渗流的基本概念
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发布时间：2022-04-28 23:27
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时间：2022-06-25 08:17
表征渗流特征的物理量称为渗流运动要素，主要有渗流量Q，渗流速度v，压强P。
1.稳定与非稳定渗流
按地下流体的运动要素和时间的关系，可将地下流体的运动分为稳定流（运动）和非稳定流（运动）两种。在稳定流中，运动要素不随时间改变；在非稳定流中，运动要素是时间的函数。
如果流体在运动过程中其质点做有秩序的、互不混杂的运动，则称其为做层流运动。反之，如果流体的质点在运动的过程中互相混杂，毫无秩序，则称其为紊流运动。层流和紊流的区分通过流体渗流的雷诺数（Re）来进行。令v代表地下水的渗流速度；d代表含水层颗粒的平均粒径；μ代表地下水的运动黏度（即黏滞性系数），则雷诺数定义为
岩石物理学基础
如果求得的雷诺数小于临界雷诺数，则地下水处于层流状态；若大于临界雷诺数，则地下水处于紊流状态。
地下流体的雷诺数是一个很难用实验求取的量。对于地下水，有人求得其值在150～300之间。
2.渗流速度
在垂直于渗流方向上取一个岩石截面，设其面积为A。通过该截面的渗流量是Q。渗流速度v定义为Q和A的比值：
岩石物理学基础
在物理上，渗流速度代表渗流截面上的平均流速，与真实的运动速度无关。换句话说，渗流速度只是一种假想的速度。假设整个渗流截面都被流体充满时，流体就以这种速度流动。实际上，地下流体仅在孔隙中流动。其方向和速度都可能不同。因此地下流体的渗流速度是个矢量。设
是实际的平均流速，则地下流体的运动速度v和
之间的关系是：
岩石物理学基础
式中：φ为孔隙度。
利用公式（2-6-3）定义的渗流速度是针对整个渗流截面的。在实际工作中，还要知道在地下某一点M的渗流速度。为此目的，考虑以M点为中心的典型单元体内的平均渗流速度矢量。设单元体积为V0，孔隙体积为Vp。将速度矢量在孔隙体积Vp中求积分，再除以典型单元的体积V0，即为M点的渗流速度：
岩石物理学基础
根据定义，平均流速：
岩石物理学基础
利用这个公式，可将M点的渗流速度公式写成
岩石物理学基础
这个公式和宏观情况下的公式完全一样。
