第九章 渗流 §9~1概述 一、定义：渗流一水在多孔介质中的流动。 如：水在土壤孔隙或岩层裂隙中的运动。 生物渗流：血液通过细胞壁的流动。 二、渗流的应用 1、在农田水利中的打井灌溉 2、在给排水工程中的应用 3、在建筑施工方面
三、渗流分类 「恒定渗流：渗流区域内任意点的运动要素不随时间而改变。 非恒定渗流：渗流区域内有一个运动要素随时间改变。 有压渗流：透水层包含在两隔水层中间时（无自由液面）。 无压渗流：具有自由液面的渗流。 §9~2渗流模型，渗流流速 一、土壤对渗流的影响 土壤的颗粒不同，具有不同的渗透性质。了解土壤的成 分（级配、颗粒的大小、排列情况等）是十分重要的
级配曲线：横坐标为筛孔的直径(mm),纵坐标为小于和等 于该直径各级颗粒的全部重量占试验土样总重量的百分数p. Poo 10 有效直径(d。)：相应于p=10%的颗粒直径
①土壤的粒径大，构成的孔隙也大，则透水性能强。 ②土壤颗粒的大小越不均匀，孔隙率越小，透水性能弱。 根据实例：渗流速度+10米/昼夜。属于层流。 二、渗流模型 如果追踪每一液体质点来分析，就会使渗流变成复杂而困难。 渗流模型乃是这样一种连续水流，它充满整个渗流区域。 (包括空隙和骨架所占的空间)，沿着实际渗流的主要方向 流动。除过水断面的平均流速外，其它运动要素均与实际渗 流相同
三渗流流速 可以假定渗流是由许多微小流束构成，则：dQ=udA 对渗流总流来讲： e=J0=∫dA=PA 式中：A包括土壤空隙所占面积Ap和颗粒骨架所占的面积 As的设想的过水断面积。 ..v=g 称为渗流流速。（假想的流速） A 我们假定：“渗流模型”的流量与实际渗流的流量相同。 实际平均流速为：V'= Q A :Ap <A ∴.V<
§9-3渗流基本定律 、 渗流基本定律（达西定律） 断面积为A的圆管内部充满 土壤试样 则有J冬 流速很小 2g*0 测管水头与总水头相同H≈H。 0 0 为均匀流 :.J=Jp 根据试验： Q=kA"=kAJ K-渗透系数
则渗流流速V=9=知 (达西定律) A 上式说明渗流流速与J的一次方成比例，达西定律亦称为层流 渗流定律或线性渗流定律 二确定渗流系数K的方法 K=f(颗粒的大小形状，不均匀性，结构排列，孔隙率，成分等) 1、经验公式和经验数据 ①柯兹尼公式 k=c .p3 v 1 pad2 v一运动粘性系数(cm/s) P一孔隙率 C一与砂粒形状有关的常数C-0.003-0.0055 d。有效粒径(cm)
②赫生公式 k=Acd·T A0一系数，若单位以米计，则A0= c一系数， 对洁净的砂，c=1000~700 对掺杂有污泥、粘土的砂c=700~500 τ一温度改正数 x=0.70+0.03T T一摄氏温度 2试验室的方法 ①定水头法： 测量：渗流量Q、水位差h 知道了Q、h、L、A A k= O L 试样
注意：不能进入空气，用于透水性强的砂。一 t秒后水 ②变水头法 位降落 h O=kA =-A0 dh ho dt h 分离变量，初始条件 0时，h=h ok.Ao.t d ∴.ln h L A D A ho A =2.30 试样 t h 用于透水性弱的细砂
§9-4地下水的渐变渗流 无压渗流相当于透水地层中的明渠流动，水面曲线称为浸润线。 无压渗流也可能有流线是平行直线、等深、等速的均匀渗流， 均匀渗流的水深称为渗流正常水深(h,)。但由于受自然水文 地质条件的影响，无压渗流更多的是运动要素沿程缓慢变化 的非均匀渐变渗流。 通过对渐变渗流的分析，可以得出地下水位变化规律，地下 水的动向和补给情况，作为工程建设的依据。 KC