1、第四章 地下水运动的基本规律一、名词解释1渗流:地下水在岩石空隙中的运动。2渗流场:发生渗流的区域。3层流运动:在岩层空隙中流动时,水的质点作有秩序的、互不混杂的流动。4紊流运动:在岩层空隙中流动时,水的质点作无秩序地、互相混杂的流动。5稳定流:水在渗流场内运动,各个运动要素(水位、流速、流向)不随时间改变。6非稳定流:水在渗流场中运动,各个运动要素随时间变化的水流运动。7渗透流速:地下水通过某一过水断面的平均流速。8迹线:渗流场中某一段时间内某一质点的运动轨迹。9水力梯度:沿渗透途径水头损失与相应渗透途径之比。10渗透系数:水力坡度等于 1时的渗透流速。11流网:在渗流场的某一典型剖面或切面
2、上由一系列流线和等水头线组成的网。12流线:流场中某一瞬时的一条线,线上各水质点的流向与此线相切。二、填空1据地下水流动状态,地下水运动分为 层流 和 紊流 。2据地下水运动要素与时间的关系,地下水运动分为 稳定流 和 非稳定流 。3水力梯度为定值时,渗透系数 愈大 ,渗透流速就 愈大 。4渗透流速为定值时,渗透系数 愈大 ,水力梯度 愈小 。5渗透系数可以定量说明岩石的 渗透性能 。渗透系数愈大,岩石的透水能力 愈强 。6流网是由一系列 流线 与 等水头线 组成的网格。7如果规定相邻两条流线之间通过的流量相等,则流线的疏密可以反映 径流强度 ,等水头线的疏密则说明水力梯度的 大小 。8在均质
3、各向同性介质中,地下水必定沿着水头变化最大的方向,即垂直于 等水头线 的方向运动,因此,流线与等水头线构成 正交网格 。9流线总是由 源 指向 汇 。三、判断题1当含水层中存在强渗透性透镜体时,流线将向其汇聚。 ( )2两层介质的渗透系数相差越大,则其入射角和折射角也就相差越大。 ( )3达西定律中的过水断面是指包括砂颗粒和空隙共同占据的面积。 ( )4在渗流场中,一般认为流线能起隔水边界作用,而等水头线能起透水边界的作用。 ( )5渗透流速是指水流通过岩石空隙所具有的速度。 ( )6实际流速等于渗透流速乘以有效空隙度。 ( )7水力坡度是指两点间的水头差与两点间的水平距离之比。 ( )8决定
4、地下水流向的是水头的大小。 ( )9如果我们规定相邻两条流线之间通过的流量相等,则流线的疏密可以反映地下径流强度,等水头线的疏密则说明水力梯度的大小。 ( )10渗透系数可定量说明岩石的渗透性。渗透系数愈大,岩石的透水能力愈强。 ( )11地下水分水岭是一条流线。 ( )12在隔水边界附近,平行隔水边界为流线。 ( )13在均质各向同性介质中,流线与等水头线构成正交网格。 ( )14流网是等水头线与迹线组成的网格。 ( )15流线是渗透场中某一时间段内某一水质点的运动轨迹。 ( )四、简答题1叙述达西定律并说明达西定律表达式中各项物理意义?式中:Q渗透流量;w过水断面;h水头损失(h=H 1H
5、 2,即上下游过水段面的水头差) ;I水力坡度;L渗透途径;K渗透系数。2何为渗透流速? 渗透流速与实际流速的关系如何?水流通过整个岩石断面(包括颗粒和孔隙)的平均流速。渗透流速等于实际流速乘以有效孔隙度。IKLh3影响渗透系数大小的因素有哪些? 如何影响?影响渗透系数的因素:岩石的孔隙性和水的物理性质。岩石孔隙越大、连通性越好、孔隙度越高渗透系数越大;水的粘滞性越小、渗透系数越大。 4简述汇制流网图的一般步骤?(1) 根据边界条件绘制容易确定的等水头线和流线。(2) 流线总是由源指向汇。(3) 根据流线和等水头线正交在已知流线和等水头线间插入其它部分。五、论述题1在等厚的承压含水层中,实际过
6、水断面面积为 400m2的流量为 10000m3/d,含水层的孔隙度为 0.25,试求含水层的实际速度和渗透速度。2有三个地层,每个 25m厚,互相叠置,如果在这个层组中设置一个不变流速的垂向水流场,使其顶部 h=120m,底部 h=100m,试计算内部两个边界处的 h值(设顶部地层的渗透系数为 0.0001m/d,中部地层为 0.0005m/d,底部地层为 0.001m/d) 。3考虑一个饱和、均质、各向同性、长方形、垂向剖面 ABC。其上部边界为 AB,底部边界为 DC,左侧边界为 AD,右侧边界为 BC,使 DC的距离为 AD的两倍。BC 和 DC是不透水的。AB是一个不变水头边界,h=100m。AD 被分为两个相等的长度,其上半部分为不透水,下半部分是不变水头边界,h=40m。试示意汇出流网图。4已知一等厚、均质、各向同性的承压含水层,其渗透系数为 15 m/d,孔隙度为 0.2,沿着水流方向的两观测孔 A、B 间距 L=1200m,其水位标高分别为 Ha=5.4m,H b=3m。试求地下水的渗透速度和实际速度。