流体力学—渗流..pptVIP

§9-3 集水廊道和井 集水廊道和井是汲取地下水源和降低地下水位的集 水构筑物，在铁路、公路、建筑、市政等土建工程中应 用甚广。 一、集水廊道（渗沟、盲沟）产水量计算 集水廊道的产水原理 廊道断面形状有：圆形、矩形、拱形等 仅讨论廊道底位于不透水层的平坡矩形断面情况 §9-3 集水廊道和井 1 .单侧产水量 因 故 （分离变量） 积分 得 §9-3 集水廊道和井 式中b为集水廊道沿纵向的长度；L为影响范围， 可由现场实验确定。 2 .集水廊道总产水量 §9-3 集水廊道和井 【例1】为保证位于平底不透水岩层上的建筑基坑内的正常施工 ，在基坑边壁底部设有排水明沟以截获基坑外围地下水。已知含水层深 m，渗流系数 m/day，明沟排水的影响范围 m，明沟内水深 m，试求明沟单宽排水流量 。 §9-3 集水廊道和井 二、潜水井（无压井）产水量计算 仅研究完全潜水井 潜水井的产水量计算公式推导 §9-3 集水廊道和井 分离变量 积分 得 上式即为完全潜水井的产水量计算公式。 §9-3 集水廊道和井 式中R为井的影响半径，近似计算时，可按 估算，这里S=H-h为水位最大降深。 三、自流井（承压井）的产水量计算 仅研究完全自流井 自流井的产水量计算公式推导 以ht情况为例 §9-3 集水廊道和井 分离变量 §9-3 集水廊道和井 积分 得 上式即为ht时的完全自流井产水量计算公式，式中 t为含水层厚度。 思考题：上式是否也适用于ht情况？为什么？ §9-3 集水廊道和井 四、大口井 大口井是井径较大、井深较小的集水井，一般用于 集取浅层地下水。大口井井径大致在2~10m，常用的大约 为3~5m。大口井一般是不完全井，其产水量来自井壁和 井底。 大口井的渗流形式有两种假定： 过流断面为半球面，适用于含水层厚度很大的情况； 过流断面为椭球面。适用于含水层厚度较小的情况。 §9-3 集水廊道和井 对于渗流过流断面为半球面的大口井，其产水量公式为 Q=2πkr0S 对于渗流过流断面为椭球面的大口井，其产水量公式为 Q=4kr0S §9-4 井群 一、井群的定义 在一个区域打多个井同时抽水，当这些井之间的距离不是很大时，井与井之间的地下水流相互发生影响，这种同时工作的许多井称为井群。 二、井群的计算 根据势流理论 ，分别给出单井渗流的流速势： 潜水井 或 自流井 或 §9-4 井群 如图所示，有个完全潜水井组成的井群，第i个单井的流速势为 根据势流叠加原理，当n个井同时工作时，渗流区域中任一点流速势 值为各井单独作用时在该点的 值之和，即 §9-4 井群 现考虑各井产水量相同的情况，即 式中Q0为井群的总产水量。 设井群的影响半径为R，由于各单井之间的距离不太大，故可取r1≈r2≈┈=R，考虑到当z=H时， =kH2/2，则常数C为 §9-4 井群 将C代入，并注意 =kz2/2，则得井群浸润面方程 式中R为井群的影响半径，可采用以下公式计算： 对于自流井井群，可以仿照以上讨论方法推求测压管水头线方程（请读者自行推导）为 本章小结(END) 本章主要研究了重力水在均质各向同性土壤中的 恒定流动规律。渗流理论广泛应用于诸多学科领域， 其中土木工程中的路基排水、隧道防水、桥梁及建筑 工程的基础施工降水、城市防洪工程设计等，也将用 到有关渗流知识。因此本章要求重点掌握的内容如 下： 本章小结(END) 重点 掌握 达西渗流 定律 集水廊道 和井的产 水量计算 渗流的基本概念 均匀渗流 和渐变渗 流的特性 第9章 渗流 编制依据 §9-1 渗流基本定律 §9-2 地下水的均匀流和非均匀流 §9-3 集水廊道和井 §9-4 井群 目录 §9-0 概述 流体在土壤、岩层等孔隙介质中的流动。 流体的种类 渗流的定义 渗流所指流体包括地下水、石油、天然气等多种流体。 一、渗流的定义 二、渗流在交通土建工程中的应用 §9-0 概述 工 程 应 用 基坑降水和抗浮设计 江河和城市防洪工程设计 路基病害处理 边坡的稳定性计算 地下工程的防水设计 土建工程施工降水设计 工程应用 §9-0 概述 基坑降水 §9-0 概述 江河和城市防洪工程 §9-0 概述 路基病害处理 路基排水不畅引起沉降 §9-0 概述 边坡的稳定性计算 §9-0 概述 地下工程防水设计 §9-0 概述 土建工程施工降水设计 桥梁、地铁施工降水 §9-0 概述 毛细水 受表面张力而移动的