工程地质水力梯度

⑴ 第一题临界水头梯度怎么求

工程地质中 水在土中的渗透问题可以用达西定律来解决 V=Ki 其中i是水力梯度 或叫水头差回 但是在实际中答水要发生渗透必须克服一个初始的水力梯度，称为临界水力梯度或临界水头差，只有水头差大于这个临界水力梯度 才能发生渗透现象~

⑵ 什么叫土的渗透性

土渗透性（permeability of soils）水在土孔隙中渗透流动的性能。表征土渗透性指标为渗透系数。土中的水受水位差和应力的影响而流动,砂土渗流基本服从达西定律。粘性土因为结合水的黏滞阻力,只有水力梯度增大到起始水力梯度,克服了结合水黏滞阻力后,水才能在土中渗透流动,粘性土渗流不符合达西定律。
土力学的重要研究内容
流体在土体孔隙中的流动特性。它是土的主要力学性质之一。土渗透性是土力学的重要研究内容，这是因为：①土木工程、水文地质、农业、水利、环境保护等领域的许多课题都与土的渗透性密切相关；②土的三个主要力学性质，即强度、变形和渗透性之间，有密切的相互关系，使渗透性的研究已不限于渗流问题本身；③土的渗透性同土的其他物理性质常数相比，其变化范围要大得多，且具有高度的不均匀和各向异性性质。

土渗透性
分类
土的渗透性一般按土的渗透系数分类，如表1。
表1 土的渗透性分类
透水程度
高渗透性
中渗透性
低渗透性
极低渗透性
实际不透水
渗透系数K（cm/s）
>10-1
10-1～10-3
10-3～10-5
10-5～10-7
<10-7
土力学中所涉及的大多数对象，都适用于达西渗流定律。粗粒料，如堆石体等，密实粘土或可以自由流动的细颗粒土，可能越出达西定律适用范围。
测定方法
土的渗透系数（即渗透性指数）的测定方法很多，可归纳为直接法和间接法两类：直接法包括常水头法和变水头法试验，前者适用于渗透性较大的土，后者适用于渗透性较小的土；间接法包括根据固结试验成果计算和根据颗粒大小分布计算，前者适用于粘性土，后者适用于无粘性土。试验方法又可分为实验室测定和现场测定两类。各种试验方法的适用范围见表2。

表2 土的渗透系数测定方法适用范围
影响因素
影响砂性土渗透性的主要因素为渗透流体和土的颗粒大小、形状、级配以及密度。渗透流体的影响主要是粘滞度，而粘滞度又受温度影响。温度越高,粘滞度越低,渗流速度越大。土颗粒的影响是颗粒越细，渗透性越低；级配良好的土，因细颗粒充填大颗粒的孔隙，减小孔隙尺寸，从而降低渗透性。土的密度增加，孔隙减小，渗透性也会降低。影响粘性土的渗透性的主要因素为颗粒的矿物成分、形状和结构（孔隙大小和分布），以及土-水-电解质体系的相互作用。粘土颗粒的形状为扁平的，有定向排列作用，因此渗透性具有显著的各向异性性质。渗透性的毛管模型表明，渗透流速与孔隙直径平方成正比，而单位流量与孔隙直径的四次方成正比。孔隙率相同的粘性土，粒团间大空隙占高比例的结构的渗透性，比均匀孔隙尺寸的结构的渗透性大得多，粘性土的微观结构和宏观结构对渗透性影响很大，因此，实险室内的测定结果并不能反映实际的土体情况。层状粘土水平方向的渗透性往往远大于垂直方向；而黄土和黄土状土中,由于垂直大孔隙发育,其中的垂直方向的渗透性大于水平方向；裂缝粘土由于存在裂缝网络，所以渗透系数接近于粗砂，且具有严格的方向性。研究实际土体的渗透性时，必须注意它的特殊规律。

⑶ 工程地质,城市地下水是层流还是紊流,为什么

工程地质抄,城市地下水是层流还是紊流,为什么
不少人认为Q=f(s)呈直线时,地下水运动为层流,呈曲线时则为紊流。他们认为,地下水在多孔介质中流行,一如在管路水力学中一样,当水力梯度超过了它的临介值以后,流量便不再与水位下降成正比例地增加,于是曲线便凸向Q这方面。认为这一现象是由于地下水流中一部分能(势能)消耗在形成旋涡上去了。

⑷ 地下水隔水边界有哪些怎么判断

在地下水运动数值模拟的过程中，模拟预报结果的正确与否与边界条件处理得是否恰当密切相关〔1,2〕。尤其是在人类活动影响强度日益增大的今天，在处理边界条件时，常常会面临一些新的更为复杂的问题。原因在于边界处的水流状况往往不仅受到自然因素的控制，而且还深受人类活动(如人工开采和人工补给)的影响〔3,4〕，同时还可能受到邻区水流条件变化的扰动，而对于人为边界更是如此〔5〕。所以必须对边界条件给予应有的重视，深入探讨其多重的内涵并研究出切实可行的处理方法。

1 边界条件涵义探讨

在地下水运动数值模拟的过程中，一般都是在概念模型的基础上，建立描述地下水流的数学模型，然后再采用某种数值方法，对模型离散并求解。对于分布参数的地下水流数学模型而言，模型主要由两部分内容组成：①描述地下水运动规律的偏微分方程；②反映地下水模拟区域具体特征的边界条件和初始条件(若为稳定运动则没有初始条件)〔6,7〕。
这里的边界条件具有两重意义：一是它与初始条件一起构成地下水流数学模型的定解条件，用来说明具体目标系统的边界所具有的特定状态，从而使模型的求解能够得到切合实际状况的特解。二是它描述了目标系统与其周围环境之间的相互作用关系，即它们之间物质、能量和信息的交换。也就是说，周围环境的变化会对目标系统产生影响，而目标系统的变化，也会对周围环境产生作用。
边界条件的第二重意义的重要性伴随着水资源匮乏的日益严重而逐渐凸显出来。一方面，在过去，由于开采规模往往比较小，人工开采对于边界水流状态的影响还比较小，可以忽略不计。因此，在边界处可近似将水流视为仅受自然因素影响，这样的边界条件处理起来比较简便。然而，随着开采规模的扩大，人工开采对边界处的水流已造成强烈影响，使边界处的水流状态同时受到自然、人为双重因素的制约。另一方面，在过去，往往周围邻区尚不存在其它的开采水源地。而现今面临的情况是：在相邻区域，在目标系统的上游或下游存在其它开采水源地，相邻水源地常常各自划定边界并分别建立模型，它们在边界处的耦合效应要通过边界条件给予描述〔8,9〕。
在地下水运动数值模拟过程中，边界条件的处理可划分为两个阶段。第一个阶段即在模型识别检验阶段，边界条件利用以往的观测资料即可确定，处理起来较为容易。第二阶段即在模型预报阶段，边界条件处理起来较为复杂。这里存在首先要对边界条件做出预报的问题，然后才能进行模型预报。因为在模型预报时，边界条件是作为已知条件出现的。边界条件的预报既要考虑本区和邻区未来自然条件的变化，同时也要考虑本区和邻区未来人为影响(如人工开采和人工补给)的变化，即边界条件的预报要综合考虑各种作用(包括自然因素、人为因素及相邻系统的扰动等)的复合效应。否则，边界条件就不能刻画边界处水流状态的真实变化，并将最终导致整个模型计算结果的不正确。

2 处理方法实例

下面给出两种处理边界条件的方法和实例，它们分别都刻画出了自然因素和人为作用对于边界水流的复合影响。
2.1 北京市平谷电厂水源地数值模拟一类边界水位的预报 在该水源地的集中人工开采没有上马投产之前，边界处的水位只受降水、地质条件等自然因素控制，通过建立回归方程
h末 = α0 + α1P + α2h初

来表达某时段的末刻水位h末与该时段内的降水量P和初始水位h初之间的数量关系。其中α0为常数，α1、α2分别为回归系数。这里h末只受自然因素控制。在该水源地的集中人工开采投产之后，集中人工开采的影响，这里主要是指由于大量人工抽水而引起的水位降落漏斗，要扩展到离抽水井较近的一类边界所在的位置，其最近距离为r=10km，按设计开采量Q=80 000m3／d，可根据

⑸ 达西定律表达式及其物理意义

达西定律是反映水在岩土孔隙中渗流规律的实验定律。

由法国水力学家 H.-P.-G.达西在1852~1855年通过大量实验得出。其表达式为

Q=KFh/L

中文名
达西定律
外文名
Darcy’s Law
得出者
达西
表达式
Q=KFh/L
适用范围
砂土、一般粘土
得出时间
1856年
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基本定义
反映水在岩土孔隙中渗流规律的实验定律。

由法国水力学家 H.-P.-G.达西在1852～1855年通过大量实验得出。其表达式为

Q=KFh/L

式中Q为单位时间渗流量，F为过水断面，h为总水头损失，L为渗流路径长度，I=h/L为水力坡度，K为渗透系数。关系式表明，水在单位时间内通过多孔介质的渗流量与渗流路径长度成反比，与过水断面面积和总水头损失成正比。从水力学已知，通过某一断面的流量Q等于流速v与过水断面F的乘积，即Q=Fv。或，据此，达西定律也可以用另一种形式表达

v=KI

v为渗流速度。上式表明， 渗流速度与水力坡度一次方成正比。说明水力坡度与渗流速度呈线性关系，故又称线性渗流定律。达西定律适用的上限有两种看法：一种认为达西定律适用于地下水的层流运动；另一种认为并非所有地下水层流运动都能用达西定律来表述，有些地下水层流运动的情况偏离达西定律，达西定律的适应范围比层流范围小。

这个定律说明水通过多孔介质的速度同水力梯度的大小及介质的渗透性能成正比。

这种关系可用下列方程式表示：V=K[（h2－h1）÷L]。

其中V 代表水的流速，K 代表渗透力的量度(单位与流速相同, 即长度/时间)，（h2－h1）÷L 代表地下水水位的坡度（即水力梯度）。因为摩擦的关系，地下水的运动比地表水缓慢得多。可以利用在井中投放盐或染料，测定渗流系数和到达另一井内所需的时间。

在美国佛罗里达的含水层中，曾沿着多口水井，采用碳14方法测定地下水的年龄。结果测出渗流系数为每年7 米。在渗透性能良好的介质中，渗流系数可高达每日6 米。美国还测得过每日235 米的纪录。不过，在许多地方，速率通常是每年不超过30 米。

公式推导
达西定律是渗流中最基本的定律, 其形式简洁( v= kJ ), 最早是由实验证实的。它清楚地表明了渗流速度v与水力坡降J 成正比的关系

⑹ 临界水利梯度

工程地质中来 水在土中的渗透问源题可以用达西定律来解决 V=Ki 其中i是水力梯度 或叫水头差 但是在实际中水要发生渗透必须克服一个初始的水力梯度，称为临界水力梯度或临界水头差，只有水头差大于这个临界水力梯度 才能发生渗透现象~

⑺ 工程地质报告里的 渗透系数（6.7E-04） 表示什么 烦请各位高人 解答 谢谢！

表示来土或岩层的渗透源系数为0.00067
渗透系数表征水流通岩石或者土层的能力，通常以K为表示，而K=VI，V是水体的流速，I是水力梯度。
你这个渗透系数缺少单位啊，一般渗透系数的单位就是cm/d，或者m/d,与速度是同量纲的。
如果要做防渗层的话，粘性土的渗透系数是要小于10的-7次方的，你这个数值能够说明什么我就不了解了，再问问其他人吧。