第一章 渗流理论基础.ppt

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1、第一章 渗流理论基础肖 长 来吉林大学环境与资源学院 2009-91.2.1达西定律（线性渗透定律） 1.2 渗流基本定律图 1-9 Darcy 实验装置（ 1）达西定律表达式实验条件 ：定水头、定流量、均质砂。砂样饱和 ：由下部向上部逐渐饱和，排除气泡。然后使水由上而下运动，此时地下水做一维均匀运动，渗流速度与水力坡度的大小和方向沿流程不变。达西定律 (1856年 )表达式：J = (H1-H2)/L其中 : Q 渗透流量 （出口处流量），亦即通过过水断面（砂柱各断面） A的流量， m3/d； volumetric flow rate. K 多孔介质的 渗透系数， m/d；A 过水断面 面积

2、 ， m2 ； cross-sectional area of flow.H1、 H2 上、下游过水断面的 水头 ， m；L 渗透途径 ， m)；J 水力梯度 ，等于两个计算断面之间的水头差除以渗透途径，亦即渗透路径中单位长度上的水头损失。（ 1-12）（ 1-13）达西实验装置图 1-10达西定律的微分形式：达西定律的矢量形式：（ 1-14）（ 1-15）（ 1-16）（ 2） 达西公式讨论达西定律反映了 能量转化与守恒 。V与 I的一次方成正比 ；当 K一定时，当 V增大时，水头差增大，表明单位渗透途径上被转化成热能的机械能损失越多，即 V与机械能的损失成正比关系；当 V一定时， K越小，水头差越大，即 K与机械能的损失成反比关系。(3) 达西公式适用范围Re10-100， 层流，不适用，地下水流速增大，为过渡带，由粘滞力占优势的层流转变为以 惯性力 占优势的层流运动；Re100， 紊流，不适用。 达西定律的下限：地下水在粘性土中运动时存在一个起始水力坡度 J0。 当时及水力坡度 J1-10， P. Forchheimer公式（ 1901） :或式中的 a， b由实验确定的常数 ,1.6m2。(2)当 a=0时，有 Chezy公式 ：（ 3） Ward 公式（ 1964） ：式中 ，其中 d是颗粒直径 。（ 1-20） （ 1-20a）（ 1-21）（ 1-22）