水坝渗流问题

水坝渗流问题(filtration problem in dam)亦 称浸润面问题一个经典的工程力学问题.考虑一个 分离两个水库的土坝.设坝体无限延伸，具有可渗透 侧壁和不可渗透底部.假定坝体十分规则，因此导出 在矩形D=

待求 的量为坝体的润湿部分,f2CD和水在坝内的压力头 分布.这是一个自由边界问题.假定水库上、下流水 位高度分别是H }上，其中

并且满足方程W - us二一u,,，一0(在}2内)，初始条件 和边界条件

在自由边界r:y=抓x,t)上除满足条件训r=y外， 还要补充水和空气间的交界面条件

浸润面问题的数学处理有相当难度，直到变分 不等式理论出现之后才有精确的数学处理.但对不 规则坝体的情形，仍是有待进一步研究. 2100433B

《大坝工程渗流非线性问题》内容涉及到大坝工程渗流力学的主要最新进展。第l章简要介绍大坝工程渗流力学概述和大坝工程渗流非线性问题类型。第2章讨论了裂隙岩体渗流分析。第3-5章分别论述了渗流区域非线性问题、渗流本构关系非线性问题和裂隙岩体非饱和渗流。第6-8章讨论了渗流场与应力场耦合分析、渗流场与温度场耦合分析和岩体离散裂隙网络渗流－溶质运移数值模拟，第6-8章内容分别论述了3种不同类型的渗流耦合非线性问题。第9章则讨论了遗传算法在大坝渗流分析中的应用。第1章则是相关理论的工程应用实例。《大坝工程渗流非线性问题》可供水工结构工程、岩土工程、土木工程、水文地质、工程地质、采矿工程、油藏工程等方面的专业技术人员参考，也可作为高等院校相关专业高年级大学生和研究生的参考用书。

总序

序

引言

1问题的提出

1.1对水坝的历史进行哲学反思的需要

1.2水坝工程当前的困难和挑战

2研究的意义

2.1现实意义

2.2理论意义

3若干重要概念界定

3.1水利工程与水坝工程

3.2水坝工程共同体

4相关研究基础

4.1关于水坝工程的价值判断与基本立场

4.2有关水坝工程争议

4.3水坝工程的管理与政策研究

4.4水坝工程的科学普及和增进公众对水坝工程的理解

4.5水坝工程的哲学探究

5本书内容与研究方法

5.1主要内容

5.2研究方法

第1章国外水坝工程演化与典型案例

1.1古代时期国外水坝工程

1.2近现代时期国外水坝工程

1.3国外水坝工程典型案例

1.4小结

第2章中国水坝工程的历史发展

2.1古代时期中国水利工程发展进程与特点

2.2近现代时期中国水利工程建设的奋起追赶

2.3水坝工程的演化机制与合理性剖析

第3章水坝工程论辩及其价值论与方法论

3.1国内外水坝工程论辩的过程和概况

3.2当前中国水坝工程论辩的特点与语境

3.3当前中国水坝工程论辩的价值论分析

3.4当前中国水坝工程论辩的方法论分析

3.5水坝工程论辩的局限、教训与启示

第4章水坝工程的合理性问题

4.1工程合理性问题的提出

4.2工程合理性的本质是一种辩证的、批判的价值理性

4.3工程合理性是社会交往基础上的权力意志的产物

4.4建构工程合理性的可能路径

4.5结语

第5章动态和谐的水坝工程观的构建

5.1水资源与水坝工程

5.2辩证认识和评价两种极端的水坝工程观

5.3树立动态和谐的水坝大工程观

第6章水坝工程建设的伦理困境与成因

6.1中国水坝工程目前面临的伦理困境

6.2中国水坝工程伦理困境的成因分析

6.3中国应建立符合国情的水坝工程伦理准则

第7章水坝工程的公众理解

7.1“公众理解工程”的提出

7.2“公众理解工程”的作用与意义

7.3我国水坝工程“公众理解工程”的现状分析

7.4努力促进与推动公众对水坝工程的理解

结语

附录1低碳经济下的中国水电开发之路

一、低碳经济下中国水电开发的必要性

二、低碳经济下中国水电开发的挑战

三、未来水电开发的合理的态度

附录2大坝发展史简表

参考文献

后记

索引2100433B

渗流是水在土壤孔隙中的运动，而土壤孔隙的形状、大小和分布是极为复杂的，因此渗流水质点的运动轨迹也是很不规则的，具有随机性质。但在实际工程上。并不需要了解具体孔隙中的渗流情况，而是采用某种统计平均值来描述渗流，即用简化了的渗流模型来代替实际的渗流。为研究方便，对实际的渗流提出两点简化。其一，不考虑渗流路径的曲折迂回，只考虑它的主要流向；其二，略去渗流区的土壤颗粒，认为渗流充满全部的流动空问(包括土壤颗粒和孔隙)。但实际渗流中土壤颗粒与水之间的相互作用在渗流模型中仍然存在。为了使假想的渗流模型在水力特性方面和实际渗流相一致，它必须满足下列条件：①对于同一过水断面，渗流模型所通过的流量等于实际渗流所通过的流量；②渗流模型和实际渗流在同一流程内的水头损失相等。这样，渗流模型就可以完全模拟真实渗流。

由于采用了渗流模型，渗流被看作是在包括土壤骨架和孔隙在内的全部空间的连续介质的运动，因此渗流的运动要素将作为全部空间的连续函数来研究。这样，就像研究液流运动一样，可以采用有关连续函数的数学工具来研究渗流。要注意的是，渗流模型的流速和实际渗流的流速是不相等的，在渗流模型中，任一过水断面上的渗流流速定义为

式中：△Q为通过微小过水断面△A的渗透量；△A为包括骨架在内的假想过水断面面积。

若土壤的孔隙率为n，则真是渗流的过水断面面积应为n△A，这时渗流在孔隙中的的统计平均流速为

u'为真实的渗流流速。可见真实渗流的流速比渗流模型的流速大。

渗流随液流运动一样，可分为恒定渗流和非恒定渗流、均匀渗流和非均匀渗流、渐变渗流和非渐变渗流、无压渗流和有压渗流，按空间看分为一元渗流、二元渗流和三元渗流。