[发明专利]一种渗流规律研究的方法及实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种渗流规律研究的方法及实验装置，其属于流体动力学和渗流动力学研究领域。

背景技术

过去，人们研究地下水运动现象的理论依据主要是达尔西定律，而达尔西定律是一个存在很大缺陷的定律，不能正确指导人们研究渗流运动规律，所以，在实际问题解决中，人们经常遇到困惑。达尔西定律缺陷是先天性的，达尔西渗流实验和定律是建立在一个不完整的动力学观念基础上的。达尔西认为，控制地下水运动的动力来源是水头压力，除此之外没有别的动力存在，所以，达尔西的渗流实验只考虑水位差与渗流量两者之间的关系，进而根据实验结果得到了达尔西的渗流定律：渗流量与水位差量(H-h)成正比，与渗流断面面积S成正比，与渗流距离L成反比。其数学表达式为

q=kH-hLS.]]>

在实际问题研究中，人们发现，控制地下水运动的因素主要有两方面：其一是整个水流体体系的初始动量和其受的驱动作用量，其二是控制地下水运动的地层性质（包括阻水性质和透水性质，即阻水能力、阻水率和通水能力、通水率两方面性质）。渗流量与渗流距离没有任何关系，而与渗流空隙大小存在直接关系。例如，只要存在空隙，不管多远，水流在作用控制下都可以流过去，若没有空隙，就没有任何渗流量，无论是多么短的距离都不会有任何渗流量。水位压力虽然可以构成渗流运动的一个动力来源之一，但它并不是控制地下水运动的唯一动力，并且，水位高度生成于源头给水和此处阻水并存水的客观条件，即与渗流量一样，水位也是渗流系统中水流体受作用的必然产物。源头给水水体受的作用量和此处限制流动的阻水、存水条件造就了水位的形成，源头给水水体受的作用量和地层允许地下水渗流的空隙造就了渗流量的生成。这种客观事实与达尔西实验、定律都是大相径庭的，很难融合，这表明达尔西定律存在缺陷。

发明内容

本发明提供一种有关渗流规律研究的方法，以及利用该方法研究渗流规律的实验装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

地下无排泄通道，供水源流量Q的一部分通过渗流通道渗流到储水盆地，渗流量是q，渗流断面的面积是S，渗流断面的孔隙度是E；另一部分在供水源区域生成水位高度为H；在渗流区下游，由渗流量和下游阻止水流动的障碍物生成的阻力导致生成下游水的水位高度为h，以及排泄流量q_p，这些量间存在着天然的平衡统一关系规律，这种关系规律如下：

根据作用学研究结果发现，研究地下水运动规律有一种新的方法叫做作用对立统一理论方法。即，由方程组

A=AT+AF,AT=TA,AF=EA,T+E=1.]]>

确定的理论方法。根据作用学，控制渗流运动的作用量来自供水源源头，其量的大小与供水源流量Q、渗水流断面面积S、水头压力差△h=H-h、水位分布面积S_h以及渗流断面的孔隙度E有关，即，控制渗流运动的作用量是