过滤水头

现以下向流恒速普通快滤池为例，简要分析滤池的水头损失。假设在整个过滤周期内，滤池的水位和滤速都保持不变，那么如果测得滤池进水、出水以及出水阀后的水头，就能得出滤池各部位水头损失的变化情况，如图3所示 。

在过滤开始的

滤池多采用水力逆流冲洗，以清除污物。沉积于滤层内的污物是靠上升的反洗水流的剪力以及滤料颗粒之间的碰撞和摩擦而剥落下来，并随水流冲走的。因此。反洗强度要足以使滤料悬浮起来，即必须造成滤层的膨胀。但反洗强度过大，滤层膨胀过高，则因减小了单位体积流化床内的滤料颗粒数而使碰撞机会减少，反而使反洗效果变差；此外，还会造成滤料流失和冲洗水的浪费，以及冲起垫层。因此，确定适宜的反洗强度和滤层膨胀率是十分重要的。

设静止滤层的厚度为

反洗时单位滤池面积上通过的反洗水流量，称为反洗强度，以q表示，单位常用L/(m²·s)。据试验，滤层膨胀率与反洗强度的关系如图5所示。

适宜的反洗强度依滤料级配、相对密度和水温而异。滤料粒径相同时，相对密度大的要求较大的反洗强度；相对密度相同时，粒径较大的要求反洗强度也大。此外，作用在流化床中滤料颗粒上的拖曳力与水的动力黏度成正比。水温高时水的黏度小，不利于污物的剥离，因此要有较大的反洗强度，其值可按下式修正：

式中，

预测水通过滤层所产生的水头损失，是过滤水力学的一项最基本内容，也是过滤理论的一个部分。不幸的是，由于缺乏滤层孔隙度在过滤过程中随着时间以及高度变化的可靠理论，只能够计算过滤刚开始，滤层处于清洁状态下的水头损失。下面为水头损失公式的推导，图1表示出推导的有关因素 。

图1表示推导水头损失公式有关的水力学因素，具体条件是：面积为(1m²)，滤层厚度为L(m)，滤速为

如图1中所示，

式中，

把水头损失

在Re的表达式中，

方括号内为

根据清洁砂粒的试验资料，按上面推导出的公式得计算结果，可以把阻力系数和雷诺数的对数坐标图绘出，如图2所示。

经过分析，如果把整个滤层L分成

对每一

地下水的机械能包括动能和势能，水力学中用总水头(hydraulic head)H表示,量纲为[L]:

学科：水文地质学

词目：测压水头

英文：piezometric head

释文：又称负压水头。在重度为γ的水中某一点的位置高度Z与压力水头p / γ之和。 H= p / γ Z 2100433B

水头指单位重量的液体所具有的机械能，包括位置水头、压强水头、流速水头，三者之和为总水头，位置水头与压强水头之和为测压管水头。

位置水头 z

压强水头 p/ρg

速度水头 v^2/2g