简介gydF4y2Ba

2020年1月，汉斯出版社出版了该书gydF4y2Ba原则gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba法律gydF4y2Ba的gydF4y2Ba行动gydF4y2Ba1gydF4y2Ba．本书阐述了流体运动及其控制作用之间的关系，指出渗流、停滞和作用之间存在统一的关系，为渗流力学的发展开辟了新的方向gydF4y2Ba2gydF4y2Ba．但书中对渗透、停滞、作用三者关系的描述不够准确。尽管如此，行动科学对渗流力学领域的发展起到了巨大的推动作用。gydF4y2Ba

渗流力学是一门专注于定量研究渗流及其控制因素之间统一关系的应用科学。渗流力学产生于1856年，当时法国工程师达西发表了均匀砂层中渗流的线性规律，即达西定律gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba．达西的研究是渗流力学史上唯一关注渗流与控制因素关系的研究，具有重要的科学和历史意义。然而，达西定律并不完美。具体缺陷如下:(1)没有考虑补给流量、渗流和水位升降的统一问题，导致达西定律对渗流规律的描述不准确、不完整，对实际问题的合理解决形成了障碍。(2)利用参数引入法对达西定律进行了实验推导。在考虑渗流量与水头压力成正比，与渗流距离成反比的基础上，引入调节系数建立达西定律，不讨论渗流量、水头压力与渗流通道特性参数之间的关系。(3)渗流通道的性质参数实际上相当于渗漏率，属于无量纲参数，而达西定律中的渗透系数是量纲参数。(4)达西定律在实际应用中缺乏适用性。gydF4y2Ba

达西定律强调水头压力与渗流速率成正比，而忽略了其他相关因素。因此，渗流不仅受水位压力的控制，还受许多其他因素的影响。gydF4y2Ba

达西定律指出，控制地下水运动的动力来源只是水头压力。而水位压力是由死水引起的，是由补给流量的注入和障碍物的阻碍所控制的。因此，渗流现象的第一个主导因素是补给流的存在。没有补给流，就没有死水位，也就没有渗流。虽然死水反过来也会产生渗水的驱动力，但它是次要作用，而不是主导作用。gydF4y2Ba

达西定律建立160多年后，渗流力学的发展方向主要是数学分析方法。1863年，Dupuit提出了著名的一维稳定渗流假设，他认为潜水缓慢流动时，地下水流速的垂直分量可以忽略，并进一步推广达西定律解决实际问题。Qian(1958)提出了一种求解渗流场的电模拟方法，用于分析更复杂的渗流问题。随着计算机技术的飞速发展，数值分析方法在渗流分析中得到了广泛的应用。有限差分法、有限元法和边界元法逐渐成为常用的渗流数值分析方法。Peng等人提出了改进的容水量和加速迭代收敛方法gydF4y2Ba4gydF4y2Ba．Li等人将渗透系数作为随机场引入函数变分表达式，利用小参数摄动法推导建立了三维稳定渗流的随机变分原理及相应的随机有限元公式，推导了水头和水力梯度的均值和方差表达式gydF4y2Ba5gydF4y2Ba．Okeke等研究发现，渗透系数、孔隙形状、导水性以及边坡中砾石和卵石的数量对边坡的稳定性有显著影响gydF4y2Ba6gydF4y2Ba．Tian等人利用一种新型非饱和土渗流测量设备对非饱和黄土的稳定渗流进行了研究gydF4y2Ba7gydF4y2Ba．结果表明:含水率越低，非饱和土渗透系数越小，渗流达到稳态所需时间越长;Huang等人考虑围压和界面粗糙度，通过一系列实验研究了渗流作用下水力梯度和水力剪应力的演化规律gydF4y2Ba8gydF4y2Ba渗流对岩土工程稳定性的影响，如天然边坡、大坝和隧道建设，经常被提及。Lee和Nam研究了地下水流入隧道引起的渗流问题gydF4y2Ba9gydF4y2Ba．Ghiassian和Ghareh通过实验证明，渗流作用下饱和砂质边坡浅块滑动的稳定性取决于渗流方向和水力梯度gydF4y2Ba10gydF4y2Ba．Koltuk和Azzam通过数值分析和模型试验表明，在粘性土中，不需要三维破坏体的流沙条件可以用来评价板状基坑地基抗渗流破坏的稳定性gydF4y2Ba11gydF4y2Ba．Koltuk等人进行了实验和数值研究，以阐明层状粘性土中板状基坑的渗流破坏gydF4y2Ba12gydF4y2Ba．近20年来，渗流力学的各个分支都得到了发展。不幸的是，渗流及其控制因素之间的基本关系一直停滞不前。gydF4y2Ba

本文对流体运动规律的认识不是在流体运动的专门研究中产生的，而是在行动科学的应用研究过程中产生的。为了证明行动理论的正确性，研究者们在多个领域进行了观察和实验分析，以证明行动理论的正确性和实用性。本文对流体运动规律的研究就是其中之一。gydF4y2Ba

1986年前后，功能学的基础理论已经基本确定，但由于其基础理论与现有科学存在冲突，很多人不接受，功能论又过于偏于理论，其研究成果很难及时发表。在此背景下，功能学开始应用于一些应用研究和论证领域。由于行动科学的应用研究涉及到对一些规律的论证和对其缺陷的质疑，这就带来了各种压力，严重阻碍了行动科学的进步。从1986年到2010年，行动科学的应用研究主要涉及流体运动、滑坡预测、变形等领域。语用学的核心主要由动作与力的关系方程、动作方程、变化方程、动作与变化统一方程组成。gydF4y2Ba

2021年，渗流、停滞、作用的统一研究进一步完善。本文主要介绍了本研究的最终结果。gydF4y2Ba

渗流基本规律gydF4y2Ba

流体本身并没有渗透或流动的能力，正是因为接受了流体，才有了流动和渗透的能力。渗流运动的基本规律是流体受到一种或多种驱动作用，然后在可渗流的物质和空间环境中渗流，或在不能排泄的空间和物质条件中积累。驱动作用是渗流现象的主要因素，裂隙、孔隙空间和防渗物质是控制渗流运行和不运行的制约因素。因此，在研究和认识渗流现象的过程中，重点在于环境性质与渗流之间的关系。问题是如何正确认识和掌握渗流的基本规律。gydF4y2Ba

为了找到答案，我们首先要从客观世界中寻找渗流的基本规律。大气雨水落到地面时，一部分在透水区渗入地面，另一部分在地形坡度的控制下形成地表坡面流，然后汇合入河流。地表水流和河流在流动过程中遇到可渗透区域时，一部分渗透到地下，另一部分继续流动。当表面水流被凸起面堵塞时，在堵塞区域内形成滞流，造成积水，水位上升。如果滞水区地下有透水孔，滞水区的积水仍会向地下渗去。当池补流量大于入渗流量时，会同时观察到或检测到入渗流量和水位上升两个不同的物理量;当回灌流量小于入渗流量时，可以观察到或检测到入渗流量和水位下降两个不同的物理量;当回灌流量消失时，死水仍产生渗流，水位下降，直至死水消失。gydF4y2Ba

根据这一观察现象，可以得出水流运动过程中补给流、渗流和滞流三种现象并存的结论。因此，有必要认识供水运动、渗水运动和滞水运动三种现象同时发生和统一的主导作用。理解和掌握行动的规律是关键。得出渗流规律的研究可以从整体渗流规律和局部渗流规律两个方面进行。gydF4y2Ba

研究整个渗流系统的整体规律gydF4y2Ba

关注整个渗流系统，就是以整个渗流系统为研究对象，从整体上了解渗流的基本规律。这种研究视角的优点是可以消除研究认识的片面性。渗流系统的复杂性需要综合研究，以了解其整体规律。gydF4y2Ba

为了研究控制渗流的作用，我们首先确定一个基本作用面。从整体上看，一般将渗流入口段或渗流通道视为受影响段，也可将泄洪口段作为研究对象。如果排出口是机械井与含水层之间的接触面，接触面也可以作为研究对象。作用在横截面上的驱动力来自三个方面:补给流本身的初始动量、重力引起的动量增量和初始滞水的作用。gydF4y2Ba

若充值流量为gydF4y2Ba问gydF4y2Ba的动量。gydF4y2Ba问gydF4y2Ba是否会将渗流转移到受影响的断面，进而作用值的初始动量补流gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba1gydF4y2Ba可由Eq. (gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

$$A_{1} = \rho \frac{{Q^{2} t}}{S}$$gydF4y2Ba
(1）gydF4y2Ba

地点:gydF4y2Baρ\ (\ \)gydF4y2Ba为回料流量的物料密度;gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba为受影响截面的面积;T为回灌渗流运行时间。充注流动初速度为gydF4y2BavgydF4y2Ba=gydF4y2Ba问/ S。gydF4y2Ba

当gydF4y2Ba问gydF4y2Ba进入渗流作用系统后，继续受到重力的影响，因此，对渗流段的作用量gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba2gydF4y2Ba可得，其值可根据式(gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

$$A_{2} = \int_{0}^{t} {\rho Qgt} dt$$gydF4y2Ba
（2）gydF4y2Ba

地点:gydF4y2BaggydF4y2Ba是重力加速度;gydF4y2Ba米gydF4y2Ba＝gydF4y2Ba\ρQt (\ \)gydF4y2Ba是质量的充值流量;gydF4y2BavgydF4y2Ba=gydF4y2BagtgydF4y2Ba为回灌流量的速度增量。gydF4y2Ba

如果断面上方有积水，那么这部分积水的压力也会作用在受影响的断面上，这个作用就是达西定律中的头部压力作用，其作用的大小可根据式(gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

$$A_{3} = \rho V_{0} gt$$gydF4y2Ba
（3）gydF4y2Ba

由这三种作用综合了控制渗流和滞流运行的作用量，如式(gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)．是渗流还是滞流，取决于渗流性质和滞流运行环境。如果没有渗流通道，则没有渗流，只有积水增量和水位增量;渗流通道畅通时，渗流量大，滞流小;相反，它也是相反的。gydF4y2Ba

$ $ = \ρ问\离开({\压裂{Q}{年代}+ gt} \右)t + \ρV_ {0} gt $ $gydF4y2Ba
（4）gydF4y2Ba

地点:gydF4y2BaVgydF4y2Ba0gydF4y2Ba表示初始滞积水的体积。gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba是控制渗流作业的作用量。gydF4y2Ba

这个动作gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba被渗流段分为两个部分:虚拟作用AgydF4y2BaFgydF4y2Ba真正的行动gydF4y2Ba一个gydF4y2BaTgydF4y2Ba，它们是gydF4y2Ba一个gydF4y2BaFgydF4y2Ba=gydF4y2BaEAgydF4y2Ba而且gydF4y2Ba一个gydF4y2BaTgydF4y2Ba=gydF4y2Ba助教gydF4y2Ba分别。其中,gydF4y2Ba一个gydF4y2BaFgydF4y2Ba导致渗漏发生变化gydF4y2Ba一个gydF4y2BaTgydF4y2Ba使死水发生变化。渗流变化量称为渗流增量，其值为gydF4y2BaBgydF4y2BaFgydF4y2Ba＝gydF4y2Baρ\ (\ \)gydF4y2Ba问gydF4y2Ba2gydF4y2Bat / ESgydF4y2Ba，gydF4y2BaρgydF4y2Ba是渗流，gydF4y2BaEgydF4y2Ba为渗流段的孔隙率。积水水量变化量称为积水增量，考虑到维度的统一性，其值为gydF4y2BaBgydF4y2BaTgydF4y2Ba=gydF4y2Baρ(gydF4y2Ba△gydF4y2BaV) gtgydF4y2Ba,gydF4y2Ba△gydF4y2BaVgydF4y2Ba为水量增量。这项研究知道:gydF4y2Ba

$ $现代{F} = E \离开[{\ρ问\离开({\压裂{Q}{年代}+ gt} \右)t + \ρV_ {0} gt} \右]= B_ {F} = \压裂{{\ρ问^ {2}t}} {ES} $ $gydF4y2Ba
（5）gydF4y2Ba
左$ $现代{T} = T \[{\ρ问\离开({\压裂{Q}{年代}+ gt} \右)T + \ρV_ {0} gt} \右]= B_ {T} = - \ρ\离开({\δV} \右)gt $ $gydF4y2Ba
(6）gydF4y2Ba

渗流局部规律研究gydF4y2Ba

针对任意局部断面的渗流运动研究，只考虑了渗流断面上下水位差、补给与通过断面渗流的关系，不考虑远程补给、重力等因素。这种关注上下段局部关系的研究，有视野有限、容易犯片面错误的缺点，但便于数学分析方法的应用。gydF4y2Ba

如图所示。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba，地下含水层的水在压力下由高向低渗透，任意渗透截面面积为gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba，流入截面gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba是gydF4y2Ba问gydF4y2Ba，从截面流出的流量gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba是gydF4y2Ba问gydF4y2Ba，断面上下水位差为gydF4y2Ba△gydF4y2BaHgydF4y2Ba．断面渗流参数为gydF4y2BaEgydF4y2Ba，不渗透参数为gydF4y2BaTgydF4y2Ba，截面长度为gydF4y2BabgydF4y2Ba．下面的函数关系存在于这两个量之间。gydF4y2Ba

图1gydF4y2Ba
图1gydF4y2Ba

水位差、补给流量、渗流关系示意图。gydF4y2Ba

全尺寸图像gydF4y2Ba

这个动作gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba，这是由流动的作用产生的gydF4y2Ba问gydF4y2Ba上一节gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba，gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba=gydF4y2Baρ问gydF4y2Ba2gydF4y2Bat / SgydF4y2Ba．克服阻力的行动在哪里gydF4y2Ba一个gydF4y2BaTgydF4y2Ba=gydF4y2BaTgydF4y2Baρ\ (\ \)gydF4y2Ba问gydF4y2Ba2gydF4y2Bat / S,gydF4y2Ba这就是真正的行动。gydF4y2BaTgydF4y2Ba称为阻塞率，通过横截面的动量称为虚动，其值为gydF4y2Ba一个gydF4y2BaEgydF4y2Ba=gydF4y2BaEgydF4y2Baρ\ (\ \)gydF4y2Ba问gydF4y2Ba2gydF4y2Bat / S。gydF4y2Ba这被称为虚拟行动。gydF4y2BaEgydF4y2Ba是通过率。渗流通道的封堵性具有封堵作用。电阻的大小等于电阻gydF4y2BaRgydF4y2Ba乘以时间gydF4y2BatgydF4y2Ba，即gydF4y2Ba一个gydF4y2BaRgydF4y2Ba=gydF4y2BaRtgydF4y2Ba．实施量与阻碍量的关系为gydF4y2Ba一个gydF4y2BaTgydF4y2Ba＝gydF4y2Ba−gydF4y2Ba一个gydF4y2BaRgydF4y2Ba．阻塞作用产生死水动量，即死水或死水。死水现象被认为是一种真实的变化现象。真正改变的价值是gydF4y2BaBgydF4y2BaTgydF4y2Ba=gydF4y2Ba−gydF4y2Baρ\ (\ \)gydF4y2Ba（gydF4y2Ba△gydF4y2BaH)英国达人,gydF4y2BaBgydF4y2BaTgydF4y2Ba代表了真正的变化，gydF4y2Ba△gydF4y2BaHgydF4y2Ba为水位增量。gydF4y2BabgydF4y2Ba为流道横截面的宽度。横截面渗流损失的动量为gydF4y2BaBgydF4y2BaFgydF4y2Ba＝gydF4y2Baρ\ (\ \)gydF4y2Ba问gydF4y2Ba2gydF4y2Bat /,gydF4y2BaBgydF4y2BaFgydF4y2Ba叫做虚拟变化。这项研究知道:gydF4y2Ba

$ $现代{F} = E \压裂{{\ρ问^ {2}t}}{年代}= B_ {F} = \压裂{{\ρ问^ {2}t}} {ES} $ $gydF4y2Ba
(7）gydF4y2Ba
$ $现代{T} = T \压裂{{\ρ问^ {2}T}}{年代}= B_ {T} = \ρ\离开({\δH} \右)踏进$ $gydF4y2Ba
（8）gydF4y2Ba

可以看出，渗流的整体规律与局部规律是一致的。gydF4y2Ba

渗流与作用统一规律的总结与应用gydF4y2Ba

研究渗流与控制的统一关系，具有重要的实践价值。然后，在此详细讨论了如何适用统一的法律，其适用方法如下。gydF4y2Ba

如图所示。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba，地表死水、地下死水、回灌水和渗流之间存在统一的关系。根据Fig。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba，可以看出渗流和滞止两个物理量可以在水流的任意截面上同时存在。渗流与滞止流总是构成一对性质相反的物理量，同时又相互统一。这是水流动的基本规律。gydF4y2Ba

图2gydF4y2Ba
图2gydF4y2Ba

补流、滞流和渗流关系示意图。gydF4y2Ba

全尺寸图像gydF4y2Ba
图3gydF4y2Ba
图3gydF4y2Ba

没有排水口和通道，水库水位不断上升。gydF4y2Ba

全尺寸图像gydF4y2Ba

流体运动现象实际上包含以下三个对立统一定律的方程式。gydF4y2Ba

作用对立统一定律的方程式gydF4y2Ba

流体首先移动的原因取决于它所受到的驱动作用。在这种动力作用中，有一个对立统一的律方程组。gydF4y2Ba

驱动动作量gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba所产生的驱动动作不能用来驱动流体运行，而只是一部分用来驱动流体在一定截面上通过孔隙通道运行，这一部分驱动量就是虚量gydF4y2Ba一个gydF4y2BaFgydF4y2Ba．另一部分是克服阻力和与阻碍的动作量相竞争的动作量，在阻力的控制下转化为驱动积水水位上升的动作量，即实际量gydF4y2Ba一个gydF4y2BaTgydF4y2Ba．虚拟动作量的比率gydF4y2Ba一个gydF4y2BaFgydF4y2Ba到动作金额gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba等于虚拟度，也就是虚拟动作率gydF4y2BaE。gydF4y2Ba实际金额的比率gydF4y2Ba一个gydF4y2BaTgydF4y2Ba到动作金额gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba等于现实，也就是实际行动率gydF4y2BaTgydF4y2Ba．gydF4y2Ba一个gydF4y2BaFgydF4y2Ba而且gydF4y2Ba一个gydF4y2BaTgydF4y2Ba具有相反的物理意义，被认为是相反的。这两个gydF4y2Ba一个gydF4y2BaFgydF4y2Ba而且gydF4y2Ba一个gydF4y2BaTgydF4y2Ba构成gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba部分a分别与有统一的关系，即gydF4y2Ba一个gydF4y2BaFgydF4y2Ba而且gydF4y2Ba一个gydF4y2BaTgydF4y2Ba对立统一在gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba．gydF4y2BaEgydF4y2Ba而且gydF4y2BaTgydF4y2Ba分别表示虚拟动作速率和真实动作速率，分别表示流体接收动作的两种不同性质。它们的含义相反，但都是用来描述同一流体段受同一作用的性质，具有统一的特征。gydF4y2BaTgydF4y2Ba而且gydF4y2BaEgydF4y2Ba也有对立统一的规律:gydF4y2BaTgydF4y2Ba而且gydF4y2BaEgydF4y2Ba是对立的统一。gydF4y2Ba一个,gydF4y2Ba一个gydF4y2BaTgydF4y2Ba，gydF4y2Ba一个gydF4y2BaFgydF4y2Ba，gydF4y2BaEgydF4y2Ba而且gydF4y2BaTgydF4y2Ba是密切相关、不可分割的五个重要物理量。然而，这五个量的统一不能用一个函数来清楚地表示，而必须用一个方程组来完全地表示。方程表示如下:gydF4y2Ba

$ $ \左\{\{聚集}开始现代{F} +现代{T} = \ hfill \ \现代{F} = EA \ hfill \ \现代{T} = TA \ hfill \ \ E + T = 1 \ hfill \ \ \{聚集}结束\ $ $gydF4y2Ba
（9)gydF4y2Ba

这个方程组叫做对立统一的方程组。自gydF4y2BaFgydF4y2Ba=gydF4y2BaA / t,gydF4y2BaFgydF4y2BaFgydF4y2Ba=gydF4y2Ba一个gydF4y2BaFgydF4y2Ba/ t,gydF4y2BaFgydF4y2BaTgydF4y2Ba=gydF4y2Ba一个gydF4y2BaTgydF4y2Ba/ t,gydF4y2BaF,gydF4y2BaFgydF4y2BaFgydF4y2Ba，gydF4y2BaFgydF4y2BaTgydF4y2Ba分别表示力、虚力和强度，作用对立统一方程也可表示为Eq (gydF4y2Ba10gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

$ $ \ \{\离开开始F F{}{聚集}+ F {T} = F F F {} \ hfill \ \ = F T} {EF \ hfill \ \ = TF \ hfill \ \ E + T = 1 \ hfill \ \ \{聚集}结束\ $ $gydF4y2Ba
（10）gydF4y2Ba

这是流体运动中存在的第一基本定律。gydF4y2Ba

对立统一的变化方程gydF4y2Ba

流体运动的本质是流体的变化。驱动作用能使流体发生变化的最大变化称为变化量，记录为gydF4y2BaB。gydF4y2Ba流体在驱动作用下形成的渗流变化是虚变化gydF4y2BaBgydF4y2BaF,gydF4y2Ba流体在驱动作用下产生的停滞变化是真正的变化gydF4y2BaBgydF4y2BaTgydF4y2Ba．gydF4y2Ba分布关系gydF4y2BaBgydF4y2BaFgydF4y2Ba而且gydF4y2BaBgydF4y2BaTgydF4y2Ba取决于操作速率和延迟速率。运行率等于虚变更与变更的比值，等于虚变更gydF4y2BaE。gydF4y2Ba滞后率等于真实变化与变化之比，等于真实程度gydF4y2BaTgydF4y2Ba．统一与对立统一的规律gydF4y2BaB,gydF4y2BaBgydF4y2BaTgydF4y2Ba，gydF4y2BaBgydF4y2BaFgydF4y2Ba，gydF4y2BaEgydF4y2Ba而且gydF4y2BaTgydF4y2Ba也构成一个方程组，称为对立的变化统一方程组:gydF4y2Ba

$ $ \左\{\{聚集}开始B_ {F} + B_ {T} = B \ hfill \ \ B_ {F} = EB \ hfill \ \ B_ {T} =结核\ hfill \ \ E + T = 1 \ hfill \ \ \{聚集}结束\ $ $gydF4y2Ba
（11）gydF4y2Ba

这是流体运动中存在的第二条基本定律。gydF4y2Ba

行动与变化之间统一的定律方程式gydF4y2Ba

功能和变化之间有一个相互对应统一的规律，总有相应的动作量对应于函数的种类，总有相应的动作量对应于变化的量。这种统一是由作用的对立统一方程组和变化的对立统一方程组的对应关系所产生的，即:gydF4y2Ba

$ $ \离开了。F \{聚集}开始B_ {} + B_ {T} = B \ hfill \ \ B_ {F} = EB \ hfill \ \ B_ {T} =结核\ hfill \ \ E + T = 1 \ hfill \ \ \{聚集}结束\ \}= \左右\{\{聚集}开始现代{F} +现代{T} = \ hfill \ \现代{F} = EA \ hfill \ \现代{T} = TA \ hfill \ \ E + T = 1 \ hfill \ \ \{聚集}结束\ $ $gydF4y2Ba
（12）gydF4y2Ba

这是流体运动现象中存在的第三个基本方程组。gydF4y2Ba

流体运动规律的基本研究方法gydF4y2Ba

这三个方程解释了流体运动中存在的基本定律和完整定律。流体运动规律的研究主要有四个步骤。这里，以流动或地下水渗流运动为例，流体运动规律研究的基本方法和步骤如下:gydF4y2Ba

第一步是研究测量在控制水流中的作用。gydF4y2Ba

对偶单变量方程(Eq。gydF4y2Ba11gydF4y2Ba)，用于观察和研究实际问题中对偶一元方程中的参数。实践证明，在水流或地下水渗漏的现象中，不可能直接测量这五个量中的任何一个gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba，虚拟动作gydF4y2Ba一个gydF4y2BaFgydF4y2Ba，gydF4y2Ba实际的行动gydF4y2Ba一个gydF4y2BaTgydF4y2Ba，gydF4y2Ba虚拟行动gydF4y2BaEgydF4y2Ba还有真正的行动gydF4y2BaTgydF4y2Ba在方程中。但是，动作量或动作函数可以间接测量。gydF4y2Ba

根据实际观测和研究，导致水流运动的驱动量是由回灌流动量、重力和死水压力共同作用产生的。这三个来源的影响是:gydF4y2Ba

  1. (1）gydF4y2Ba

    充值流产生的动作gydF4y2Ba

    充能流量的动量可以产生一个动作量来控制流量的运动，它的大小与充能流量密切相关gydF4y2Ba问gydF4y2Ba．那就是:gydF4y2Ba

    $$A_{1} = \frac{{\rho Q^{2} t}}{S}$$gydF4y2Ba
    （13）gydF4y2Ba

    在等式中，gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba表示受水流作用的截面面积;gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba1gydF4y2Ba表示充值流生成的动作量gydF4y2Ba问gydF4y2Ba；gydF4y2BaPgydF4y2Ba表示水流比重;gydF4y2BatgydF4y2Ba表示水流运动时间。根据方程，在实际问题中，作用gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba1gydF4y2Ba充值流产生的值可以通过测量充值流来确定gydF4y2Ba问gydF4y2Ba，受影响截面面积gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba，流体比重gydF4y2BaPgydF4y2Ba以及流动时间gydF4y2BatgydF4y2Ba．gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba1gydF4y2Ba值实际上是作用在截面上的流体的初始作用量gydF4y2Ba年代。gydF4y2Ba

  2. （2）gydF4y2Ba

    由重力引起的驱动作用gydF4y2Ba

    充能流量后gydF4y2Ba问gydF4y2Ba进入动作系统，它将接受重力的作用，从而获得作用在受影响截面上的动作量gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba0gydF4y2Ba，称为重力作用量，其值为:gydF4y2Ba

    $$A_{2} = \int_{0}^{t} {\rho Qgtdt}$$gydF4y2Ba
    (14）gydF4y2Ba

    通过测量gydF4y2Ba问gydF4y2Ba价值和gydF4y2BaPgydF4y2Ba值,gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba2gydF4y2Ba数值可以通过计算得到。gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba2gydF4y2Ba是重力引起的动作增量。gydF4y2Ba

  3. （3）gydF4y2Ba

    初始滞回流引起的动作gydF4y2Ba

    滞流，如上游低洼区的水量和水库的水量，也会对研究的受影响断面产生作用量gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba，如水位差产生的动作量，它与初始水位差密切相关gydF4y2Ba△gydF4y2BaHgydF4y2Ba=gydF4y2BaHgydF4y2Ba1gydF4y2Ba−gydF4y2BaHgydF4y2Ba2gydF4y2Ba，即:gydF4y2Ba

    $ $现代{3}= \ρS_{年代}\离开({H_{1}——H_{2}} \右)gt $ $gydF4y2Ba
    (15）gydF4y2Ba

在公式中，gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba表示滞水体水平分布面积;gydF4y2BaHgydF4y2Ba1gydF4y2Ba而且gydF4y2BaHgydF4y2Ba2gydF4y2Ba表示截面上下的初始水位gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba分别为,gydF4y2BaHgydF4y2Ba2gydF4y2Ba=常数。gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba是水压产生的动作量。gydF4y2Ba

控制水流运动的总作用等于以上三种作用的总和，即:gydF4y2Ba

$ $ A =现代{1}+现代{2}+现代{3}= \压裂{{\ρ问^ {2}t}}{年代}+ \ int_ {0} ^ {t}{\ρQgtdt} + \ρS_{年代}\离开({H_{1}——H_{2}} \右)gt $ $gydF4y2Ba
（16）gydF4y2Ba

这个动作量gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba是在测量研究的基础上确定的动作量，称为可测量量或已知量。自gydF4y2Ba一个gydF4y2BaFgydF4y2Ba=gydF4y2BaEAgydF4y2Ba而且gydF4y2Ba一个gydF4y2BaTgydF4y2Ba=gydF4y2Ba助教gydF4y2Ba,那么:gydF4y2Ba

$ $现代{F} = E \离开[{\压裂{{\ρ问^ {2}t}}{年代}+ \ int_ {0} ^ {t}{\ρQgtdt} + \ρS_{年代}\离开({H_{1}——H_{2}} \右)gt} \右]$ $gydF4y2Ba
(17)gydF4y2Ba
左$ $现代{T} = T \[{\压裂{{\ρ问^ {2}T}}{年代}+ \ int_ {0} ^ {T}{\ρQgtdt} + \ρS_{年代}\离开({H_{1}——H_{2}} \右)gt} \右]$ $gydF4y2Ba
（18)gydF4y2Ba

这就引出了一套对立统一的新方程式:gydF4y2Ba

$ $ \左\{\{聚集}开始现代{F} +现代{T} = \ hfill \ \现代{F} = E \离开[{\压裂{{\ρ问^ {2}T}}{年代}+ \ int_ {0} ^ {T}{\ρQgtdt} + \ρS_{年代}\离开({H_{1}——H_{2}} \右)gt} \右]\ hfill \ \现代{T} = T \离开[{\压裂{{\ρ问^ {2}T}}{年代}+ \ int_ {0} ^ {T}{\ρQgtdt} + \ρS_{年代}\离开({H_{1}——H_{2}} \右)gt} \右]\ hfill \ \ E + T = 1 \ hfill \ \ \{聚集}结束\ $ $gydF4y2Ba
(19)gydF4y2Ba

这个方程组是在实际测量的基础上产生的，称为实际测量的对立统一方程组。gydF4y2Ba

第二步是研究和测量水流的变化。gydF4y2Ba

在流动或渗流中，可以观察到两种始终共存的变化:gydF4y2Ba

  1. (1）gydF4y2Ba

    流动或渗透现象，即虚变现象gydF4y2Ba

    通过截面的测量流量gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba是gydF4y2Baq。gydF4y2Ba气流的动量是gydF4y2Ba我gydF4y2BatgydF4y2Ba=gydF4y2Ba魁人党gydF4y2Ba2gydF4y2Bat / ESgydF4y2Ba．在那里,gydF4y2BaEgydF4y2Ba表示孔隙率，等于截面的孔隙率gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba在特定条件下;gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba称为活动部分。水流通过截面的运动gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba属于虚变现象，可以看作是用来衡量虚变现象的物理量。因此，通过替换得到虚变分函数gydF4y2Ba我gydF4y2BatgydF4y2Ba用虚变分符号gydF4y2BaBgydF4y2BaFgydF4y2Ba：gydF4y2Ba

    $$B_{F} = \frac{{\rho q^{2} t}}{ES}$$gydF4y2Ba
    (20)gydF4y2Ba

    BgydF4y2BaFgydF4y2Ba是唯一可测量的虚变渗流变化现象。gydF4y2Ba

  2. （2）gydF4y2Ba

    死水变化现象gydF4y2Ba

    水流或渗水受阻，形成死水。死水的变化通过死水水位的变化来表现。考虑到尺度的统一性，还用动量单位来衡量滞流的变化。gydF4y2Ba

根据测量结果，死水实时水位为gydF4y2BaHgydF4y2Ba1gydF4y2BatgydF4y2Ba=gydF4y2BaHgydF4y2Ba1gydF4y2Ba+gydF4y2BavtgydF4y2Ba（gydF4y2BavgydF4y2Ba为滞水位的上升和下降速度，gydF4y2BatgydF4y2Ba是时间的改变，gydF4y2BavtgydF4y2Ba与死水的水位增量有关)，。断面下游的水位gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba是gydF4y2BaHgydF4y2Ba2gydF4y2Ba，滞水水平分布面积为gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba．gydF4y2Ba根据已有的力学知识，可以确定相当于死水变化的物理量为:gydF4y2Ba

$$B_{T} = \int_{0}^{T} {\rho S_{S} vgt} dt$$gydF4y2Ba
(21）gydF4y2Ba

根据研究，水流变化量等于虚拟变化量的总和gydF4y2BaBgydF4y2BaFgydF4y2Ba真实的变化gydF4y2BaBgydF4y2BaTgydF4y2Ba，即:gydF4y2Ba

$ $ B = B_ {F} + B_ {T} = \压裂{{\ρ问^ {2}T}} {ES} + \ int_ {0} ^ {T}{\ρS_{年代}vgt} dt $ $gydF4y2Ba
(22)gydF4y2Ba

在此基础上，得到了流动运动的实测方程:gydF4y2Ba

$ $ \左\{\{聚集}开始B_ {F} + B_ {T} = B \ hfill \ \ B_ {F} = \压裂{{\ρ问^ {2}T}} {ES} \ hfill \ \ B_ {T} = \ int_ {0} ^ {T}{\ρS_{年代}vgt} dt \ hfill \ \ E + T = 1 \ hfill \ \ \{聚集}结束\ $ $gydF4y2Ba
(23）gydF4y2Ba

水流的理论方程如下:gydF4y2Ba

$ $ \左\{\{聚集}开始B_ {F} + B_ {T} = B \ hfill \ \ B_ {F} = EB \ hfill \ \ B_ {T} =结核\ hfill \ \ E + T = 1 \ hfill \ \ \{聚集}结束\ $ $gydF4y2Ba
(24）gydF4y2Ba

第三步是研究水流运动与控制效果的统一性。gydF4y2Ba

由于作用量的关系，对偶方程的统一和对偶方程的变化统一如下:gydF4y2Ba

$ $ \左\{\{聚集}开始现代{F} +现代{T} = \ hfill \ \现代{F} = E \离开[{\压裂{{\ρ问^ {2}T}}{年代}+ \ int_ {0} ^ {T}{\ρQgt} dt + \ρS_{年代}\离开({H_{1}——H_{2}} \右)gt} \右]\ hfill \ \现代{T} = T \离开[{\压裂{{\ρ问^ {2}T}}{年代}+ \ int_ {0} ^ {T}{\ρQgt} dt + \ρS_{年代}\离开({H_{1}——H_{2}} \右)gt} \右]\ hfill \ \ E + T = 1 \ hfill \ \ \{聚集}\正确的结束。\ \{\离开开始{聚集}B_ {F} + B_ {T} = B \ hfill \ \ B_ {F} = \压裂{{\ρ问^ {2}T}} {ES} \ hfill \ \ B_ {T} = \ int_ {0} ^ {T}{\ρS_{年代}vgt} dt \ hfill \ \ E + T = 1 \ hfill \ \ \{聚集}结束\ $ $gydF4y2Ba
(25）gydF4y2Ba

两个方程中对应的方程相等，因此可以进一步建立作用和变化的统一方程:gydF4y2Ba

$ $ \左\{\{聚集}开始现代{F} +现代{T} = = B_ {F} + B_ {T} = B \ hfill \ \现代{F} = E \离开[{\压裂{{\ρ问^ {2}T}}{年代}+ \ int_ {0} ^ {T}{\ρQgt} dt + \ρS_{年代}\离开({H_{1}——H_{2}} \右)gt} \右]= B_ {F} = \压裂{{\ρ问^ {2}T}} {ES} \ hfill \ \现代{T} = T \离开[{\压裂{{\ρ问^ {2}T}}{年代}+ \ int_ {0} ^ {T}{\ρQgt} dt + \ρS_{年代}\离开({H_{1}——H_{2}} \右)gt} \右]= B_ {T} = \ int_ {0} ^ {T}{\ρS_{年代}vgt} dt \ hfill \ \ E + T = 1 \ hfill \ \ \{聚集}结束\ $ $gydF4y2Ba
（26)gydF4y2Ba

这个方程组用来描述水流运动的完整规律，其中包含了各物理量之间的统一规律。gydF4y2Ba

第四步是研究和解决实际问题。gydF4y2Ba

根据Eq. (gydF4y2Ba25gydF4y2Ba)，两个共存方程(eq。gydF4y2Ba27gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba28gydF4y2Ba)可通过推导进一步得到:gydF4y2Ba

$ $ E左\[{\压裂{{\ρ问^ {2}t}}{年代}+ \ int_ {0} ^ {t}{\ρQgt} dt + \ρS_{年代}\离开({H_{1}——H_{2}} \右)gt} \右]= \压裂{{\ρ问^ {2}t}} {ES} $ $gydF4y2Ba
(27）gydF4y2Ba
左$ $ T \[{\压裂{{\ρ问^ {2}T}}{年代}+ \ int_ {0} ^ {T}{\ρQgt} dt + \ρS_{年代}\离开({H_{1}——H_{2}} \右)gt} \右]= \ int_ {0} ^ {T}{\ρS_{年代}vgt} dt $ $gydF4y2Ba
(28)gydF4y2Ba

排泄流的运动方程:gydF4y2Ba

$ $ q = E \倍根号{秒\离开[{\压裂{{问^{2}}}{年代}+ Qgt + S_{年代}\离开({H_{1}——H_{2}} \右)g} \右]}$ $gydF4y2Ba
(29)gydF4y2Ba

水位变化方程:gydF4y2Ba

左$ $ \δH = T \[{\压裂{{问^ {2}}}{{SS_{年代}g}} + \压裂{Qt} {{S_{年代}}}+ \离开({H_{1}——H_{2}} \右)}\右]= v $ $gydF4y2Ba
(30）gydF4y2Ba

根据这两个方程，在观察的基础上，通过分析和计算，可以得到方程中任何未知数，从而解决实际问题。gydF4y2Ba

通过上述研究，我们知道，控制流体运动的驱动作用实际上来自于重力，并且是重力主导着流体的运行或渗流。运行通道和障碍物材料构成了限制流体运行或渗流的限制性因素。重力给了流体流动的动力，但它是否流动取决于是否有一个流动的通道:如果有通道，它就会流动;如果没有通道，它将停止运行;如果有通道，但有阻力极限，则流动流量和滞水位都会增加。这是流体运动的基本机理。The seepage channel is the spatial channel through which the water flows. It can run on the channel, but the resistance needs to be overcome. There may be obstacles on the channel, but it can run through. The obstacle only prolongs the running time and reduces the running speed.The supplement is as follows:

如图所示。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba，为了取水方便，将电机井的水抽到水库中。由于水库内没有排水出口和通道，水库内水位不断上升，没有排水流动，只有水位上升和变化。gydF4y2Ba

如图所示。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba，在蓄水池内安装排水管，排水管上安装排水管控制阀，可控制排水管。水阀控制位移的工作原理是通过增加或减少阻力来控制位移。当阻力增加到极限时，出水口完全密封，流量等于零，只有池内水位上升，没有流量;减小排水阻力，即增大排水阀的出口面积，就会有排水流量。当位移小于补给流量时，水库水位也在上升，但上升速度变小。当位移大于补给流量时，水库水位将继续下降。gydF4y2Ba

图4gydF4y2Ba
图4gydF4y2Ba

设有排水出口和通道，排水阀控制排水阻力。gydF4y2Ba

全尺寸图像gydF4y2Ba

渗流理论新方程的实验研究gydF4y2Ba

渗流作业公式(gydF4y2Ba29gydF4y2Ba)和滞水位升降计算公式(gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba)．它是用来阐明流体运动与滞回之间统一关系的方程。只要证明这两个方程是正确的，就可以证明运动与滞回的统一关系是正确的。gydF4y2Ba

如图所示。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba它的表面有一条河。在河中修建大型挡水坝，修建渗滞一体的试验结构。其中，流向水库的是河流gydF4y2Ba问gydF4y2Ba= 30米gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba/ h;储层的泄漏流量为gydF4y2Ba问gydF4y2Ba；坝体渗漏断面面积为gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba；的孔隙度gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba是gydF4y2BaEgydF4y2Ba= 0.012;水库建成后的初始水位为gydF4y2BaHgydF4y2Ba1gydF4y2Ba= 2米;水库水位上升速度为gydF4y2Bav。gydF4y2Ba从大坝向下游渗漏的水被堵塞，地层水位升高gydF4y2BaHgydF4y2Ba2gydF4y2Ba= 1 m，这是一个常数。水库水位分布面积为gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba=gydF4y2BafgydF4y2Ba(H)gydF4y2Ba；坝体渗漏通过断面的运行距离gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba是gydF4y2BaxgydF4y2Ba．gydF4y2Ba

图5gydF4y2Ba
图5gydF4y2Ba

流量滞回统一实验示意图。gydF4y2Ba

全尺寸图像gydF4y2Ba

计算了一段时间内的渗流量和水位增量，并验证了公式的正确性。（gydF4y2Ba29gydF4y2Ba)及(gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

解:从Eq. (gydF4y2Ba29gydF4y2Ba)：gydF4y2Ba

$ $ q = 0.012 \倍根号{秒\离开[{\压裂{{30 ^{2}}}{年代}+ 30 \乘以9.8 t + 9.8 f \左(H \) \左({2 - 1}\右)}\右]}= 0.012 \√6 {900 + 294 t + 9.8 f \ (H \右)}$ $gydF4y2Ba
(31)gydF4y2Ba

从gydF4y2BaEgydF4y2Ba+gydF4y2BaTgydF4y2Ba我得出结论gydF4y2BaTgydF4y2Ba= 1-0.012 = 0.918。gydF4y2Ba

来自Eq. (gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba)：gydF4y2Ba

$ $ \δH = 0.918 \[{\压裂{{30 ^{2}}}{9.8科幻\ (H \右)}+ \压裂{30 t} {{f \左(H \右)}}+ 1}\右]= v $ $gydF4y2Ba
（32)gydF4y2Ba

演示:首先是计算数据gydF4y2Ba问gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba∆HgydF4y2Ba=gydF4y2BavtgydF4y2Ba都是通过计算得到的，而观测到的数据gydF4y2Ba问gydF4y2Ba和∆gydF4y2BaHgydF4y2Ba=gydF4y2BavtgydF4y2Ba都是通过观察得到的。然后，将观测数据与计算数据进行比较。多次比较结果表明，计算数据与观测数据完全一致。证明了eq。（gydF4y2Ba29gydF4y2Ba)及(gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba)是正确的。gydF4y2Ba

与以往渗流研究方法的比较研究gydF4y2Ba

以往对渗流与作用关系的研究主要是达西定律。虽然达西定律是建立在实验基础上的，但其结论主要局限于基本认识。即在认为渗流体积与水位差成正比、与渗流截面成正比、与渗流距离成反比的基础上。采用参数引入法建立了达西定律。gydF4y2Ba

$$q = k\frac{H - H}{{\Delta L}}S$$gydF4y2Ba
（33）gydF4y2Ba

在公式中，gydF4y2Ba问gydF4y2Ba是渗流;gydF4y2Ba高度差gydF4y2Ba=gydF4y2Ba△gydF4y2BaHgydF4y2Ba是水位差;S为渗流段;gydF4y2Ba△gydF4y2BalgydF4y2Ba为渗流距离。However, by comparing and calculating, Eqs. (29gydF4y2Ba)及(gydF4y2Ba33gydF4y2Ba)是不同的。gydF4y2Ba

由此可见，以往的定量科学研究还存在一些问题。gydF4y2Ba

如何考虑乱流gydF4y2Ba

流体力学和渗流力学都讨论平流、紊流。本文所涉及的核心问题是流体运动的精确和整体规律，平流和湍流问题是次要问题，篇幅所限不能过多讨论。但必须指出的是:无论是平流还是紊流，其运行规律都遵循方程的规律。gydF4y2Ba29gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

流体是平流运动还是湍流运动只受两个因素的控制:驱动力的大小和通道的性质。驱动力与补给流量、渗流截面、滞水位面积、水位差、重力加速度等有关gydF4y2Ba

$ $ F = \压裂{F F} {} {} {E} = \压裂{{左\ρ\[{问^ {2}+ SQgt + SS_{年代}\离开({H_{1}——H_{2}} \右)g} \右]}}{年代}$ $gydF4y2Ba
(34)gydF4y2Ba

河道性质参数与河道断面大小、河道光滑度、孔隙度等因素有关。一般来说，当驱动力大，运行通道粗糙时，流体会以湍流的形式运动。然而，无论它如何运行，流体运行的基本规律是不变的。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

通过以上分析和研究，可以得出以下结论:gydF4y2Ba

  1. (1）gydF4y2Ba

    流体或渗流的运动遵循对立与作用统一的规律，对立与变化统一的规律，作用与变化统一的规律。渗水与滞水之间有对立统一的规律。gydF4y2Ba

  2. （2）gydF4y2Ba

    单一的方程不能准确、完整地描述流体或渗流的运动规律。只有统一的对立方程才能准确、完整地描述流体或渗流运动规律。gydF4y2Ba

  3. （3）gydF4y2Ba

    渗流与补给流量、渗流截面积、重力加速度、水位差、滞水分布面积之间存在直接的函数关系。但渗流量与渗流量、渗流距离没有直接的函数关系。滞留水位的增减与补给流量、渗流截面积、水位差、水位差分布面积、重力加速度、渗流时间等直接相关。gydF4y2Ba

  4. （4）gydF4y2Ba

    参数引入法不适合于渗流研究。渗流运动规律的研究必须采用自然规律本身所决定的科学方法。自然科学的方法是由对立作用的统一方程、变化的统一方程、作用与变化的统一方程所决定的。gydF4y2Ba

  5. （5）gydF4y2Ba

    流体运行机理:重力给予流体运行动力，但流体是否运行取决于是否有运行通道:如果有通道，流体就会运行;如果没有通道，它将停止运行;如果有通道但有阻力极限，则流动流量和停滞流量水平都会增加。gydF4y2Ba