地下水向河渠间的运动

1.定义为地下水运动要素是否随时间发生变更，变更为非稳定流，不变为稳定流；强调流场内全部点的运动要素都随时间变更。2.产生稳定流的条件∑流入＝∑流出

必要条件，首先必需保持补给区和排泄区边界的水头保持不变。两者缺一不行。稳定流与非稳定流计算公式不同，对地下水资源评价意义重大。3.1均质含水层中地下水向河渠的运动一、稳定与不稳定流充分条件：要求所探讨的渗流区段内补给量＝排泄量。二、承压水向河渠一维稳定运动--物理模型1、物理模型（水文地质模型描述）条件：均质、等厚、承压含水层，两条平行河流完整切割含水层。两河水位分别为H1，H2，当两河水位稳定时，地下水可形成稳定流淌，地下水可形成稳定流淌。这时，流网显示地下水流线是一条平行的直线。二、承压水向河渠一维稳定运动—数学模型与求解(1)二、承压水向河渠一维稳定运动---数学模型与求解(2)二、承压水向河渠一维稳定运动---数学模型与求解（2）三、无入渗潜水向河渠二维稳定运动

------(一)隔水底板水平此问题属于剖面二维流淌(vz≠0)，潜水面是流线，由于其水力坡度不仅沿流线变更，而且过水断面也发生变更。引入裘布依假定把二维流（x,z）问题降为一维流（x）问题处理。由于无垂向补排，故q沿0～l不变，积分从断面1至断面2对比两式，若令z=0,即取基准面与底板一样水头线方程变更积分限（0～x)此水头线的特点:它是以x轴为对称轴的抛物线(上半支的一部分);2.它与渗透系数K值的大小无关(解法一)水头线方程数学模型(解法二)三、无入渗潜水向河渠二维稳定运动

------(二)隔水底板倾斜沿水平方向取x轴,它和底板夹角为；H轴和井轴一样。基准面可取在底板以下随意高度水平(0－0)。当<20，渗流长度可以用以水平孔距l来近似表示，水力坡度。即引入裘布依假设。o流量方程和水头线方程推导水头线方程探讨1－2渗流段的流量公式1－x渗流段的流量公式水均衡原理四、无入渗潜水向河渠三维稳定运动

（一）平面流线辐射状底板水平常，渗流宽度沿流向呈线性变更，水流在x、y、z三个方向都有分流速，依据裘布依假设,忽视垂向分速度，则可将水流简化为平面二维流。四、无入渗潜水向河渠三维稳定运动

（一）平面流线辐射状四、无入渗潜水向河渠三维稳定运动

（一）平面流线辐射状流量公式水头线方程四、无入渗潜水向河渠三维稳定运动

------（二）渗流断面困难变更潜水含水层隔水底板倾斜且不平整，呈三维流淌，若允许忽视垂向分流速，则可利用裘布依微分方程分别变量并积分得流量公式为水头线方程，若随意五、匀整入渗潜水向河渠二维稳定运动1、入渗强度(W):单位时间内入渗补给地下水的水量。2、问题描述：两条完整切割潜水含水层的平行河流，潜水含水层隔水地板水平，入渗强度W分布匀整，W＝const，流场为剖面二维流。3、取单位渗流宽度的河间地块为探讨对象，流网如图。以潜水面接受入渗补给为流线起点，由于两河水位不等，存在分水岭。（一）流量方程推导

若x断面在分水岭的左侧，即x<a,则若x端面取在分水岭的右侧，则有可知无论x在何处，均可得相同均衡式取坐标系：规定流向与x方向一样q为正，入渗W>0,蒸发W＜0（一）流量方程推导引入裘布依假定分别变量，由断面1至断面x积分当x=l时，h=h2

单宽流量方程：断面1断面2随意断面（一）流量方程推导引入裘布依假定分别变量积分单宽流量方程：断面1断面2流量方程的探讨当该式为无入渗补给潜水剖面二维稳定流淌，此时河间地段呈单向流淌。2.当向两侧河流的排泄量相等，各为补给量的一半。(据河1断面流量q方程)

1流量方程的探讨说明：(1)在分水岭处水流不满足裘布依假定(2)在地下水排入河流的河床壁面，在河水位之上存在“出渗面”，也不满足裘布依假定。(3)只有离河边界和分水岭边界，水平距离l>1.5~2.0M的垂直面才视为等水头面。（二）水头线（浸润曲线）方程探讨：1.当W>0时，水头线是椭圆曲线的上半支当W<0时，水头线是双曲线方程当W=0时，水头线是抛物线方程由断面1至断面x积分得2.有无入渗水头线方程相比较，前者多一项，当W>0,,说明同一断面处有入渗条件比无入渗条件的水位高。当即河间地块中间断面水位抬高最大。3.水头线与K有关，K值小，由于入渗引起的水位抬高值越大。4.水头线方程可用于排水渠的设计。当h1=h2,两渠水位相等时：处h为极大值，用ha表示若两渠（沟）的水位已定，可以依据当地土质状况以不发生盐渍（三）地下水分水岭位置的确定分水岭公式的应用:推断水库是否发生渗漏分水岭公式的应用:

库水位的极限高度hmax由图可见到水库蓄水过程，分水岭不断向水库方向移动，而当a=0时，是库水位得极限高度值。

指导野外调查工作分析影响渗漏的因素（a<0)K愈大，愈易渗漏。调查时水库要避开喀斯特发育带、构造裂开带或古河道发育带。渗流途径l小，即两河之间距离越短越易渗漏。调查时要避开将库址选在分水岭过于狭窄的地带。入渗补给量W愈小，愈易渗漏。在干旱地选址时，要避开存在渗透性差的覆盖层。邻河水位愈低（h2愈小），愈易渗漏。选址时应留意选在邻河水位高的地段。分水岭公式的应用:（四）入渗强度（W）的计算若已知河间地段随意断面的水流值h和岩层的渗透系数K就可以利用上式计算入渗强度W.若未知K，则可值W/K，可代W/K入分水岭公式，以推断水库是否发生渗漏六、承压含水层中地下水向河渠一维不稳定运动(一)定流量沟（渠）流矿山水平排水廊边、河渠等。假如有闸门限制排水量保持其不变,即是定流量沟流问题条件：承压含水层，均质、各向同性、等厚且半无限一侧为定流量抽水(注水)(一)定流量沟（渠）流erf(u)误差函数,见(二)定降深沟渠流被沉没的矿山、巷道（由水闸门关闭）的放水；渠边的输退水、河道上建闸蓄水或开闸放水；洪水期水位突然上涨。假定渗流区含水层均质、各向同性、含水层厚度不变、侧向无限延长；初始水平面水平，即初始水力坡度为零，河渠水位突然下降。然后保持不变，在它的影响下渗流区的地下水为一维不稳定运动。解：所以随意x断面的流量：对于沟渠一侧的单宽流量，只要上式令,就可获得：3.2非均质含水层中地下水向河渠的运动

--------、分段法一、分段法（一）水平层状非均质含水层中地下水运动稳定运动问题。三个均质等厚的水平岩层组成承压含水系统、其平面及剖面上流线相互平行，属于一维流淌。由于按流面划分可将总水流划分成三个互不干扰的均质岩层地下水流实行不同方法将非均质岩层转换成等效均质岩层中的地下水流问题来解决，常用的有分段法、等效厚度法、吉林斯基势函数法。（一）分段法求解水平层状非均质问题所以依据每一个单层计算单宽的公式有：因为，流线在各层平行，在剖面上等水头线与铅垂线一样，故有：明显，若存在几个含水层，有取一等效渗透系数，厚度为，则有（二）分段法求解透水性沿流向突变的非均质含水层中的地下水稳定运动问题。条件：河流阶地旁边潜水含水层中的地下水运动。隔水底板水平，阶地两侧岩性迥然不同，但分别为均质岩层接触面近似垂直，潜水面特殊平缓，满足裘布依假定。依据潜水单层q公式：(三)分段法小结1、分段法：将一个困难的渗流分解成几个简洁的分渗流段而使问题得到解答的方法。2、两条要求：（1）各分渗流段的渗流状况，即运动要素或流网，与总渗流相应部分应保持一样。即分段之后，不能“走样”，否则各分渗流段之和不等于原渗流。（2）每一分渗流段应有现成的解答（即流量。水头线方程已知）或解答简洁求得，否则分段法就没有优越性了。3、实现方法（1）分段法必需从分析流网起先。流线（面）隔水边界等势线等水头边界所以分段界面应取流面或等水头面。（2）分段总数应满足“每个分渗流段有现成解”的前提下、而且越少越好。4、应用（1）承压－无压流淌：通常按有已知解的承压流和无压流两段求解。（2）困难的三维或剖面二维流淌，若存在一水平或接近水平的流面，将其作为分段界面。一个有隔水底板的分渗流段，一个有隔水顶板的分渗流段。（3）困难渗流边界（水工建筑物）5、总流量方程等于分段流量的并联或串联。二、等效厚度法

因此，断面1和断面2的含水层假想厚度分别为：二、等效厚度法随意断面x处的含水层厚度（等效厚度）为：随意断面x处的含水层厚度（等效厚度）为：h为x断面处上含水层厚度。三吉林斯基势函数方法（1946）(一)原理探讨透水性在垂线上渐变的含水层的地下水流淌问题。假定隔水底板水平，基准面取在隔水底板上z＝0，渗透系数沿垂直方向变更，沿水平方向不变，在含水层任一铅垂线上，取微分厚度dZ，对应K＝K（z），通过dZ断面的微分单宽流量：b：含水层的顶面高度，对于承压:b=M,对于潜水：b＝h。吉林斯基将渗透系数沿垂向变更的含水层中的流量势定义为：H为水头值，从隔水底板算起。将吉林斯基势函数用于层状非均质含水层：四、干脆积分法（一）渗透系数呈线性变更的含水