[發明專利]滲透系數測定儀

有效

• 申請號: 200810045919.7
• 申請日: 2008-08-29
• 公開（公告）號: CN101344515A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發明（設計）人: 虞修競;蔡國軍;付小敏
• 申請（專利權）人: 成都理工大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01M10/00
• 代理公司: 成都立信專利事務所有限公司
• 代理人: 江曉萍

技術領域：

本發明與應用于研究重力水在地下飽水帶，在穩定流的條件、層流狀態下的運動規律的滲透系數測定儀有關。

背景技術：

研究重力水在地下飽水帶、在穩定流的條件下地下水運動的基本定律為達西定律，即

Q=K·Fhl=K=KFI]]>

式中：Q-滲透流量(在試驗中出口處流量為通過砂柱各斷面的流量)；

F-過水斷面(在實驗中相當于砂柱橫斷面積)；

h-水頭損失(h＝H₁-H₂，即上下游過水斷面的水頭差)；

L-滲透長度(上下游過水斷面的距離)；

I-水力坡度(相當于即水頭差除以滲透長度)；

K-滲透系數。

此即達西公式。

從水力學已知，通過某一斷面的流量Q等于流速V與過水斷面F的乘積即：

Q＝FV

或據此及公式，達西定律也可以另一種形式表達之：

V=QF=KI]]>

V稱作滲透流速，其余各項意義同前。

式中各項的物理涵義為；

V：在上面引用水力學中的公式Q＝FV時，式中的過水斷面F系指砂柱是橫斷面面積；在該橫斷面積中，包括砂粒所占據的面積及孔隙所占據的面積。由此可知，V并非實際流速，而是設水流通過整個斷面F時的流速。

I：水力坡度為沿滲透途徑的水頭損失與相應滲透途徑長度的比值。水在空隙中運動時，受到隙壁以及水質點自身的摩擦阻力，克服這些阻力保持一定流速，就要消耗機械能，從而產生水頭損失。所以，水力坡度可以理解為水流通過某一長度滲透途徑時，為克服摩擦阻力，保持一定流速以耗失的水頭形式表現的機械能。在利用這一公式確定水力坡度時，應當注意，水頭差h與滲透L必須對應。

I=H1-H2L=hL]]>

K：從達西定律V＝KI可以看出，水力坡度I是無因次的，故滲透系數K的因次與滲透速度V相同，一般采用米/秒為單位。令I＝1，則V＝K。意即滲透系數為水力坡度等于1時的滲透流速。水力坡度為一定值時，滲透系數愈大，滲透流速就愈大。滲透流速為一定值時，滲透系數愈大，水力坡度愈小。由此可見，使用滲透系數可定量說明巖石的透水性能。滲透系數愈大，巖石的透水能力愈強。在空隙連通的前提下滲透系數與巖石中空隙的大小與多少有關。

此外水流在巖石空隙中運動，需要克服隙壁及水質點之間的摩擦阻力；所以，滲透系數不僅與巖石的空隙性質有關，還與水的某些物理性質有關。如果我們假想粘滯性不同的兩種液體在同一巖石中運動時，則粘滯性大的液體滲透系數就會小于粘滯性小的液體。通常情況下研究地下水的運動時，由于水的物理性質變化不大，可以忽略，而把滲透系數看成單純說明巖石滲透性能的參數。但在特殊條件下，例如在研究溫熱水運動時，由于溫度升高加可使水的粘滯性顯著降低，就不能加以忽略了，