1、第十二章 渗流,本章研究的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、闸坝基础内均存在地下水的渗流运动，环境治理领域滤池等过滤设备、垃圾渗滤液。渗流属于水力学的一个专门问题，它同其它学科有着十分密切的关系。,渗流基本概念,（1）无压渗流：位于不透水地基上并且具有自由面（也称为浸润面）的渗流。无压渗流主要求解渗流流量和地下水面线（浸润线）的分析计算。 （2）有压渗流：位于不透水层之间的渗流。有压渗流除计算渗透流量，还要计算水工建筑物底板受到的压力。 （3）水在土壤中存在形式有四种：气态水、薄膜水或附着水、毛细水和重力水。渗流是研究重力水在土壤中的运动规律。 （4）根据土壤的性质可将
2、其分为均匀和非均匀的、等向和非等向的。水力学中的渗流主要研究重力水在均质等向土壤中的运动规律。,渗流模型,由于自然界土壤组成的复杂性，地下水在土壤孔隙中流动的真实情况难以完全了解和表达，因此，引入了渗流模型的概念。渗流模型是指：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的连续流动。但是建立渗流模型必须与实际渗流保持相同的边界条件、渗流流量和水头损失。,引入渗流模型，就可以把渗流的运动要素看作是在渗流场空间内的连续函数，可以用前面的一般水力学方法对渗流进行研究。还需要注意的是：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
3、。,渗流基本定律 达西（HDarcy）定律,达西通过大量的实验研究，得到均匀层流渗流的过水断面平均流速为v = kJ式中：J是渗流水力坡度（渗透坡降）； k是土壤的渗透系数，表示土壤渗透能力的 大小，它具有流速的量纲。,根据实验条件，达西定律的适用范围是：恒定均匀层流渗流，并且土体结构没有被破坏，或者说不存在土体的渗透变形。层流渗流也称为线性渗流，这时渗流流速与渗透坡降J的一次方成正比。紊流渗流也称为非线性渗流，达西定律表达式对紊流渗流不适用。渗透系数k是渗流计算中的重要参数，通常由室内或在施工现场进行测定，初估时可以根据经验总结的资料或经验公式确定（表12-1）。,由达西定律推广可以得到计算
4、无压渐变渗流断面平均流速的杜比（Dupit）公式式中：H 是基准面以上的测压管水头，或称为水面高程，是渗透坡降。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。,地下明渠恒定均匀渗流,对于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：v = k i （1214）q = k i h0 （1217）式中：i是不透水层的底坡，对于均匀渗流，i等于渗透坡降J。h0为均匀渗流的水深。,（1）无压完全井的渗流计算渗流出水量 （1239）式中：H为无压含水层的水深，h0为井中水深，R是井的影响半径，r0是井的半径。 （2）无压非完全井的渗流流量计算非完全井是指底座落在透水层上的井。由于井底也向井内渗水，在其它条件完全相同的情况下，非完全井的出水量应该大于完全井。因此非完全井的出水量等于完全井渗流流量公式乘上大于1的经验系数，可参见有关资料。,井和井群的渗流计算,（3）井群计算井群同样分为有压和无压井群、完全和非完全井群，我们只讨论无压完全井群。假设每个井的出水量Qi相等，根据势流叠加原理和无压完全井的计算公式，得到井群总出水量为（1257） 式中：H为未抽水时含水层的深度；h为某一点A的含水层水深；R为井群的影响半径；ri是第i个井到A点的距离，n是抽水井的个数。,
