《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)（41頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、,*,Company Logo,,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)一、地表水流速量測(cè)（畢托管）實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)二、給水度、孔隙度、持水度測(cè)定實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)三、飽水帶地下水滲流實(shí)驗(yàn),-,達(dá)西實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)四、潛水模擬演示實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)五、承壓水模擬演示實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)一、地表水流速量測(cè)（畢托管）實(shí)驗(yàn),一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1,通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，掌握基本的測(cè)速工具（畢托管）的性能和使用方法。,2,加深對(duì)明槽水流流速分布的認(rèn)識(shí)，并繪制垂線流速分布圖，計(jì)算垂線平均流速。,二、儀器設(shè)備,畢托管、比壓計(jì)及水槽簡(jiǎn)圖如圖。,三、實(shí)驗(yàn)原理,畢托管是由兩根同心圓組成的管
2、體和,A,、,B,兩個(gè)引管所組成。引管,A,與畢托管頭部頂端小孔相連，引管,B,與離畢托管頭部頂端為,3d,的斷面上的環(huán)形孔相通。,A,、,B,引管與比壓計(jì)相連。由于環(huán)形孔與畢托管管體的表面垂直，因此它所測(cè)得的是不含水流動(dòng)能的總勢(shì)能,z+p/,；而引管,A,連接的頂端小孔由于正對(duì)流向，此處為水流的駐點(diǎn)，它所測(cè)得的是包括水流動(dòng)能在內(nèi)的總機(jī)械能,z+p/,+u,2,/2g,。當(dāng)比壓計(jì)測(cè)壓牌垂直放置時(shí)，測(cè)壓牌上所反映的兩測(cè)壓管液面差 即為測(cè)點(diǎn)的流速水頭。,為了提高量測(cè)的精度，將測(cè)壓牌傾斜角，若兩測(cè)壓管液面之間的讀數(shù)差為,L,，則有,h,=,Lsin,，從而可以求得測(cè)點(diǎn)的流速表達(dá)式：,式中：,C,流速
3、修正系數(shù)，對(duì)不同結(jié)構(gòu)的畢托管，其值由實(shí)驗(yàn)率定確定。本實(shí)驗(yàn)使用的畢托管，經(jīng)率定,C=0.999,。,實(shí)驗(yàn)一、地表水流速量測(cè)（畢托管）實(shí)驗(yàn),將所測(cè)得的同一垂線各點(diǎn)流速，按選定的比例尺畫在坐標(biāo)紙上。槽底的流速為零，水面的流速矢端為水面以下各點(diǎn)流速矢端連線向上順延與水面相交的那一點(diǎn)。由水深線及各點(diǎn)流速矢端所圍成的矢量圖，即為垂線流速分布圖，如圖所示。顯然，流速分布圖的面積除以水深,h,，就是垂線的平均流速 ，其表達(dá)式為：,式中,垂線平均流速（,cm/s,）；,w,垂線流速分布圖的面積（,cm,2,）；,h,水深（,cm,）。,實(shí)驗(yàn)一、地表水流速量測(cè)（畢托管）實(shí)驗(yàn),四、實(shí)驗(yàn)步驟,1,確定全關(guān)閥門，然后接
4、通水泵和渦輪流量數(shù)字積算儀的電源。,2,緩慢打開水槽的進(jìn)水閥門，調(diào)節(jié)尾門，將水深控制在,15,厘米左右。,3,用測(cè)針測(cè)得水深,h,。如圖所示，在斷面垂線上布置,5,個(gè)測(cè)點(diǎn)。畢托管最高點(diǎn)宜在水面以下,2,厘米，最低點(diǎn)為畢托管的半徑,(0.4,厘米,),，其余各點(diǎn)均分布在其中。,4,按所布置的垂線及測(cè)點(diǎn)位置逐步進(jìn)行測(cè)量。例如：把畢托管放到槽底，同時(shí)測(cè)讀固定畢托管測(cè)桿標(biāo)尺上的讀數(shù)，稍待穩(wěn)定后，再測(cè)讀比壓計(jì)上的讀數(shù) ，這就完成了第,1,個(gè)測(cè)點(diǎn)的工作。然后將畢托管依次提升，直至水面下,2,厘米那一點(diǎn)為止。,5,將測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理，并按一定的比例在坐標(biāo)紙上點(diǎn)繪垂線上流速分布圖。,實(shí)驗(yàn)一、地表水流速
5、量測(cè)（畢托管）實(shí)驗(yàn),五、注意事項(xiàng),1,測(cè)速之前，首先要對(duì)畢托管、比壓計(jì)進(jìn)行排氣。排氣方法：將畢托管置于防氣盒中，從比壓計(jì)三通管注入有一定壓力的水流，使水和空氣由畢托管噴出，沖水約,3,分鐘左右并使畢托管淹沒(méi)于防氣盒中。然后打開三通管，在大氣壓強(qiáng)作用下比壓計(jì)測(cè)管中的水面下降，待降到便于測(cè)讀的位置時(shí)，用止水夾夾緊三通管。待靜止穩(wěn)定后比壓計(jì)兩測(cè)管中的水面應(yīng)該齊平，否則要稍作整平或重新沖水排氣，直至兩管水面齊平后去掉防水盒方可進(jìn)行測(cè)速工作。,2,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，為防止進(jìn)氣，畢托管不得露出水面。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將畢托管放入防氣盒靜水中，檢查是否進(jìn)氣，若比壓計(jì)兩管水面不平，說(shuō)明所測(cè)數(shù)據(jù)有誤差，應(yīng)重新沖水排氣，重新
6、進(jìn)行測(cè)量。,3,畢托管管體必須正對(duì)流向。,4,測(cè)讀時(shí)，視線應(yīng)垂直于比壓計(jì)的傾斜面，讀取彎液面的最低點(diǎn)讀數(shù)，當(dāng)測(cè)管中的水面上下脈動(dòng)時(shí)，讀取平均值。,實(shí)驗(yàn)一、地表水流速量測(cè)（畢托管）實(shí)驗(yàn),六、實(shí)驗(yàn)成果,1,已知數(shù)據(jù),水槽寬度,B=10(cm),。畢托管直徑,d=0.8(cm),。比壓計(jì)傾斜角,30,。重力加速度,g=980(cm/s,2,),。,2,實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算,槽底測(cè)針讀數(shù),厘米；測(cè)針尖接觸水面時(shí)的讀數(shù),厘米；,測(cè)針量得水深,h=,厘米。,3,將所測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入實(shí)驗(yàn)記錄表（,1-1,）中。,4,根據(jù)已知數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)與計(jì)算的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上點(diǎn)繪垂線上流速分布圖。,實(shí)驗(yàn)一、地表水流速量測(cè)（畢托管）實(shí)
7、驗(yàn),表,1-1,垂線流速分布測(cè)定表,實(shí)驗(yàn)一、地表水流速量測(cè)（畢托管）實(shí)驗(yàn),L,=,測(cè)點(diǎn),編號(hào),畢托管測(cè)桿讀數(shù),（,cm,）,測(cè)點(diǎn)到槽底高度（,cm,）,斜比壓計(jì)讀數(shù),（,cm,）,（,cm,）,測(cè)點(diǎn),流速,u,（,cm/s,）,垂線平均流速,（,cm/s,）,A,（,cm,）,B,（,cm,）,1,2,3,4,5,水面,實(shí)驗(yàn)一、地表水流速量測(cè)（畢托管）實(shí)驗(yàn),七、思考問(wèn)題,1,畢托管、比壓計(jì)排氣不凈，為什么會(huì)影響量測(cè)精度？,2,為什么必須將畢托管正對(duì)來(lái)流方向？如何判斷畢托管是否正對(duì)了流向？,3,比壓計(jì)安放位置的高低，是否影響量測(cè)數(shù)據(jù)？為什么？,實(shí)驗(yàn)二 給水度、孔隙度、持水度測(cè)定實(shí)驗(yàn),一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
8、,1,加深理解松散巖石的孔隙度、給水度和持水度的概念。,2,熟練掌握實(shí)驗(yàn)室測(cè)定孔隙度、給水度和持水度的方法。,3,熟悉給水度儀并對(duì)儀器進(jìn)行標(biāo)定。,4,測(cè)定三種松散巖石試樣的孔隙度、給水度和持水度。,二、儀器設(shè)備,1,給水度儀。,2,十二指腸減壓器，或大號(hào)吸耳球，用以抽吸氣體。,3,量筒,(25ml),和膠頭滴管。,4,松散巖石試樣：礫石（粒徑為,510mm,，大小均勻，磨圓好）；砂（粒徑為,0.45mm0.6mm,）；砂礫混合樣（指把上述砂樣完全充填進(jìn)礫石樣的孔隙中得到的一種新試樣）。,實(shí)驗(yàn)二 給水度、孔隙度、持水度測(cè)定實(shí)驗(yàn),1,裝樣篩；,2,篩板；,3,試樣筒；,4,透水石；,5,固定連接板
9、；,6,試樣筒底部漏斗；,7,彈簧夾；,8,硬塑料管；,9,滴定管；,10,三通管,1H,為三通管液面到透水石底面的距離；,2,三通管液面,三、實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備工作,1,標(biāo)定透水石的負(fù)壓值,透水石是用一定直徑的砂質(zhì)顆粒均勻膠結(jié)成的多孔板。透水石的負(fù)壓值是指在氣、液、固三相介質(zhì)界面上形成的彎液面產(chǎn)生的附加表面壓強(qiáng)。標(biāo)定方法如下：,首先，飽和透水石并使試樣筒底部漏斗充滿水（最好用去氣水，即通過(guò)加熱或蒸餾的方法去掉水中部分氣體后的水）。具體做法是：將試樣筒與底部漏斗一起從開關(guān),a,處卸下，浸沒(méi)于水中并倒置，將漏斗管口與十二指腸減壓器抽氣管連接，抽氣使透水石飽水，底部漏斗全充滿水。用彈簧夾在水中封閉底部漏斗
10、管，倒轉(zhuǎn)試樣筒，將裝有水,(,可以不滿,),的試樣筒放回支架。同時(shí)打開,a,、,b,兩開關(guān)，在兩管口同時(shí)流水的情況下連接塑料管。關(guān)閉,a,、,b,開關(guān)，倒去試樣筒中剩余的水，將,A,滴定管液面調(diào)至零刻度，并與透水石底面水平。,實(shí)驗(yàn)二 給水度、孔隙度、持水度測(cè)定實(shí)驗(yàn),第二步，測(cè)定透水石的負(fù)壓值。打開,a,、,b,開關(guān)，緩慢降低,A,滴定管，同時(shí)注意觀測(cè)其液面的變化。當(dāng)?shù)味ü芤好嫱蝗簧仙龝r(shí)，立刻關(guān)閉,b,開關(guān)。此時(shí)滴定管液面到透水石底面的高度就是透水石的負(fù)壓值。,反復(fù)測(cè)定幾次，選其中最小數(shù)值,(,指絕對(duì)值,),作為實(shí)驗(yàn)儀器所采用的負(fù)壓值。,2,標(biāo)定試樣筒的容積,將試樣筒裝滿水，用量筒或滴定管測(cè)出所
11、裝水的體積即為試樣筒的容積。,（以上兩步可以由實(shí)驗(yàn)室同志在實(shí)驗(yàn)課前做好。）,實(shí)驗(yàn)二 給水度、孔隙度、持水度測(cè)定實(shí)驗(yàn),四、實(shí)驗(yàn)原理,給水度就是飽水巖石在重力作用下，能從巖石中自由流出來(lái)的水的體積與整個(gè)巖石體積之比。在數(shù)值上相當(dāng)于巖石飽和容水度（簡(jiǎn)稱容水度）與最大分子水容度（持水度）之差。其計(jì)算公式為 。,孔隙度是指某一體積巖石（包括孔隙在內(nèi)）中孔隙體積所占的比例。其計(jì)算公式為 。,持水度是指飽水巖石在重力作用下釋水后，巖石中保持的水的體積與巖石體積之比。其計(jì)算公式為 。,式中：,水充滿砂樣孔隙的體積（進(jìn)水量體積）（,cm,3,）；,重力作用下，飽水砂中自由流出的水體積（退水量體積）（,cm,3,
12、）；,飽水砂樣的總體積（試樣體積）（,cm,3,）,給水度、孔隙度和持水度的測(cè)定有兩種方法：體積法和差值法。體積法適用于碎石、礫和砂等粗粒巖土。差值法適用于砂、粉砂和粘性土等細(xì)粒巖土。,本實(shí)驗(yàn)要求掌握體積法測(cè)定砂的給水度、孔隙度和持水度。,實(shí)驗(yàn)二 給水度、孔隙度、持水度測(cè)定實(shí)驗(yàn),五、實(shí)驗(yàn)步驟,1,連接：將試樣筒與滴定管裝滿水，同時(shí)打開,a,、,b,兩開關(guān)，在兩管口同時(shí)流水的情況下連接塑料管。關(guān)閉,a,、,b,開關(guān)，倒去試樣筒中剩余的水。,2,檢查：試樣筒與滴定管連接之后，檢查儀器底部漏斗是否有氣泡，如有氣泡先要參照實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備工作中第,1,點(diǎn)進(jìn)行排氣，然后重復(fù)第,1,步。,3,裝樣：裝樣前，將,
13、A,滴定管液面調(diào)到零刻度，關(guān)閉,a,、,b,開關(guān)，用干布把試樣筒內(nèi)壁擦干（注意不要將干布接觸透水石）。裝礫石樣和砂樣時(shí)，不用安裝裝樣篩，直接將試樣逐次倒入試樣筒并輕振試樣筒以保證試樣密實(shí)，直至與試樣筒口平齊。裝砂礫混合樣時(shí)，先按上述方法把礫石裝滿，再安裝裝樣篩，將砂樣從裝樣篩中漏入，直至完全充填礫石樣孔隙。,實(shí)驗(yàn)二 給水度、孔隙度、持水度測(cè)定實(shí)驗(yàn),4,測(cè)定孔隙度：適當(dāng)抬高滴定管，使其液面略高于試樣筒口。打開,a,、,b,開關(guān),(,同時(shí)用手表計(jì)時(shí),),，用,b,開關(guān)控制進(jìn)水速度。試樣飽水后立即關(guān)閉,b,開關(guān)。記下,A,滴定管進(jìn)水量及飽水累計(jì)時(shí)間，填入（表,2-1,）。進(jìn)水量,(,體積,),與試樣
14、筒容積之比就是這種試樣的孔隙度。,5,測(cè)定給水度：將,A,滴定管加滿水并裝上三通管。用膠頭滴管調(diào)整三通管液面。將,B,滴定管初始刻度調(diào)至,100m1,處。同時(shí)降低,A,、,B,滴定管后，打開,b,開關(guān)，使從試樣中退出的水沿三通管進(jìn)入,B,滴定管。退水過(guò)程中，三通管液面到透水石底面的距離不得大于透水石的選用負(fù)壓值。退水終止后，將退水量和累計(jì)退水時(shí)間記入（表,2-1,）。退水量（體積）與試樣體積之比就是試樣的給水度。,6,重復(fù)上述,3,、,4,、,5,步驟，測(cè)定另兩種試樣的孔隙度和給水度（也可以分組測(cè)定不同試樣，各組交換實(shí)驗(yàn)記錄）。,實(shí)驗(yàn)二 給水度、孔隙度、持水度測(cè)定實(shí)驗(yàn),六、注意事項(xiàng),1,防止儀
15、器底部漏斗有氣泡。,2,自下往上飽和試樣過(guò)程要緩慢，以避免砂樣中殘留氣泡。,3,測(cè)量水體積，要注意讀數(shù)精確。,七、實(shí)驗(yàn)成果,完成實(shí)驗(yàn)成果（表,2-1,）,實(shí)驗(yàn)二 給水度、孔隙度、持水度測(cè)定實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)二 給水度、孔隙度、持水度測(cè)定實(shí)驗(yàn),表,2-1,給水度、孔隙度和持水度實(shí)驗(yàn)記錄表,儀器編號(hào)：,試樣體積：,cm,3,透水石選用負(fù)壓值：,cm,試樣名稱,粒徑（,mm,）,退水量（,mL,）,累計(jì)飽水時(shí)間（,min,）,退水量（,mL,）,累計(jì)退水時(shí)間（,min,）,孔隙度（,%,）,給水度（,%,）,持水度（,%,）,備注,平均,報(bào)告人,班號(hào),組號(hào),同組成員,實(shí)驗(yàn)日期,年,月,日,八、思考問(wèn)題,1.
16、,從試樣中退出的水是什么形式的水？退水結(jié)束后，試樣中保留的水是什么形式的水？,2.,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析比較松散巖石的孔隙度、給水度、持水度與粒徑和分選的關(guān)系。,實(shí)驗(yàn)二 給水度、孔隙度、持水度測(cè)定實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)三：飽水帶地下水滲流實(shí)驗(yàn),-,達(dá)西實(shí)驗(yàn),一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1,通過(guò)穩(wěn)定流條件下的滲流實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步理解滲流基本定律,達(dá)西定律。,2,了解達(dá)西實(shí)驗(yàn)裝置，加深理解滲流速度、水力梯度、滲透系數(shù)之間的關(guān)系，并熟悉實(shí)驗(yàn)室測(cè)定滲透系數(shù)的方法。,二、實(shí)驗(yàn)儀器,1,達(dá)西儀，分別裝有不同粒徑的均質(zhì)試樣：礫石（粒徑,510mm,）；粗砂（粒徑,0.60.9mm,）；砂礫混合（與的混合樣）。,2,秒表。,3,量筒（,100ml,500ml,各一個(gè)）。,4,直尺。,5,計(jì)算器。,達(dá)西實(shí)驗(yàn)裝置示意圖,1,試樣；,2,進(jìn)水開關(guān)；,3,出水管；,4,測(cè)壓管；,5,儀器架；,6,排氣管,實(shí)驗(yàn)三：飽水帶地下水滲流實(shí)驗(yàn),-,達(dá)西實(shí)驗(yàn),三、實(shí)驗(yàn)原理,室內(nèi)滲透系數(shù)測(cè)定是根據(jù)達(dá)西關(guān)于多孔介質(zhì)中地下水的線性滲透定律而設(shè)計(jì)的。由達(dá)西定律,在常水頭條件下,水流在單位時(shí)間內(nèi)透過(guò)巖石空隙的流量,(Q),與巖石的斷面面積,(),、水力坡度,(I
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