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电比拟法

电比拟法渗流场与电场对比图 现有的电比拟试验中,测量电场等位线的设备都是基于桥式结线原理,其示意图如图2所示。图中V1、V2为两个汇流板,其间并联一个可变电阻。A 为检流计,一端接于可变电阻(接触点在3),另一端接于探针B。当探针针头放于模型盘(内装导电液)中的4点时,若通过检流计的电流为零,可以确定出第4点的电位V4。

用具有电阻的电场比拟渗流场进行试验,以解决渗流问题的方法。这一方法由苏联水力学家H.H.巴甫洛夫斯基在1922年正式发表,可用以解决复杂边界的渗流问题,包括具有浸润面的或空间的渗流问题。由于工作量小而精度较高,大型水利工程中具有复杂边界条件的渗流问题常借助这一方法求解。

渗流场与电场相似性的对比

电场中的物理量和渗流场中的水力要素存在着一系列的相似关系,如表所示。

根据上述相似关系,只要制作一个电学模型,使电场与渗流场保持几何相似、导电性质和渗透性质相似以及边界条件相对应(渗流区的等水头边界在模型电场中应作成等电位边界,并在数值上保持一定的比例;渗流区的不透水边界,在模型电场中应作成不导电的绝缘边界),并通过试验测出模型电场的等电位线,就可得出与之相应的渗流场中的等势线。有了等势线后,可以补画流线作出流网,也可在模型中将等电位边界与绝缘边界互相置换,再进行一次电比拟试验来定出流线(见图 1)。

图1 电比拟法渗流场与电场对比图

现有的电比拟试验中,测量电场等位线的设备都是基于桥式结线原理,其示意图如图2所示。图中V1、V2为两个汇流板,其间并联一个可变电阻。A 为检流计,一端接于可变电阻(接触点在3),另一端接于探针B。当探针针头放于模型盘(内装导电液)中的4点时,若通过检流计的电流为零,可以确定出第4点的电位V4。使R1与R2的电阻比值保持固定,继续移动探针,则可找出一条等电位线PQ,其电位为V4。改变电阻R1和R2的比值,重复以上步骤,即可得出若干条等电位线。

图2 电比拟法接线图

对于由不同渗透系数的土壤组成的渗透区也可进行电比拟试验,但需使模型中所使用的导电溶液的导电率σ与渗透系数K成比例,即:

σ1∶K1=σ2∶K2=……=σn∶Kn