河渠影响市公开课一等奖省赛课获奖课件

第二章

地下水运动§1孔隙介质中水势能与达西定律§2地下水运动基本方程§3水井开采条件下地下水运动§4河渠影响下地下水运动§5水文地质参数确实定1河渠影响第1页§4河渠影响下地下水运动

4.1河渠渗漏现象

4.2河渠发生自由渗漏时，附近地下水运动

4.3河渠顶托渗流条件下地下水运动

4.4均匀降雨或灌水入渗时河间地段地下水运动第二章地下水运动2河渠影响第2页§4河渠影响下地下水运动河渠渗漏是地面水补给地下水一个主要方式;河渠附近地下水动态与河渠渗漏关系十分亲密;河渠渗漏可能是有利(井灌)，也可能是有害（干旱半干旱），因不一样地域、不一样条件而异；渠道渗漏量估算以及河渠附近地下水位动态改变对地下水资源、灌区规划设计、人工回灌系统设计、河道建闸蓄水及土壤盐碱化治理等环境问题有主要意义3河渠影响第3页4.1河渠渗漏现象1河渠渗漏可分为三个阶段：非稳定非饱和湿润河床（渠床）以下土层阶段稳定自由渗流阶段顶托渗流阶段返回§4河渠影响下地下水运动第二章地下水运动4河渠影响第4页4.1河渠渗漏现象1河渠渗漏可分为三个阶段：非稳定非饱和湿润河床（渠床）以下土层阶段随湿润土层加深，渗透流量减小；湿润锋面向下推移速度减小；湿润锋面以上饱和区域不停加大湿润锋面附近水分为非饱和状态；渗漏为非稳定状态；这一阶段普通连续时间不长，取决于渠床土质透水性和地下水位埋深返回§4河渠影响下地下水运动第二章地下水运动5河渠影响第5页4.1河渠渗漏现象河渠渗漏可分为三个阶段：稳定自由渗流阶段渗漏水抵达地下水，渗透流量q大于地下水向两侧扩散，使地下水位升高，并逐步形成水丘，并向两侧扩展；地下水为不稳定运动（地下水位改变）；但此阶段，地下水未与渠底衔接，因而河渠渗漏受地下水位影响较小；所以渗漏量基本保持稳定，称自由渗漏返回§4河渠影响下地下水运动第二章地下水运动6河渠影响第6页4.1河渠渗漏现象1河渠渗漏可分为三个阶段：顶托渗流阶段地下水峰上升至渠底以后，地下水与渠水连成一体，河渠渗流将受到地下水顶托;顶托影响使渗漏水水力坡度减小，渠道渗漏量也随之降低;顶托阶段渗漏量比前两个阶段渗漏小返回§4河渠影响下地下水运动第二章地下水运动7河渠影响第7页4.2河渠自由渗漏时附近地下水运动（1）

4.2.1河渠自由渗漏量计算：在自由渗漏阶段，渗漏量决定于河渠断面形式、水位、渠床及下部土层渗透性等

渗漏量两种计算公式：理论公式：q=k(B+Ah)

(m3/(dm))

(2-101)见张蔚榛地下水与土壤水动力学，P35~45式（1-2-45）惯用经验公式（见下）第二章地下水运动第二章地下水运动§4河渠影响下地下水运动每米渠长渗漏量河渠水面宽，b+2mh河渠水深渠床渗透系数系数：与宽深比B/h和边坡系数m相关，可用公式计算或查图2-19得8河渠影响第8页4.2.1河渠自由渗漏量计算：惯用经验公式：

每公里长渠道渗漏损失占经过流量百分数：

=a/(100Qm)(2-102)

每米渠长渗漏流量(m3/(dm))：

q＝0.864aQ1-m

(2-103)

4.2河渠自由渗漏时附近地下水运动（2）

第二章地下水运动§4河渠影响下地下水运动a,m－反应土壤透水性系数，可查表2－79河渠影响第9页4.2河渠自由渗漏时附近地下水运动（3）

4.2.2河渠定流量渗漏附近地下水非稳定流计算：第二章地下水运动§4河渠影响下地下水运动数值方程求解基本思绪：1）地下水位未与渠底衔接前，渠道渗漏处于自由流动不受地下水干扰，所以渗透流量基本保持稳定，q可看做常数2）水位变动远小于初始水位h0，所以可用h平均值替换h，将方程线性化，简化成与承压含水层相同形式10河渠影响第10页4.2河渠自由渗漏时附近地下水运动（3）

4.2.2河渠定流量渗漏附近地下水非稳定流计算：数值方程求解基本思绪：3)因渠道水面宽远小于地下水运动范围，视渠道为一条线集中补给；4）河渠渗漏主要为侧向，简化为定流量补给条件下地下水一维非稳定流动5）设初始水位水平(h0)，任一时刻t地下水位上升值：s=h-h0

6）含水层水平均质各向同性侧向无限

11河渠影响第11页4.2河渠自由渗漏时附近地下水运动（3）

4.2.2河渠定流量渗漏附近地下水非稳定流计算：定解问题（右半部分）：第二章地下水运动§4河渠影响下地下水运动（2-104）12河渠影响第12页4.2河渠自由渗漏时附近地下水运动（4）

4.2.2河渠定流量渗漏附近地下水非稳定流计算：经过拉氏变换，得出问题解返回第二章地下水运动§4河渠影响下地下水运动erfc(z)——补余误差函数；ierfc(z)——补余误差函数积分形式；G(z)可据z查表2-8取得13河渠影响第13页4.3河渠顶托渗流条件下地下水运动（1）

4.3.1河渠水位快速上升时附近地下水非稳定流计算4.3.2河渠水位阶梯改变时附近地下水非稳定流计算4.3.3河渠水位等速上升时附近地下水非稳定流计算4.3.4河渠水位折线改变时附近地下水非稳定流计算实际问题出现条件：多发生在地下水埋藏较浅或渗漏量较大时，渠道水与地下水发生直接联络并连成一体，此时渠道处于顶托渗流状态14河渠影响第14页4.3河渠顶托渗流条件下地下水运动（1）

4.3.1河渠水位快速上升时附近地下水非稳定流计算

定解问题（条件同前：线性补给，一维，用平均厚度代替h将方程线性化）：第二章地下水运动§4河渠影响下地下水运动河渠水位快速上升H，并维持不变。比如浇灌时渠道或洪水时河流15河渠影响第15页4.3河渠顶托渗流条件下地下水运动（2）

4.3.1河渠水位快速上升时附近地下水非稳定流计算地下水位上升值(问题解)第二章地下水运动§4河渠影响下地下水运动补余误差函数Erfc(Z)或可查表2-916河渠影响第16页4.3河渠顶托渗流条件下地下水运动（4）

4.3.1河渠水位快速上升时附近地下水非稳定流计算在t时刻，河渠向一侧补给地下水单宽流量

q0：第二章地下水运动§4河渠影响下地下水运动在时间t时段内，河渠向一侧补给地下水总量V0

17河渠影响第17页4.3河渠顶托渗流条件下地下水运动（6）

4.3.2河渠水位阶梯改变时附近地下水非稳定流计算河渠水位改变处理：

1假如水位阶段性保持基本不变，可将其近似为阶梯状边界叠加：解叠加：基本思想类似于阶梯流量改变单井抽水问题处理。把变水位化为多个定水位，假设成在同一位置上有多条河渠不一样时且以不一样定水位渗漏补给地下水，将多条河流解线性叠加

第二章地下水运动§4河渠影响下地下水运动18河渠影响第18页4.3河渠顶托渗流条件下地下水运动（7）

地下水位上升值

1

4.3.2河渠水位阶梯改变时附近地下水非稳定流计算第二章地下水运动§4河渠影响下地下水运动19河渠影响第19页4.3河渠顶托渗流条件下地下水运动（8）

在t时刻，河渠向一侧补给地下水单宽流量

q0和总量V0：

24.3.2河渠水位阶梯改变时附近地下水非稳定流计算第二章地下水运动§4河渠影响下地下水运动20河渠影响第20页4.3河渠顶托渗流条件下地下水运动（9）

4.3.3河渠水位等速上升时附近地下水非稳定流计算

定界问题中内侧边界条件

：s(0,t)=v0t

地下水位上升值s：第二章地下水运动§4河渠影响下地下水运动M（Z）可查表2-1021河渠影响第21页4.3河渠顶托渗流条件下地下水运动（10）

4.3.3河渠水位等速上升时附近地下水非稳定流计算在t时刻，河渠向一侧补给地下水单宽流量

q0：在时间t时段内，河渠向一侧补给地下水总量：第二章地下水运动§4河渠影响下地下水运动返回22河渠影响第22页4.3河渠顶托渗流条件下地下水运动（12）

4.3.4河渠水位折线改变时附近地下水非稳定流计算1

河渠附近地下水位改变s：2

第二章地下水运动§4河渠影响下地下水运动各段为等速上升，先分段后叠加如v1t相当于v0t和v1t-v0t叠加23河渠影响第23页4.3河渠顶托渗流条件下地下水运动（12）

4.3.4河渠水位折线改变时附近地下水非稳定流计算1

在时间t时段内，河渠向一侧补给地下水总量：河渠向一侧补给地下水单宽流量

q0：返回第二章地下水运动§4河渠影响下地下水运动24河渠影响第24页4.4河间地段均匀入渗时地下水运动实际问题条件：河间地段情况，在农田排水中常碰到，当地面降雨或浇灌水量靠近均匀时，两排水沟中间地段地下水改变情况25河渠影响第25页4.4河间地段均匀入渗时地下水运动

定解问题

：

1

第二章地下水运动§4河渠影响下地下水运动河段内地下水位改变值s

：

26河渠影响第26页§4