本文格式為Word版，下載可任意編輯——地下水動(dòng)力學(xué)讀書報(bào)告地下水動(dòng)力學(xué)與計(jì)算

學(xué)院：地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院專業(yè)班級：地質(zhì)（2）班學(xué)

號：12141113姓名：王浩

這次的上課，由之前對地下水的定性問題逐漸變化到對地下水的定量問題的研究，上課時(shí)候，楊老師向我們大致介紹了關(guān)于地下水的一些基本運(yùn)動(dòng)理論，主要內(nèi)容是地下水的穩(wěn)定流運(yùn)動(dòng)與非穩(wěn)定流運(yùn)動(dòng)，課后查閱一些相關(guān)資料文獻(xiàn)同時(shí)結(jié)合我對于自身的專業(yè)領(lǐng)域和理解，關(guān)于地下水動(dòng)力學(xué)的一些基本運(yùn)動(dòng)理論內(nèi)容可分為以下幾個(gè)內(nèi)容：

一、地下水運(yùn)動(dòng)的理論基礎(chǔ)

要了解地下水在含水層中的運(yùn)動(dòng)，首先要了解一些基本概念。地下

水動(dòng)力學(xué)中，我們一般把具有孔隙的巖石稱為多孔介質(zhì)。廣義上包括孔隙介質(zhì)、裂隙介質(zhì)和巖溶不是十分發(fā)育的由石灰?guī)r和白云巖組成的介質(zhì)。孔隙介質(zhì)指含有孔隙的巖層，如砂層、疏松砂巖等；裂隙介質(zhì)指含有裂隙的巖層，如裂隙發(fā)育的花崗巖、石灰?guī)r等。多孔介質(zhì)一般具有孔隙性與壓縮性。

其實(shí)在地下水動(dòng)力學(xué)中的一些基本概念有好多，如貯水率、貯水系數(shù)。給水度和導(dǎo)水系數(shù)等。這些基本概念都是我們需要了解的。我們把面積為1m2、厚度為1m的含水層，考察當(dāng)水頭下降1m時(shí)釋放的水量稱為貯水率，因此，我們把貯水率乘上含水層厚度M，稱為貯水系數(shù)（釋水系數(shù)）。給水度為把地下水位下降一個(gè)單位深度，從地下

水位延伸到地表面的單位水平面積巖石柱體，重力作用下釋放出來的水的體積，稱為給水度。其他的關(guān)于地下水還有好多基本概念與知識，在此就不再贅述。

地下水在巖石空隙中的運(yùn)動(dòng)，一般用滲流來描述，根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可分為層流運(yùn)動(dòng)與紊流運(yùn)動(dòng)。根據(jù)滲流運(yùn)動(dòng)要素與時(shí)間的關(guān)系，可分為穩(wěn)定流與非穩(wěn)定流。

關(guān)于巖石的透水特征，所以要說說透水性的分類，可以分為均質(zhì)與非均質(zhì)—K隨空間坐標(biāo)的變化。均質(zhì)是任意點(diǎn)都具有一致的滲透系數(shù)K，非均質(zhì)指在滲流場中各點(diǎn)滲透系數(shù)不同，隨坐標(biāo)變化而變化。透水性的分類還有一種，就是K隨方向的變化。分為各向同性與各向異性。各向同性指各個(gè)滲透方向具有一致的K；各向異性指某一點(diǎn)的K與滲流方向有關(guān)，即滲流方向不同，K不同。

復(fù)習(xí)地下水運(yùn)動(dòng)還有個(gè)很重要的概念，就是流網(wǎng)—滲流場中由一組流線與由一組等勢線相交而成的網(wǎng)格。關(guān)于流網(wǎng)的繪制，也是需要重點(diǎn)把握的一個(gè)方面。

圖1、不透水帶的流網(wǎng)圖

二、地下水運(yùn)動(dòng)的基本微分方程

地下水的基本微分方程，是地下水動(dòng)力學(xué)中很重要的基本內(nèi)容，根據(jù)地下水流連續(xù)方程和達(dá)西定律建立的描述承壓水運(yùn)動(dòng)的微分方程式，表示單位時(shí)間內(nèi)流入、流出單位體積含水層的水量之差等于同一時(shí)間內(nèi)單位體積含水層彈性釋放（彈性貯存）的水量，反映了承壓含水層中地下水運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量守恒、能量守恒與轉(zhuǎn)化關(guān)系。非均質(zhì)各向異性非穩(wěn)定流：

??H??H??H?H(Kxx)?(Kyy)?(Kzz)?Ss?x?x?y?y?z?z?t非均質(zhì)各向同性非穩(wěn)定流：

??H??H??H?H(K)?(K)?(K)?Ss?x?x?y?y?z?z?t均質(zhì)各向同性非穩(wěn)定流：

?2H?2H?2HSs?H?2?2?2?x?y?zK?t地下水動(dòng)力學(xué)中有一重要的數(shù)學(xué)模型，即邊界條件：

第一類邊界條件（Dirichlet條件）:假使在某一部分邊界上，各

點(diǎn)在每一時(shí)刻的水頭都是已知的，則這部分邊界就稱為第一類邊界或給定水頭的邊界，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

H(x,y,z,t)?1?f(x,y,z,t)

其次類邊界條件（Neumann條件）：已知（或給定）邊界上單寬流量分布狀況的邊界條件。其數(shù)學(xué)表達(dá)是為表達(dá)式為：（即某一部分邊

界上單位面積上流入的流量q時(shí)，成為其次類或給定流量邊界。）

??H??T??2?q(x,y,t)??n???[K?Hcos(n,x)?K?Hcos(n,y)]?q(x,y,t)xxyy?2??x?y??HKM?xK'(Hp?H1)x?0?Mb

第三類邊界條件（Cauchy條件）：已知（或給定）邊界上水頭和其法線方向?qū)?shù)分布狀況的邊界條件。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

?H??H)x?0????x(初始條件初始時(shí)刻（t=0）滲流場中水頭的分布狀況--初始條件

H(x,y,z,t)t?0?f(x,y,z)

三：地下水的穩(wěn)定井流與非穩(wěn)定井流運(yùn)動(dòng)

砂質(zhì)土的線性滲流定律—達(dá)西定律，可以說是水文地質(zhì)學(xué)中最重要以及最基本的公式之一，它的表達(dá)形式為

Q＝KA(H1-H2)/L

V=Q/A=KI

其中，Q—滲流流量V—滲流流速

K—多孔介質(zhì)的滲透系數(shù)A—過水?dāng)嗝婷娣e

H1，H2—上，下游過水?dāng)嗝娴乃^L—滲透途徑I—水力梯度