Hydraulics 水力学 第十三章渗流 Seepage flow
第十三章渗流(seepage flow) 广义上讲,渗流是指流体在孔隙介质中的流动。流 体包括水、石油及气体等各种流体:孔隙介质包括 土壤,岩层及堆石体等各种多孔和裂隙介质。在水 利工程中,渗流则是指水在土壤或岩层中的流动, 又称为地下水运动。 渗流理论在水利、土建、给水排水、环境保护、地 质、石油、化工等许多领域都有广泛的应用。在水 利工程中,最常遇到的渗流问题有:土壤及透水地 基上水工建筑物的渗漏及稳定,水井、集水廊道等 集水建筑物的设计计算,水库及河渠边岸的侧渗 等,如图13-1所示
§13.1渗流的基本概念 渗流力学:它是专门来研究渗流运动规律及应 用的一门技术科学。 土木水利工程中:主要是指水在地表面以下的 土壤或岩层中的流动,因此这种渗流称为地下 水流动。 专门研究地下水运动规律及其应用的科学为 “地下水动力学” 环境岩土工程问题:渗流十污染物质对流扩散
第十三章渗流(seepage flow) 这些渗流问题,就其水力学内容 来说,主要应解决以下几个问题: (1)确定渗透流量 (2)确定浸润线的位置 (3)计算渗透压强及渗透压力 (4)计算渗透流速
§13.1渗流的基本概念 汽态水— 以水蒸汽形式存在于土壤孔 隙中的水 吸着水和薄膜水—受分子力作用而挟 、水在土壤 中的存在形式 持于土中的水 毛细水一受表面张力而移动的水 重力水一重力作用下在土壤孔隙中 运动的水
一.水在土壤中存在的状态 按照水的 厂非饱和带 非地和带 存在状态 分 饱和带 浸润面:重力水与 毛细水的分界面,实 际应为饱和带和非 饱和带的分界面. 饱和带水按其 潜水 含水层的埋藏分 承压水(自流水) 条件,可以
土的密实程度一用孔隙率n来反映 孔隙的体积o n=士体总体积 疏松的土,n大,其透水能力强 土体颗粒的均匀程度一用不均匀系数来反映 二、土的 渗流特性 1=4o 颗粒均匀的土体,1=1,其透水能力强 均质土 依土体的渗流特性是「 否随空间位置而变化 非均质土 土体的结构 一分别表示占60% (依土体透水性能在 「各向同性土 和10%重量的土粒所能通过 各个方向是否相同各向异性土一 的筛孔直径
二.土壤的渗流特性 *三相草图 V=Vv+Vs 空气Va 孔隙Vy 水w 架Vs 骨架Vs Vs
二.土壤的渗流特性 孔隙率: →n='乳1Vs 含水率日 土壤中所容纳水的体积 空气V, 和土壤总体积之比 水w 0=V本/V急=(w/) 骨架Vs 0max =Vv/V=n 饱和度S: 土壤中能容纳水的体积和 土壤孔隙体积之比 S=1饱和 S<1非饱和
三、渗流模型 实际渗流发生在孔隙空间,是极不规则的运动。 要确定每一个孔隙中的渗流是非常困难的。从工程 的角度分析也没有必要。工程上所关心的主要是渗 流的宏观运动。 因此,提出一个渗流模型代替实际渗流