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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水量計算。

知識點一:概述（了解）

液體在孔隙介質中的流動稱為滲流。在水利工程中，孔隙介質指的是土壤、沙石、巖基等多孔介質，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、采掘等生產建設部門外，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。

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

附著水以分子層吸附在固體顆粒表面，呈現出固態水的性質。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，其性質和液態水近似。

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則，具有隨機性質。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。沙層由金屬細網支托。水由穩壓箱經水管a流入圓筒中，再經沙層從出水管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，流經土壤空隙間的液體質點，雖各有其極不規則的形式，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)經驗公式法這一方法是根據土壤粒徑形狀、結構、孔隙率和影響水運動粘度的溫度等參數所組成的經驗公式來估算滲流系數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，但不易取得未經擾動的土樣。

(3)現場方法在現場利用鉆井或原有井作抽水或灌水試驗，根據井的公式計算k。

近似計算時可以查下表

知識點三:單井（理解）