河渠间地下水的运动.ppt

* (2) 排水渠合理间距的确定 土地改良时，为了防止土地盐滞化和沼泽化，需要控制地下水位 的高度。最高水位不能超过 。 当河渠一定时，河渠水位h1和h2也一定，有下二式 解此方程组可得a和l，l为河渠的合理距离。 该方程组为非线性方程组，求解的方法有试算法。 试算法：先给出a值，代入(1)式求得l，再将a、l代入(2)式进行 计算，看等式两边是否相等,如果不等，从新给出a值，重复上计 算，直到(2)式两边相等为止。 特例， ，代入(2)式，可得： (3) 河渠间单宽流量的计算 a＞0时, 流入左河的水量：q = –W×a (负号表示流入左河) 1 流入右河的水量：q =W×(l – a) 2 a=0时，分水岭位于左河边的起始断面上 a＜0时,不存在分水岭,并且左河渗漏,由单宽流量公式 左河渗漏量： 右河获得的补给量： (4) 无入渗时潜水流的方程 无入渗时潜水流的方程为： 前式说明潜水位曲线为抛物线， 后式说明通过所有断面单宽流量是相等的。 (5) 非均质介质中的流量计算 ① 平行层面渗流的层状结构的含水层 这类含水层常见的有两层结构的含水层，下层的K比 上层小。这时下层为承压水，上层为潜水。 通过整个含水层的单宽流量： ② 沿水流方向渗透性突变的情况 水流通过渗透性不同的岩层时，其流量不变，分别为： 消去h 得： s 二、承压水的稳定运动 座标如图，其数学模型为： 将微分方程变为： 积分,得： 再积分： 单宽流量： 对上式两边求导，得： 此式为承压水一维稳定流的水头线方程。 由Darcy定律 此式为承压水一维稳定流任一断面的流量。 得： 三、承压——无压流动 承压段： 无压段： 因为，q1 = q2 可求得： 将l0代入上q1或q2公式，可得承压—无压的单宽流量： §2—2 河渠间地下水的非稳定运动 潜水回水：在地表水和两岸潜水存在水力联系的情况下，河水 位（或库水位）的抬高，会引起潜水位相应的抬高，这种现象通 常称为潜水回水。 引渗回灌：利用河渠地表水的侧渗作用来补充地下水，以达到 灌溉农田的目的。 一、河渠水位迅速上升（或下降）为定值时，河渠间地下水的 非稳定运动 （一）假设条件 (1) 含水层均质，各向同性，位于水平隔水层上，上部入渗量 可忽略不计，即设W=0，河渠引渗后的潜水流可视为一维流； (2) 潜水流的初始状态为稳定流，水位可用下式表示 (3) 两侧河渠水位同时出现水位上升，发生瞬时回水，左河水位 自h0,0上升至h0,t，右河自hl,0上升至hl,t。 （二）数学模型的建立和求解 如图坐标，可得如下数学模型： 模型的解为： 式中： 为相对距离； 为相对时间； 潜水流厚度的平均值 其中 h m ----为左渠廻水前后水位的平方差； ---为右渠廻水前后水位的平方差； ---为河渠水位函数，当 在0~~1之间时，可查下表 求得。 ---可根据 求得。 此式为河渠水位迅速上升后保持不变，计算河渠任一断面任一 时刻水位的公式。 任一断面单宽流量： 上式对x求导，并代入Darcy定律 得： 式中：qx,0—x断面处回水前单宽流量； q —x断面处回水后t时刻的单宽流量； —河渠流量函数； G的确定查书中P135表9-3。 说明：① 与稳定流不同，流量随时间和坐标变化。 ② 不同断面的流量也不同。 X，t t时间内的总单宽流量： 对上流量公式在0~t时刻积分得： 此式为引渗开始经历时间t后任一断面的总单宽流量 H查书中P136表9-4。 二、河渠水位变化时，河渠间地下水的非稳定运动 河水位的变化一般是连续的或者呈阶梯状变化。对于 连续的变化，近似地概化为阶梯状，如图。每个阶梯认 为是定水位，求解。然后再用叠加原理计算。 如图，将其划分为n个阶梯，将一个回水问题分解为 把相邻阶梯的水位 作为回水前后的水 位，求该阶梯在t时 刻x处响应值，然 后进行叠加。 几个回水问题， 断面上潜水位公式： 同理，可得单宽流量公式： 三、应用分析 当l→∞， →0时，双侧有河渠渗透转变为半侧 有河渠渗透的半无限问题，如图。 断面x,在t时刻的水位公式： F(λ)可查表求得。