第12章水文地质VIP免费

第12章地下水的预测与防治第12章地下水的预测与防治地下水运动的基本规律涌水量预测方法简介涌水量测量方法（自学）矿坑突水的条件及预防属地下水动力学的研究范畴：研究地下水在孔隙岩石、裂隙岩石和岩溶岩石中运动规律的科学。它是模拟地下水流基本状态和地下水中溶质运移过程，对地下水从数量上和质量上进行定量评价和合理开发利用，以及兴利防害的理论基础。§12.1§12.1地下水运动的基本规律地下水运动的基本规律§12.1§12.1地下水运动的基本规律地下水运动的基本规律§12.1地下水运动的基本规律§12.1地下水运动的基本规律一、地下水的运动状态一、地下水的运动状态一般把由固体骨架和空隙两部分组成的介质，叫多孔介质。如砂层、裂隙岩体等。地下水在多孔介质中的运动，称为渗流。发生渗流的区域称为渗流场。由于受到介质的阻滞，地下水的流动远较地表水为缓慢。由于地下水的类型、介质类型的不同，地下水的运动状态多种多样。渗流的分类：§12.1§12.1地下水运动的基本规律地下水运动的基本规律§12.1§12.1地下水运动的基本规律地下水运动的基本规律ABC1.1.层流与紊流层流与紊流层流(laminarflow)(laminarflow)：亦称片流，指在流速较小时，液体质点作有条不紊的运动,彼此不相混掺的形态。水质点运动连续不断，流束平行而不混杂。传递动量、热量和质量的方式不同：层流通过分子间相互作用；紊流主要通过质点间的混掺。紊流的传递速率远大于层流。紊流(turbulentflow)(turbulentflow)：亦称湍流，是指随流速增大，液体质点作不规则运动、互相混掺、轨迹曲折混乱的形态。水质点运动不连续，流束混杂而不平行。实验和观察表明，当地下水在孔隙和细小的裂隙岩层中运动时，如水流速度缓慢，多为层流状态；当地下水在大裂隙和岩溶溶洞中运动时，由于流速较快，则多表现出紊流状态。由于地下水主要是在岩石的孔隙和裂隙中运动，运动时受阻较大，流速一般较慢，所以，一般情况下可以地下水的运动理解为层流运动。法国水力工程师亨利·达西(HenryDarcy)在装有均质砂土滤料的圆柱形筒中做了大量的渗流实验，于l856年发现：渗透流速与水力坡度成正比，即线性渗流定律，这是渗流基本定律，后人称之为达西定律。二、二、达尔西定律—层流运动定律达尔西定律—层流运动定律Darcy实验装置HenriDarcy’sLaw:Q=KI或v=Q/=KIQ—渗透流量；—过水断面总面积；I—水力坡度；v—渗透流速（m/s）；K—渗透系数（m/s，为I=1时的v）用途：矿坑、地基工程中涌水量的计算。强调：层流，线性说明：在单位水压梯度（I=1）下，单位时间内通过单位截面积的流量，即为岩土的渗透系数。该值可针对具体的岩石（土），通过在室内使用达西仪或其他渗透仪经试验求得。二、二、达尔西定律—层流运动定律达尔西定律—层流运动定律达西公式讨论：达西定律反映了能量转化与守恒。V与I的一次方成正比；当K一定，V增大时，水头差增大，表明单位渗透途径上被转化成热能的机械能损失越多，即V与机械能的损失成正比关系；当V一定时，K越小，水头差越大，即K与机械能的损失成反比关系。三、紊流运动的三、紊流运动的非线性渗透定律非线性渗透定律Q=KI1/2或v=Q/=KI1/2Q—渗透流量；—过水断面总面积；I—水力坡度；v—渗透流速（m/s）；K—渗透系数（m/s）；强调：紊流、非线性常见情况：介于层流与紊流之间的混合流动混合流动Q=KI1/m（m=1~2）四、地下水向井运动的基本规律四、地下水向井运动的基本规律1.相关概念(1)井：处于含水层中有铅直轴线的圆管，其四周透水。(2)潜水井：当井揭露潜水含水层，由含水层中吸取无压地下水的井称为潜水井或普通井。(3)承压水井：当井揭露承压水含水层时，称为承压水井。(4)完整井：揭露整个含水层，井一直打到含水层底板隔水层时的潜水井或承压水井，称为完整井。(5)非完整井：没有打到含水层底板隔水层的潜水井或承压水井。完整井非完整井rzhsHH(6)水位降深：初始水头减去抽水t时间后的水头，也简称降深。用S表示。(7)降落漏斗：抽水时，水位降深S在不同的位置上是不同的，井中心降深最大，离井越远，降深越小，抽水井周围总体上形成的漏斗状水头下降区；亦...