地下水動力學思考題

1、地下水動力學思考題1、什么是滲流？滲流與實際水流相比有何異同？、什么是滲流？滲流與實際水流相比有何異同？研究滲流有何意義？研究滲流有何意義？充滿整個含水層或含水系統(tǒng)（包括空隙和固體骨架）的一種假想水流，即滲流充滿整個滲流場。滲流與實際水流（即滲透水流）的異同：相同點：1、滲流的性質如密度、粘滯性等和真實水流相同；2、滲流運動時，在任意巖石體積內(nèi)所受到的阻力等于真實水流所受到的阻力；3、滲流通過任一斷面的流量及任一點的壓力或水頭均和實際水

2、流相同點處水頭、壓力相等區(qū)別：1、滲流充滿了既包括含水層空隙的空間，也包括巖石顆粒所占據(jù)的空間，實際水流只存在于空隙中；2、滲流流速與實際水流不同；3、兩種水流的運動軌跡、方向不同，滲流的方向代表了實際水流的總體流向2、什么是過水斷面？什么是流量？什么是滲透流速？滲透流速與實際水流速度的關系？、什么是過水斷面？什么是流量？什么是滲透流速？滲透流速與實際水流速度的關系？滲流場中垂直于滲流方向的含水層斷面稱為過水斷面，用A表示，單位為m2。

3、該斷面既包括空隙也包括巖石骨架的面積。單位時間內(nèi)通過整個過水斷面面積的滲流體積稱為滲透流量，簡稱流量，用Q表示，單位為m3d。單位時間內(nèi)通過單位過水斷面面積的滲流的體積稱為滲流速度（又稱滲透流速），用v表示，單位為md，即滲透流速與實際流速關系：Av—過水斷面上空隙占據(jù)的面積ne—有效空隙度u—過水斷面實際水流流速，即3、什么是水頭？什么是水力坡度？、什么是水頭？什么是水力坡度？為什么地下水能從壓力小處向壓力大處運動？為什么地下水能從壓

4、力小處向壓力大處運動？總水頭——單位重量液體所具有的總的機械能，簡稱水頭，水力坡度——大小等于?dHdn?（梯度），方向沿著等水頭線的法線方向指向水頭降低的方向的矢量定義為水力坡度，記為J。4、什么是地下水運動要素？根據(jù)地下水運動要素與坐標軸的關系，地下水運動分哪幾種類型？、什么是地下水運動要素？根據(jù)地下水運動要素與坐標軸的關系，地下水運動分哪幾種類型？地下水運動要素——反映地下水運動特征的物理量，如水頭、壓強、流速、流量等，它們都是空

5、間坐標x、y、z和時間t的連續(xù)函數(shù)按運動要素與坐標的關系1、當?shù)叵滤匾粋€方向運動，將這個方向取為坐標軸，則地下水的滲流速度只要沿這一坐標軸的方向有分速度，其余坐標軸方向的分速度均為零。這類地下水運動稱為一維運動，如等厚的承壓含水層中的地下水運動。一維運動也稱為單向運動。2、如果地下水的滲流速度沿二個坐標軸方向都有分速度，僅在一個坐標軸方向分速度為零，則稱為地下水的二維運動。如下圖的渠道向河流滲漏時的地下水運動。直角坐標系中的二維運動也

6、稱為平面運動。3、如果地下水的滲流速度沿空間三個坐標軸的分量均不等于零，則稱為地下水的三維運動。多數(shù)地下水運動都是三維運動，也稱為空間運動，如下圖的河灣處的潛水運動。5、什么是穩(wěn)定運動？什么是非穩(wěn)定運動？、什么是穩(wěn)定運動？什么是非穩(wěn)定運動？為什么說地下水運動均為非穩(wěn)定運動？為什么說地下水運動均為非穩(wěn)定運動？穩(wěn)定流—地下水運動的所有基本要素（如壓強p、速度v等）的大小和方向不隨時間變化的地下水運動，非穩(wěn)定流—地下水運動的基本要素中的任一個

7、或全部隨時間變化的地下水運動，6、什么是層流？什么是紊流？判別指標是什么？、什么是層流？什么是紊流？判別指標是什么？層流——流體質點運動軌跡成線狀，彼此不相摻混，這種流態(tài)稱之。流速小時出現(xiàn)。unvunAAuvQuAvAeevv?????vAQu?K(x，y，z)，為坐標的函數(shù)。如果滲流場中某一點的滲透系數(shù)不取決于方向，即不管滲流方向如何都具有相同的滲透系數(shù)，則介質是各向同性的；否則是各向異性的。11、滲流連續(xù)性方程及其物理意義？、滲流連

8、續(xù)性方程及其物理意義？連續(xù)性方程就是質量守恒方程，也稱為水均衡方程假設水和含水層均不可壓縮，則有由質量守恒原理可知，?t時段內(nèi)流入流出單元體?x?y?z的地下水的質量差應該等于該時段內(nèi)單元體內(nèi)水的質量的變化量，因此得到地下水連續(xù)性方程12、承壓水基本微分方程及其物理意義？、承壓水基本微分方程及其物理意義？物理意義：單位時間內(nèi)流入、流出單位體積含水層的水量差等于同一時段內(nèi)單位體積含水層彈性釋放（或彈性儲存）水量。反映地下水運動的質量守恒關

9、系以及能量轉化關系。13、什么是裘布依假設？其研究意義？該假設不適用的幾種情況？、什么是裘布依假設？其研究意義？該假設不適用的幾種情況？裘布依假設：潛水面坡度較小時，滲流的垂直分流速度vz遠遠小于水平分流速度vx和vy，可忽略vz，即假定等水頭面是鉛垂面。Dupuit假設的理論與實際意義1、使剖面二維流問題(xz)降階為水平一維問題近似處理2、使三維問題(xyz)降階為水平二維(xz)問題處理3、使?jié)撍孢吔缣幚淼暮唵位苯咏频卦谖⒎?/p>

10、方程中處理Dupuit假設不適用的情況1、有入滲的潛水分水嶺處（a）；2、潛水滲出面處（b）；3、垂直隔水邊界附近（c）。14、什么是定解條件？什么是邊界條件？什么是初始條件？什么第一類邊界條件？什么是第二類邊界條、什么是定解條件？什么是邊界條件？什么是初始條件？什么第一類邊界條件？什么是第二類邊界條件？邊界上的泉一般作為哪類邊界？若泉被疏干，還能作為邊界嗎？為什么？件？邊界上的泉一般作為哪類邊界？若泉被疏干，還能作為邊界嗎？為什么？邊

11、界條件和初始條件合稱定解條件。第一類邊界條件如果在滲流區(qū)某一部分邊界上，各點在某一時刻的水頭都是已知的，則這部分邊界稱為第一類邊界或給定水頭邊界，數(shù)學表達為：H(xyzt)|S1=?1(xyzt)，(xyz)?S1或H(xyt)|?1=?2(xyzt)，(xy)??1其中，H(xyzt)和H(xyt)分別為三維和二維條件下邊界段上點在t時刻的水頭；?1(xyzt)和?2(xyt)為邊)()()()(zyxntzyxzvyvxvzyx??