流体力学_10渗流.ppt

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1、10 渗流,定义：流体在孔隙介质中的流动称为渗流。,流体水、石油、天然气。 孔隙介质土壤、岩层等各种多孔介质和裂隙介质. 渗流主要是指水在地表以下的土壤或岩层中的流动，亦称为地下水流动。 土壤土、砂、岩石、透水材料。,一、水在土壤中的状态 汽态水以蒸汽的形式存在。 附着水 薄膜水 毛细水受表面张力而移动。 重力水主要研究对象。,受分子力作用而挟持于土中。,按水的存在状态分为： 饱和带、非饱和带 饱和带重力水区，该区与毛细水的分界面上的压强为大气压强。,饱和带的重力水又可分为：潜水、承压水 潜水第一个隔水层上，具有自由表面。 承压水两个隔水层之间的水。,二、渗流模型流体和孔隙介质所占据的空间流场

2、，其边界形状和其它边界条件不变，但略去渗流区内全部颗粒骨架，设想区内全部为流体充满，将渗流的运动要素作为空间场的连续函数来研究。,该模型符合下列几点： 1、任意断面上通过的流量等于实际渗流中通过的流量； 2、对应断面上的压力与实际压力相等； 3、任意体积内的阻力等于同体积内的阻力(水头损失相等)。 渗流模型中，流速与实际流速不同。,本章主要解决： Q、p、路径。,三、渗流的分类 恒定渗流和非恒定渗流；一元渗流、二元渗流、三元渗流；均匀渗流和非均匀渗流（渐变渗流、急变渗流）. 有压渗流和无压渗流。 四、忽略流速水头,10.1 渗流阻力定律(Henri Darcy) 该定律揭示了能量损失与速度之间

3、的关系。 一、达西定律,二、达西定律的适用条件,线性渗流 非线性渗流 m=1 线性渗流； m=2 完全紊流渗流； m=12 从层流到紊流之间 的过渡区。,三、渗透系数,1、经验法； 2、室内测定法； 3、野外测定法。,10.2 单井的渗流计算 普通井于无压透水层中开掘的井。若井底直达不透水层称为普通完全井，若井底没有到达不透水层 称为不完全井。,据河北省地质勘探局的地质专家介绍，河北省东部 平原由于长期大量地超采地下水，这些地区的地下水位 普遍下降40至60m，已经形成了沧州、青县、黄骅、任 丘、廊坊、霸州、冀(县)枣(强)衡(水)等7个地下水位降落 漏斗区，漏斗总面积达43915km2。由于

4、深层地下水 位下降造成大面积地面沉降，致使河北省东部平原地面 沉降大200mm的面积达到48550km2 ，大于500mm的面积达到6430km2 ，大于1000mm的面积达到755km2 ，沉降量大于2000mm的范围已经覆盖了整个沧州市区。沧州地面沉降中心沉降量达2236mm。,华北漏斗区世界罕见 2002年09月03日10:19 据新华社石家庄二日电，（记者李俊义）因过度开采地下水，中国华北地区出现世界罕见的漏斗区，面积已经达到四万平方公里，目前仍在扩大之中。 专家介绍，地下漏斗俗称地下水盆地，主要是由于对地下水掠夺性开采造成的。资料显示，自上世纪八十年代到现在，仅河北省就超采地下水近1000亿m3。 河北情况日益严重。,一、 普通完全井 含水层厚度H，井中水深h0，假定H不变(恒定流)，半径为r处，含水层厚度为z，面积为2rz，,设影响半径为R，则r=R，z=H，恒定最大供水量为：实际上井的影响半径 z=95%H时，r=R估算： 细粒土 R=100200m 中粒土 R=250700m 粗粒土 R=7001000m,二、 完全自流井,三、 大口井,特点：涌水量大。有完全井、不完全井,不完全井,10.3 井群,假定每个井均为完全井，每个井的尺寸相同，抽水量相同，井与井之间的距离很小，则井的总的供水能力为：n井的数目；h为渗流区内任意点A的含水层厚度。,