地下水向河渠间的运动.ppt
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1、第三章 地下水向河渠的运动 均质含水层中地下水向河渠的运动 承压水向河渠一维稳定运动 无入渗潜水向河渠二维稳定运动 隔水底板水平 隔水底板倾斜 无入渗潜水向河渠三维稳定运动 平面流线呈辐射状 渗流断面复杂变化 均匀入渗潜水向河渠二维稳定运动 承压水向河渠一维不稳定运动 非均质含水层地下水向河渠的运动 1.1.定义为地下水运动要素是否随时间发生变化,变化为 2.非稳定流,不变为稳定流;强调流场内所有点的运动要 3.素都随时间变化。 2.产生稳定流的条件 流入 流出 1.必要条件,首先必须保持补给区和排泄区边界的水头 保持不变。 两者缺一不可。 3. 稳定流与非稳定流计算公式不同,对地下水资源评价
2、意 义重大。 3.1 均质含水层中地下水向河渠的运动 一、稳定与不稳定流 1.充分条件:要求所研究的渗流区段内补给量排泄量。 二、承压水向河渠一维稳定运动-物理模型 1、物理模型(水文地质模型描述) 条件:均质、等厚、承压含水层, 两条平行河流完整切割含水层。两 河水位分别为H1,H2,当两河水位 稳定时,地下水可形成稳定流动, 地下水可形成稳定流动。这时,流 网显示地下水流线是一条平行的直线。 二、承压水向河渠一维稳定运动数学模型与求解(1) 二、承压水向河渠一维稳定运动 -数学模型与求解(2) 二、承压水向河渠一维稳定运动 -数学模型与求解(2) 三、无入渗潜水向河渠二维稳定运动 -(一)
3、隔水底板水平 此问题属于剖面二维流动 (vz0), 潜水面是流线,由于其水力坡度不 仅沿流线变化,而且过水断面也发 生变化。 引入裘布依假定 把二维流(x,z)问题降为一维流 (x)问题处理。 由于无垂向补排,故q沿0l不变,积分从断面1 至断面2 对比两式,若令z=0,即取基准 面与底板一致 水头线方程 改变积分限(0x) 此水头线的特点: 1. 它是以x轴为对称轴的抛物线 (上半支的一部分); 2.它与渗透系数K值的大小无关 (解法一) 水头线方程 数学模型 (解法二) 三、无入渗潜水向河渠二维稳定运动 -(二)隔水底板倾斜 沿水平方向取x轴,它和底板 夹角为 ;H轴和井轴一致。 基准面可
4、取在底板以下任意 高度水平(00)。当 0,蒸发W0 (一)流量方程推导 引入裘布依假定 分离变量,由断 面1至断面x积分 当x=l时,h=h2 单宽流量方程 : 断面1 断面2 任意断面 (一)流量方程推导 引入裘布依假定 分离变量积分 单宽流量方程 : 断面1 断面2 流量方程的讨论 1. 当 该式为无入渗补给潜水剖面 二维稳定流动,此时河间地段呈单向流动。 2. 当 向两侧 河流的排泄量相等,各为补给量的一半 。 (据河1断面流量q 方程) 1 流量方程的讨论 说明: (1)在分水岭处水流不满足裘布依假定 (2)在地下水排入河流的河床壁面,在河水位之上存在“出渗 面”,也不满足裘布依假定
5、。 (3)只有离河边界和分水岭边界,水平距离l1.52.0M的垂直 面才视为等水头面。 (二)水头线(浸润曲线)方程 讨论: 1.当W0时,水头线是椭圆曲线的上半支 当W0, ,说明同一断面处有入渗条件比无入渗 条件的水位高。 当 即河间地块中间断面水位抬高最大 。 3.水头线与K有关,K值小,由于入渗引起的水位抬高 值越大。 4.水头线方程可用于排水渠的设计。 当h1=h2,两渠水位相等时 : 处h为极大值,用h a表示 若两渠(沟)的水位已定,可以根 据当地土质情况以不发生盐渍 (三)地下水分水岭位置的确定 分水岭公式的应用: 判断水库是否发生渗漏 分水岭公式的应用: 库水位的极限高度hm
6、ax 由图可见到水库蓄水过程,分水岭不断向水库方向移动, 而当a=0时,是库水位得极限高度值。 指导野外调查工作 分析影响渗漏的因素(a0) 1. K愈大,愈易渗漏。调查时水库要避开喀斯特发育带、构 造破碎带或古河道发育带。 2.渗流途径l小,即两河之间距离越短越易渗漏。调查时要避 免将库址选在分水岭过于狭窄的地带。 3.入渗补给量W愈小,愈易渗漏。在干旱地选址时,要避开 存在渗透性差的覆盖层。 4.邻河水位愈低(h2愈小),愈易渗漏。选址时应注意选在 邻河水位高的地段。 分水岭公式的应用: (四)入渗强度(W)的计算 若已知河间地段任意断面的水流值h和岩层的渗透系数K 就可以利用上式计算入渗
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