西北农林科技大学：《水力学》课程教学课件（打印版）第十三章 渗流 Seepage flow

Hydraulics 水力学 第十三章渗流 Seepage flow

第十三章渗流(seepage flow) 广义上讲，渗流是指流体在孔隙介质中的流动。流 体包括水、石油及气体等各种流体：孔隙介质包括 土壤，岩层及堆石体等各种多孔和裂隙介质。在水 利工程中，渗流则是指水在土壤或岩层中的流动， 又称为地下水运动。 渗流理论在水利、土建、给水排水、环境保护、地 质、石油、化工等许多领域都有广泛的应用。在水 利工程中，最常遇到的渗流问题有：土壤及透水地 基上水工建筑物的渗漏及稳定，水井、集水廊道等 集水建筑物的设计计算，水库及河渠边岸的侧渗 等，如图13-1所示

§13.1渗流的基本概念 渗流力学：它是专门来研究渗流运动规律及应 用的一门技术科学。 土木水利工程中：主要是指水在地表面以下的 土壤或岩层中的流动，因此这种渗流称为地下 水流动。 专门研究地下水运动规律及其应用的科学为 “地下水动力学” 环境岩土工程问题：渗流十污染物质对流扩散

第十三章渗流（seepage flow) 这些渗流问题，就其水力学内容 来说，主要应解决以下几个问题： (1)确定渗透流量 (2)确定浸润线的位置 (3)计算渗透压强及渗透压力 (4)计算渗透流速

§13.1渗流的基本概念 汽态水— 以水蒸汽形式存在于土壤孔 隙中的水 吸着水和薄膜水—受分子力作用而挟 、水在土壤 中的存在形式 持于土中的水 毛细水一受表面张力而移动的水 重力水一重力作用下在土壤孔隙中 运动的水

一.水在土壤中存在的状态 按照水的 厂非饱和带 非地和带 存在状态 分 饱和带 浸润面：重力水与 毛细水的分界面，实 际应为饱和带和非 饱和带的分界面. 饱和带水按其 潜水 含水层的埋藏分 承压水（自流水） 条件，可以

土的密实程度一用孔隙率n来反映 孔隙的体积o n=士体总体积 疏松的土，n大，其透水能力强 土体颗粒的均匀程度一用不均匀系数来反映 二、土的 渗流特性 1=4o 颗粒均匀的土体，1=1，其透水能力强 均质土 依土体的渗流特性是「 否随空间位置而变化 非均质土 土体的结构 一分别表示占60% (依土体透水性能在 「各向同性土 和10%重量的土粒所能通过 各个方向是否相同各向异性土一 的筛孔直径

二.土壤的渗流特性 *三相草图 V=Vv+Vs 空气Va 孔隙Vy 水w 架Vs 骨架Vs Vs

二.土壤的渗流特性 孔隙率： →n='乳1Vs 含水率日 土壤中所容纳水的体积 空气V, 和土壤总体积之比 水w 0=V本/V急=(w/) 骨架Vs 0max =Vv/V=n 饱和度S: 土壤中能容纳水的体积和 土壤孔隙体积之比 S=1饱和 S<1非饱和

三、渗流模型 实际渗流发生在孔隙空间，是极不规则的运动。 要确定每一个孔隙中的渗流是非常困难的。从工程 的角度分析也没有必要。工程上所关心的主要是渗 流的宏观运动。 因此，提出一个渗流模型代替实际渗流