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单元标题 第九章 渗流 单元学时 3 教学目标

通过讲课使学生熟练掌握渗流基本定律、集水廊道和单井的水力计算；理解

渗流模型的意义、恒定渐变渗流的裘皮幼公式；了解达西渗流定律的适用条件、渗透系数的确定方法、浸润线的概念。

教学重点

渗流基本定律、集水廊道和单井的水力计算。

教学难点

教学方式方法

以传统教学方式为主要手段，以多媒体教学为辅助教学手段，即将教学中所需

图表及与课程相关的工程实例等内容，采用多媒体形式展示。

教学手段

讲课为主，提问、课堂讨论为辅。

教学过程

回顾上次课堂教学所讲的重点内容；导引本次课堂教学的主要内容及进行讲解，

在讲解过程中，针对具体问题对学生进行提问或作为问题让学生课后思考；对本次 课堂教学内容进行小结。

讲课内容（转讲稿页）

讲 课 内 容 备 课 札 记

第9章 渗流

一、本章学习要点:

渗流的基本概念 达西渗流定律

集水廊道和井的产水量计算 二、本章重点掌握: 达西渗流定律

集水廊道和井的产水量计算

§9.1 概述

一．渗流的定义和应用

定义 应用

建筑及交通土建工程施工的基坑降水设计； 市政工程中城市防洪工程设计； 交通土建工程中的路基病害治理。 二、基本概念 1 .地下水存在的状态

气态水、附着水、薄膜水、毛细水、重力水等 渗流研究对象：重力水在多孔介质中的运动规律。 2、渗流模型

着眼于多孔介质中渗流主流方向的连续水流。

§9.2 渗流基本定律

一、达西渗流定律

19世纪50年代法国工程师达西在沙质土壤中进行了大量的试验研究,得出了著名的渗流基本定律，即

Q?kAhw/l或 v?khw/l?kJ

（讲稿页）第 1 页

讲 课 内 容 备 课 札 记 上式即为著名的达西渗流定律。式中：v为渗流模型的 断面平均流速；k为渗流系数，它是反映土壤透水性质的比例系数，具有流速的量纲；J为l流程长度范围内的平均测压管坡度，亦即水力坡度。 为了今后分析的需要，现将它推广到用渗流场中任一点的流速u来表达的关系式 dH u?kJ=?k ds许多实验表明当Re?1~10时，达西线性定律是适用的。 二、渗流系数的确定方法 1. 经验公式法 确定渗流系数k的计算公式大多为经验公式。这类公式各有其使用范围，可作为粗略估算时用,本书不作介绍。 2. 实验室方法 这一方法是在实验室利用类似图9.1所示的渗流实验装置，实测水头损失hw和流量Q，然后通过式（9.4）来计算k。此法简单，但往往因实验土样受到扰动，和实际土的渗流系数有一定的差别。 3. 现场方法 在现场钻井或利用原有井做抽水或灌水试验，测定其流量及水头等数值，再根据井的产水量公式反算渗流系数k值。 §9.3 地下水的均匀流和非均匀流 由于渗流服从达西定律，使得渗流的均匀流和非均匀渐变流与明渠均匀流和非均匀渐变流相比，具有某些自身的特性。 一．恒定均匀渗流和非均匀渐变渗流的特性 均匀渗流为均匀流速场。 非均匀渐变渗流，过流断面上各点的渗流流速u相等，并等于断面平均流速v，即 v=u=kJ 此式称为裘皮幼（J.Dupuit）公式。 二．渐变渗流的基本微分方程 与明渠流相似，定义其底坡i= -dz/ds，则由裘皮幼公式得 dHdh?k(i?) v?kJ??kdsds