地下水在平面渗流状态下的流速测定

蒋玄苇 张野 王嘉舜

渗流是指地下水受重力、毛细力等作用,在多孔介质空隙中渗透运动[1]。达西定律一般可以表示为Q=KIω=ωV(ω为过水断面,V为渗流速度),为了研究地下水实际流速引入有效空隙度概念μ=ω'/ω(ω'为重力水可通过的有效孔隙面积)得出通过实际过水断面ω'的实际流速u,u=V/μ[2]。二维流(平面运动)的达西定律可以表示为[3]:

Q=Kb(-)/2L

Q=Kω=KωI

Q为渗流水量,K为渗流系数,b为模拟含水层厚度,为最上游含水层厚度,为最下游含水层厚度,L为第一断面到最末断面的距离,ω为过水断面,h为水头损失,I为水力梯度。

由于水在途中沿空隙流动的实际路径十分复杂,在通过实际过水断面修正后流速也并非真正的流速[4]。严格地说,在较大水力坡降下,达西定律都不适用,但是在工程实用上,由于和整个流畅相比,这些超出达西定律的局部区域通常不大,而且自然状态的渗流均能符合层流规律或偏离不远,故一般仍按照达西定律处理问题[5]。根据在“地下水渗流模拟装置”中测得的实际流速与理论流速相比存在一定的差异。