河渠间地下水的运动

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,(2),排水渠合理间距的确定,土地改良时，为了防止土地盐滞化和沼泽化，需要控制地下水位,的高度。最高水位不能超过 。,当河渠一定时，河渠水位,h,1,和,h,2,也一定，有下二式,解此方程组可得,a,和,l,，,l,为河渠的合理距离。,该方程组为非线性方程组，求解的方法有试算法。,试算法：先给出,a,值，代入,(1),式求得,l,，再将,a,、,l,代入,(2),式进行,计算，看等式两边是否相等,如果不等，从新给出,a,值，重复上计,算，直到,(2),式两边相等为止。,特例，,，代入,(2),式，可得：,(3),河渠间单宽流量的计算,a,0,时,流入左河的水量：,q=,Wa,(,负号表示流入左河,),1,流入右河的水量：,q=,W(l,a),2,a=0,时，分水岭位于左河边的起始断面上,a,0,时,不存在分水岭,并且左河渗漏,由单宽流量公式,左河渗漏量：,右河获得的补给量：,(4),无入渗时潜水流的方程,无入渗时潜水流的方程为：,前式说明潜水位曲线为抛物线，,后式说明通过所有断面单宽流量是相等的。,(5),非均质介质中的流量计算,平行层面渗流的层状结构的含水层,这类含水层常见的有两层结构的含水层，下层的,K,比,上层小。这时下层为承压水，上层为潜水。,通过整个含水层的单宽流量：,沿水流方向渗透性突变的情况,水流通过渗透性不同的岩层时，其流量不变，分别为：,消去,h,得：,s,二、承压水的稳定运动,座标如图，其数学模型为：,将微分方程变为：,积分,得：,再积分：,单宽流量：,对上式两边求导，得：,此式为承压水一维稳定流的水头线方程,。,由,Darcy,定律,此式为承压水一维稳定流任一断面的流量,。,得：,三、承压,无压流动,承压段：,无压段：,因为，,q,1,=q,2,可求得：,将,l,0,代入上,q,1,或,q,2,公式，可得承压,无压的单宽流量：,2,2,河渠间地下水的非稳定运动,潜水回水,：在地表水和两岸潜水存在水力联系的情况下，河水,位（或库水位）的抬高，会引起潜水位相应的抬高，这种现象通,常称为潜水回水。,引渗回灌,：利用河渠地表水的侧渗作用来补充地下水，以达到,灌溉农田的目的。,一、河渠水位迅速上升（或下降）为定值时，河渠间地下水的,非稳定运动,（一）假设条件,(1),含水层均质，各向同性，位于水平隔水层上，上部入渗量,可忽略不计，即设,W=0,，河渠引渗后的潜水流可视为一维流；,(2),潜水流的初始状态为稳定流，水位可用下式表示,(3),两侧河渠水位同时出现水位上升，发生瞬时回水，左河水位,自,h,0,0,上升至,h,0,t,，右河自,h,l,0,上升至,h,l,t,。,（二）数学模型的建立和求解,如图坐标，可得如下数学模型：,模型的解为：,式中：,为相对距离；,为相对时间；,潜水流厚度的平均值,其中,h,m,-,为左渠廻水前后水位的平方差；,-,为右渠廻水前后水位的平方差；,-,为河渠水位函数，当 在,01,之间时，可查下表,求得。,-,可根据 求得。,此式为河渠水位迅速上升后保持不变，计算河渠任一断面任一,时刻水位的公式。,任一断面单宽流量：,上式对,x,求导，并代入,Darcy,定律,得：,式中：,q,x,0,x,断面处回水前单宽流量；,q x,断面处回水后,t,时刻的单宽流量；,河渠流量函数；,G,的确定查书中,P135,表,9-3,。,说明：,与稳定流不同，流量随时间和坐标变化。,不同断面的流量也不同。,X,，,t,t,时间内的总单宽流量：,对上流量公式在,0t,时刻积分得：,此式为引渗开始经历时间,t,后任一断面的总单宽流量,H,查书中,P136,表,9-4,。,二、河渠水位变化时，河渠间地下水的非稳定运动,河水位的变化一般是连续的或者呈阶梯状变化。对于,连续的变化，近似地概化为阶梯状，如图。每个阶梯认,为是定水位，求解。然后再用叠加原理计算。,如图，将其划分为,n,个阶梯，将一个回水问题分解为,把相邻阶梯的水位,作为回水前后的水,位，求该阶梯在,t,时,刻,x,处响应值，然,后进行叠加。,几个回水问题，,断面上潜水位公式：,同理，可得单宽流量公式：,三、应用分析,当,l,，,0,时，双侧有河渠渗透转变为半侧,有河渠渗透的半无限问题，如图。,断面,x,在,t,时刻的水位公式：,F(,),可查表求得。,断面,x,，在,t,时刻的,流量公式：,(2),当,=0,时，即当左渠回水，右河渠水位保持不,变时，任一断面潜水位和单宽流量的公式为：,傍河取水时，布井一般平行于河流，这时将稳定的抽水,当作渠道处理，可利用上式计算潜水位和河水对地下水,的补给量。,(3),确定排灌渠的合理间距,按照最简单的条件，初始两河水位相同，相邻河渠水位,变幅相等，即 ，该情况下，如果河渠为引,渗渠道，则两渠中间水位最低，如果河渠为排水渠道，,则两渠中间水位最高。所以一般控制水位，主要考虑,x=L/2,处的水位，如果该处的水位满足要求，那么，该断,面上其它处的水位也满足要求。,当,x=L/2,时，,=,水位公式为：,或,上式左端表示,x=L/2,处，回水前、后潜水位平方差占回水前、后河渠水位平方差的百分比，该数为给定数。,然后反查 表，求得相应的 ：,代入,得：,该式表明,:,含水层透水性和平均厚度越小,给水度越大,预计排灌时间越短，则,l,越小；反之，则越大。,(4),回水引起的浸没范围预测,河流回水、或水库蓄水后，潜水位升高,并向外扩展，,经一定时间，在低凹地区，潜水位可能接近，甚至高,出地面，形成一定范围的浸没。,浸没区的确定：,根据公式（半无限情况）,可计算出同一时刻不,同断面,x,的水位，将水,位连接起来就是该时刻,的浸润曲线。如果潜水,位高出地表就是浸没区,