Seep(渗流计算)-V3.0使用手册必威体育精装版.pdfVIP

     二四年一月 1 1 渗流基本理论 1.1 水工渗流的危害及渗流分析计算的任务 流体在多孔介质中的运动称为渗流。水是最为常见的流体，水利水电工程中由于广泛 建造堤、坝、围堰、水闸等挡水建筑物形成了水头差，这些建筑物或其地基通常是透水的 多孔介质，因此水工渗流现象十分普遍。 水工渗流造成多方面的危害。渗流造成水库、渠道水量损失；渗流使堤坝、围堰土体 饱和，降低坝体的有效容重和抗剪强度，可能导致坝坡失稳；建筑物地基渗流对建筑物底 部产生扬压力，也不利于建筑物的稳定；渗流流速过大时，还可能造成坝体或建筑物地基 的土体颗粒流失，发生渗透变形，从而使堤坝崩塌或建筑物滑移、倾覆；水库渗流还可能 引起下游地下水位升高，导致农田冷浸渍害、盐碱化，使作物减产；拦污坝渗流造成地下 水环境污染。 水工渗流分析计算的任务就是要研究水在渗流区域的渗流流速、流量、水头分布及 浸润线等，从而为采取合理的渗流控制措施提供依据，以避免或减缓渗流危害。 1.2 达西定律 19 世纪 50 年代，法国工程师亨利 ·达西（H.Darcy）通过对装在圆筒中的均质砂土进 行渗透试验发现，通过两个渗流断面间的平均渗流流速，正比于两断面间的水头差△h，反 比于渗径长度L，且与土粒结构及流体性质有关。这就是著名的达西定律，可用公式表达 为： h dh v  k  k  kJ (1.2.1) L ds 2 p v 式中 h—测压管水头，h  z   ，z 为位置高度，p 为压强， γ为水的容重。因  2g 2 v p 为渗流的流速一般很小，流速水头 可忽略，故h  z  。 2g  k—反映土粒结构及流体性质的系数，即渗透系数，对于某一具体的流体（比如水）而 言，k 值仅与土粒结构有关。 dh J—渗透坡降，J  。 ds 式中的负号 “-”表示水总是流向水头减小的方向。 应当注意，达西定律中的流速是全断面上的平均流速 v，而不是土体孔隙中的流速v , ， 这两种流速存在以下关系： 2 v  nv , (1.2.2) 式中 n 为体积孔隙率，可见达西流速小于土体孔隙中的流速。 还应注意，达西定律只能适用于层流状态的渗流运动。在水利工程中，除了堆石坝、 堆石排水体等大孔隙介质中的渗流为 流之外，绝大多数渗流都属于层流，达西定律都可适 用。对于非层流渗流，其流动规律可用以下公式形式表达: 1 v  kJ m （1.2.3） 上式中当 m=1 时，为层流渗流；当 m=2 时，为完全紊流渗流；当 1＜m＜2 时，为层流到紊 流的过渡区。 将式（1.2.1）等号两边向x、y、z 轴投影，便得到空间直角坐标系中的达西