舉例說明現(xiàn)實生活中的滲流現(xiàn)象

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1、? 舉 例 說 明現(xiàn) 實 生 活 中的 滲 流 現(xiàn) 象作 業(yè) : 1 敘 述 滲 流 簡 化 模 型 建 立 的 過 程 2 達 西 定 律 的 適 用 條 件 第 十 三 章 第 13講 滲 流 滲 流 重 點 :滲 流 模 型達 西 定 律 應(yīng) 用Seepage flow內(nèi) 容 提 要v 基 本 概 念 孔 隙 率 滲 流 模 型v 達 西 定 律 實 驗 方 法 滲 透 系 數(shù)v 滲 流 運 動 微 分 方 程 阻 力 運 動 方 程 連 續(xù) 方 程 空 氣 Va水 Vw骨 架 Vsv滲 流 ： 流 體 在 孔 隙 介 質(zhì) 中的 流 動 。v 液 體 ： 水 ， 石 油 等v 氣 體 ：

2、 空 氣 ， 天 然 氣 等 流體 。v 孔 隙 介 質(zhì) : 包 括 土 壤 ， 巖層 等 各 種 多 孔 介 質(zhì) 和 裂 隙介 質(zhì) 的 總 稱 。 第 一 節(jié) 概 述 滲 流 力 學 ： 它 是 專 門 來 研 究 滲 流 運 動 規(guī) 律 及 應(yīng)用 的 一 門 技 術(shù) 科 學 。環(huán) 境 巖 土 工 程 問 題 ： 滲 流 污 染 物 質(zhì) 對 流 擴 散土 木 水 利 工 程 中 ： 主 要 是 指 水 在 地 表 面 以 下 的土 壤 或 巖 層 中 的 流 動 ， 因 此 這 種 滲 流 稱 為 地 下水 流 動 。 專 門 研 究 地 下 水 運 動 規(guī) 律 及 其 應(yīng) 用 的 科 學

3、為“ 地 下 水 動 力 學 ”第 一 節(jié) 概 述 水利工程 土木工程 環(huán)境工程 石油化工 機械冶金 生物工程應(yīng) 用 范 圍第 一 節(jié) 概 述 一 水 在 土 壤 中 存 在 的 狀 態(tài) 重 力 水毛 細 水 薄 膜 水附 著 水結(jié) 合 水氣 態(tài) 水 自 由 水 弱 結(jié) 合 水土 顆 粒強 結(jié) 合 水滲 流 力 學 研 究 的 對 象 按 照 水 的存 在 狀 態(tài)飽 和 帶 水 按 其含 水 層 的 埋 藏條 件 ， 可 以浸 潤 面 : 重 力 水 與毛 細 水 的 分 界 面 ,實際 應(yīng) 為 飽 和 帶 和 非飽 和 帶 的 分 界 面 .飽 和 帶非 飽 和 帶 一 水 在 土 壤 中

4、存 在 的 狀 態(tài)潛 水承 壓 水 （ 自 流 水 ）分 分 飽 和 帶非 飽 和 帶 重 力 水 區(qū)（ 承 壓 水 ）重 力 水區(qū)（ 潛 水 ） 地 面潛 水 面隔 水 層 hc Thc 毛 細 管 中 的 負靜 水 壓 力毛 細 水 壓 力自 由 水 面 二 土 壤 的 水 力 特 征骨 架 Vs孔 隙 VV 骨 架 Vs水 Vw空 氣 VaV VV Vs三 相 草 圖 VsVv V 飽 和 度 S： 土 壤 中 能 容 納 水 的 體 積 和土 壤 孔 隙 體 積 之 比S=1 飽 和S1 非 飽 和 Vv V骨 架 Vs水 Vw空 氣 Va Vs二 . 土 壤 的 水 力 特 征孔 隙

5、 率 ：含 水 率 ：q 土 壤 中 能 容 納 水 的 體 積和 土 壤 總 體 積 之 比總孔 VVn / VVVV w / 總水q nVVv /maxq vw VVS / 三 .滲 流 簡 化 模 型總 面 積 為 A實 際 過 水 面 積 A實 際 流 量 uAQ uAQAuQ 滲 流 模 型 流 量 Q 重 點AA K2 時 水 力 坡 降 線 的 斜 率 關(guān) 系 K1K2 時 水 力 坡 降 線 的 斜 率 關(guān) 系 H1 H2A l1 K1 l2 K2求 : 通 過 的 流 量 J1 J2P272 例 題 H1 1 阻 力 的 表 達 式一 運 動 方 程質(zhì) 量 為 m的 液 體

6、沿 流 動 方 向 行 駛 距 離 dx, (-fxdx)/g阻 力 所 做 的 功 - m fxdx- mf xdx/(mg)等 于 單 位 液 體 能 量 的 變 化 dH阻 力 所 做 的 功單 位 重 量 mg液 體 沿 流 動 方 向 形 式 距 離 dx, dxm fxgdxfdH x / gJdxgdHfx / 第 三 節(jié) 滲 流 運 動 的 微 分 方 程阻 力 作 為 體 積 力 對 待 滲 流 流 動 在達 西 定 律 范 圍 內(nèi) 01 iii fxpX 01 iii gJxpX 0/1 kguxpX iii xyz PzPx Pydx dzdy2. 微 元 體 力 的 平

7、 衡 方 程 一 運 動 方 程 ii gJdxgdHfi / ii kJu gJdxgdHfx / 3 質(zhì) 量 力 只 有 重 力滲 流 中 總 水 頭 X Y 0, Z -gpzH 一 運 動 方 程 滲 流 符 合 達 西 定 律 ; 不 可 壓 縮 液 體 ， 恒 定 滲 流 ; 質(zhì) 量 力 只 有 重 力 ， Z= - g ; 滲 流 中 總 水 頭 為 測 管 水 頭 .滲 流 的 運 動 方 程 適 用 條 件 0/1 kguxpX iii ii xHku / 1. 飽 和 恒 定 各 向 同 性 滲 流 （ 了 解 程 度 ） 條 件 ： 恒 定 骨 架 沒 有 滲 流 變 形

8、 ;滲 流 液 體 為 不 可 壓 縮 ? 均 質(zhì) 時 ， 如 何 簡 化二 . 滲 流 的 連 續(xù) 方 程 0)()()( zHkzyHkyxHkx zyxxHku xx yHku yy zHku zz 3 浸 潤 線非 飽 和 區(qū) 2 飽 和 恒 定 各 項 異 性 滲 流 （ 了 解 程 度 ） k 1k2飽 和 區(qū) 二 . 滲 流 的 連 續(xù) 方 程 /0 0 HHkkuu 坐 標 轉(zhuǎn) 換 xy uu qy x qq qq cossin sincos yx qq qq cossin sincos uuu uuuyx 二 滲 流 的 連 續(xù) 方 程 /0 0 HHkkuu 0)( iij

9、j xHkx yH xHkk kkuuyx /2221 1211 請 自 己 推 導(dǎo)qq 2211 sincos kkk qq 2222 cossin kkk qq sincos)(12 kkk 二 滲 流 的 連 續(xù) 方 程 X(m)Y (m) -500 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 50011001150120012501300135014001450 1395 1281.52 1410 1400 1390 1380 1370 13601350 1340 1330 1320 1310 1300 1290X(m)Y(m) -500 -400 -3

10、00 -200 -100 0 100 200 300 400 50011001150120012501300135014001450 1415 1281.52 流 速 矢 量 圖等 勢 線 圖 浸 潤 線 3. 飽 和 非 恒 定 滲 流 （ 不 要 求 ） ( ) ( )( )( ) 0y zx u uunt x y z ( ) sn HSt t )( )()()()( iijj zyxzyx xHkx zuyuxuzuyuxu )( iijjs xHkxtHS 二 . 滲 流 的 連 續(xù) 方 程 4 非 飽 和 滲 流 的 連 續(xù) 方 程 （ 簡 介 -不 要 求 ）)()( irijj

11、xHkkxtHHc 1410 1400 1390 1380 1370 13601350 1340 1330 1320 1310 1300 1290X(m)Y(m) -500 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 50011001150120012501300135014001450 1415 1281.52 非 飽 和 區(qū) 在 實 際 中 經(jīng) 常 遇 到二 . 滲 流 的 連 續(xù) 方 程 滲 流 問 題 的 邊 界 條 件 （ 了 解 程 度 ）飽 和 區(qū)非 飽 和 區(qū) 滲 出 面h 1 降 雨 強 度 q h2d gs rc efab v 基 本 概 念

12、小 結(jié) 骨 架Vs水 Vw空 氣 Va VsVv V含 水 率 ：q土 壤 中 能 容 納 水 的 體 積 和 土 壤 總 體 積 之 比總孔 VVn /孔 隙 率 ： )/(/ VVwVV 總水q飽 和 度 S：土 壤 中 能 容 納 水 體 積 和 土 壤 孔 隙 體 積 之 比vw VVS / S=1 飽 和S1 非 飽 和 v 滲 流 簡 化 模 型 流 體 和 孔 隙 介 質(zhì) 所 共 同 占 據(jù) 的 空 間 場 ， 其 邊 界形 狀 和 其 它 邊 界 條 件 保 持 不 變 ； 空 間 被 流 體 所 充 滿 , 把 流 體 的 運 動 要 素 視 為 連續(xù) 函 數(shù) 空 間 任 意

13、 點 的 滲 透 壓 強 等 于 實 際 壓 強 滲 流 模 型 的 阻 力 與 實 際 阻 力 相 等 任 一 過 流 斷 面 上 所 通 過 的 流 量 等 于 實 際 該 斷 面所 通 過 的 真 實 流 量 。 模 型 流 速 u與 實 際 流 速 u uu小 結(jié) 滲 透 系 數(shù) K: 在 單 位 水 力 坡 降 下 的 滲 流 通 量達 西 定 律滲 透 流 速 與 水 力 坡 降 成 正 比 ,系 數(shù) 為 透 水 系 數(shù)運 動 方 程 xx gJf ii xHku 小 結(jié) KJV JV /K 連 續(xù) 方 程 適 用 條 件 : 0)()()( zHkzyHkyxHkx zyx飽 和

14、 、 恒 定 、 各 向 同 性 滲 流 考 查 辦 法 記 分 制作 業(yè) : 10常 規(guī) 實 驗 課 ： 10期 末 考 試 ： 60平 時 成 績 ： 20考核方法 VnZq$t*x-A2D5G8KbNeQiTlXo#r%v(y+B3E6I9LcOgRjUmYp!t&w)z1C4F7JaMePhSkWnZq$u*x+A2D5H8KbNfQiUlXo#s%v(y0B3F6I9LdOgRjVmYp!t&w-z1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2E5H8KcNfQiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+A2E5H

15、9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZqx+B2E6H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7IaLdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*x-A2D5G8KbNeQiTlWo#r%

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22、C4G7JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0C3F6IaLdOgSjVmYq!t*2D5H8KbNfQiUlXo#s%v(y0B3F6I9LdOgRjVmYq!t&w-z1C4G7JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v1C4G7JbMePhTkWnZr$u*x+A2E5H8KcNfQiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr

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24、iUmXp!s&v)z0C3F7IaLdPgSkVnYq$+A2E5H9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7IaLdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTl#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7IaLdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7

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