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《水力学》复习指南第一章绪论一连续介质和理想液体假设1.连续介质模型连续介质模型—由密集质点构成的、内部无间隙的液体质点—含有大量分子的,与一切流动空间相比体积可忽略不计的具有一定质量的液体微团2.理想液体忽略粘滞性的液体一液体的主要物理性质1.惯性与重力特性掌握水的密度ρ和容重γ;水银的密度ρ汞=13550kg/m32.粘滞性液体的粘滞性是液体在流动中产生能量损失的根本原因描述液体内部的粘滞力规律的是牛顿内摩擦定律:切应力(算粘滞力时需乘以__,液体黏度随温度升高而降低,气体黏度随温度升高而升高)牛顿内摩擦定律适用范围1牛顿流体;2层流运动;3)动力黏滞系数和运动黏滞系数的单位;3.可压缩性在研究水击时需要考虑4.表面张力特性进行模型试验时需要考虑
(三)作用在液体上的两类作用力第二章水静力学水静力学包括静水压强和静水总压力两部分内容通过静水压强和静水总压力的计算,我们可以求作用在建筑物上的静水荷载
(一)静水压强主要掌握静水压强特性,等压面,水头的概念,以及静水压强的计算和不同表示方法1.静水压强的两个特性
(1)静水压强的方向垂直且指向受压面
(2)静水压强的大小仅与该点坐标有关,与受压面方向无关,
2.等压面与连通器原理在只受重力作用,连通的同种液体内,等压面是水平面它是静水压强计算和测量的依据)3.重力作用下静水压强基本公式(水静力学基本公式)p=p0+ρgh或其中z—位置水头,p/ρg—压强水头,测压管高度(z+p/ρg)—测压管水头请注意,“水头”表示单位重量液体含有的能量重点计算压强、画压力体、压力分布图4.压强的三种表示方法绝对压强p′,相对压强p,真空度pv它们之间的关系为p=p′-papv=│p│(当p<0时pv存在)相对压强p=ρgh,可以是正值,也可以是负值要求掌握绝对压强、相对压强和真空度三者的概念和它们之间的转换关系1pa工程大气压=98000N/m2=98KN/m2下面我们讨论静水总压力的计算计算静水总压力包括求力的大小、方向和作用点,受压面可以分为平面和曲面两类根据平面的形状对规则的矩形平面可采用图解法,任意形状的平面都可以用解析法进行计算
(一)静水总压力的计算1平面壁静水总压力
(1)图解法大小P=Ωb,Ω--静水压强分布图__方向垂直并指向受压平面作用线过压强分布图的形心,作用点位于对称轴上静水压强分布图是根据静水压强与水深成正比关系绘制的,只要用比例线段分别画出平面上俩点的静水压强,把它们端点__起来,就是静水压强分布图
(2)解析法大小P=pcA,pc—形心处压强方向垂直并指向受压平面作用点D通常作用点位于对称轴上,在平面的几何中心之下求作用在曲面上的静水总压力P,是分别求它们的水平分力Px和铅垂分力Pz,然后再合成总压力P
(3)曲面壁静水总压力1)水平分力Px=ρcAx=ρghcAx水平分力就是曲面在铅垂面上投影平面的静水总压力,它等于该投影平面形心点的压强乘以投影面__要求能够绘制水平分力Px的压强分布图,即曲面在铅垂面上投影平面的静水压强分布图2〕铅垂分力Pz=ρgV,V---压力体体积在求铅垂分力Pz时要绘制压力体剖面图压力体是由自由液面或其延长面受压曲面以及过曲面边缘的铅垂平面这三部分围成的体积当压力体与受压面在曲面的同侧,那么铅垂分力的方向向下;当压力体与受压面在曲面的两侧,则铅垂分力的方向向上3〕合力方向α=arctg第三章水动力学基础这一章主要掌握液体运动的基本概念和基本方程,并且应用这些基本方程解决实际工程问题下面我们首先介绍有关液体运动的基本概念
(一)液体运动的基本概念(两种描述方法拉格朗日法和欧拉法)
1.流线的特点反映液体运动趋势的图线流线的性质流线不能相交;流线不能转折
2.流动的分类(会判断)非恒定流均匀流:过水断面上恒定流非均匀流渐变流急变流在均匀流和渐变流过水断面上,压强分布满足
3.欧拉法(时变加速度、位变加速度)流线方程和迹线方程
(二)液体运动基本方程
1.恒定总流连续方程v1A1=v2A2Q=vA利用连续方程,已知流量可以求断面平均流速,或者通过两断面间的几何关系求断面平均流速连续性微分方程不可压缩流体的连续性微分方程
2.恒定总流能量方程(实际流体的能量方程要加上水头损失)J=hw/L—水力坡度,表示单位长度流程上的水头损失能量方程中的最后一项hw是单位重量液体从1断面流到2断面的平均水头损失
(1)能量方程应用条件恒定流,只有重力作用,不可压缩渐变流断面,无流量和能量的出入
(2)能量方程应用注意事项:三选选择统一基准面便于计算选典型点计算测压管水头选计算断面使未知量尽可能少(压强计算采用统一标准)
(3)能量方程的应用它经常与连续方程联解求断面平均流速,管道压强,作用水头等文丘里流量计是利用能量方程确定管道流量的仪器毕托管则是利用能量方程确定明渠(水槽)流速的仪器当我们需要求解水流与固体边界之间的作用力时,必须要用到动量方程4各项意义单位重量液体所具有的位置势能,或位能;某点到基准面的位置高度,或位置水头单位重量液体所具有的压强势能,或压能;该点的测压管高度,或压强水头;单位重量液体所具有的总势能;该点测压管液面的总高度,或测压管水头单位重量液体所具有的动能;该点的流速高度,或流速水头单位重量液体所具有的机械能;该点的总水头沿元流机械能守恒,故又称能量方程;沿元流各点总水头相等,总水头线水平
3.恒定总流动量方程∑Fx=ρQ(β2v2x-β1v1x)投影形式∑Fy=ρQ(β2v2y-β1v1y)∑Fz=ρQ(β2v2z-β1v1z)β—动量修正系数,一般取β=
1.0式中∑Fx、∑Fy、∑Fz是作用在控制体上所有外力沿各坐标轴分量的合力,V1iV2i是进口和出口断面上平均流速在各坐标轴上投影的分量动量方程的应用条件与能量方程相似,恒定流和计算断面应位于渐变流段应用动量方程特别要注意下面几个问题2动量方程应用注意事项a动量方程是矢量方程,要建立坐标系(所建坐标系应使投影分量越多等于0为好,这样可以简化计算过程)b流速和力矢量的投影带正负号(当投影分量与坐标方向一致为正,反之为负)c流出动量减去流入动量d正确分析作用在水体上的力,一般有重力、压力和边界作用力作用在水体上的力通常有重力、压力和边界作用力e未知力的方向可以任意假设(计算结果为正表示假设正确,否则假设方向与实际相反)通常动量方程需要与能量方程和连续方程联合求解
(三)三元流分析的基础*液体微团运动的基本形式平移、线变形、角变形、旋转
2.有旋流动与无旋流动的区别当ωx=ωy=ωz=0,为无旋流动或称有势流动(记住公式)
3.平面势流的特点可扩展到三维流动(流函数、势函数)满足无旋条件=0—存在势函数φ满足连续方程0第四章
(1)相似原理1.流动相似的特征几何相似运动相似动力相似2.相似理论在满足几何相似的前提下,动力相似是实现流动相似的必要条件,即要求在模型和原型中作用在液体上的各种力都成比例一般性的牛顿普遍相似准则(Ne)P=(Ne)M牛顿数(表示某种力与惯性力的比值)F可以是任何种类的力,下标P和M分别表示原型和模型的物理量这就是实现流动动力相似的牛顿相似准则在实际水利工程中作用在水流上的主要作用力是重力、惯性力和紊动阻力,粘滞阻力,通常难以全部满足相似要求但是只要保证主要的作用力相似,也可以使模型试验的精度满足实际工程的需要
3.粘滞力相似准则(雷诺准侧)(Re)P=(Re)M,流速比尺流量比尺
4.重力相似准则(弗汝德相似准则)(处于阻力平方区的明渠水流要求满足重力相似准则和紊动阻力相似的条件为)(Fr)P=(Fr)M,,式中nP、__分别是原型和模型的糙率,λn,λL分别是模型的糙率和长度比尺满足重力相似准则条件下其它物理量的比尺关系流速比尺流量比尺时间比尺作用力比尺例3,某泄水闸门宽b=8m泄放设计流量Q=30m/s,现进行模型试验,取λl=20,并测到某流速Vm=
0.894m/s,求模型中的闸门宽、流量和原型该点流速解研究明渠水流,满足重力相似准则和阻力平方区流速满足流量比尺λQ==
1788.
855.压力相似准侧(欧拉准则)(Eu)P=(Eu)M,模型试验相似准则的选择,看是哪个力是起作用,选择对应的准则
(二)量纲分析
1.瑞利法
2.π定理(重点,要求掌握步骤)第五章水头损失在讨论恒定总流能量方程时我们曾经介绍过,水头损失hw是非常复杂的一项内容,我们将就讨论水头损失以及与水头损失有关的液体的流态
(一)水头损失的计算方法
1.总水头损失hw=∑hf+∑hj
(1)沿程水头损失达西公式圆管λ—沿程水头损失系数R—水力半径圆管
(2)局部水头损失ζ—局部水头损失系数从沿程水头损失的达西公式可以知道,要计算沿程水头损失,关键在于确定沿程水头损失系数λ而λ值的确定与水流的流态和边界的粗糙程度密切相关下面我们就首先讨论液体的流态
(二)液体的两种流态和判别1液体的两种流态雷诺实验层流—液体质点互相不混掺的层状流动hf∝V
1.0紊流—存在涡体质点互相混掺的流动hf∝V
1.75-2当流速比较小的时候,各流层的液体质点互相不混掺,定义为层流当流速比较大的时候,各流层内存在涡体,并且流层间的质点互相混掺,定义为紊流那么液体的流态怎样进行判别呢?
2.流态的判别雷诺数Re,明槽Rek=575圆管Rek=2300流态的判别的概化条件Re<Rek层流;Re>Rek紊流判别水流流态的雷诺数是重要的无量纲数,它的物理意义表示惯性力与粘滞力的比值
3.圆管层流流动1断面流速分布特点抛物型分布,不均匀2沿程阻力系数层流流动的沿程水头损失系数λ只是雷诺数的函数,而且与雷诺数成反比那么紊流中λ是怎么计算的呢?首先要了解一下紊流的特性
4.紊流运动特性
(1)紊流的特征—液层间质点混掺,运动要素的脉动
(2)紊流内部存在附加切应力
(3)紊流边界有三种状态紊流中当Re较小<
0.3水力光滑当Re较大>6水力粗糙;当Re介于两者之间过渡区
(4)紊流流速分布(紊流流速分布比层流流速分布更加均匀)对数流速分布指数流速分数当Re<105n=1/7通过尼古拉兹实验研究发现紊流三个流区内的沿程水力摩擦系数的变化规律
5.λ的变化规律尼古拉兹实验(人工粗糙管)层流区λ=f1Re=光滑区λ=f2Re紊流区过渡区λ=粗糙区λ=紊流粗糙区也称为紊流阻力平方区,沿程水力摩擦系数λ与雷诺数无关,所以沿程水头损失与流速成正比与雷诺实验结果一致在实际水利工程中常用舍齐公式和曼宁公式计算流速或沿程水头损失,需要掌握
6.谢才公式与曼宁公式谢才公式曼宁公式适用紊流阻力平方区通常水头损失计算常用
7.突扩和突缩的局部水头损失系数(记住公式及极限值)第六章有压管流
(一)有压管道恒定流1.小孔口恒定出流自由出流淹没出流μ—流量系数,μ=
0.60~
0.62z—上下游水位差
2.管嘴恒定出流流量公式—管嘴流量系数=
0.82工作条件l=(3~4)d管嘴与孔口相比,收缩断面C—C处存在负压,所以同样条件下,管嘴的流量系数大,表明其过流能力大
(二)简单管道水力计算
(1)短管和长管
(2)管流的计算任务a)求过流能力Qb确定作用水头Hc测压管水头线和总水头线的绘制3短管水力计算自由出流流量公式流量系数b淹没出流公式
(4)长管水力计算:特点忽略不计基本公式—流量模数
(5)水头线绘制注意事项
(1)局部水头损失集中在一个断面
(2)管中流速不变,总水头线平行于测压管水头线
(3)总水头线总是下降,而测压管水头线可升可降
(4)当测压管水头线在管轴线(位置水头线)以下,表示该处存在负压
(5)注意出口的流速水头(自由出流)或局部损失(淹没出流)下面我们举例说明简单管道的水力计算方法例1倒虹吸管,已知Q=
0.5m3/s,管径d=
0.53mn=
0.014,l=70m,上下游的流速水头忽略不计,ζ进口=
0.4,ζ弯=
0.2,ζ出口=
1.0求上下游水位差z解∴
(三)管道非恒定流—水击(不作要求)1.水击现象(画图)水击定义当阀门突然启闭,流速急剧改变引起水流压强大幅度升降,向上游或下游传播,并在边界上反射的现象(水击压强以压力波的形式向上游或下游传播)2水击的波速和相长水击波速相长____相长是水击波传播一个来回的时间,L是管长)周期____3水击分类
(1)直接水击Ts≤T从边界反射减压波尚未回到阀门处,阀门已关闭,水击压强达到最大值
(2)间接水击Ts>T(与上反之)4直接水击压强计算因此在水利工程中的水轮机、泵站的压力管道设计中,必须十分重视水击的影响,防止发生水击破坏延长闸门的关闭时间和缩短压力管道的长度,使管道内产生间接水击是降低水击压强的有效措施第七章明渠流动明渠流动主要讨论四部分内容
1.明渠均匀流水力计算;
2.明渠水流流态的判别;
3.水跃及水跃共轭水深计算;
4.明渠非均匀流水面曲线分析和计算
(一)明槽均匀流
1.均匀流特征
(1)水深,底坡沿程不变(过水断面形状尺寸不变)
(2)断面平均流速沿程不变
(3)三线平行J=Jz=i总水头线、水面线、渠底
2.均匀流形成条件恒定流,长直棱柱体渠道,正坡渠道,糙率沿程不变
3.明槽均匀流公式Q=VA∴—流量模数
4.明槽均匀流水力计算类型
(1)求流量Q
(2)求渠道糙率n
(3)求渠道底坡
(4)设计渠道断面尺寸求正常水深h
0、底宽b对于以上问题都可以直接根据明渠均匀流公式进行计算
5.水力最优断面的计算二明槽水流的流态和判别
1.明槽水流三种流态缓流急流临界流在这里我们要注意把明槽水流的三种流态与前面讨论过的层流、紊流区分开来缓流、急流、临界流是对有自由表面的明槽水流的分类;层流、紊流的分类是对所有水流(包括管流和明槽水流)都适用;
2.明槽水流流态的判别判别指标VwFrhk,ik(均匀流)缓流VVwFr<1hhki<ik急流VVwFr>1hhkiik临界流V=VwFr=1h=hki=ik
3.佛汝德数Fr佛汝德数Fr是水力学中重要的无量纲数,它表示惯性力与重力的对比关系,与雷诺数一样也是模型实验中的重要的相似准数,雷诺数表示惯性力与粘滞力的对比关系
(3)断面比能Es>0缓流<0急流=0临界流断面比能Es是以过明渠断面最低点的水平面为基准的单位重量水体具有的总机械能需要注意,不同断面的断面比能,它的基准面是不同的,所以断面比能沿流程可以减少,也可以增加或不变,均匀流各断面的断面比能就是常数
(4)临界流方程一般断面)临界水深hk(矩形断面)注意临界水深是流量给定时,相应于断面比能最小值时的水深
(5)临界底坡ik均匀临界流时的底坡i=ik,须要强调,缓坡上如果出现非均匀流,那么缓流、急流都可以发生对于陡坡也同样如此
(三)水跃和跌水
1.跌水由缓流向急流过渡水深从大于临界水深hk变为小于临界水深,常发生在跌坎和缓坡向陡坡过渡的地方2.水跃由急流向缓流过渡产生的水力突变现象水平矩形断面明渠水跃
(1)水跃方程J(h1)=J(h2)
(2)共轭水深公式和
(3)水跃长度lj=
6.9h2-h1例3矩形渠道i=
0.0007,b=2m,n=
0.0248,当h0=
1.5m时,求渠内流量Q和流态?[解](这是求渠道过流能力的问题首先计算明渠断面几何参数)__A=bh==3m2湿周X=b+2h=5m水力半径:R=A/X=
0.6m(代入明渠均匀流公式)Q=
2.28m3/s即该渠道能通过流量v=Q/A=
0.76m/s,Fr=v/√gh=
0.
1981.0故为缓流hk=√q2/g=
0.467mh=
1.5m故为缓流例4平板闸门局部开启,Q=
20.4m3/s,出闸水深h1=
0.62m,b=5m下游水深ht=
2.0m,是否发生水跃?假如在h1处发生水跃,求跃后水深h2和水跃形式解(首先判断出闸水流的流态)(单宽流量)取 α=
1.0∵h1<hk∴是急流h1=
0.62mh2ht所以为远驱式水跃
(四)明槽恒定非均匀流特征
(1)h沿流程改变
(2)v沿流程改变;
(3)水面线不平行于渠底, Jz≠i(水面线不再是平行于渠底的一条直线)
(五)棱柱体明槽恒定非均匀流水面曲线分析1.基本方程(dh/ds表示沿流程水深的变化规律)
2.水面曲线分类壅水曲线(水深沿流程增加)降水曲线(水深沿流程减小)2.底坡分类i<ik缓坡i>0正坡i=ik临界坡i<ik陡坡i=0平坡i<0 逆坡3.两条水深控制线
(1)i>0,存在N-N线(正常水深h控制线)
(2)各种底坡都存在k-k线(临界水深hk控制线,沿程不变)
(3)N-N线与K-K线划分12个流区
5.水面线变化规律2条水深线把5种底坡上的流动空间划分为12个流区,每个流区有一条水面曲线,共有12条不同类型的水面曲线,他们的变化规律总结如下
(1)每个流区只出现一种水面线
(2)a、c为壅水曲线,b为降水曲线
(3)接近K-K线趋于正交;(发生跌水或水跃)接近N-N线趋于渐近(除a
3、c3线)
(4)控制断面急流在下游,缓流在上游
(5)正坡长渠道无干扰的远端趋于均匀流4.水面线连接的规律
(1)缓流向急流过渡——产生跌水
(2)急流向缓流过渡——产生水跃
(3)缓流缓流,只影响上游
(4)急流急流,只影响下游
6.水面曲线分析实例:例1:缓坡连接缓坡后接跌坎i1>i2a1线和N2线后出现并且加粗图示缓坡接缓坡i1>i2上游来流为均匀流下游也趋向于均匀流从N1线要与N2线连接根据水面线连接的原则,缓坡连接缓坡影响上游段,即上游形成a1型壅水曲线从另一角度分析若在下游坡从N1到N2,则在b1区发生壅水曲线,这是不可能的此例也说明底坡改变将产生非均匀流例2陡坡连接缓坡分析水深从陡坡h1<hk转入缓坡h2,水面线必为壅水曲线然而,无论在陡坡b2和缓坡b1区均不发生壅水,这就是从急流到缓流必定发生水跃,水跃的位置有三种情况,需根据共轭水深条件经计算确定下面我们介绍恒定非均匀流水面曲线的计算六恒定非均匀流水面曲线计算1基本方程分段求和法(差分方程)差分方程用平均水力坡度代替某点的水力坡度2计算步骤1定性分析棱柱体渠道水面线(确定壅水或降水,非棱柱体不用分析)2确定控制断面水深(急流向下游,缓流向上游计算)3设相邻断面水深,取△h=
0.1~
0.3m把渠道分成若干断面第八章堰流
(一)堰流和闸孔出流图示堰流和闸孔出口,堰和闸通常是一体的当闸门对水流不控制时,这就是堰流当闸门从上面对水流控制,这就是闸孔出流1.堰闸出流的区别(课外知识不做要求)堰流和闸流的判别平顶堰≤
0.65闸孔出流>
0.65堰流曲线堰≤
0.75闸孔出流>
0.75堰流
2.堰流:(掌握)1堰流基本公式:根据能量方程可以导出m—流量系数(与堰型、进口尺寸、堰高P,及水头H有关)ε1—侧收缩系数(与堰型、边壁条件、淹没程度、水头H,孔宽、孔数有关)σs—淹没系数(与水头H和下游水深有关)2)三种堰型薄壁堰测流实用堰WES堰特点H=Hdmd=
0.502H变化,相应m也变化宽顶堰:m__x=
0.385,淹没堰流的水流特性,淹没条件>
0.8σs<1(图)3计算任务1确定过流能力Q2确定流量系数m:3确定眼堰顶水头H
03.闸孔出流闸门形式可以分成平板闸门和弧形闸门,出图1水流特征收缩断面水深2基本公式—流量系数=F(闸门形式,闸底坎形式)—淹没系数,出现远离或临界水跃时,=1下面举例说明闸孔出流计算.例:矩形渠道中修建单孔平板闸门b=3mH=6me=
1.5m下游水深ht=
3.6m求:通过的流量解
(1)不考虑淹没影响=
0.25<
0.65图缩小放此屏后侧∴闸孔出流∵宽顶堰上平板闸门由于下游水深ht=
3.6m,是否淹没还需要判断2判断淹没情况:当查ε2=
0.622收缩端面水深为hc=ε2e=
0.933m求对应于hc的共轭水深以判别是否淹没∵hc2ht∴自由出流淹没系数σs=1我们比较一下堰流和闸孔出流的过流能力.堰流闸孔出流在同样的条件下,水头H的增加,堰流量要比闸孔通过的流量增加的快得多所以在水利工程中经常利用堰及时排放汛期的洪水
(二)水流衔接水利工程中,从溢流坝、泄洪陡槽、闸孔、跌坎等水工建筑物下泄的水流具有流速高、动能大而且集中因此我们必须要采取工程措施,消耗水流多余的能量,使下泄水流与下游河道能平顺地衔接否则如果不采取工程措施,就会造成下游河床严重的冲刷,影响水工建筑物的正常运行水流衔接形式—淹没系数,它代表下游水深ht与收缩断面水深的共轭水深的比值1)当ht<远驱水跃,σj1从图中可知远驱水跃在渠道中出现急流段,对河床冲刷能力强,不利于河床和建筑物的安全2)当ht=临界水跃,σj=1,临界水跃十分不稳定,水流条件微小的改变,会使临界水跃变为其它形式的水跃3)当ht>淹没水跃σj>1
(三)水流消能(不作要求)根据上面的分析,我们可以知道,远驱水跃存在急流段对下游最为不利;临界水跃不稳定,容易变为远驱水跃对于淹没水跃,当淹没系数大于
1.2时,也不利于消能因此通常需要采取修建消力池等工程措施,形成淹没系数为
1.05~
1.10的淹没水跃与下游水流衔接
1.常用消能方式(
(1)底流消能—水跃消能(利用从急流到缓流产生水跃的剧烈翻腾的旋滚,消耗水流多余的能量,适用于中低水头和地质条件差的情况,在渠道中闸和跌坎的下游广泛应用)
(2)挑流消能(在泄水建筑物末端修建跳坎,把下泄水流挑射到远离建筑物的地方,水流在空中跌落扩散,落入河道与水流碰撞,产生强烈紊动混掺,消耗大量能量,多用于高水头和地质条件好的情况)
2.底流消能底流消能一般采用消力池形式1消力池的类型:a降低护坦形成消力池b护坦末端修建消力坎c综合式消力池
(2).降低护坦消力池设计1消力池深d根据图示的几何关系消力池深d等于ad=σj-△z-ht其中消能池通常也可以用下式估算池深d d=σj-ht2消力池长度的计算由于消力池末端池壁的作用消力池中水跃长度比自由水跃Lj短Lk=
0.7~
0.8Lj3设计流量池深设计流量-ht__xQ池长设计流量Q__x(保证水跃不发生在池外)例1(如图示水闸)已知(闸前水深)H=5m,(开度)e=
1.25m下游水深ht=
2.3m求
(1)收缩断面水深hc2判别是否要建消力池
(3)粗估消力池深解
(1)计算hc(闸孔出流)假设自由出流,令H0=H(单宽流量)∴(说明行进流速对计算过流能力有影响)(查平板闸门垂直收缩系数表)查得ε2=
0.622∴hc=ε2e=
0.78m2判别水跃形式求hc对应的跃后水深∵>ht∴所以产生远驱水跃下游需要建消力池d=σj-ht第九章渗流
(一)渗流渗流运动是指水在有孔隙的土壤或岩石中的流动,如在土坝、井、闸坝的基础内均存在地下水的渗流运动(由于自然界土壤组成的复杂性,地下水在土壤孔隙中的流动难以完全了解和表达,因此引入了渗流模型的概念)1渗流模型
(1)概念忽略全部土壤颗粒的体积(或存在),认为地下水的流动是连续地充满整个渗流空间
(2)渗流模型的条件与实际渗流保持相同的边界条件、渗流流量和水头损失需要注意的是土壤中实际渗流的流速是大于在渗流模型中计算得到的渗流流速,在渗流中讨论的都是模型渗流流速2.渗流基本定律
(1)达西定律:断面平均流速υ=kJ式中J—渗透坡降;k—土壤的渗透系数,表示土壤渗透能力的大小适用范围恒定均匀层流渗流3.恒定无压渐变渗流基本公式—杜比公式式中H—测压管水头,(或称为水面高程),J—渗透坡降(对于渐变渗流,同一过水断面上的渗透坡降可以认为是常数,因此同一渗流断面上各点的流速为定值)
(1)无压均匀渗流(地下河槽均匀渗流的断面平均流速和单宽渗流流量可以用下式计算)υ=kiq=kih0在工程中经常打井取水或者用来降低施工区域地下水位4.井的渗流计算
(1)井的分类无压井—在无压含水层有压井—井底深入到承压含水层完全井—井底落在不透水层上非完全井—井底未落在不透水层上
(2)无压完全井(前图引过来)出水量式中H—无压含水层水深,h0—井中水深,R—影响半径,r0—井的半径浸润线方程h为距井中心r处地下水深
(6)在缓坡明渠中可能发生的流动是()a、均匀缓流;b、均匀急流;c、非均匀缓流;d、非均匀急流答案a、c、d液流PAGE9。