地下水运动(groundwater movement)

地下水在含水层中由高水头向低水头的流动。又称渗透。地下水的运动具有曲折复杂的水流状态和流速较为缓慢的特点。渗透流速一般低于1m／d。地下水运动按流线形态分为层流、紊流和介于两者之间的混合流三种。层流运动的流线相互平行，地下水在一般含水层中的运动多属层流。紊流和混合流运动的流线相互混杂、不规则，当地下水在大的孔隙、裂隙或溶洞中流动时，以及在集水构筑物附近常出现紊流状态。地下水运动按运动要素(水位、流速)在空间的表现形式，分线流(一维流)、平面流(二维流)和空间流(三维流)三种。按运动要素随时间的变化，又可分为稳定流运动和非稳定流运动。稳定流运动是在渗流场中任意点的水位或流速不随时间变化；而非稳定流运动则是在渗流场中任意点的水位或流速随时间而变化。在自然界中，地下水运动属非稳定流运动，而稳定流只是一种相对的、暂时的状态。当水位或流速变化幅度很小时，为简化解析方法，才近似地将地下水运动当作稳定流运动。

地下水运动的基本定律是达西定律，即

V=Q/A=-KJ=-K(dh/dl)                       (1)

式中V为渗透流速，m／d；Q为流量，m³／d；A为过水断面积，m²；K为渗透系数，m／d；J为水力坡度；h为水头，m；l为流动距离，m。达西定律只适用于层流且流速较小、雷诺数Re<10时。当地下水为紊流时，则应用非线性公式，即V=KfJf，’，式中Kf为随流态变化的渗透系数，m／d；_厂为流态指数，其值介于1.0～0.5之间。当f=1.0时属层流；当1.0>f>0.5时属层流非线性流；当f=0.5时属紊流非线性流。地下水向井运动稳定流基本公式是裘布依公式：

式中Q为出水量，m³／d；K为渗透系数，m／d；H为潜水层厚度，m；h₀为井中动水位至井底的高度，m；R_y为补给半径，m；r₀为井的半径，m；S为水头降深，m；M为承压含水层厚度，m。式(2)、(3)的假定条件是含水层均质、各向同性、等厚、原始水位水平、完整井，井位于一圆柱体中心，外围有水位保持不变的补给圈。

地下水向承压完整井非稳定流运动的基本方程是泰斯公式，即

式中s为水头降深，m；T为导水系数(=KM)，m²／d；Q为出水量，m³／d；W(u)为一指数积分函数，称井函数；μ*为贮水系数；t为抽水时间，d；r为观测点至井的距离，m。当u≤0.05时，泰斯公式可简化为：

(5)

a=T/μ*

式中a为导压系数，m²／d。式(5)的假定条件是：含水层均质各向同性、等厚、侧向无限延伸、无垂向渗流补给，服从达西定律，水头下降引起水的瞬时释放，抽水前水头水平，井径无限小且以定流量抽水。