倾斜隔水层潜水含水层一维稳定流的新解析解

摘要

具有小倾角隔水层的松散沉积在自然界中广泛存在,研究在这种沉积层中的渗流对许多水文工程问题有实际的意义.对这一问题最著名的解析方法是巴甫洛夫斯基法,由于它的假设条件是流线的发散角很小,所以该方法只适用于隔水层倾角很小和边界水位差不大的情况.本文提出一种新的解析方法,对隔水层正倾和反倾两种情况,选取适当坐标,将含水层分为上下两部分,根据层间越流流量变化率相等原理与质量守恒定律,导出全微分方程,获得了解析解.对文献中的4个算例进行计算,与巴甫洛夫斯基方法结果进行了对比,其渗流量几乎完全一致,而水位浸润曲线则随隔水层倾角与边界水位差大小(表现为水力坡度大小,即与流线发散与收敛角有关)而与巴氏方法结果有所差别,这种差别随隔水层倾角或边界水位差增大而增加.根据原理分析,本方法计算浸润曲线精度可能比巴氏方法要高,并能适用边界水位差与隔水层倾角较大(影响流线发散角与收敛角大小)的情况.