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土壤颗粒的均匀程度,常用土壤的不均匀系数$$\eta$$表示,即 $$\eta=\frac{d_{60}}{d_{10}}$$ 式中:$$d_{60}$$表示土壤经过筛分后,占60%重量的土粒所能通过的筛孔直径;$$d_{10}$$表示筛分后,占10%重量的土粒所能通过的筛孔直径。一般$$\eta$$值总是大于1,$$\eta$$值越大,表示土粒越不均匀。均匀颗粒组成的土壤,不均匀系数$$\eta = 1$$。一般讲,颗粒均匀的土壤透水性大于颗粒不均匀的土壤。 实际土壤的孔隙形状和分布是相当复杂的,从渗流特性的角度,可将土壤分类。渗流特性不随空间位置而变化的土壤,称为均质土壤;反之,称为非均质土壤。各个方向渗流特性相同的土壤称为各向同性土壤或等向土壤;反之,称为各向异性土壤或非等向土壤。例如,由等径的球形颗粒有规则地排列的土壤,就是均质的各向同性土壤;而由同样大小和同样方位排列的平行六面体颗粒所组成的土壤,则是均质的各向异性土壤。本章主要讨论均质各向同性土壤中的恒定渗流问题。 土壤的渗流特性除了透水性之外,尚有土壤容纳水的特性和保持水的特性等。容纳水的特性以容水度表示,即土壤能容纳水的最大体积和土壤总体积之比,数值上与土壤孔隙率相等,孔隙率愈大,土壤容纳水的性能愈好。土壤保持水的性能以持水度表示,即在重力作用下土壤所能保持的水体积与土壤总体积之比,土壤颗粒愈细,持水度愈大。所谓给水度的概念,是指在重力作用下,土壤所释放出来的可资利用的水体积与总体积之比,给水度在数值上等于容水度减去持水度。土壤按水的存在状态分饱合带与非饱和带,饱和带中土壤孔隙全部为水所充满,主要为重力水区,非饱和带中的土壤孔隙为水和空气所充满。本章仅介绍饱和带重力水的运动规律。 达西定律只能在服从线性渗流规律的范围内使用【缺少答案,请补充】
渗流模型,是设想流体作为连续介质连续地充满渗流区的全部空间,包括土壤颗粒骨架所占据的空间;渗流的运动要素可作为渗流区全部空间的连续函数来研究。以渗流模型取代实际渗流,必须遵循这几个原则:(1)通过渗流模型某一断面的流量必须与实际渗流通过该断面的真实流量相等;(2)渗流模型某一确定作用面上渗流压力要与实际渗流在该作用面上的真实压力相等;(3)渗流模型的阻力与实际渗流的阻力相等,即能量损失相等。 渗流模型中的渗流流速$$u$$为渗流模型中微小过流断面面积$$\Delta A$$除通过该断面面积的真实渗流流量$$\Delta Q$$,即 $$u=\frac{\Delta Q}{\Delta A}$$ 因为上式中$$\Delta A$$内有一部分面积为土粒所占据,所以孔隙的过流断面面积$$\Delta A'$$要比$$\Delta A$$小,$$\Delta A'=n\Delta A$$,$$n$$为土壤的孔隙率。因此,孔隙中真实渗流速度$$u'$$为 $$u'=\frac{\Delta Q}{\Delta A'}=\frac{\Delta Q}{n\Delta A}=\frac{u}{n}$$ 为$$A$$,渗流流量为$$Q$$,则得 $$Q = kA\frac{h}{l}=kAJ$$ 式中,$$k$$为渗透系数,表示土壤在透水方面的物理性质,具有粘度的量纲。 渗流的断面平均流速为 $$v=\frac{Q}{A}=k\frac{h}{l}$$ 上述两式即为达西定律的表达式。上式表明渗流的水力坡度即单位距离上的水头损失与渗流速度的一次方成正比,并与土壤的透水性质有关。由此得知,地下【缺少答案,请补充】