[发明专利]渗透系数测定仪

说明书

技术领域：

本发明与应用于研究重力水在地下饱水带，在稳定流的条件、层流状态下的运动规律的渗透系数测定仪有关。

背景技术：

研究重力水在地下饱水带、在稳定流的条件下地下水运动的基本定律为达西定律，即

Q=K·Fhl=K=KFI]]>

式中：Q-渗透流量(在试验中出口处流量为通过砂柱各断面的流量)；

F-过水断面(在实验中相当于砂柱横断面积)；

h-水头损失(h＝H₁-H₂，即上下游过水断面的水头差)；

L-渗透长度(上下游过水断面的距离)；

I-水力坡度(相当于即水头差除以渗透长度)；

K-渗透系数。

此即达西公式。

从水力学已知，通过某一断面的流量Q等于流速V与过水断面F的乘积即：

Q＝FV

或据此及公式，达西定律也可以另一种形式表达之：

V=QF=KI]]>

V称作渗透流速，其余各项意义同前。

式中各项的物理涵义为；

V：在上面引用水力学中的公式Q＝FV时，式中的过水断面F系指砂柱是横断面面积；在该横断面积中，包括砂粒所占据的面积及孔隙所占据的面积。由此可知，V并非实际流速，而是设水流通过整个断面F时的流速。

I：水力坡度为沿渗透途径的水头损失与相应渗透途径长度的比值。水在空隙中运动时，受到隙壁以及水质点自身的摩擦阻力，克服这些阻力保持一定流速，就要消耗机械能，从而产生水头损失。所以，水力坡度可以理解为水流通过某一长度渗透途径时，为克服摩擦阻力，保持一定流速以耗失的水头形式表现的机械能。在利用这一公式确定水力坡度时，应当注意，水头差h与渗透L必须对应。

I=H1-H2L=hL]]>

K：从达西定律V＝KI可以看出，水力坡度I是无因次的，故渗透系数K的因次与渗透速度V相同，一般采用米/秒为单位。令I＝1，则V＝K。意即渗透系数为水力坡度等于1时的渗透流速。水力坡度为一定值时，渗透系数愈大，渗透流速就愈大。渗透流速为一定值时，渗透系数愈大，水力坡度愈小。由此可见，使用渗透系数可定量说明岩石的透水性能。渗透系数愈大，岩石的透水能力愈强。在空隙连通的前提下渗透系数与岩石中空隙的大小与多少有关。

此外水流在岩石空隙中运动，需要克服隙壁及水质点之间的摩擦阻力；所以，渗透系数不仅与岩石的空隙性质有关，还与水的某些物理性质有关。如果我们假想粘滞性不同的两种液体在同一岩石中运动时，则粘滞性大的液体渗透系数就会小于粘滞性小的液体。通常情况下研究地下水的运动时，由于水的物理性质变化不大，可以忽略，而把渗透系数看成单纯说明岩石渗透性能的参数。但在特殊条件下，例如在研究温热水运动时，由于温度升高加可使水的粘滞性显著降低，就不能加以忽略了，