6.6滲流、井、和集水廊道

理解滲流模型和達西滲流定律；

掌握集水廊道和單井產(chǎn)水量計算。

知識點一:概述（了解）

液體在孔隙介質(zhì)中的流動稱為滲流。在水利工程中，孔隙介質(zhì)指的是土壤、沙石、巖基等多孔介質(zhì)，水力學所研究的滲流，主要為水在土壤中的流動。地下水運動是常見的滲流實例。

滲流理論除了應用于水利、化工、地質(zhì)、采掘等生產(chǎn)建設部門外，在土建方面的應用可列舉以下幾種：

（1）在給水方面，有井和集水廊道等集水建筑物的設計計算問題。

（2）在排灌工程方面，有地下水位的變動、渠道的滲漏損失以及壩體和渠道邊坡的穩(wěn)定等方面的問題。

（3）在水工建筑物，特別是高壩的修建方面，有壩身的穩(wěn)定、壩身及壩下的滲透損失等方面的問題。

（4）在建筑施工方面，需確定圍堰或基坑的排水量和水位降落等方面的問題。

根據(jù)水在巖土孔隙中的狀態(tài)，可分為氣態(tài)水、附著水、薄膜水、毛細水和重力水。氣態(tài)水以水蒸汽的狀態(tài)混合在空氣中而存在于巖土孔隙內(nèi)，數(shù)量很少，一般都不考慮。

附著水以分子層吸附在固體顆粒表面，呈現(xiàn)出固態(tài)水的性質(zhì)。薄膜水以厚度不超過分子作用半徑的膜層包圍著土壤顆粒，其性質(zhì)和液態(tài)水近似。

附著水和薄膜水都是在固體顆粒與水分子相互作用下形成的，其數(shù)量很少，很難移動，在滲流中一般也不考慮。毛細水由于毛細管作用而保持在巖土微孔隙中，除特殊情況外，一般也可忽略。當巖土含水量很大時，除少量液體吸附在固體顆粒四周和毛細區(qū)外，大部分液體將在重力作用下運動，稱為重力水。本章研究的對象僅為重力水在土壤中的運動規(guī)律。

知識點二:滲流基本定律（掌握）

自然土壤的顆粒，在形狀和大小上相差懸殊，顆粒間孔隙形成的通道，在形狀、大小和分布上也很不規(guī)則，具有隨機性質(zhì)。滲流在土壤孔隙通道中的運動是很復雜的，在工程中常用統(tǒng)計的方法，采用某種平均值來描述滲流，即以理想的、簡化了的滲流來代替實際的、復雜的滲流。

圖為一滲流試驗裝置。豎直圓筒內(nèi)充填沙粒，圓筒橫斷面面積為a，沙層厚度為l。沙層由金屬細網(wǎng)支托。水由穩(wěn)壓箱經(jīng)水管a流入圓筒中，再經(jīng)沙層從出水管b流出，其流量采用體積法(量筒c)量測。

在沙層的上下兩端裝有測壓管以量測滲流的水頭損失，由于滲流的動能很小，可以忽略不計，因此測壓管水頭差h₁-h₂即為滲流在兩斷面間的水頭損失。

由此實驗看出，流經(jīng)土壤空隙間的液體質(zhì)點，雖各有其極不規(guī)則的形式，但就其總體而言，其主流方向卻是向下的。

式(9-2-4)是以斷面平均流速v表達的達西定律，為了分析的需要，將它推廣至用滲流流速u來表達。圖9-2-2表示處在兩個不透水層中的有壓滲流，ab表示任一元流，在m點的測壓管坡度為

滲流系數(shù)k的大小對滲流計算的結果影響很大。以下簡述其確定方法和常見土壤的概值。

(1)經(jīng)驗公式法這一方法是根據(jù)土壤粒徑形狀、結構、孔隙率和影響水運動粘度的溫度等參數(shù)所組成的經(jīng)驗公式來估算滲流系數(shù)k。這類公式很多，可用以作粗略估算。

(2)實驗室方法這一方法是在實驗室利用類似圖9-2-1所示的滲流實驗裝置，并通過式(9-2-4)來計算k。此法施測簡易，但不易取得未經(jīng)擾動的土樣。

(3)現(xiàn)場方法在現(xiàn)場利用鉆井或原有井作抽水或灌水試驗，根據(jù)井的公式計算k。

近似計算時可以查下表

知識點三:單井（理解）