《地下水动力学原理》

绪言1

第一章 渗流理论基础3

1-1 渗流的基本概念3

一、地下水在含水岩石中的运动3

二、地下水和及孔介质的性质3

符号说明6

三、贮水率和贮水系数的概念6

四、渗流8

五、渗透速度的概念10

六、地下水的水头和水力坡度11

七、地下水运动特征的分类12

八、地下水流态的差别14

1-2 渗流基本定律15

一、Darcy定律及其应用范围15

二、渗透系数、渗透率和导水系数17

三、非线性运动方程20

1-3 岩层透水特征分类和渗透系数张量20

一、岩层透水特征分类20

二、渗透系数张量21

一、越过透水性突变界面时的水流折射24

1-4 突变界面的水流折射和等效渗透系数24

二、层状岩层的等效渗透系数25

1-5 流网28

一、流函数和势函数28

二、流网及其性质32

三、流网的应用34

1-6 渗流的连续性方程36

1-7 承压水运动的基本微分方程38

1-8 越流含水量(半承压含水层)中地下水非稳定运动的基本微分方程42

一、Dupuit假设44

1-9 研究潜水运动的基本微分方程44

二、Boussinesq方程46

1-10 定解条件49

一、边界条件50

二、初始条件54

1-11 描述地下水运动的数学模型及其解法54

一、地下水流问题的数学模型54

二、地下水流问题的解法57

第二章 地下水向河渠的运动66

2-1 河渠间地下水的稳定运动66

一、潜水的稳定运动66

二、承压含水层中地下水的稳定运动72

一、河渠水位迅速上升(下降)为定值，河渠附近潜水的非稳定运动74

2-2 一侧有河渠渗漏时河渠附近潜水的非稳定运动74

二、河渠水位变化时，河渠附近潜水的非稳定运动81

2-3 两侧有河渠渗透时，河渠间潜水的非稳定流动82

一、河渠水位迅速上升(下降)为定值时，河渠间潜水的非稳定运动82

二、河渠水位变化时，河渠间潜水的非稳定流动86

三、应用分析86

2-4 面灌入渗区潜水的非稳定流动86

一、水井的类型92

二、水井及其附近的水位降深92

3-1 导论92

第三章 地下水向完整井的稳定运动92

3-2 地下水向承压水井和潜水井的运动95

一、承压水井的Dupuit公式和Thiem公式95

二、潜水井的Dupuit公式和Thiem公式98

三、承压-潜水井的计算100

四、Dupuit公式和Thiem公式的应用100

五、Dupuit公式的讨论101

3-3 越流含水层中地下水向完整井的稳定运动107

3-4 非线性流情况下，地下水向完整井的稳定运动114

一、承压水井114

二、潜水井114

3-5 流量和水位降深关系的经验公式115

3-6 补给井(注水井)118

3-7 叠加原理119

3-8 地下水向完整井群的稳定运动126

一、任意布置的干扰井群127

二、按一定的几何形状布置的干扰井群128

3-9 均匀流中的井130

3-10 井损与有效井半径及其确定方法132

第四章 地下水向完整井的非稳定流动136

4-1 承压含水层中的完整井流136

一、定流量抽水时的Theis公式136

二、流量变化时的计算公式144

三、Theis公式的近似表达式145

四、对Theis公式和之有关的几个问题的讨论146

五、利用Theis公式确定水文地质参数150

六、定降深井流的计算161

4-2 有越流补给的完整井流165

一、基本方程165

二、公式讨论167

三、利用抽水试验资料确定越流系统的参数170

4-3 有弱透水层弹性释水补给和越流补给的完整井流181

一、基本方程181

二、公式讨论185

4-4 潜水完整井流186

三、利用抽水试验资料确定水文地质参数186

一、考虑迟后疏干的Boulton法187

二、考虑流速垂直分量和弹性释水的Neutnan法195

第五章 地下水向边界附近井的运动207

5-1 镜象法原理及直线边界附近的井流207

一、镜象法原理207

二、直线边界附近的井流208

5-2 扇形含水层中的井流217

一、象限含水层218

二、其它角度的扇形含水层220

一、条形含水层222

5-3 条形和矩形含水层中的井流222

二、半无限条形含水层和矩形含水层225

第六章 地下水向不完整井的运动227

6-1 地下水向不完整井运动的特点227

6-2 地下水向不完整井的稳定运动228

一、井底进水的承压水不完整井228

二、井壁进水的承压水不完整井229

三、潜水含水层中的不完整井235

四、不完整井群236

一、基本方程240

6-3 地下水向承压水不完整井的非稳定运动240

二、三维流区的范围244

三、根据抽水试验资料确定水文地质参数244

第七章 地下水运动中的若干专门问题248

7-1 非饱和带的地下水运动248

一、关于非饱和带水分的基本知识248

二、非饱和带水运动的基本方程253

三、入渗条件下非饱和带水分运动的数学模型及某些简单的解255

7-2 双重介质渗流学说258

一、基本假定258

二、微分方程的建立259

7-3 水动力弥散理论262

一、水动力弥散现象及其机理263

二、水动力弥散系数265

三、对流-弥散方程及其定解条件268

四、某些简单的解析解及其应用271

7-4 海岸带含水层中的咸淡水界面275

一、静止界面的近似解275

二、移动界面的近似解279

第八章 研究地下水运动的模拟法282

8-1 模拟的相似基础282

一、相似模型282

二、相似条件283

三、相似比例284

8-2 砂槽模拟286

二、砂槽模型287

三、模拟方法287

一、砂槽结构288

8-3 窄缝槽模拟288

一、窄缝槽结构288

二、模拟原理289

三、窗缝槽模型291

一、模拟原理292

8-4 连续型电模拟292

二、介质模型294

三、模拟方法295

8-3 离散型电模拟297

一、模拟原理298

二、网络模型300

三、模拟方法303

附录 水力学基础306

1 引论306

一、连续介质的假设306

二、量纲和单位306

三、液体的基本特征及其主要的物理性质307

四、作用于液体的力310

2 静水压力311

一、静水压强及其特性311

二、液体平衡的微分方程311

三、重力作用下的液体平衡314

四、作用于平面上的静水压力316

3 水动力学的理论基础316

一、描述液体运动的两种方法316

二、流线与迹线、元流与总流、流量与断面流速319

三、稳定流的连续性方程320

四、稳定流的能量方程321

4 水流阻力及水头损失327

一、流动的两种类型--层流和紊流327

二、水头损失的分类330

三、沿程水头损失与切应力的关系331

四、圆管中层流运动时过水断面上的流速分布及沿程水头损失332

五、两平行边界间层流运动的流速分布及沿程水头损失334

六、紊流的沿程水头损失335

七、局部水头损失337

主要参考文献339

索引341