武汉大学：《水力学 hydraulics》课程教学资源（PPT课件）第11章 渗流 Seepage Flow

WHU 第11章渗流 Seepage Flow 李大美教授、博士生导师 武汉大学

WHU 水力学 第11章 渗流 Seepage Flow 李大美教授、博士生导师 武汉大学

Chapter Il WHU Seepage Flow 11-1渗流基本概念 11-2渗流的达西定律 11-3渗流基本方程 11-4一维恒定渐变渗流 115井和集水廊道 11-6渗流的流网解

WHU Chapter 11 Seepage Flow 11-1 渗流基本概念 11-2 渗流的达西定律 11-3 渗流基本方程 11-4 一维恒定渐变渗流 11-5 井和集水廊道 11-6 渗流的流网解

11-1渗流基本概念 WHU 1、渗流: 液体在孔隙介质( Porous Meda)中的流动。 水力学所研究的渗流, 主要为水在土壤中的流动

WHU 11-1 渗流基本概念 1、渗流： 液体在孔隙介质(Porous Media)中的流动 。 水力学所研究的渗流， 主要为水在土壤中的流动

2、渗流的基本概念 WHU 汽态水 吸着水 毛细水 重力水 1)水在壤中的状 汽态水:水蒸汽; 吸着水和薄膜水:受分子力作用吸附于土粒表面; 毛细水:受表面张力作用在土隙间运动; 重力水:受重力作用在土隙间流动

WHU 2、渗流的基本概念 1）水在土壤中的状态 汽态水：水蒸汽； 吸着水和薄膜水：受分子力作用吸附于土粒表面； 毛细水：受表面张力作用在土隙间运动； 重力水：受重力作用在土隙间流动

2)壤的渗流特 土壤的渗流特性是指土壤通过水的能力。它与土 壤的孔隙大小、形状、分布等因素有关,还与 土壤中水的储量有关。 ①透水性指土壤允许水流通过的能力,主要与 如下因素有关: 孔隙率n:n=W/mm为孔隙体积;m 土样体积。^大,透水性愈好。 不均匀系数n:7=d6o/d0,do和d10分别为 能通过60%和10%土重的筛孔直径。7愈大, 愈不均匀

WHU 2）土壤的渗流特性 土壤的渗流特性是指土壤通过水的能力。它与土 壤的孔隙大小、形状、分布等因素有关，还与 土壤中水的储量有关。 ①透水性 指土壤允许水流通过的能力，主要与 如下因素有关： 孔隙率n: n = w / W, w为孔隙体积；W为 土样体积。 n愈大，透水性愈好。 不均匀系数η : η= d60 /d10 , d60 和d10分别为 能通过60%和10%土重的筛孔直径。 η愈大， 愈不均匀。 n =

②土壤分 WHU 均质土:渗透性质与空间位置无关。 非均质土:渗透性质与空间位置有关。 等向土:渗透性质与方向无关。 非等向土:渗透性质与方向有关。 本章仅讨论均质等向土壤中的 恒定渗流

WHU ②土壤分类 均质土：渗透性质与空间位置无关。 非均质土：渗透性质与空间位置有关。 等向土：渗透性质与方向无关。 非等向土：渗透性质与方向有关。 本章仅讨论均质等向土壤中的 恒定渗流

③给水度 WHU 是指在重力作用下,土壤能释放出来的水 体积与土样总体积之比。它与土壤种类 孔隙率、不均匀系数以及温度等因素 有关。 给水度=容水度-持水度

WHU ③给水度 是指在重力作用下，土壤能释放出来的水 体积与土样总体积之比。它与土壤种类 、孔隙率、不均匀系数以及温度等因素 有关。 给水度= 容水度- 持水度

3、流蕩型 WHU 1)渗流模型( Seepage ModeD) “取走”实际存在的土壤骨架 ,“代之”以连续水流: ①QQt ②③ 由此可用连续函数工具,求解 实际不连续的渗流问题

WHU 3、渗流模型 1）渗流模型（Seepage Model) “取走”实际存在的土壤骨架 ， “代之”以连续水流： ① Qm= Qt ; ② Jm= Jt ; ③ pm= pt 由此可用连续函数工具，求解 实际不连续的渗流问题

2)哭子流流速 WHU 由于采用了渗流模型,使得渗流模型的流速u 与真实渗流流速u′并不相等 U=△Q/△A u/n 式中n。因此在实 际问题中,特别是土坝设计中,应特别注意

WHU 2）关于渗流流速 由于采用了渗流模型，使得渗流模型的流速 u 与真实渗流流速 u′并不相等： u=△Q/△A u′= u/n 式中nu 。因此在实 际问题中，特别是土坝设计中，应特别注意

4、渗流分 WHU 1)按参数随时间变化分:恒定和非恒定渗流; 2)按参数沿流程变化分:均匀和非均匀渗流; 3)按参数的自变量个数:一元、二元、三元渗 流 4)按有无自由水面分:无压和有压渗流; 5)按水头损失与流速的关系分:线性和非线性 渗流

WHU 4、渗流分类 1）按参数随时间变化分：恒定和非恒定渗流； 2）按参数沿流程变化分：均匀和非均匀渗流； 3）按参数的自变量个数：一元、二元、三元渗 流； 4）按有无自由水面分：无压和有压渗流； 5）按水头损失与流速的关系分：线性和非线性 渗流