2017-02-25 15:44:30

渗透系数 免费编辑 添加义项名

B 添加义项
?
义项指多义词的不同概念,如李娜的义项:网球运动员、歌手等;非诚勿扰的义项:冯小刚执导电影、江苏卫视交友节目等。 查看详细规范>>
所属类别 :
地理学
地理学
编辑分类

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。

基本信息

  • 中文名

    渗透系数

  • 外文名

    hydraulic conductivity

  • 又称

    水力传导系数

  • 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

折叠 编辑本段 基本介绍

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.

折叠 编辑本段 正文内容

表示岩土透水性能的数量指标。亦称水力传导度。可由达西定律求得: q=KI

式中q为单位渗流量,也称渗透速度(米/日);K为渗透系数(米/日);I水力坡度,无量纲。可见,当I=1时,q=K,表明渗透系数在数值上等于水力坡度为 1时,通过单位面积的渗流量。岩土的渗透系数愈大,透水性越强,反之越弱。

渗透系数的大小主要不取决于岩土空隙度的值,而取决于空隙的大小、形状和连通性,也取决于水的粘滞性和容量,因此,温度变化,水中有机物、无机物的成分和含量多少,均对渗透系数有影响。

在均质含水层中,不同地点具有相同的渗透系数;在非均质含水层中,渗透系数与水流方向无关,而在各向异性含水层中,同一地点当水流方向不同时,具有不同的渗透系数值。一般说来,对于同一性质的地下水饱和带中一定地点的渗透系数是常数;而非饱和带的渗透系数随岩土含水量而变,含水量减少时渗透系数急剧减少。

渗透系数是含水层的一个重要参数,当计算水井出水量、水库渗漏量时都要用到渗透系数数值。渗透系数的测定方法很多,可以归纳为野外测定和室内测定两类。室内测定法主要是对从现场取来的试样进行渗透试验。野外测定法是依据稳定流非稳定流理论,通过抽水试验(在水井中抽水,并观测抽水量和井水位)等方法,求得渗透系数。

与渗透系数密切相关的另一参数为导水系数(coef-ficient of transmissivity),它是渗透系数与含水层厚度的乘积,多用在地下水流的计算公式中。对某一垂直于地下水流向的断面来说,导水系数相当于水力坡度等于 1时流经单位宽度含水层的地下水流量。导水系数大,表明在同样条件下,通过含水层断面的水量大,反之则小。导水系数只有当地下水二维流动时才有意义,对于三维流动是没有意义的。    

折叠 编辑本段 计算方法

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的精确理论公式比较困难,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

折叠 编辑本段 测定方法

渗透系数的测定方法主要分“实验室测定”和“野外现场测定“两大类。

1.实验室测定法

目前在实验室中测定渗透系数 k 的仪器种类和试验方法很多,但从试验原理上大体可分为”常水头法“和"变水头法"两种。

常水头试验法 就是在整个试验过程中保持水头为一常数,从而水头差也为常数。 如图:

渗透系数渗透系数试验时,在透明塑料筒中装填截面为A,长度为L的饱和试样,打开水阀,使水自上而下流经试样,并自出水口处排出。待水头差△h和渗出流量Q稳定后,量测经过一定时间 t 内流经试样的水量V,则

V = Q*t = ν*A*t

根据达西定律,v = k*i,则

V = k*(△h/L)*A*t

从而得出

k = V*L / A*△h*t

常水头试验适用于测定透水性大的沙性土的渗透参数。粘性土由于渗透系数很小,渗透水量很少,用这种试验不易准确测定,须改用变水头试验。

变水头试验法就是试验过程中水头差一直随时间而变化,其装置如图:渗透系数渗透系数水从一根直立的带有刻度的玻璃管和U形管自下而上流经土样。试验时,将玻璃管充水至需要高度后,开动秒表,测记起始水头差△h1,经时间 t 后,再测记终了水头差△h2,通过建立瞬时达西定律,即可推出渗透系数 k 的表达式。

设试验过程中任意时刻 t 作用于两段的水头差为△h,经过时间dt后,管中水位下降dh,则dt时间内流入试样的水量为

dVe = -a dh

式中 a 为玻璃管断面积;右端的负号表示水量随△h的减少而增加。

根据达西定律,dt时间内流出试样的渗流量为:

dVo = k*i*A*dt = k*(△h/L)*A*dt

式中,A——试样断面积;L——试样长度。

根据水流连续原理, 应有dVe = dVo,即得到

k = (a*L/A*t)㏑(△h1/△h2)

或用常用对数表示,则上式可写为

k = 2.3*(a*L/A*t)㏒(△h1/△h2)

折叠 编辑本段 实际应用

地下水流速的确定:在地下水等水位图上的地下水流向上,求出相邻两等水位线间的水力梯度,然后利用公式计算地下水的流速V=kI

式中:V---地下水的渗流速度(m/d)

K---渗透系数(m/d)

I----水力梯度

阅读全文

岩石力学、土力学、岩土工程

热点资讯