非稳定初始面对自由渗流影响规律的研究

作     者：曹彭强 

作者单位：合肥工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陶月赞

授予年度：2007年

学科分类：080103[工学-流体力学] 08[工学] 080104[工学-工程力学] 081502[工学-水力学及河流动力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

主      题：自由面 非稳定初始面 Boussinesq方程 第一线性化方法 Laplace变换 迭加原理 

摘      要：河渠渗流、土坝渗流、边坡渗流等皆属于有自由面的无压渗流问题。这类问题的自由面位置是待求的，事先未知，如何简捷、有效地确定自由面的位置历来都是无压渗流场分析的关键。自由面渗流分析方法很多，归纳起来主要有解析法、数值法和模拟法等三大类;在自由面渗流规律研究过程中，往往依赖解析法。关于自由面渗流规律的研究，现有文献给出的模型，其初始自由面都是稳态的;以河渠一半无限含水层中的潜水渗流模型为例，初始自由面不仅是稳态的、而且往往是水平的，这既不符合大多数实际情况，也不具有普遍性。 本文以河渠控制下的半无限潜水含水层中的潜水渗流模型为例，构造初始面非稳定条件下的一维潜水非稳定渗流模型;利用Boussinesq第一线性化方法，通过Laplace变换，再结合迭加原理，导出模型的解析解;并以其为基础，讨论模型中参数的计算方法、研究非稳定初始面对自由渗流的影响规律。 研究表明，文中建立的潜水非稳定渗流模型合理，所给出解析解考虑了非稳定初始面因素，计算的自由面位置比原潜水渗流模型的解更接近观测值;规律研究显示非稳定初始面对自由渗流的影响与导压系数(α)、时间因子(T)和时间(t)成反比，与河渠原水位和最初初始面水位之差(△H)及距河渠距离(X)成正比。