水文地质学之地下水运动的基本规律简明

水文地质学第五讲地下水运动的基本规律2023/7/122OUTLINE与地下水运动有关的几个基本概念重力水运动的基本规律Darcy试验与Darcy定律渗透、渗透速度及渗透系数的概念流网流网的基本概念与绘制原则流网的用途饱和粘性土中水的运动规律本章的核心问题地下水是如何运动的？你想象一下，是怎样一个状况？如何去认识地下水的运动？如何刻画地下水的运动？在实际工程应用中，如何运用地下水运动的规律？2023/7/124几个基本概念地下水在岩石空隙中的运动称为渗流，或者渗透。渗流比地表水的运动缓慢得多。层流与紊流：在岩石空隙中渗流时，水的质点作有序的、互不混杂的流动，称作层流运动。在岩石空隙中渗流时，水的质点无序地、互相混杂的流动，称作紊流运动。稳定流与非稳定流：水在渗流场中运动时，各个运动要素（水位、流速、流向等）不随时间而改变的渗流，称作稳定流；运动要素随时间而变化的渗流称作非稳定流。2贿0援2爽3美/肚7要/问85重饭力殃水分运玻动陕的贺基判本既规躁律1波8棋5昏6年擦法持国剖水离力甲学熄家忧达园西贞通孩过垄大矛量信的品试申验啊，片总慕结玩得跌出颂重糕力征水睡运堪动铃的质线带性偏渗顷透扭规愉律音。达未西桑试惭验锅：在装焰有砂锅的圆浴筒中寺进行反；圆筒纹上下稿各设搅置一惊个测驻压管疑；采荒取听溢尤流卷措监施降来波控护制祝常抄水遣头养；达西伤定律蓝试验2姿0荡2着3括/援7护/洲87达押西瓜定办律—谱—重脑力蒸水屈运励动辨的足基宰本刊规压律根屡据捧大滋量稀的捉试均验煤，液得相到词如由下加关筐系妥式懒：上脊式抓即唯为光达袭西睛公乱式吗，屡等眠式垦两根边专除煮以切面叮积侵，继得拣另沙一符个碰表拖达蹈式洞：达西午定律毅可表脖述为脑：地下往水的谁渗透么流速个与水图力梯事度的斯一次异方成订正比俘。故又讯称作糕线性梦渗透隔定律句。20祸23直/7佣/88达捎西液定伞律姑要贵素菠分钩析齐：渗透抄流速（v）达虽西絮公献式衫中冲的余过阵水智断固面ω是辜指肤砂诱柱焦的诞横望断偶面刃积形，贿其帅中宅包百括苗颗名粒宋所疯占妖面型积挖和往空该隙捕所筐占述面趋积虚；在而茄水捎流士通慈过肌的胀实车际醒断蛾面摇是沫扣辱除握结啊合粱水流所矮占岁面泛积欣的冲空严隙援面加积ω’。二笛者有执如下俗关系辈：上吼式辩中怀的据有绣效打空宫隙词度储是秃指刺重史力校水窜流院动杰的驶空枝隙桃体脑积渗（挠不敲包陡括禽结打合袭水重所喝占晒体仁积真）豆与芳岩砖石浩体启积刚（长包丑括踩空俩隙答体厨积锻）弄之绝比荡，裹因疤此傲小洪于疼岩驾石寻的鹅空氏隙族度槐，秘但购大氏于竿给壳水抓度隆。隔特咐别金是漠对介粘忘性识土总尤陵其告如徐此团。渗透伏流速v不是杆真实返流速础，而公是假暴设水结流通伸过岩画石整面个断暖面时蛇所具礼有的凳虚拟详流速。披与递真且实帆流寨速u有细如膜下舒关踪蝶系孝：20巩23穴/7浑/89达西落定律曲要素供分析卖：水美力唐梯遮度耐（i）水咱力刘梯提度付（i）定摩义为山沿渗好透途掉径水笨头损牌失与怨相应鼻渗透示途径密长度塑的比哭值。弃强调火水头晒损失宋（水映头差蔑）与锄渗透收途径若（长腥度）骑的相肯对应谋。水头返梯度哲可以薄理解良为水竿流通蔑过单胃位长陕度渗绕透途钻径为产克服廉阻力通而消枯耗的摇机械倦能；回也可盼从另昨一角货度，肌理解祖为克童服阻咳力使朽水能别以一荡定速太度流饺动的丝式驱动侍力。为住什袄么宁会暗有久水她头无损唉失狡？A捎:地迅下以水袖在眠岩惜石姿空船隙愁中润运衰动嫩时僻，赴必落须削克监服应水械与落隙粥壁粱之举间献，阶以猴及婶流词动茶快象慢围不援一隔的陕水拼质览点距之盖间眨的帜摩踩擦嫁力克，扔从氏而僵消叹耗锋机扫械闪能库，繁造光成腿水坝头圾（涂能阶量省）援损赢失报。2堡0胳2钓3阵/邪7帜/广81脸0达西岭定律寇要素龄分析湾：渗献透扬系姨数政（K）渗遗透菜系询数宪可显以禽定转量荣地篇描应述恋岩严石热的金渗钱透父性帅能两，摊渗誉透离系霞数畏越田大拴，肾则练岩绳石唇的婆透饱水缺能安力泻越雅强神。源从灰达后西伟公烛式毙可箱知愿，牧水断力抬梯株度姐为劳无尾因箩次嘴的洪，明因等此孝渗枕透饥系执数夜可桃以献定折义简为厅水长力企梯配度书等吓于1时的辩渗透租流速蔬。渗透吧系数郑与渗李透的梯液体应有关声吗？地下杰水运搅动时疲，须欺克服贝水与尿隙壁断之间能及水阀质点著之间来的摩犁擦力哀，因恼此渗及透系附数不晶仅与蜻岩石其空隙剥性质黎有关盏，而蒙且与灯渗透惕的液眠体某崇些性磁质，赤如黏医度有装关。一般随情况膀下，胶水的长物理贡性质专变化缝不大竹，在胀研究肢地下跳水时缘瑞，把志渗透共系数苦看作舍单纯皂是说得明岩旬石渗洲透性真能的之参数垒。2渐0侦2亲3苍/僚7斑/焦81郑1达铃西孙定阵律辞并购不懒适污用袍于拔所殊有左层航流渠运忽动裁的临地催下夺水寸。复而泪是使指赖适考用肺于锣雷谊诺身数吧小张于1呆~绵1牢0之现间横某裂一众数获值膝的虽层茎流合运想动叉，歇当傍超算过丽此京范塔围株，臣渗陕透阳流仍速v与紧水卵力浓梯常度i之间觉不再衣是线哭性关驴系。值得孙庆幸遮的是标，绝摸大多科数情社况下幼地下俗水运肃动都幅非常酒缓慢粒，都钢服从叮达西隆定律富。达西税定律来是水睛文地血质定质量计逮算的起基础兄，也粘是定点性分陈析各眉种水连文地匪质过好程的障依据俘。需竭要深随刻理滴解，汁灵活融运用恩。达西愉定律高要素诞分析绍：渗况透赵系宿数啄（K）D诊a绸r虽c抽y定确律走的涉应受用软土刃的排软水固膊结问独题软菌土坟，景正粘如彩其泛名罚称馆所他示捡，副是播工市程紧力确学揭性什能舟很摄弱茫（露差貌）铺的翠土挪，其包踩括朗饱稻和弃粘饲土栋和乎饱挺和瞒粉援质尤粘恭土穷（刊液按性葛指超数焰大夕于1.途0，盟孔狠隙未比限大敢于1.借0）浸。软循土素作般为斥建潜筑上物阿或挣构评筑烈物酿的岗地茫基时，谣其蜜承狗载突力杆低独，宪变差形限大摆，种因吧此期必徒须挡事惭先盲进丝式行敢加逃固普或抱处孔理送（某地衬基暴处吊理议）摇。软耗土宵地豪基鲁加散固苗的萌最险常踏用顽方冶法兰，忽就锦是捏排酒水妹固寻结那法肝，魔包借括树荷敬载京系芦统跟和画排虑水漫系垂统般两库部乱分肆。嫌这江是软地情基悬处偷理荣中额最朵具兽有亏理苦论烛和秤技席术皇含浑量蹲的个方虫法趣。其娇核区心芒除踢了帮土伪力旷学豆中充土欠的梦强抽度蕉理抢论晚外牺，葛就辈是飞深商刻地理短解贸软贼土悲的慕渗跨透屋特屯性淋和很渗凭透晃规刊律健。全这科就覆是廊土伶力絮学岛中辛的昼固圆结顿理全论番。2劝0团2赔3淋/六7抓/院812V约e愿r滋t优i川c却a永l家C务o标n幕s挖o粗l正i闲d妙a维t握i朽o退n狭D狠r旺a兰i阿n天s勺(免w剃i致c喉k益d译r泊a筹i碍n虚s叹)基蒙坑故降版水2串0略2适3叫/葱7亮/谁815流拿网几个芹问题抗：水殃头食是颜什虫么可？等溜水单头刃线堪怎得么沫来后的财？能否丝式在渗秘流场镰中作趁出等泄水头析面？流线煤与迹爹线流贼线殖是旨渗罚流荐场外中吧某伴一够时越刻吉的明一蚊条趴线峡，碧线途上闪各礼水扬质购点坟在蹈此腹时焰刻符的娱瞬漂时挽流杰向愚均那与拢此料线疲相蕉切麻。因乱此脏没矩有止水禾质烟点般穿弦过纯流榜面针（屿线药）。迹线岔是渗待流场减中某气一时桥间段胀内某衔一水鲜质点猴的运锦动轨泼迹。在颗稳绩定水流副条院件链下乐流替线蹈与辱迹阻线幸重宁合霜。流面网陆：叠在沫渗依流屑场污的召某回一林典蝇型方剖嫂面嘱上起，挺由班一冰系陈列竭等距水粱头钟线缴与耗流册线轧相槽交顺组课成宅的促网伸格痛称乌为址流搁网妈。2革0玩2嚷3尾/怎7废/絮816均贱质福各梯向圣同量性停介该质黎中储的小流俯网均灰质雾与孔非台均作质腰介固质：均绸质树介村质：在系空间每中任狮何位废置，挥介质孤的性勇质都芒相同礼的介害质（瞒往往寺相对雕应某垮一个森物理串量）钳。非均薪质介锋质：在撤空间银中至桨少可秩选出剃两个念位置惹，介勾质的忌性质怎或某幅一特村定性颠质不距相同寄的介唉质。各嫌向茧同与性压与腿各蠢向闪异索性烦介使质：各向紧同性理介质：指艳介质鲁的物宜理量烈不具嫂有方咽向性狭，在凭各个豪方向扇上均盲相同携（往士往相叨对应姥某一便个物涌理量仅）菌。各顿向尸异剖性螺介甜质：虫指待介料质退的乌物逗理判量僚或亩某子一豪特骑定酱物社理职量百至应少之在薯两扁个绞方速向拴上妨不拌相眠等雀。均浪质掏各讨向名同医性撞介拔质可，忧这喷里稼即李指虾其扭中尝的美渗骆流泛在没任拜何棕位局置切和疫沿辉任沉何裂方驴向售受款到堪的场阻普力晶都唱是没相能同唇的且。20溉23社/7味/81艇7均网质姨各虚向灿同挖性详介艰质环中泰的胀流延网（2）地下拒水必膜定是跨沿水岔头变嚼化最馒大的取方向节流动惯，即叼垂直侧于等古水位懂线的狠方向川。则椅流线蚕与等苍水位础线垂腹直，仅流网央为正虚交网律格。作侧流购网买的具方悦法户：根张据图边队界半条哥件宿绘渴制务易母于好确竞定顿的乱等底水圣头迈线狮和冷流肺线座。帜图4倡-醒3。定水练头边拿界，惯如地垃表水对体的攀断面但一般戒可以兄看作江是等粥水头疗线隔水亮边界赴为零盏通量姿的面诊，因鹊此平宿行隔黎水边览界可灰绘出述流线地区下骡水燃面区边摘界貌，斑当茂无唯降戴水取补陵给蓄、司蒸倍发边排梳泄曾，蜻而识有碧侧玻向区补衡给况作山稳股定塞渗舞流街时丙，穿可阻看谣作纹流捉线蓝？果！泰。霞而燃有姥垂义直腰补燥给盏或损排右泄攀时估，矿既骗非便流雹线所，破亦榨非丈等惭水嫌位客线幕。流森线饶总暗是仅由德补被给咽区席指拜向照排挑泄孩区鉴，愉依耗此羊确折定负流衫线崇的间趋殃势佣；乞当孙渗除流峰场伶中薪不巧止制一筒个碗补徒给求区逆或眠排忙泄擦区去时疑，以首吧先书应必确逆定阀分绒流庄线练。再涂根半据订流遵线产与贫等卫水死位圾线疼正后交啊的炎原侵则萝，骑在魂已勒知债流垄线本和蛮等忽水烦位届线释基谎础印上凳，梢插浑补弯其桃余哄的令部筑分坊。20匪23盛/7镜/81叫8均质男各向角同性胜介质吓中的霸流网（3）如果钟规定瓣相邻致两条恳流线扮之间粪的流誓量相磨等，婶则流考线的踩疏密朋可表招征渗驴流的声强弱特。越讯密，切径流忍越强榜。等荒水头邪线的耕疏密肥代表倾水力纱梯度兰的大尤小。以河联间地垦块流祖网图眠，图4-劫4：说似明丙示额意哗流郑网肿的原绘惩制稼方拐法泻。说歪明欠流徒网听在腹实旨际纱工逝作惰中简的执应耽用武。20送23越/7辨/819层状业非均粘质介参质中阳的流著网层状熄非均岭质介暗质是弟指每薄一层匠介质芬是均殊质各井向同评性的缎，但冒不同誉层的算渗透野性不扇同的围介质腊。图4-犯5a：灾上晋下更两煎层准组提成射的泼层丝式状惰非艺均支质晴介牵质厨中刮的舱流镰网央；图4捞-担5炊b：左前辱后紫两耻层钟组盈成嘉的同层咸状全非谦均话质为介探质晌中豆的处流有网置。图4-肠6：荷流禁线矮与域岩气层广界屠面叉既任不刮垂办直惠，倚也棉不梳平致行格。肤则脑流寨线材穿柔越会界葱面滴时欺服积从焦折厉射持定两律智：2房诚0赞2肯3刮/山7破/欢820例集子嗓一掏，拒图4-传7。例子疑二，妨含水考层中欠存在职强/弱闸透豪水谊性砖的按透蹄镜勇体帜的四情你况故，谎图4坡-倚8。2贝0部2莫3缘瑞/职7炎/殿82120摄23烈/7混/82疯2饱仗和粉软阳粘菌土温中张水弹的胆运届动毛规草律根据拆目前柜已有虫的试股验结判果，秋粘性繁土渗杜透流可速与悉水力沃梯度箱之间瘦有如节下三战种关庆系：通概过创原单点俩的话直死线俯，汇服策从狮达挡西淘定之律绞；不脸通宏过挎原简点王，牙只鱼有损水盈力您梯骡度镰大宜于询某坊一斜值导后桨才蚂开籍始萝渗急流安，跃开描始蚂阶邀段奖为捆向I轴凸芹出的道曲线柄，然乐后转惠为直圾线通衡过没原恢点解，I较小俊时为蜓向I轴凸揭出的念曲线员，I大时践变为族直线京。在实皱际实公验中轮，也附可能茅得到骡其他净类型煮的试确验曲岛线。20董23垫/7小/823饱赵和彩软顶粘广土比中渴水践的祖运袋动舅规夕律对企于芒图4-屈9c的嫂解天释尽（划张岸忠休胤释）凝：K趋于悲定值圣前的拔渗流雪称为鹅隐渗盆流；剪之后斤的渗趁流为广显渗陆流。由于惭结合刚水的何抗剪击强度俭随着瘦离颗宵粒表钓面的替距离碑的增贷大而翼降低粪，因炒此当王施加判的水框力梯君度较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