本發(fā)明涉及一種滲流規(guī)律研究的方法及實驗裝置，其屬于流體動力學和滲流動力學研究領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
過去，人們研究地下水運動現(xiàn)象的理論依據(jù)主要是達爾西定律，而達爾西定律是一個存在很大缺陷的定律，不能正確指導(dǎo)人們研究滲流運動規(guī)律，所以，在實際問題解決中，人們經(jīng)常遇到困惑。達爾西定律缺陷是先天性的，達爾西滲流實驗和定律是建立在一個不完整的動力學觀念基礎(chǔ)上的。達爾西認為，控制地下水運動的動力來源是水頭壓力，除此之外沒有別的動力存在，所以，達爾西的滲流實驗只考慮水位差與滲流量兩者之間的關(guān)系，進而根據(jù)實驗結(jié)果得到了達爾西的滲流定律：滲流量與水位差量(H-h)成正比，與滲流斷面面積S成正比，與滲流距離L成反比。其數(shù)學表達式為在實際問題研究中，人們發(fā)現(xiàn)，控制地下水運動的因素主要有兩方面：其一是整個水流體體系的初始動量和其受的驅(qū)動作用量，其二是控制地下水運動的地層性質(zhì)(包括阻水性質(zhì)和透水性質(zhì)，即阻水能力、阻水率和通水能力、通水率兩方面性質(zhì))。滲流量與滲流距離沒有任何關(guān)系，而與滲流空隙大小存在直接關(guān)系。例如，只要存在空隙，不管多遠，水流在作用控制下都可以流過去，若沒有空隙，就沒有任何滲流量，無論是多么短的距離都不會有任何滲流量。水位壓力雖然可以構(gòu)成滲流運動的一個動力來源之一，但它并不是控制地下水運動的唯一動力，并且，水位高度生成于源頭給水和此處阻水并存水的客觀條件，即與滲流量一樣，水位也是滲流系統(tǒng)中水流體受作用的必然產(chǎn)物。源頭給水水體受的作用量和此處限制流動的阻水、存水條件造就了水位的形成，源頭給水水體受的作用量和地層允許地下水滲流的空隙造就了滲流量的生成。這種客觀事實與達爾西實驗、定律都是大相徑庭的，很難融合，這表明達爾西定律存在缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種有關(guān)滲流規(guī)律研究的方法，以及利用該方法研究滲流規(guī)律的實驗裝置。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：地下無排泄通道，供水源流量Q的一部分通過滲流通道滲流到儲水盆地，滲流量是q，滲流斷面的面積是S，滲流斷面的孔隙度是E；另一部分在供水源區(qū)域生成水位高度為H；在滲流區(qū)下游，由滲流量和下游阻止水流動的障礙物生成的阻力導(dǎo)致生成下游水的水位高度為h，以及排泄流量qp，這些量間存在著天然的平衡統(tǒng)一關(guān)系規(guī)律，這種關(guān)系規(guī)律如下：根據(jù)作用學研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，研究地下水運動規(guī)律有一種新的方法叫做作用對立統(tǒng)一理論方法。即，由方程組確定的理論方法。根據(jù)作用學，控制滲流運動的作用量來自供水源源頭，其量的大小與供水源流量Q、滲水流斷面面積S、水頭壓力差△h＝H-h、水位分布面積Sh以及滲流斷面的孔隙度E有關(guān)，即，控制滲流運動的作用量是滲流運動的實際動量為該動量等于虛作用量，即滲流受的阻礙作用量是該作用量等于流體受的實作用量的負值，即又因為所以，因此，(H-h)g＝T[Q2/S+(H-h)g].由此得到描述滲流規(guī)律的方程組該方程組明確了滲流量、水位壓力、供水流量之間的關(guān)系規(guī)律，為指導(dǎo)人們完成地下水運動規(guī)律提供了方程與方法。由該方程組得知，當供水流量等于零時，即當Q＝0時，滲流量直接受水位壓和滲流孔隙度兩種因素控制，即當Q＝0、h≤0時，當Q＞0、H≤0、h≤0時，q＝EQ，此時，滲流量只與孔隙度、供水流量大小有關(guān)。一種滲流規(guī)律研究的實驗裝置，包括地下本體，所述地下本體內(nèi)設(shè)有供水源區(qū)域和儲水盆地區(qū)域，所述供水源區(qū)域與地下水區(qū)域通過滲流通道連通；所述儲水盆地區(qū)域的底部設(shè)有自然排泄流通道，所述儲水盆地區(qū)域內(nèi)設(shè)有人工排泄流通道。本發(fā)明的有益效果是：可以正確說明滲流運行規(guī)律與探測方法，查明供水源流量、排泄流流量、供水源區(qū)水位、排泄區(qū)水位、供水源區(qū)水體分布面積、排泄區(qū)水體分布面積、滲流量、滲流斷面孔隙度和排泄斷面孔隙度等，從而根據(jù)本發(fā)明所解釋的規(guī)律建立方程，求出所需要的未知量，進而解決水文地質(zhì)問題或礦井涌水預(yù)測等方面的工程問題。附圖說明圖1描述自然界存在的滲流體系包括補給流和滲流兩個要素，其狀態(tài)處于自然平衡狀態(tài)；圖2描述自然界存在的滲流體系包括補給流、滲流和排泄流三個要素，其狀態(tài)處于自然平衡狀態(tài)；圖3描述自然界中存在的滲流平衡狀態(tài)被抽水井抽水工程打破后建立起新的平衡狀態(tài)；圖4描述自然界中存在的滲流平衡狀態(tài)被礦井工程打破后建立起來的新平衡狀態(tài)。在圖中，1、地下本體；2、地面；3、儲水盆地區(qū)域；4、地下水水位線；5、滲流通道；6、供水源水位線；7、供水源區(qū)域；8、自然排泄流通道；9、抽水井；10、礦井。具體實施方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。在圖1所示滲流體系中，滲流運動體系中的排泄通道在地面上，位置較高，排泄流量q等于滲流量q1。即，q＝q1.可見，滲流量與水源供水流量和滲流通道的可滲、可流性質(zhì)特征值(或叫做孔隙度的參數(shù))存在直接關(guān)系，與水位梯度也有聯(lián)系；水位差與供水流量存在直接關(guān)系，與不可滲性質(zhì)特征值(或叫做密實度或阻水率的參數(shù))有直接關(guān)系。但是，滲流量與供水流量之間的關(guān)系并不是達爾西定律所描述的那種關(guān)系。圖2所示實驗所描述的滲流運動體系中，儲水盆地區(qū)域的底部的排泄通道位置較低，所示滲流體系中的水位h值有可能小于等于0，也有可能不存在。但是，這不影響滲流量與供水流量、水頭壓力三者之間的關(guān)系規(guī)律。即，在圖2所示體系中，滲流量與供水流量、水頭梯度三者之間的關(guān)系規(guī)律保持不變。但是，在圖2所示滲流體系中，滲流量與排泄流量之間的關(guān)系與圖1所示關(guān)系有很大差別。在圖2所示滲流體系中，滲流量與排泄流量之間的關(guān)系式為q＝q1+E2sv.式中，q表示從供水水源滲到地下水盆地的滲流量；q1表示排泄流量；s表示水位面積；v表示水位上升的速度，h表示儲水盆地地下水水位的高度，t表示水位生成的時間；E2表示儲水盆地地層的孔隙度。由于q1＝E1q，E1表示排泄通道的孔隙度，所以，式中，T1表示排泄通道的密實度，叫排泄通道的實度，等于排泄通道的阻水率。如果E1＝E2，則有圖3所示滲流體系中增加了抽水井，打破了原來地下水滲流體系的自然平衡狀態(tài)。大家知道，打井、進行抽水試驗的主要目的是了解、掌握打井區(qū)域地下水的滲流規(guī)律或說是地下水的賦存狀態(tài)，滲流量q等于排泄流流量q1、排水井抽水量q2和盆地滯留水量三者之和。即qt＝q1t+E′sh.由于抽水量q2、水位h都是已知量，所以，只要查明盆地孔隙度E′和排泄流量q1，我們就可以確定供給地下水盆地的滲流量q值。圖4所示實驗裝置與圖3所示實驗裝置的差別為：礦井比抽水井的開拓空間增大，與滲流運動相關(guān)的各個量之間的相互關(guān)系并沒有改變。但是，一般情況下，由于礦井的大量排水，使礦井的地下水自然排泄流中斷，即q1＝0，從而規(guī)定礦井涌水量q3就等于供水水源補給的滲流量與礦井區(qū)地層滯留水量之差。即另外，在勘探階段，人們總是通過圖3所示系統(tǒng)來認識地下水情況，進而得出結(jié)論，然后，根據(jù)所得結(jié)論來預(yù)測未來建設(shè)的礦井涌水情況，即預(yù)測圖4條件下的礦井涌水量。據(jù)研究，這種探測與預(yù)測可根據(jù)如下公式來進行：式中，E鉆孔表示鉆孔圍巖的孔隙度；E礦井表示礦井圍巖的孔隙度；Q礦井表示礦井涌水量；Q礦井表示鉆孔涌水量。由于所以，我們就將礦井預(yù)測問題歸結(jié)為鉆孔孔壁孔隙的面積S鉆孔孔隙、鉆孔孔壁的面積S鉆孔孔壁、礦井井巷工程圍巖的孔隙面積S礦井工程圍巖孔隙、礦井井巷工程圍巖面積S礦井工程圍巖與鉆孔用水量和礦井涌水量之間關(guān)系的研究。即在在水文地質(zhì)調(diào)查與勘探過程，具體操作就是根據(jù)本發(fā)明所揭示規(guī)律與方法要求，查明供水流流量、排泄流流量、供水源區(qū)水位、排泄區(qū)水位、供水源區(qū)水體分布面積、排泄區(qū)水體分布面積、滲流量、滲流斷面孔隙度和排泄斷面孔隙度等，從而根據(jù)本發(fā)明所解釋的規(guī)律建立方程，求出所需要的未知量，進而解決水文地質(zhì)問題或礦井涌水預(yù)測等方面的工程問題。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。