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地下水动力学实验讲义地下水动力学》实验指导书--前言地下水动力学是水文与水资源工程专业和环境工程专业以及勘查技术专业等涉及地下水补给、径流、排泄和污染物运移研究的一门基础理论课。
本实验指导书主要涉及河间地块中地下水的天然稳定渗流和非稳定渗流流场模拟、降水或蒸发时包气带中地下水的渗流流场模拟以及非饱和土的导水率和地下水污染物水动力弥散系数测定等内容。
通过实验可使学生能够直观地了解和掌握各类地下水运动的基本规律。
本实验指导书主要适用于水文与水资源工程专业和环境工程专业，其它相关专业可根据教学要求做适当的增减。
为便于学生掌握，各次实验配有相应的多媒体影视教学光盘，以powerpoint和vcd格式可在校内多媒体教室或网上播放观看。
该实验指导书是在工程学院领导李铎教授参加与指导、水文与水资源教研室主任刘金锋和刘振英、邵爱军、许广明教授等人以及本教研室同仁们支持和帮助下，由曹继星执笔编写完成，最后由贾贵庭教授审核。
其中可能还存在不少问题, 望读者多提宝贵意见，以便更加完善。
实验规则一、实验课前，必须按实验指导书进行认真预习，明确实验目的、原理、步骤、要求及注意事项等方可实验。
二、每次实验前按各班分好小组(每组为10—15人), 并报实验人员，实习时不要随意更换。
三、必须按规定时间进行实验，无故不上实验课者，以旷课论处、因故不能上实验课，应提前向指导教师请假办理手序，但必须在期末课程考试前按规定时间补齐所有实验内容。
四、服从实验教师的指导，实验操作，要严格按操作规程进行，完成每个实验步骤。
实验时要仔细观察，及时做好记录；实验数据要遵重客观实际，实事求是，严禁杪袭和胡捏臆造。
独立完成实验报告编写，报告中所绘图件力求清晰美观，文字整洁。
五、遵守实验课纪律, 不迟到，不早退，严禁喧哗, 保持室内安静。
六、遵守实验室规章制度。
爱护实验室内的所有仪器设备。
每次实验前所领用器具，应仔细检查，看有无损坏，若有损坏要立即报告。
地下水动力学第五版引言地下水动力学是研究地下水在地下中的运动和分布规律的学科。
它在地下水资源开发利用、环境保护、地下水污染防治等方面具有重要的理论和实践价值。
本文介绍地下水动力学的基本概念、原理和方法，着重阐述第五版的最新研究成果和应用实例。
希望能为地下水动力学领域的学者、工程技术人员和决策者提供参考。
地下水动力学概述地下水动力学研究的对象是地下水的流动和质量迁移。
地下水流动是指地下水在地下介质中的运动，通常受到渗透性和水头梯度的影响。
地下水质量迁移是指地下水中溶解物质、悬浮物质和微生物的传输过程，通常受到传质介质和浓度梯度的影响。
地下水动力学研究的基本原理是质量守恒和运动方程。
质量守恒原理要求地下水的流动和溶质的传输量在系统中总量保持不变。
运动方程根据地下水流动和质量传输的特征，建立了地下水流动方程和传输方程。
第五版的主要改进内容第五版地下水动力学相比前几版在以下几个方面进行了改进：模型拓展本版地下水动力学在模型拓展方面进行了一系列创新。
首先，基于生态地下水动力学的研究成果，将生态系统对地下水流动和质量传输的影响纳入地下水动力学模型中。
其次，引入多相流动和多组分传质的理论，建立了更为综合的地下水动力学模型。
此外，本版还考虑了非饱和土壤中的地下水流动和传输过程，对非饱和土壤介质的渗透性进行了修正。
数值模拟方法第五版地下水动力学在数值模拟方法方面做出了重要的改进。
传统的有限差分和有限元法仍然适用于简单地下水动力学模型的求解。
但对于复杂模型，如非饱和土壤介质中的地下水流动和传输，本版提出了更高效、精确的数值模拟方法，如格子气体法和基于粒子的方法。
实例应用本版地下水动力学以实例应用为导向，介绍了一系列地下水工程和环境保护中的实际案例。
这些案例涵盖了地下水资源开发利用、地下水污染防治和环境评价等领域。
通过实际案例的分析和讨论，读者可以更好地理解地下水动力学的理论和方法，并在实践中应用。
总结地下水动力学第五版是对地下水动力学理论和方法一次重要的更新和完善。
《地下水动力学(双语)》习题汇编2008-8第一章渗流理论基础一、名词解释1. The uniformity coefficient2. The effective grain size3. Porosity4. Effective porosity5. Pendular water6. Specific Yield (S y)7. The specific retention (S r)8. The hydraulic gradient9. Hydraulic Conductivity10. Specific discharge11. Intrinsic permeability12. An aquifer13. An aquitard14. An aquifuge15. Unconfined aquifer16. Confined, or artesian, aquifers17. The Reynolds number18. The law of mass conservation19.多孔介质20.渗流21.渗流速度22.渗流运动要素23.层流与紊流24.起始水力梯度25. 渗透系数26．水力坡度27. 贮水系数28．贮水率29．渗透率30. 尺度效应31. 导水系数二、填空题1. 地下水动力学是研究地下水在__ 、____ __和___ 中运动规律的科学。
2. 地下水在多孔介质中存在的主要形式有___ _、__ __、__ _和__ __，地下水动力学主要研究_ ___的运动规律。
3. 多孔介质中，不连通的或一端封闭的孔隙称为。
它对地下水运动来说是___ _，但对贮水来说却是___ __。
而把互相连通的、不为结合水占据的那一部分孔隙称为。
4. 地下水过水断面包括__ _和_______所占据的面积.渗透流速是________上的平均速度，而实际速度是__________的平均速度。
5. 在渗流场中，把大小等于_________，方向沿着_________的法线，并指向水头_____方向的矢量，称为水力坡度。
地下水动力学第五版1. 引言地下水动力学是研究地下水在地下流动过程中的规律和机制的学科。
它涉及到地下水的形成、运动、分布和水质等多个方面，是地下水资源管理和保护的重要基础。
本文将介绍地下水动力学的基本概念、原理和方法，并对第五版的新内容进行详细介绍。
2. 地下水动力学的基本概念地下水动力学的基本概念包括，地下水的来源和形成方式、地下水运动的基本规律以及地下水的分布和水质等。
地下水的来源主要有降水、地表水和地下水补充等，形成方式包括自然渗漏和人工渗漏等。
地下水运动的基本规律包括达西定律和贝尔定律等。
地下水的分布受地下水位、地下水水文地质条件和重力场等多种因素影响。
地下水的水质受到地下水的起源、渗透介质的矿物组成和人类活动等因素的影响。
3. 地下水动力学的原理地下水动力学的基本原理包括质量守恒定律、达西定律和贝尔定律等。
质量守恒定律指出，在地下水流动过程中，地下水的入流和出流总量保持不变。
达西定律是地下水流动速度和渗透能力之间的关系，它指出地下水流动速度与渗透能力成正比。
贝尔定律是描述地下水饱和度与渗透能力之间的关系，它指出地下水饱和度与渗透能力成反比。
4. 地下水动力学的方法地下水动力学的研究方法包括实地调查和监测、数学模型和数值模拟等。
实地调查和监测是获取地下水动力学参数的重要手段，它可以通过地下水位观测、地下水采样和水文地质钻孔等方式进行。
数学模型是用数学方程描述地下水运动规律的工具，它可以通过建立地下水流动方程和边界条件来模拟地下水动力学过程。
数值模拟是利用计算机进行数学模型求解的方法，它可以通过数值计算得到地下水流动的详细分布和变化情况。
5. 第五版的新内容第五版的地下水动力学增加了对非饱和带地下水流动的研究内容，扩展了对地下水动力学参数测定方法的描述，更新了数值模拟和地下水动力学软件的应用案例。
此外，第五版还增加了对地下水动力学在地下水资源管理和环境保护中的应用示例，提供了实用的操作指南和技术要点。
第一章 渗流理论基础§1-1 渗流的基本概念一、渗流及连续介质假说1 多孔介质(porous medium)与连续介质(continuous medium)多孔介质很难给出其精确定义，在地下水动力学中，把具有孔隙的岩石称为多孔介质。
它包括孔隙介质和裂隙介质。
一般来说，具有以下特点的物质就称为多孔介质。
（1）该物体为多相体：固体相-骨架，流体相-空隙；（2）固体相的分布遍及整个多相体所占据的区域；（3）空隙空间具有连通性。
多孔介质由连续分布的多孔介质质点(图1-2)组成—多孔连续介质.此时孔隙度的表示公式为:--为数学点P 处多孔介质的表征体积元（简称为表征体元-REV ），将其所包含的所有流体质点与固体颗粒0v ∆的总体称为多孔介质质点.将其所包含的所有流体质点称为多孔介质流体质点。
图1-2 REV 的定义及孔隙度随体积的变化多孔介质的性质：1）孔隙性2) 压缩性2 渗透（seepage ）渗透:地下水受重力作用在岩石空隙中的实际运动称为渗透。
由于岩石空隙结构极为复杂,空隙的大小、延伸方向、形状无一定规律。
渗透具有如下特征:(1)运动途径复杂多变；（2）状态函数非连续；（3）只有平均性质的渗透规律(图1-1)，研究地下水质点的运动特征比较困难。
因此,在当前经济技术条件下研究单个孔隙中的水或单个水质点的运动是十分困难的,也没有必要。
vv p n v v v ∆∆=∆→∆0lim)(图1-2岩石中地下水的渗透针对这种极为复杂的地下水运功，在地下水动力学中一般可采用两种研究方法。
1) 研究微观情况下的运动，即研究地下水在以孔隙介质中的骨架为边界孔隙或裂隙中的运动。
由于空隙介质的结构具有随机性，所以用统计平均方法来确定地下水运动的宏观规律性；2) 从宏观角度出发，采用试验及数学分析方法，对大量微观运动进行宏观研究得出各种运动条件下地下水运动的基本规律。
3 渗流(seepage flow)前面已经提到,要研究实际的渗透十分困难,因此,我们用一种假想水流来代替真实水流,这种假想水流是在连续介质的基础上通过概化得出的:(1)假定水流充满整个含水层空间(既包括空隙所占据的空间,也包括颗粒/骨架所占据的空间);(2)只考虑水流运动的总体方向,不考虑水流实际运动途径的复杂变化.将通过上述概化后所得到的假想水流—渗流。
中国海洋大学本科生课程大纲
课程属性：专业知识，课程性质：选修
一、课程介绍
1.课程描述
地下水动力学讲授地下水运动的基本原理、计算方法和实验方法，是研究地下水运动规律和定量评价地下水资源的基础。
主要内容包括：渗流理论基础、地下水向河渠的运动、地下水向完整井的稳定运动、地下水向完整井的非稳定运动、地下水向边界附近井的运动、非饱和带的地下水运动、地下水中的溶质运移。
Groundwater dynamics describes the basic principles, calculation methods and experimental methods of groundwater movement, which is the basis for studying the law of groundwater movement and quantitatively evaluating groundwater resources. The main contents include: the basic vadose theory, the movement of groundwater to canals, the steady movement of groundwater to the intact well, the unsteady movement of groundwater to intact wells, the movement of groundwater to the well near the boundary, the movement of groundwater in unsaturated zone and the transport of solutes in groundwater.
2.设计思路：
本课程是为地下水污染控制课程提供理论基础的课程，需要弄清不同类型地下水和污染物在地下运动的特征和规律，应能够预测其污染发展趋势。
因此需要了解地下水渗流的基本概念、定律和微分方程及数学模型及其解法，地下水向河渠、井的稳定运动与非稳定运动，地下水的溶质运移理论等。
考虑到边界对其的影响，也增加了该部分内容。
另外污染大部分都是从地表产生，增加了非饱和带的地下水运动部分。
由于课时较少，地下水向不完整井运动、干扰井及潜水井的非稳定运动不列入教学大纲。
3.课程与其他课程的关系：
先修课程：高等数学、水力学、普通地质学、环境水文地质学。
本课程与这四门
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课程密切相关，它们是本课程的数学、地学和水力学基础，有利于本课程的学习。
后修课程：地下水污染控制，本课程为该课程提供地下水运动原理与计算方法、预测地下水污染的发展趋势，为地下水污染控制提供理论基础。
二、课程目标
本课程的目标是培养学生的工程观点和工程设计能力，达到华盛顿公约规定的国际工程师认证的标准，培养符合国家经济发展需要的工程技术人才。
课程目标1：使学生掌握地下水运动的基本理论，并初步掌握针对地下水运动数学模型的建立和求解方法。
课程目标2：初步运用地下水运动的基本理论分析水文地质问题，建立相应的数学模型并提出适当的计算方法。
三、学习要求
要完成所有的课程任务，学生必须：
（1）本课程以高等数学、水力学、普通地质学、环境水文地质学为基础，熟悉上述课程相关内容是本课程最基本的要求。
（2）按时上课,上课认真听讲，积极回答教师提问、参与课堂讨论。
本课程将包含随堂提问、讨论等活动，课堂表现和出勤率是成绩考核的组成部分。
（3）按时完成常规课下习题和求水文地质参数的作业。
这些作业要求学生按书面形式按时提交作业，掌握课程所要求的内容。
（4）课后认真复习，总结提高。
四、教学进度
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五、参考教材与主要参考书
1、选用教材：
薛禹群主编：《地下水动力学》，地质出版社，2010年，第三版
2、主要参考书：
[1] 薛禹群主编：《地下水动力学》，地质出版社，1997年，第二版
[2] 李同斌，邹立芝主编：《地下水动力学》，吉林大学出版社，1995年，第一版
[3] 陈祟希，林敏主编：《地下水动力学》，中国地质大学出版社，1999年，第一版
[4] 李佩成主编：《地下水动力学》，农业出版社，1993年，第一版
[5] 薛禹群主编：《地下水动力学原理》，地质出版社，1986年，第一版
[6] J．Bear著，李竟生等译：《多孔介质流体动力学》，中国建筑出版社，1983年，第一版
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[7] 沈照理等编著：《水文地质学》，地质出版社，1985年，第一版
[8] 杨天行，付泽周，刘金山等主编：《地下水流向井的非稳定运动的原理及计算方法》，地质出版社，1980年，第一版
[9] J. Bear著，许涓铭等译：《地下水水力学》，地质出版社，1985年，第一版
六、成绩评定
（一）考核方式 E ：A.闭卷考试B.开卷考试C.论文D.考查E.其他
（二）成绩综合评分体系：
课堂讨论具体评分标准如下：
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进行确定。
七、学术诚信
学习成果不能造假，如考试作弊、盗取他人学习成果、一份报告用于不同的课程等，均属造假行为。
他人的想法、说法和意见如不注明出处按盗用论处。
本课程如有发现上述不良行为，将按学校有关规定取消本课程的学习成绩。
八、大纲审核
教学院长：院学术委员会签章：
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