文档介绍：地下水动力学
主讲:肖长来教授
吉林大学环境与资源学院
2006年2月
绪论
§1 概念
§2 课程的目的
§3 地下水动力学的研究内容
§4 学科发展历程
§5 今后应重点突破的新课题
§6 地下水动力学的应用
§7 教材及参考书
§1 概念
地下水动力学(groundwater dynamics)
研究地下水在孔隙岩石、裂隙岩石和岩溶岩石中运动规律的科学。其研究对象主要是重力水。
它是模拟地下水流基本状态和地下水中溶质运移过程,对地下水从数量上和质量上进行定量评价和合理开发利用,以及兴利除害的理论基础。
§2 课程的目的
目的:
(1)使学生了解学习该课程的意义,以及在生产实践中能解决的具体问题。
(2)使学生系统掌握地下水运动的基本理论,并能初步运用这些基本理论分析水文地质问题,建立相应的数学模型和提出适当的计算方法或模拟方法,对地下水进行定量评价。
(3)要求学生重点掌握各种条件下地下水稳定流和非稳定流理论,深刻理解其适用条件,并能应用其中的理论和方法解决实际问题。
要求:(1)认真听课;(2)做好笔记;(3)完成作业;(4)及时复习;(5)全面总结。
§3 地下水动力学的研究内容
多孔介质:具有互相连通空隙的岩石(含水的岩石)。包括孔隙介质、裂隙介质和裂隙-溶隙介质。由两部分组成,骨架和空隙。
主要研究内容:
(1)渗流基本概念、基本定律、基本方程、定解条件及数学模型的建立和解法,为基础理论和重点内容;
(2)地下水向河渠的运动;排灌区地下水运动的规律即水平方向运动规律。
主要研究内容
(3)地下水向井的运动和求参方法,重点是地下水向完整井的稳定运动和非稳定运动;水井区地下水运动的规律即垂直运动规律。
(4)地下水向非完整井和边界井的运动;
(5)地下水运动中的若干问题(地下水中溶质运移规律、包气带中水的运移规律等)和实验室方法。
§4 学科发展历程
1 稳定流建立和发展阶段(1856~1935)
2 非稳定流建立和发展阶段(1935~1969)
3 实验-电网络模拟技术阶段(1950~1980)
4 计算机数值模拟技术阶段(1965~今)
1 稳定流建立和发展阶段(1856~1935)
1856年,法国水力学家达西(Henry Darcy,1803~1858)提出了多孔介质中的线性渗透定律,即著名的达西定律(Darcy’s Law),成为地下水运动的理论基础。
1863年,J. Dupuit 研究了一维稳定运动和向水井的二维稳定运动,提出了著名的Dupuit假设及Dupuit公式。
1901年,P. Forchheimer等研究了更复杂的渗流问题,从而奠定了地下水稳定理论的基础。
1906年,提出了Thiem公式。
1928年,. Meinzer (1976~1948)注意到地下水运动的不稳定性和承压含水层的贮水性质。
2 非稳定流建立和发展阶段(1935~1969)
(1)1935年,. Theis(1900~1987)提出了地下水流向承压水井的非稳定流公式- Theis公式,开创了现代地下水运动理论的新纪元;
(2) Hantush, . Jacob(1914~1970)提出了越流理论;
(3)1954年、. Boulton,. Neuman研究了潜水含水层中水井的非稳定流理论。
3 实验-电网络模拟技术阶段(1950~1980)
1950~1965年,研究了大范围含水层系统的电网络模拟技术,电模拟技术到20世纪80年代在我国还被较广泛应用。