裂隙网络-管道双重介质水流运动规律研究_工业技术

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内容提要

本书主要围绕裂隙网络-管道双重介质水流的运动规律开展相关研究，全书共5章：第1章概述，介绍了本书研究背景及意义、国内外研究现状与发展趋势、研究内容与技术路线；第...

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前言

我国西南地区喀斯特地貌区域水资源短缺和生态环境脆弱问题一直受到国家和地方政府的高度重视。开展西南地区喀斯特石漠化发展过程中的地下水运动规律研究，可以为解决该地区...

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第1章　概述

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1.1　研究背景及意义

我国喀斯特（又称岩溶）地貌分布广泛，岩溶区总面积约344万km2，其中裸露岩溶区面积90.7万km2。西南地区碳酸盐岩地层分布面积11.4万km2，出露面积78...

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1.2　国内外研究现状与发展趋势

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1.2.1　裂隙水流运动特征研究进展

一般而言，裂隙水流运动可以用纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes Equations，简称N-S方程）来描述。对于不可压缩黏性液体，非稳定流状态下，以...

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1.2.2　管道水流运动特征研究进展

19世纪初，科学工作者就已经发现圆管中液体流动时水头损失和水流流速之间有一定关系。直到1883年由于雷诺的试验，才使人们认识到水头损失与水流流速间的关系，是因为...

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1.2.3　岩溶含水系统水流运动特征研究进展

20世纪50—60年代，物理模型模拟被广泛应用于解决地下水问题中。70年代以后，随着计算机技术快速发展及广泛应用，物理模型模拟逐渐被数值模拟所替代。20世纪90...

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1.3　研究内容与技术路线

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1.3.1　研究内容

本书结合相关课题研究成果，针对西南岩溶含水系统采用自行研制的裂隙网络-管道双重介质室内物理试验模型以及相应的数值模型研究岩溶含水系统的水流运动规律。主要研究内容...

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1.3.2　技术路线

本书在综合已有研究成果及参考相关资料的基础上，建立了裂隙网络-管道双重介质物理模型，并设计合理可行的试验方案，包括不同水文情景的设计，介质空隙结构设置等；在获取...

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第2章　室内物理模型的设计

物理模型试验在研究岩溶含水系统水流运动规律方面有着不可替代的作用。众多研究者对单裂隙及交叉裂隙的水流运动规律做了大量的试验研究，并取得了一定的研究成果。虽然裂隙...

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2.1　闭合平行单裂隙物理模型

单裂隙是构成岩溶含水系统的基本单元之一，是岩溶含水系统最重要的储水空间和导水通道，因此开展裂隙水流运动对于岩溶含水系统水流运动特征的研究具有重要的意义，这是岩溶...

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2.2　复杂单裂隙物理模型

为研究角度对裂隙渗流特性的影响，设计研制了不同交叉角的复杂单裂隙。复杂单裂隙示意图及实物图分别如图2-3、图2-4所示。本书研究设计研制了不同裂隙开度b、不同...

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2.3　裂隙网络-管道双重介质物理模型模拟试验系统

地下水在岩溶含水介质中的运动特征取决于岩溶含水系统中空隙介质的类型和空隙的大小。贵州省后寨岩溶含水系统主要是由高渗透性、相互连通的管道、大裂隙以及低渗透性的小裂...

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2.3.1　裂隙网络-管道双重介质模拟模型

裂隙网络-管道双重介质模拟模型由两块平行光滑透明的有机玻璃板组成，可以直观地观测到内部水流运动过程。在其中一块透明有机玻璃板上，固定有96块尺寸为10cm×10...

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2.3.2　供水装置

供水装置实物图及示意图分别如图2-10、图2-11所示。供水装置不仅可以提供定水头试验条件，而且可以提供变水头试验条件。定水头试验条件由供水箱一侧的溢流管实现。...

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2.3.3　水头监测系统

水头监测系统主要包括水头测量装置（27只压力传感器）、信号转换装置（巡检仪）和信号输出装置（一台电脑）。27只压力传感器不均匀的分布于裂隙网络-管道模拟区。所用...

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2.3.4　泉流量监测装置

泉流量监测装置由一个直径为15cm的透明有机玻璃水桶以及一个压力传感器组成。压力传感器连接在水桶的底部，在试验过程中测量水头随时间的变化，泉流量的变化过程由水头...

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2.4　本章小结

本章主要介绍了研究单裂隙水流特性的单裂隙物理模型、复杂单裂隙物理模型，以及裂隙网络-管道双重介质物理模型模拟试验系统，具体研究内容有：（1）根据研究需要设计研...

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第3章　单裂隙水流运动特征研究

裂隙和管道是岩溶含水系统的基本构成单元，是岩溶含水系统主要的储水空间和导水通道，因此研究裂隙和管道中的水流运动规律对于岩溶含水系统的水动力过程研究具有重要的意义...

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3.1　裂隙水头损失测量试验装置

水力坡度是导致水流流动的原因，因此可以通过研究水力坡度来研究水流运动特征。...

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3.1.1　裂隙水头损失测量试验装置构成

利用自主设计的室内物理试验装置来监测裂隙水头随时间的变化，水头变化测量装置如图3-1所示。水头损失测量系统主要有透明有机玻璃制成的直径为24cm的圆形注水桶1个...

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3.1.2　试验操作步骤

（1）取裂隙开度为b1的裂隙，按照图3-1（a）连接试验装置。（2）连接装置后，开启阀门1，注水至注水筒至一定高度后关闭阀门1。打开阀门2，水流从裂隙口流出，...

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3.1.3　试验设计合理性分析

首先分析有裂隙连接的4次试验，整个试验装置的水头损失hw总为绘制不同裂隙开度条件下（b1＜b2＜b3＜b4），试验装置总水头损失裂隙出口流速曲线，如图3-2...

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3.1.4　裂隙水头损失hw的求解

由试验操作步骤（2）采集到的试验数据，可以得到有裂隙连接条件下水头差随时间变化的关系曲线，由试验操作步骤（3）中的试验数据可以得到无裂隙连接条件下水头差随时间变...

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3.2　裂隙流与管道流特性识别

岩溶含水系统通常由2～3类不同的含水介质组成，包括孔隙介质、裂隙介质和管道介质。不同含水介质中的水流运动规律不同，因此，岩溶含水系统不能由单一的水流运动规律来描...

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3.2.1　物理模型

为对裂隙流和管道流进行识别，设计并制作了不同开度b以及不同宽度W的闭合平行“裂隙”11个。物理模型开度由千分尺测量，闭合平行“裂隙”信息表见表3-1。利用本书第...

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3.2.2　理论公式

进行裂隙流和管道流特性识别的理论公式主要有立方定律，层流、紊流判别公式以及达西-魏斯巴赫公式。（1）立方定律表明：恒温条件下，水流流经开放平行裂隙时的水头损失...

《裂隙网络-管道双重介质水流运动规律研究》简介

内容提要

前言

目录

第1章　概述

1.1　研究背景及意义

1.2　国内外研究现状与发展趋势

1.2.1　裂隙水流运动特征研究进展

1.2.2　管道水流运动特征研究进展

1.2.3　岩溶含水系统水流运动特征研究进展

1.3　研究内容与技术路线

1.3.1　研究内容

1.3.2　技术路线

第2章　室内物理模型的设计

2.1　闭合平行单裂隙物理模型

2.2　复杂单裂隙物理模型

2.3　裂隙网络-管道双重介质物理模型模拟试验系统

2.3.1　裂隙网络-管道双重介质模拟模型

2.3.2　供水装置

2.3.3　水头监测系统

2.3.4　泉流量监测装置

2.4　本章小结

第3章　单裂隙水流运动特征研究

3.1　裂隙水头损失测量试验装置

3.1.1　裂隙水头损失测量试验装置构成

3.1.2　试验操作步骤

3.1.3　试验设计合理性分析

3.1.4　裂隙水头损失hw的求解

3.2　裂隙流与管道流特性识别

3.2.1　物理模型

3.2.2　理论公式

《裂隙网络-管道双重介质水流运动规律研究》简介

内容提要

前言

目录

第1章 概述

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状与发展趋势

1.2.1 裂隙水流运动特征研究进展

1.2.2 管道水流运动特征研究进展

1.2.3 岩溶含水系统水流运动特征研究进展

1.3 研究内容与技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线

第2章 室内物理模型的设计

2.1 闭合平行单裂隙物理模型

2.2 复杂单裂隙物理模型

2.3 裂隙网络-管道双重介质物理模型模拟试验系统

2.3.1 裂隙网络-管道双重介质模拟模型

2.3.2 供水装置

2.3.3 水头监测系统

2.3.4 泉流量监测装置

2.4 本章小结

第3章 单裂隙水流运动特征研究

3.1 裂隙水头损失测量试验装置

3.1.1 裂隙水头损失测量试验装置构成

3.1.2 试验操作步骤

3.1.3 试验设计合理性分析

3.1.4 裂隙水头损失hw的求解

3.2 裂隙流与管道流特性识别

3.2.1 物理模型

3.2.2 理论公式

第1章　概述

1.1　研究背景及意义

1.2　国内外研究现状与发展趋势

1.2.1　裂隙水流运动特征研究进展

1.2.2　管道水流运动特征研究进展

1.2.3　岩溶含水系统水流运动特征研究进展

1.3　研究内容与技术路线

1.3.1　研究内容

1.3.2　技术路线

第2章　室内物理模型的设计

2.1　闭合平行单裂隙物理模型

2.2　复杂单裂隙物理模型

2.3　裂隙网络-管道双重介质物理模型模拟试验系统

2.3.1　裂隙网络-管道双重介质模拟模型

2.3.2　供水装置

2.3.3　水头监测系统

2.3.4　泉流量监测装置

2.4　本章小结

第3章　单裂隙水流运动特征研究

3.1　裂隙水头损失测量试验装置

3.1.1　裂隙水头损失测量试验装置构成

3.1.2　试验操作步骤

3.1.3　试验设计合理性分析

3.1.4　裂隙水头损失hw的求解

3.2　裂隙流与管道流特性识别

3.2.1　物理模型

3.2.2　理论公式