(1-n) αdp
式中：α为多孔介质压缩系数。
将三式代入连续方程右端项得：
t
nxyzntzz
nt nzt xy
nzpt z1npt nzpt xy npxyz
t
于是连续性方程变为：
x v x y v y z v z x y z n p t x y z
(5)当弱透水层的渗透系数K1比主含水层的渗透系数K小很多时，近似认为水基本上是垂直地通过弱透水层，折射90º后在主含水层中基本上是水平流动的。(如K1与K相差较小时，用等效渗透系数，非越流)。
(6)弱透水层和主含水层释放的水及相邻含水层的越流量相比，弱透水层本身释放的水量小到可以忽略不计。
有源、汇项的情况下：非均质各向同性
x T H x y T H y K 2H 2 m 2 H K 1 H m 1 H 1 W * H t
非均质各向异性
x T x x H x y T y y H y K 2 H 2 m 2 H K 1 H m 1 H 1 W * H t
对于非均质各向异性介质，有：
x T x x H x y T y y H y K 2H 2 m 2 H K 1H m 1 H 1 * H t
对于均质各向同性介质，有：
2 x H 2 2 y H 2K 2H T 2 2 H m K 1H T 1 1 H m T * H t
越流：当承压含水层与相邻含水层之间存在水头差时，地下水便会从高水头含水层通过弱透水层流向低水头含水层，这种现象称越流。
假设条件：
(1) 水流服从Darcy定律； (2) K不随ρ= ρ(p)的变化而变化；
(3) μs和K也不受n变化的影响； (4) 含水层侧向无压缩，即Δx、 Δy为常量，只有垂直方向Δz的压缩。

地下水动力学概念总结课件

地下水动力学概念总结---- King Of Black Spider 说明：带下划线的是重点，重点116个，次重点22个，共138个。

第0章地下水动力学：Groundwater dynamics研究地下水在孔隙岩石、裂隙岩石和岩溶（喀斯特）岩石中运动规律的科学，它是模拟地下水流基本状态和地下水中溶质运移过程，对地下水从数量上和质量进行定量评价和合理开发利用，以及兴利除害的理论基础。

主要研究重力水的运动规律。

第1章渗流：Seepage flow是一种代替真实地下水流的、充满整个岩石截面的假想水流，其性质（密度、粘滞性等）与真实地下水相同，充满整个含水层空间（包括空隙空间和岩石颗粒所占据的空间），流动时所受的阻力等于真实地下水流所受的阻力，通过任一断面及任一点的压力或水头均与实际水流相同。

越流：Leakage 当承压含水层与相邻含水层存在水头差时，地下水便会从水头高的含水层流向水头低的含水层的现象。

对于指定含水层来说，水流可能流入也可能流出该含水层。

贮水系数：storativity又称释水系数或储水系数，指面积为一个单位、厚度为含水层全厚度M的含水层柱体中，当水头改变一个单位时弹性释放或贮存的水量，无量纲。

μ* = μs M。

既适用于承压含水层，也适用于潜水含水层。

导水系数：Transmisivity 是描述含水层出水能力的参数；水力坡度等于1时，通过整个含水层厚度上的单宽流量；亦即含水层的渗透系数与含水层厚度之积，T=KM。

它是定义在一维或二维流中的水文地质参数。

单位：m2/d。

非均质介质：如果在渗流场中，所有点不都具有相同的渗透系数，则称该岩层是非均质的。

各向异性介质：渗流场中某一点的渗透系数取决于方向，渗透系数随渗流方向不同而不同。

达西定律：Darcy’s Law 是描述以粘滞力为主、雷诺数Re< 1~10的层流状态下的地下水渗流基本定律，指出渗流速度V与水力梯度J成线性关系，V=KJ，或Q=KAJ，为水力梯度等于1时的渗流速度。

地下水动力学-精选

（3）注水井和补给井
承压水井：
潜水井：
Q2.73KMhw H0
lgR rw
Q1.366K hw2 H02 lg R rw
33
§3-2 地下水向承压水井和潜水井的稳定运动
三、Dupuit公式的应用
（1）求含水层参数无观测孔时，需已知Q、sw、R 承压井：
K0.366Q lgR Mws rw
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§3-1 概述
3. 井径和水井内外的水位降深一般抽水井有三种类型：未下过滤器、下过滤器和
下过滤器并在过滤器外填砾。如P62图3-2。 (1) 未下过滤器的井：井的半径就是钻孔的半径，
井壁和井中的水位降深一致。 (2) 下过滤器的井：井的直径为过滤器的直径，井
内水位比井壁水位低。 (3) 过滤器周围填砾的井：井周围的渗透性增大，
12
§3-1 概述
4. 假设条件
本章以后几节中共有的假设条件： (1) 含水层均质、各向同性，产状水平，厚度不变，
分布面积很大，可视为无限延伸； (2) 抽水前的地下水面是水平的，并视为稳定的； (3) 含水层中的水流服从Darcy定律，并在水头下
降的瞬间水就释放出来。如有弱透水层，则忽略其弹性释水量。
在第一节假设条件的基础上，再做如下假设：
(1) 流向井的潜水流是近似水平的；
(2) 通过不同过水断面的流量处处相等，并等于井的
流量。 2. 数学模型及其解
d dr
r
dh dr
2

0
h rR H 0
h r rw hW
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§3-2 地下水向承压水井和潜水井的稳定运动
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38
§3-2 地下水向承压水井和潜水井的稳定运动