地下水动力学

1 符号与量纲

《地下水动力学》第三版 薛禹群 吴吉春

符号 说明 量纲

符号 说明 量纲

A

面积 L2

H

总水头/水头

孔隙中水头

a

相对粗糙度

压力传导系数 L2

T-1

H

f 裂隙中水头

B

宽度或距离 L H

n 测压管水头

b

裂隙宽度 H

0 水头初值，潜水流

初始厚度

C

井损常数

容水度

多孔介质热容量 H

r 上下游总水头差

C

w 水的热容量（比

热） H

平均水头

c

浓度 H*

浸润面上的水头

c

0 含示踪剂液体的浓

度 h

液柱高度

潜水流厚度

c

s h0

c*

hf

c

hm

D

水力弥散系数

疏干因素

扩散系数 hs

D'

hw

D''

I

D

d I'

D

L I''

d

直径

含水层颗粒平均粒

径

含水层顶板到过滤

器顶部距离

隔水顶板到海平面

的垂直距离 Iv(x)

E

蒸发强度 i

斜率

E

0 iE

g

重力加速度 iL

符号 说明 量纲

符号 说明 量纲

iP

n

e 有效孔隙度

J

P

压力

Jv(x)

p

压强

K

渗透系数 Q

流量（涌水量）

Kc

紊流时渗透系数 q

单宽流量

单位涌水量

Kcp

平均渗透系数 R

影响半径

水力半径

Kd

Re

雷诺数

Kf

Re

c 临界雷诺数

Kp

r

径向距离

Kr

r

w 水井半径

Kv

S

贮水系数

Ks

S

s 贮水率

Kf

Sf

裂隙贮水系数

k

渗透率 s

水位降神或抬高距

离

k

r 相对渗透率 T

导水系数

温度

L

潜水面埋深 T

0 温度初值

l

距离，长度 T

p （平行层面）等效

导水系数

M

含水层厚度 Tf

裂隙导水系数

m

质量 t

时间

n

孔隙度 u

流速

符号 说明 量纲

符号 说明 量纲

iP

n

e 有效孔隙度

J

P

压力

Jv(x)

p

压强

K

渗透系数 Q

流量（涌水量）

u

实际平均流速 Θ

s 饱和含水率

V

体积 λ

热动力弥散系数

V

v 孔隙体积 λ

c 多孔介质热传导系

未知驱动探索，专注成就专业

1

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未知驱动探索，专注成就专业

2

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。 未知驱动探索，专注成就专业

3

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。

1，地下水动力学：研究地下水在孔隙岩石，裂隙岩石和岩溶（喀斯特）岩石中运动规律的

科学

第一章渗流理论基础2，多孔介质：在地下水动力学中，把具有孔隙的岩石称为多孔介质

3有效空隙：互相连通的，不为结合水所占据的那一部分空隙

4，有效孔隙度：有效孔隙体积与多孔介质总体积之比

5，贮水率：又称释水率面积为一个单位，厚度为一个单位，当水头降低一个单位时所能释

放出的水量

贮水系数（释水系数）=贮水率乘以含水层厚度

表示面积为一个单位，厚度为含水层全厚度的含水层主体中，当水头改变一个单位

时弹性释放或贮存的水量

贮水率与贮水系数相互关系：1，都是表示含水层弹性释水能力的参数2，对于承压含水层，只要水头不降低到隔水底板以下，水头降低只会引起弹性释水，可用

贮水系数表示这种释水能力3，对于潜水含水层，当水头下降时可引起两部分水的排出（1，在上部潜水面下降引起重

力排水，用给水度表示重力排水的能力2，在下部饱水部则引起弹性释水，用贮水率表示这

一部分的释水能力）

弹性释水和重力排水的不同点：1，影响范围不同（弹性释水影响整个承压含水层，重力释

水影响潜水含水层和包气带）2，和时间有关（1弹性释水瞬时完成不随时时间变化2重

力释水存在滞后效应是时间的函数）3两只大小不同（弹性释水系数多在0.001-0.00005之

间重力排水参数在0.1-0.01之间）7渗流：假设这种假想水流运动时，在任意岩石体积内所受的阻力等于真是水流所受的阻

力，通过任意断面的流量及任一点的压力或水头均和实际水流相同，这种假想水流称为渗流

渗流与实际水流相比相同点：阻力相同水头相同流量相同8渗流速度：代表渗流在过水断面上的平均流速，时一种假想流速

实际平均流速：在空隙中的不同地点，地下水运动的方向和速度可能不同平均速度称为实际

平均速度测压管水头：H_z=z+p/r

水位：一般用在野外，基准面相同（黄海水位标高）

水头：基准面可任意选定水位是一种特殊的水头9地下水头：书十页

10，水力坡度：把大小等于坡度值，方向沿着等水头面的法线指向水头降低方向的矢量称为

地下水动力学概念总结

----King Of Black Spider

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（喀斯特）岩石中运动规律的科

学，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进行定量评价和合理开发利用，

以及兴利除害的理论基础。主要研究重力水的运动规律。

渗流：Seepage flow是一种代替真实地下水流的、充满整个岩石截面的假想水流，其性质（密度、粘滞性等）与真

下水相同，充满整个含水层空间（包括空隙空间和岩石颗粒所占据的空间） ，流动时所受的阻力等于真实

地下水流所受的阻力，通过任一断面及任一点的压力或水头均与实际水流相同。

越流：Leakage当承压含水层与相邻含水层存在水头差时，地下水便会从水头高的含水层流向水头低的含水层的

现象。对于指定含水层来说，水流可能流入也可能流出该含水层。

贮水系数：storativity又称释水系数或储水系数，指面积为一个单位、厚度为含水层全厚度 M的含水层柱体中，

变一个单位时弹性释放或贮存的水量，无量纲。 s 。

既适用于承压含水层，也适用于潜水含水层。

导水系数：Tran smisivity 是描述含水层出水能力的参数；水力坡度等于 1时，通过整个含水层厚度上的单宽流

2 量；亦即含水层的渗透系数与含水层厚度之积， 它是定义在一维或二维流中的水文地质参数。 T=KM单位：m/d。

非均质介质：如果在渗流场中，所有点不都具有相同的渗透系数，则称该岩层是非均质的。

各向异性介质:渗流场中某一点的渗透系数取决于方向，渗透系数随渗流方向不同而不同。

达西定律：Darcy' sLaw是描述以粘滞力为主、雷诺数 Re< 1~10的层流状态下的地下水渗流基本定律，指出渗

流速度V与水力梯度J成线性关系，V=KJ，或Q=KAJ，为水力梯度等于1时的渗流速度。又称线性渗透定 律。它反映了渗流场中的能量守恒与转换定律。