水工渗流模型实验指导书讲解

水工渗流教学实验指导书武汉大学水利水电学院二零零六年四月第一部分 导电液模型实验电拟渗流实验的基本原理由欧姆定律可知，电场中电流密度向量i 在空间坐标轴上的三个投影为：x U i x ∂∂-=ρ1，y U i y ∂∂-=ρ1，zUi z ∂∂-=ρ1。

① 式中：ρ1为电场中导电介质的导电系数，ρ为电阻系数；U 为电位，在电场中是x 、y 、z坐标的函数，由克希霍夫第一定律，电流的连续方程为：0=∂∂+∂∂+∂∂zi y i x i zy x 。

② 如果导电介质的导电系数ρ1为常数，将①式代入②式，便得到电流场中的拉普拉斯方程如下：0222222=∂∂+∂∂+∂∂z Uy U x U 。

③ 从恒定渗流场的运动方程出发，表示恒定渗流速度向量u 的达西定律为：zHku yHku xHku z y x ∂∂-=∂∂-=∂∂-=,,。

④ 式中：H 为水头；k 为渗透系数。

将④式代入恒定不可压缩流体的连续微分方程式：0=∂∂+∂∂+∂∂zu y u x u zy x 。

⑤ 则得到水头函数的拉普拉斯方程式：0222222=∂∂+∂∂+∂∂zHy H x H 。

⑥ 比较③式和⑥式可知，电流场中的电位U 和渗流场中的水头H 一样，都满足拉普拉斯方程。

如果导电材料做成的电模型与渗流区域作到几何相似、边界条件相似、导电系数与渗透系数相似，则由表一可知，通过在电场中量测电位线，即可得到渗流场中的等水头线。

对于几何相似，一般可通过正态模型来实现；关于电导系数与渗透系数相似，对均质各向同性土，可用电导系数为常数的导电体来模拟；关于边界条件相似，由于透水边界为一等水头线，在模型电场中应做成等电位边界，并且对上下游透水边界的水头差，在相应的电位边界中也保持一定的电位差。

对不透水边界，在模型电场中应做成不导电的绝缘边界。

图一（b ）即为根据二向平面问题渗流场的几何形状制造成的模型和所测得的等势线。

表一、渗流与电模拟参数对照表图一、二向平面问题渗流等势线。

1根据原则《孔隙水压力测试规程》CECS55∶93《混凝土坝安全监测技术规范》DL/T 5178-《土石坝安全监测技术规范》SL 60-94《土工实验仪器岩土工程仪器振弦式传感器通用技术条件》GBT13606-2范畴本作业指引书合用于扬压力、渗入压力、孔隙水压力、地下水水位、渗流量检测。

3职责3.1水工构造所是本作业指引书负责部门，所室负责人负责实验工作整体安排。

3.2中心站主任或授权签字人批准实验报告。

3.3审核人审核实验资料。

3.4校核人校核实验报告。

3.5实验人主持完毕实验工作，编制实验报告；确认仪器设备检查校准及保养结论。

4仪器设备4.1 JTM-V3000F型振弦式孔隙水压力计4.2 JTM-V3000C型渗压计4.3 JTM-900型钢尺水位计4.4量水堰(现场建造)4.5 JTM-V10A型频率式读数仪5检测办法5.1扬压力、渗入压力、孔隙水压力检测办法5.1.1埋设与安装5.1.1.1开箱验收JTM-V3000F型振弦式孔隙水压力计、JTM-V3000C 型渗压计、JTM-V10A型频率式读数仪，检查仪器数量与装箱清单与否相符。

5.1.1.2按照设计施工规定采用专用电缆将仪器电缆接长，同步做好仪器编号和检查工作。

5.1.1.3安装埋设前孔隙水压力计计端部透水部件必要驱除空气。

详细操作办法是：先将透水部件从渗压计主体上卸下，然后将透水部件放入水中浸泡2小时以上，排除透水石中气泡，使其充分饱和。

最后将渗压计主体和透水部件浸没在水中重新装配起来。

排除透水石中气泡最佳做法是：先将透水部件放入沸水中煮透，然后将用于煮透水部件少量热水连同透水部件一同倒入盛有冷水和渗压计主体容器内组装。

5.1.1.4在坝内埋设时，当坝面填筑高程超过测点埋设高程约0.3米时，在测点挖坑坑深约0.4米，采用砂包裹体办法，将渗压计在坑内就地埋设。

砂包裹体由中粗砂构成，并以水饱和。

然后采用薄层辅料、专门压实办法，回填原开挖料。

图3-7 圆形恒压边界中心一口直井电路图
1 - 电解槽 2 - 铜丝（模拟井） 3 - 供给边界
3、计算原理 圆形恒压边界中心一口直井（完善井）稳定生产时产量计算公式： (3-17)
地层中任一点压力分布公式： (3-18)
由相似原理可知，模拟模型中电压与电流同样满足上述关系式： 完善“井”“产量”公式：
通过导体的电流遵守欧姆定律： (3-2)
式中，为电导率，是电阻率的倒数，西门子/cm；U—电压，伏；-电流 密度，安培/cm2；I-电流，安培，S-导体截面积，cm2。
均质地层不可压缩流体通过多孔介质稳定渗流连续性方程： (3-3)
均匀导体中电压分布方程： (3-4)
对比方程上述方程可以看出：电场与渗流场可用相同的微分方程进 行描述，因此，不可压缩流体的稳定渗流问题可用稳定电场进行模拟。 于是可以用电位分布来描述渗流场的压力分布，用电流来描述流量或流 速，电阻描述渗流阻力。
由模拟条件下任意半径处的电位值U，可求得实际地层中任意半径r
出的压力P，即可求得地层中的压力分布：
压力：； 对应半径：
(3-22)
式(3-18)的压力及半径均用式（3-22）处理，可求得实际地层中任
意点的压力分布。
4、实验步骤
（1）首先确定模拟油藏的参数的大小：渗透率k、供给半径re、井 半径rw、油层厚度h、流体粘度、生产压差（Pe-Pw），计算油井产量 Q；确定模拟系统的有关参数的大小：模拟油藏供给半径rem、最大电流 I、最大电压。
（2）计算相似系数：，，，计算，， （3）由，计算溶液的电导率，溶液厚度，具体方法见示例。 （2）根据电导率值，从溶液浓度与电导率关系曲线（图3-2）中查 出与蒸馏水配制比例，然后进行配制。 （3）配制完毕，测定溶液实际电导率值，计算相似系数。 （4）将调压器旋钮旋至“0”位置，按图3-7所示连接好电路。 （5）打开电源，顺时针旋转变压器旋钮，将电源电压调到所需值 （注意：不要高于36伏）。 （6）顺时针慢慢旋动调压器的旋钮，使电压值从低到高变化（最

2.3lg
a0 H 2 a0
浸润曲线：
y
x
L L m2hk
H12 hk 2
hk 2
15.7 渗流场的基本微分方程式及 其解法简介
为了解渗流的区内各点的渗流流速和动 水压强，进行渗流场的求解
渗流场的连续性方程：
ux uy ux 0 x y z
运动方程：
ux
k
H x
uy
k
渗流的类型： 恒定渗流和非恒定渗流 均匀渗流及非均匀渗流 渐变渗流及急变渗流 有压渗流和无压渗流
15.2 渗流的基本定律—达西定律
达西定律：均质孔隙 介质中渗流流速与水 力坡度的一次方成比 例并与土的性质有关
v Q kJ A
或 v k dH
ds
适用条件：
适用于层流渗流，水利工程中绝大多 数 渗流属于层流范围
CH15 渗流
渗流常出现在：经过挡水建筑物中、水 工建筑物地基中、集水建筑物中、水库 及河道
本章研究渗流的流速、压强分布、渗流 的流量、渗流的水面线等
15.1 渗流的基本概念
渗流是水在土中的存在形式：汽态水、 吸着水、薄膜水、毛细水、重力水
假定：渗流是在均质各向同性土中的
渗流模型—认为渗流是充满了整个孔隙 介质区域的连续水流 模型取代真实渗流的原则： 1、流量相等 2、确定作用面动水压强相等 3、阻力相等即水头损失相等
渗流的临界雷诺数为：
Re
1
vd
0.75n 0.23
非层流渗流，其流动规律为：
v kJ 1m
渗透系数 k 的确定
主要取决于颗粒形状、大小、不均匀系 数及水温
经验法、室内测定法、野外测定法
15.3 地下河槽中恒定均匀渗流和 非均匀渐变渗流

r
积分
Q
R dr 2 k
H
zdz
得
r r0
h
Q
k
H 2 h2 ln R

2
kHS ln R
1
S 2H

r0
r0
令S H h
上式即为完全潜水井的产水量计算公式。
§9-3 集水廊道和井
式中R为井的影响半径，近似计算时，可按
R 3000 S k
估算，这里S=H-h为水位最大降深。
根据上述浸润曲线变化的规律分析，壅水曲线和降水 曲线如图所示
将顺坡渗流浸润曲线的微分方程改写为
i ds d d
h0
1
§9-2 地下水的均匀流 和非均匀流
对上式从断面1-1到断面2-2（见下图）进行积分， 可得顺坡渗流的浸润曲线方程
il h0
2

1

ln
2 1
1 1
1区的浸润线为水深沿程增加的壅水曲线，即dh/ds>0； 2区的浸润线为水深沿程减小的降水曲线，即dh/ds<0。
3. 界限情况分析 浸润线在上游与正常水深线N-N渐近相切； 1区的浸润线在向下游无限加深时，渐趋于水平直 线； 2区的浸润线在向下游无限减小时，其浸润线的切线 与底坡线正交。
§9-2 地下水的均匀流 和非均匀流
通过渗流模型的流量必须和实际渗流的流量相等，即
Q模型 Q实际
§9-1 渗流基本定律
对某一确定的作用面，从渗流模型所得出的动水压力， 应当与真实渗流的动水压力相等，即
FP模型 FP实际
渗流模型的阻力和实际渗流应当相等，也就是说水头 损失应当相等，即
hw模型 hw实际

水工建筑渗流实验指导书及报告（水工13级）班级：_____________学号：_____________姓名：_____________三峡大学水利与环境学院2016年5月土坝渗流缝隙槽模型实验（1）土坝渗流缝隙槽模型实验是利用粘性液体在模型的坝断面与平板间狭窄缝中流动，能很好显示出层流运动特性，来模拟土坝中渗流。

一、实验目的1 •通过实验，找出土坝浸润线的位置坐标，并与理论计算成果相比较；2.观察水位变化时，浸润线位置的变化情况；3•观察流动的流线状态及其特性，并对层流运动得到进一步的感性认识。

二、实验原理粘性液体在狭窄缝隙中流动时，形成层流，且符合达西定律，用此来模拟土基中的渗流，粘性流在缝隙中流动的平均流速为dhds式中：Km—缝隙槽的透水系数，决定于缝隙宽度和粘滞性的常数,K m 二ga2/3Va ――缝隙的半宽；V——液体的运动粘滞系数；g ---- 重力加速度；dh――沿流动方向ds距离上的水头损失。

三、实验步骤实验设备及装置由实验课中讲述。

实验步骤如下：1 •每人准备一张方格纸，大小为75cmx 25cm；2 •熟悉实验设备，并做好实验前的分工准备工作；3•用方格纸按比例绘制好与模型相似的土坝模型图，见附图；4•打开电源开关，调节进库液体流量，向缝隙模型槽内充液到固定液位，使上游保持溢流状态，下游也开始溢流时，即形成了稳定的水面；5 •将有染色液体的细金属管分别放在坝面的液面高程和其他任一高程上，即可观察出流动的浸润线和流线，此时可将浸润线的坐标记录下来（在正面的有机玻璃板上有方格，计数方格确定坐标）。

四、附图均质坝（模型尺寸）单位：厘米原模比：1: 100五、思考并回答下列问题1 •为什么上、下游液位要保持始终有溢流?答：2 •流线具有哪些特点，它分布的疏密程度说明了什么?答：3 •在试验中浸润线和流线与上游边坡线交角是否相同？为什么? 答：六、土坝渗流缝隙槽实验成果记录、分析表实验日期：实验坝型：绘出所观察到浸润线和流线，并绘出流网图。

水工结构模型实验指导书水工结构静力模型实验指导书２００５年６月２０日水工结构静力模型实验指导书一、课程性质和目的：（1）水工结构模型试验所谓水工结构模型试验就是将原型以某一比例关系缩小成模型，然后向该模型施加与原型相关的荷载，根据从模型上获得的信息如应变位移等，通过一定的相似关系推出原型建筑物在应力、变形强度等成果。

（2）进行水工结构模型试验的目的和意义水工建筑物因其受力特征、几何形状、边界条件等均较复杂，特别是修建在复杂地基上建筑物更为如此，尽管计算机技术和空间有限元等正迅速发展，但目前还不能用理论分析方法完美地解决建筑物的稳定和应力问题，因此模型试验作为一种研究手段更具有重要的意义，可归纳成如几个方面：1．通过对水工建筑物的模型试验研究可以验证理论设计，国内外大型和重要的水工建筑物的设计，都同时要求进行计算分析和试验分析，以期达到互相验证的目的。

2．通过对原型结构的模拟试验，预测水工建筑物完建后的运行情况以及抵御事故的能力。

3．由于物理模型是对实际结构性态的模拟，在模型上还有可能出现原先未知而又实际存在的某些现象，因此模型试验研究不仅仅是对数理分析方法的验证，而且是获得更丰富切合实际的资料的积极探索，所以进行水工结构模型试验目的也是更好地探索新理论、新材料、新技术、新工艺的一种手段。

（3）结构模型试验研究的主要内容：a. 大型水工建筑物的整体应力及变形问题。

b. 结构物之间的联合作用问题。

c. 地下结构的应力与稳定问题。

d. 大坝安全度及破坏机理问题。

e. 水工结构的动力特性问题。

f. 验证新理论、新方法、新材料、新工艺等。

（4）模型试验的分类方法①按建筑物的模拟范围和受力状态分类a. 整体结构模型试验：研究整体建筑物在空间力系作用下的强度或稳定问题。

b. 平面结构模型试验：研究结构单位长度断面在平面力系作用下的强度和稳定问题，如重力坝坝段平面结构模型试验就是研究重力坝在水荷载作用下的应力和变形。

理论曲线中的压降值 ΔPt（ 0.1MPa ）
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感谢观看！
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五、数据处理
（1）电解质溶液配制计算 （2）计算相似系数 （3）产量与压差关系 举例说明压力、实际产量和理论产量、误差的计算过程， 并将数据填在表1中，绘制产量与压差的实际和理论关系曲 线。 （4）压降漏斗数据处理与曲线绘制 举例说明实际半径、实测压差和理论压差计算过程，并将 数据填在表2中，绘制实测与理论压降漏斗曲线。
分布。
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三、实验流程
圆形恒压边界中心 一口直井电路图
1 - 电解槽 2 - 铜丝（模 拟井） 3 - 供给边界
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测电压法测定压 降曲线电路图
1－电解槽 2－铜丝 （模拟井） 3－供给边
界
三、实验流程
油藏系统
铜带
NaCl溶液
测量系统
可变电阻R1
+—
—
可变电阻R2
变压器
水电模拟 （平面径向稳定渗流）实验装置
ln rem
Rm
(3)
rwm
改变电压 值，并测得相应的电流值I。由此可得到 -I关系曲线（理论上
应为直线）。
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二、实验原理
任一点电压分布公式：
U
U wm
U ln rem
ln rm rwm
Am Bm ln rm
rwm
(4)
固定U 值,测得不同 rm处的电位值U，由此可得“压降”漏斗曲线。
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五、数据处理
实验仪器编号：
模型参数：rem = 地层参数：re =
序号
1
水槽尺寸：

P s pds
P g(1 2 )
11.2渗流的几个基本概念
11.2.1水在土壤中的形态
1.气态水
气态水是以水蒸气的形式悬浮在土壤孔隙之中，其数量极少。
2.附着水与薄膜水
两种水都是由于土壤颗 粒分子和水分子之间相 互吸引作用而包围在土 壤四周 的水分，也称为结合水 ，很难移动数量少。
3.毛管水
由于毛细管作用保持在土壤孔隙中。
4.重力水
ln R r0
11.5.2承压完整井 当r R时，z H
A 2rt J dz
dr
Q vA 2rtk dz
dr
z Q ln r C
2kt
当r
r0时，z
h0得C
h0
Q
2kt
ln
r0
z
h0
Q
2k t
ln
r r0
Q 2kt (H h0 ) 2kts
ln R ln R
r0
r0
11.5.3井群
h22 )
3.负坡（逆坡）（ i 0)
i i
Q kA(i dh) ds
k
bh0i
k
bh(i
dh ds
)
若令 h h0
h0d i(1 1 )
ds
ds h0 ( )d i 1
l
h0 i
(1
2
ln
1 2 1 1
)
1
h1 h0
,2
h2 h0
Q kA0i
h0 i i dh
h
ds
dh i(1 1 )
ds
11.5井的渗流
11.5.1普通完整井
z2
h02
Q
k

三、实验成果
1．提交实验报告表（表 3-2） 。 2．在同一坐标系内绘出三种试样的 V — I 曲线，并分别用这些曲线求渗透系数 K 值， 与直接据（表 3-1）中实验数据计算结果进行对比。 表 3-2 渗透系数试验记录（70 型渗透仪）
实 验 次
测流 量时 间t
实测水 量W (cm3)
渗透流 量Q (cm3/s)
图 3-2 70 型渗透仪装置
1-金属筒；2-测压板；3-供水瓶；4-测压管；5-溢水管；6-泄水管；
7-调水管；8-ห้องสมุดไป่ตู้架；9-供水管；10-调水夹；11 量筒
二、实验步骤
1．仪器安装后，将调节管 7 与供水管 9 接通，使水从仪器底部流入，直至平铜网顶面 为止；关管夹 10。 2．装填试样： （1）将试样分层（每层厚约 2～3 厘米）装入金属圆筒，每层均用捣棒轻轻捣实，以控 制孔隙比，如试样含有细粒的粘性土，则应在金属网上铺上一层粗砂（厚约 2 厘米）作为缓 冲层，以防细颗粒被水冲走。 （2）每层试样装好，缓慢地打开管夹，使水由仪器底部向上渗透，使试样逐渐饱和， 但应保持水面不高出试样顶面，等饱和后关管夹，饱和时应注意测压管中水面上升的情况， 玻璃管中有无气泡，若发现有气泡，应设法排除。 （3）如此继续分层装入试样并饱和，直至试样装到高出上测压孔 3～4 厘米为止，最后 在试样上部放约 2～3 厘米厚的砾石作为缓冲层，以防供水时冲刷试样。 3．饱和试样：将调节管在支架上移动，使其管口高于溢水孔，关管夹，将供水管与调 节管分开，将供水管置于圆筒内，开管夹使水由顶部注入仪器，到水面与溢水孔齐平为止， 多出的水由溢水孔流出以保持水位固定， 检查测压管水位是否同一水平， 各测压管水位相差 0.5 毫米以内为准，否则表示仪器内有漏水或集气现象，应设法纠正。 4．水流渗透：将调节管管口位于试样上部 2／3 高度处，使金属筒内产生水位差，水即 通过试样渗透，经调节管流出，此时金属圆筒应注意保持水面不变。 5．观测：当测压管水位稳定后（在 5 分钟内测压管水位变动不超过 0.5 毫米，或两次 所测流量差不超过 5％为准） ，记录测压管水位值（读弯月面下缘估计到 0.1 厘米） ，并计算 各测压管间的水位差 H ，同时测量一定时间的水量和水的温度。 6．再次渗透：将调节管管口放置试样中部及下部 1／3 试样高度处，以变更水力梯度。 7．取多次实验渗透系数平均值，作为实验样的平均渗透系数。

2.实验原理
运用窄缝槽渗流理论制作模型来模拟边界条件较为复杂的地下水绕坝渗漏现象。
vm为窄缝槽液体层流流速（cm/s）；ds为沿流向无限小距离； dh为沿流向无限小距离ds上的水头增量（cm）；a为两行板宽度的一半（cm）； v为液体的运动粘滞系数（cm2/s）；g为重力加速度；c为窄缝槽透水系数（cm/s）。
2.实验原理
窄缝槽在地下水在多孔介质中运动时的达西定律形式极为相似。
v为渗流速度（cm/s）；k为渗透系数（cm/s）；dh/ds为水力坡度
断面标示
3.实验仪器
开关
坝体 防渗帷幕
清水 红色示踪剂
清水 红色示踪剂
坝上水位
对比
坝下水位
渗流区
4.实验步骤
.将仪器箱顶部的供水盒加满实验用水（一盒为清水，一盒为红色示踪剂）。
绕坝渗流实验
1
目录
CONTENTS
实验目的 2 实验原理
3 实验仪器 4 实验步骤
5 问题思考
1.实验目的
了解水工建筑的结构； 运用地下水运动的基本定律来分析坝下防渗帷幕的防渗原理； 观察水流的液态类型-层流； 了解和熟悉坝下渗透水流的特征和规律；
基于地下水运动的基本达西定律来分析和了解坝下渗透水流运动的特征与规律，从 而采取相应的防渗工程措施减少或消除坝岸或水库渗漏产生的坝下潜蚀作用，达到 水库设计的技术功能。
坝下渗透水流运动的特征与规律。
打开清水开关，控制流量约0.l L/s，3～5 min后，出水口有水流出。
当出水口有清水流出时，打开示踪剂开关，控制流量约0.05 L/s， 约1 min后开始形成红色水流迹线。 因实验是在稳定流的条件下进行，流线与迹线重合，此时红色迹线即可代表坝下渗透水流流线。

2.渗流计算时按平面问题处理，取单位坝长作为
计算对象。
3.基本公式 ●达西定律：v=kJ ●Dupuit假定：过水 断面各点J、v为常数 J=-dy／dx q=vw=-kdy／dx· y qdx=-kydy 经积分得：
q
12
12 矩形区域渗流计算图
H 2L
k
2 1
H
2 2

对任一断面：q=k· 12-y2)／2x (H 浸润线方程式：2qx= k· 12-y2) (H
q1 k (H
2 1
h
2
)
2 sin
●通过斜墙后坝壳的渗流量q2 k 条件，q1 =q2 =q，求出两个未知数 渗流量q和心墙后浸润线高度h 。 ●浸润线方程
y H
2 1

2 q k
x
(四)有限深透水地基上土石坝的渗流计算
1.有限深透水地基 当透水地基深度小于土坝不透水长度的1.5 倍时，称有限深透水地基。 2.计算方法 透水地基上土坝的渗流计算，一般采用坝 体与坝基分开计算的方法。即先假定地基不 透水，按上述方法确定坝体的渗流量q1 和浸 润线(坝体浸润线可不考虑坝基渗透的影响， 仍用地基不透水情况下算出的结果)；然后再 假定坝体不透水，计算坝基的渗流量q2 ；最 后将q1和q2相加，即可近似地得到坝体坝基的 渗流量。
2. 根据细颗粒含量判别 此法以土体中的细粒含量(粒径d小于2 mm)Pg 作为判别依据。 (1)伊斯托明娜的建议
●细粒含量大于35％时，容易产生流土； ●对于缺乏中间粒径的砂砾料，细粒含量小 于25％～30％的为管涌，大于30％的为流土。 (2)南京水利科学研究院提出的判别公式
PZ n 1 n
●据1998年长江防洪抢险的统计资料，由渗透变 形造成的险情约占险情总数的70%。

（2011）水工建筑学模型实验指导书及报告水工建筑学实验?指导书及报告(水工、强化班08级)班级:学号:姓名:河海大学水电学院2011年5月实验一水工结构静力模型实验一、实验目的水工结构(静力)模型实验着重对重力坝坝段平面结构模型进行实验，使学生初步了解水工结构模型的方法及分类、模型相似原理、模型设计的基本原则、模型材料、模型加荷方法以及试验量测技术及成果整理等。

锻炼和培养学生解决工程实际问题的能力。

二、实验的任务与要求1(对结构模型试验在水工建筑物设计、分析中的作用和地位有明确的认识。

2(初步掌握结构模型试验相似理论、模型设计、制作、量测、数据处理分析等基本方法。

3(通过对策略坝坝段平面结构模型试验动手实践，加深对模型试验的全过程的了解，初步具有设计水工结构模型试验的能力。

三、模型系统组成及实验步骤1(模型材料及尺寸模型由石膏制成，石膏弹性模量为2500MPa。

模型尺寸见下图所示。

重力坝模型示意图12(加荷系统a)自重(预压)荷载采用机械拉力式加荷系统;包括拉力杆、测力计、摇把盘等组成;b)水荷载采用千斤顶加荷系统:包括油泵(加压)、分油器、压力表、高压油管、千斤顶、垫块等组成。

3(量测系统量测系统包括应变片、导线、静态应变仪等组成。

4(实验步骤按照上述实验内容，其具体步骤见框图。

实验准备检查模型状态及测试仪器安装、调零预压加载初应变检测仪器调零实验加载(模拟自重和静水压力)荷载应变检测打印试验结束 -成果后处理2四(实验成果及计算分析1(简述什么是水工结构模型实验,地质力学模型试验有哪些特点,2(重力坝断面模型1重力坝断面模型如下图所示，模型用石膏制成，模型坝基面高程?0.00m，坝顶高程?0.65m，三角形顶点高程?0.65m，上游面坝坡为1:0.00，下游面坝坡为1:0.70，坝底宽3度0.455m，坝顶宽度0.07m，坝厚0.20m。

模型的坝体弹性模量，泊松EMPa,，2.510m比;模型的几何相似常数，弹性模量相似常数，坝基C,130~170C,7~13,,0.2lE 按弹性地基处理。

背景
随着水利工程建设的不断发展，渗流问题日益突出，渗流分析已成为水工建筑物设计和运行中的重要环节。为了 满足实际工程需求，本教材在总结前人研究成果的基础上，结合实际案例，对渗流分析的理论、方法及其应用进 行了全面阐述。
教材适用范围
本教材适用于水利水电工程、土木工程、环境工程等相关专 业的本科生、研究生及工程技术人员，可作为渗流分析领域 的教材和参考书。
渗流对水工建筑物安全的影响
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ห้องสมุดไป่ตู้
渗流对水工建筑物稳定性的影响
渗流可能导致水工建筑物内部的水压力增大，从 而影响建筑物的稳定性。
渗流对水工建筑物功能的影响
渗流可能影响水工建筑物的正常运行，如水库蓄 水、排水等功能的发挥。
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渗流对环境的影响
渗流可能对周围环境产生影响，如导致土壤盐碱 化、水资源污染等问题。
通过本教材的学习，读者可以掌握渗流分析的基本原理和方 法，了解渗流分析在水工建筑物设计、施工和运行中的应用 ，为解决实际工程中的渗流问题提供理论和实践指导。
02 渗流分析基本理论
渗流现象与渗流力学基础
总结词
渗流现象的描述与分类
详细描述
介绍渗流现象的定义、分类和特征，包括多孔介质中的 流体流动、地下水渗流等。
渗流分析水工建筑物教材
目录
• 引言 • 渗流分析基本理论 • 水工建筑物渗流分析 • 渗流分析方法 • 渗流分析软件与案例 • 结论与展望
01 引言
目的和背景
目的
本教材旨在系统介绍渗流分析的基本理论、方法及其在水工建筑物设计、施工和运行中的应用，帮助读者全面了 解渗流分析的相关知识，提高解决实际问题的能力。
混合有限元法
结合有限元和边界元的优点，在求解复杂渗流问题时具有较高的精度 和效率。

流体力学讲义第十二章渗流第十二章渗流概述一、概念1.渗流（Seepage Flow）：是指流体在孔隙介质中的流动。

2.地下水流动：在土建工程中，渗流主要是指水在地表以下的土壤和岩石层中的流动，简称为地下水流动。

判断：地下水的流动与明渠流都是具有自由液面的流动。

错二、渗流理论的应用1.生产建设部门；如水利、化工、地质、采掘等部门。

2.土建方面的应用给水方面排灌工程方面水工建筑物建筑施工方面三、渗流问题确定渗流量：如确定通过闸坝地基或井等的渗流流量。

确定渗流浸润线的位置：如确定土坝坝体内的浸润线以及从井中抽水所形成的地下水面线的位置。

确定渗流压力：如确定渗流作用于闸坝底面上的压力。

估计渗流对土壤的破坏作用：计算渗流流速，估计发生渗流破坏的可能性，以便采取防止渗流破坏的措施。

四、土壤的水力特性不均匀系数：（12-1）式中：d60，d10——土壤颗粒经过筛分时分别有60%，10%重的颗粒能通过筛孔直径。

孔隙率n：是指单位总体积中孔隙所占的体积，。

沙质土：n=0.35~0.45；天然粘土、淤泥：n=0.4-0.6。

1.透水性透水性（hydraulic permeability）：是指土或岩石允许水透过本身的性能。

通常用渗透系数k来衡量，k值越大，表示透水性能越强。

均质土壤（homogeneous soil）：是指渗流中在同一方向上各处透水性能都一样的土壤。

非均质土壤（heterogeneous soil）：是指渗流中在同一方向上各处透水性能不一样的土壤。

1各向同性土壤（isotropic soil）：是指各个方向透水性都一样的土壤。

各向异性土壤（anisotropic soil）：是指各个方向透水性不一样的土壤。

2.容水度容水度（storativity）：是指土壤能容纳的最大水体积与土壤总体积之比，数值与土壤孔隙率相等。

3.持水度持水度（retention capacity）：是指在重力作用下仍能保持的水体积与土的总体积之比。

渗流力学（实验指导书）石玲、刘玉娟编重庆科技学院石工学院油气田开发教研室二○○九年十月前言《渗流力学实验指导书》是按照《渗流力学》教学大纲的要求编写的，适合于石油工程、钻井工程、油气田开采、资源勘探、资源勘查等专业的本、专科生使用。

本指导书中的实验是《渗流力学》课程的重要实践教学环节。

全书共分三个实验，其中实验三为综合性实验。

通过实验可以让学生巩固相关理论知识，熟悉各种仪器设备在实验项目中的使用方法，锻炼学生的实验基本技能，掌握实验内容和实验的基本方法，培养学生的动手能力及综合分析问题和解决问题的能力，在实验过程中，要求学生尽可能按照指导进行，以帮助其加深理解、增强记忆。

目录《渗流力学》课程教学大纲 (3)渗流力学实验室学生实验守则 (6)实验一单向稳定渗流模拟实验 (7)实验二平面径向流模拟实验 (9)实验三多井同产渗流场的测绘实验 (11)《渗流力学》课程教学大纲开课单位：油气田开发教研室课程负责人：何行范适用于本科石油工程专业教学时数：48学时一、课程概况《渗流力学》课程是石油工程专业的一门专业课。

本课程是在学生学习完《高等数学》、《大学物理》、《油层物理》等先修课程的基础上开设的。

通过本课程的学习，使学生掌握地层流体渗流的基本知识和研究渗流问题的基本方法，形成关于油层动态过程的总体认识。

为学习《油藏工程》、《采油工程》和《采气工程》等其它专业课打下基础，同时也为分析和解决油(气)田开发、开采问题提供手段。

本课程的先修课程主要有《高等数学》、《大学物理》、《油层物理》、《石油地质》和《工程流体力学》等。

本课程的后续课程主要有《油藏工程》、《采油工程》、《采气工程》和《油气井试井》等。

二、教学的基本要求1.掌握油层流体渗流的基本概念和基本定律；2.掌握稳定渗流两种基本渗流方式的渗流特点、渗流规律和研究方法；3.懂得弹性不稳定渗流的特性，基本渗流规律和分析方法；4.了解其他不稳定渗流方式的研究方法和基本概念及结论；5.掌握解决多井干扰和边境效应的思路、方法和典型规律及结论；6.掌握稳定试井的方法，懂得不稳定试井的基本理论，会用试井方法分析井和地层的特性。

渗流力学实验指导书穆丽杰李栋常州大学石油工程学院2011年11月实验一 流体单向渗流实验一、实验目的1.实验观察单向流压头线形状2.用达西定律计算渗透率K 值二、实验装置三、使用仪器秒表、量筒四、基本原理单相不可压缩流体在水平等厚均质地层中的单向渗流，其压力变化是随距离成线性关系变化的，即x Lp p p p we e --=，而液体在等直径的管路中流动的情况也是一样，压头线为一条沿流向倾斜下降的直线，而其渗流阻力也都是随距离的增加成线性关系增加。

所以我们就可以以水平等直径的管路流动来模拟均质等厚水平地层的单向渗流，以此观察研究此种情况下的压力变化规律及渗流阻力的变化规律，以便近似确定介质的平均渗透率。

五、实验操作方法1.记录渗流长度和渗流断面尺寸2.打开出口阀门，控制测压管内液柱高度稳定在一定的位置3.在压力稳定以后，用秒表、量杯或量筒测量渗流流量Q ，同时记下各测压管液柱高度4.分三次操作，每次控制流量为不同数值六、计算公式hA L Q PA L Q K ∆=∆=γμμ μ=1mPa·s测压管间距L ：20cm ； 渗流断面A ：10cm 2。

七、思考题1.为什么要在每次调节流量之后，要等压头稳定之后才能开始记量。

2.各测压管压头线理论上应成一条直线，但实际上并不完全符合直线，为什么？分析其原因，并提出缩小差别的措施。

3.计算出的各段的渗透率是否相等，为什么？八、记录表格实验二平面径向渗流实验一、实验目的1.实验观察平面径向渗流的压力分布情况2.用达西定律计算渗透率K值二、实验装置三、使用仪器秒表、量筒四、基本原理单相不可压缩流体在水平等厚均质地层中的平面径向渗流，其压力变化是随距离成对数关系变化的，即rR R R p p p p e we w e e lnln --=，而其渗流阻力也都是随距离的增加成对数关系增加。

我们圆盘渗流模型模拟均质等厚水平地层的平面径向渗流，以此观察研究此种情况下的压力变化规律及渗流阻力的变化规律，以便近似确定介质的平均渗透率。