4.水文地质学基础地下水的基本运动规律.ppt

一、渗流场的介质类型 均质(homogeneity)，非均质(inhomogeneity),各向同性(isotropy)，各向异性(anisotropy) 。 均质岩层(Homogeneous strata)：渗流场中所有点都具有相同参数（K）的岩层。 非均质岩层(inhomogeneous strata)：渗流场中所有点不都具有相同参数的岩层，渗透系数K为空间坐标的函数。 各向同性岩层(Isotropic strata)渗流场中某一点的渗透系数不取决于方向，即不管渗流方向如何都具有相同渗透系数的岩层。 各向异性岩层(anisotropic strata)渗流场中某一点的渗透系数取决于方向，渗透系数随渗流方向不同而不同的岩层。 4.2 流 网 二、渗流场边界类型 边界：定水头边界、隔水边界、地下水面边界。 河渠的湿周为等水头线 平行隔水边界为流线 地下水面无补排时为流线 流线由源指向汇 隔水边界相当于流线 定水头边界，相当于等水头线，等水头面（河流） 无入渗和蒸发 有入渗补给 三、 均质各向同性介质中的流网特征 （一） 流网形态 地下水沿水头变化最大的方向运动（垂直于等水头线方向），流线与等水头线构成正交网格。 （二）流网绘制方法 （1）确定分流线：补给区、排泄区。流线由源指向汇，流线趋向可初步确定；分流线相当于隔水边界。 （2）根据边界条件绘制容易绘制的流线或等水头线 a. 定水头边界：相当于等水头线，等水头面。 b. 隔水边界：相当于流线。 c. 潜水面边界：无入渗补给时为流线 有入渗补给时，水面即不是流线也不为等水头线 （3）按照“正交”原则，等间距内插其它的流线或等水头线。 三、 均质各向同性介质中的流网特征 （三）河间地块流网 1.流向：由分水岭到河谷，流向从由上向下到接近水平再向上； 2.埋深：在分水岭地带打井，井中水位随井深加大而降低；河谷地带井水位则随井深加大而抬升； 三、 均质各向同性介质中的流网特征 3.流线：由分水岭到河谷，流线愈密集，流量增大，地下径流加强； 4.径流：由地表向深部，地下径流减弱； 5.水质：由分水岭出发的流线，渗透途径最长，平均水力梯度最小，地下径流交替最弱，近流线末端河谷下方，地下水的矿化度最高。 （三）河间地块流网 三、 均质各向同性介质中的流网特征 （四） 层状非均质介质中的流网 层状非均质介质是指介质场内各岩层内部渗透性为均质各向同性，但不同层介质的渗透性不同。 4.2 流 网 1）两层介质，渗透系数K2K1，K2=3K1； K2中流线密度为K1的3倍，因此，K2径流强，流量大，更多的流量通过渗透性好的介质。 如果地层交界面与水流方向平行，则渗透系数越大，流线越密集，而等水头线不变。 （四） 层状非均质介质中的流网 2）两块介质： a. K1中等水位（头）线密，间隔数为K2的3倍；K1中水力梯度大，K2中水力梯度小； b. 在渗透较差的K1中，消耗的机械能大，是K2的3倍。 如果地层交界面与水流方向垂直，则渗透系数越小，等水头线越密集，而流线不变 4.2 流 网 3）流线与岩层界面斜交 流线发生折射，服从水流折射定律： K1地下水流入岩层（K1层）的渗透系数(m/d) ； K2地下水流出岩层（K2层）的渗透系数(m/d) ； θ1地下水流向与流入岩层（K1层）层界法线之间的夹角(o) ； θ2地下水流向与流出岩层（K2层）层界法线之间的夹角(o) 。 4.2 流 网 为了保持流量相等（Q1=Q2），流线进入渗透性好的K2层后将更加密集，等水头线的间隔加大（dl2dl1）。 （四） 层状非均质介质中的流网 4.2 流 网 流线趋向于在强透水层中走最长的途径，而在弱透水层中走最短的路径。结果，强透水层中流线接近于水平，而在弱透水层中流线接近于垂直层面。 含水层中存在透镜体时 a. 渗透性强→流线向其汇聚； b. 渗透性弱→流线绕流 4.2 流 网 五、流线的性质 a. 流线不能相交（同一时刻不可能有两个流向） b. 流线光滑不能有急转折（若有转折，在转折点有两个流向） c. 流线相当于隔水边界（只能在其间运动，不能穿过流线运动） d. 流线的形状受控于边界的性质和形状（平行于隔水边界，垂直于供水边界） 4.2 流 网 六、流网的用途 a. 根据流线方向可以看出任一点的流向； b. 根据等水头线可以看出任一点水位的变化； c.