流量速度密度之间的关系

生菜 2024-05-26 06:06:06
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渗流是指流体在多孔介质(如岩层)中的流动。由于组成多孔介质的裂缝和孔隙的微观结构极其复杂而又很不规则,通常在研究渗流问题时只是从宏观上采用统计学方法,即主要研究渗流截面(与流体流动方向垂直的地层截面)上流体流动的平均流速和压力,而不是研究个别裂缝和孔隙中流动的情况。渗流速度是渗流流量与过水断面面积的比值。计算时,把在岩土空隙中运动的真实水流假想为充满整个渗流区(包括空隙和岩土颗粒)的连续稳定和均匀的水流。它的流量与通过同一断面空隙的真实水流的流量相等,它在断面上的水头和阻力与真实水流的水头和阻力相等。可以通过以下公式计算:式中:渗流截面积a包括孔隙面积和颗粒面积;q为通过截面的体积流量。渗流速度v是一假想速度,它相当于地层内没有孔隙介质,流体充满整个地层周界流动时得到的速度。实际上,流体流动时仅通过截面a的孔隙部分φa(φ为孔隙度)。真实速度应为:有关术语渗透系数渗透系数又称水力传导系数(hydraulic conductivity)。在各向同性介质中,它定义为单位水力梯度下的单位流量,表示流体通过孔隙骨架的难易程度,表达式为:κ=kρg/η,式中k为孔隙介质的渗透率,它只与固体骨架的性质有关,κ为渗透系数;η为动力粘滞性系数;ρ为流体密度;g为重力加速度。在各向异性介质中,渗透系数以张量形式表示。渗透系数愈大,岩石透水性愈强。强透水的粗砂砾石层渗透系数>10米/昼夜;弱透水的亚砂土渗透系数为1~0.01米/昼夜;不透水的粘土渗透系数<0.001米/昼夜。据此可见土壤渗透系数决定于土壤质地。渗透系数k是综合反映土体渗透能力的一个指标,其数值的正确确定对渗透计算有着非常重要的意义。影响渗透系数大小的因素很多,主要取决于土体颗粒的形状、大小、不均匀系数和水的粘滞性等,要建立计算渗透系数k的精确理**式比较困难,通常可通过试验方法,包括实验室测定法和现场测定法或经验估算法来确定k值。水力坡度水力坡度是指沿水流方向上单位渗透途径上的水头损失。地下水在运动过程中要克服摩擦阻力,不断消耗机械能,产生水头损失,沿流线方向水头损失最大,水头值下降最快,水头线永远是一条下降的曲线,水头线上某点的曲率,即为该点的水力梯度。或者说水力梯度就是沿地下水流方向上单位渗透途径上的水头损失[1]。在土力学或水力学中,渗透系数、潜蚀破坏等都与水力梯度有着十分密切的关联。 20210311
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