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字词 达西定律
类别 中英文字词句释义及详细解析
释义

达西定律Darcy′law

水在多孔介质中流动的规律。这是法国人达西(H.Darcy)于1856年通过均质砂滤层的渗透试验得出的,也适用于土壤中水的流动。定义为:单位时间内通过单位断面的水的容积(水的流量q)与水压梯度成正比。式中:L为水的流程;△H/L为水压梯度;K为土壤导水率。在饱和流中,K为常数,q只随水压梯度大小而变化。在非饱和流中,K不是常数,随土壤水饱和度不同而不同。
在饱和流条件下的应用 公式中导水率对一种土壤是常数,则(1)式可写成:
在饱和土壤中,所有孔隙充满水并连续流动,导水率为最大(Ks),此时水压梯度最大而等于1(如无地面水层),则q等于Ks。后者称为土壤饱和导水率,其值大小与土壤孔径大小分布有关,是土壤水分物理特性指标。对农田灌溉、排水及水利工程设计是个重要参数(见彩色图版“饱和导水率测定装置”)。
因达西定律是从均质砂滤层试验得出的经验性公式,而土壤多为非均质土,水头沿着水流方向并非完全呈线性变化,则可将达西定律以微分形式表达,如下式式中:dH/dL和d/dz分别是水头和水势对距离的微分值;负号表示水流方向向着水头梯度(或水势梯度)降低方向流动。对于三维空间内饱和水流运动,达西定律可用下式表达:式中:▽为三维空间微分算符;▽H表示三维空间水头梯度。此式为多变量微分,故用偏微分号。在饱和流条件下,一维垂直渗流系数K可表示土壤透水性指标,它具有速度的量纲(LT-1),常以厘米/秒或用米/日表示。
达西定律在饱和水流条件下,只适用水流慢的层流状态。如果水流呈紊流状态,因流速大,通量与水头梯度不再呈线性相关。在粘土介质细孔中可出现偏离达西定律的情况。如水头(水势)梯度低于一定值时,通量为零(不流动)或低于达西定律预示的值,这种情况可能是粘土比面特大,孔隙中水分受极强吸附力作用之故。
达西定律在非饱和条件下应用 在非饱和土壤中也同样可应用达西定律,这是理查德(L.A.Richards)在1931年首先提出的,在形式上和饱和流一样。以上三式中,通量q与水势梯度▽(或▽H)成比例变化,同达西定律原理是一致的。但在非饱和水流条件下,比例系数K是土壤含水率或基质势(或水头)的函数,用K(θ)或K(m)表达,亦即土壤非饱和导水率。由于非饱和水流运动的推动力主要是基质势和重力势,以上三式任取其一式,用分势表示得下式:式中:▽z的正负号按重力势座标原点位置来决定,自原点向上为正,向下为负。非饱和导水率K(θ)也可表示为K(m)。在直角坐标系中,非饱和流达西定律沿三维方向的表达式:非饱和导水率是随土壤含水量的减少或随基质势的降低而下降,其主要原因有:❶过水截面积逐渐减少。
❷水流通过孔隙的阻力逐渐增大。
❸水流途径弯曲度和距离增加。

达西定律Darcy's law

土壤饱和水流(即渗流)的基本定律。单位时间通过垂直于水流方向的单位截面积的水流量与水力势梯度成正比,即:

或均质的孔隙介质中渗透流速与水力坡度的一次方成比例,并与土壤的性质有关,即v=ksJ。式中q为水流通量、L为流经路线的直线长度、△H为水流路线两端的水力势差、比例常数ks为饱和导水率;v为渗透流速、J为水力坡度。它反映了渗流能量损失与渗流速度之间的基本关系。该定律为法国工程师达西(Darcy)于1856年发现的,除适用于描述一般土壤的饱和水流外,也可用于描述非饱和水流,不过在非饱和条件下导水率不是常数而是含水量的函数,水力势不是压力势与重力势之和而是基质势与重力势之和。
达西定律

达西定律daxi dinglu

地下水在岩土空隙中运动的渗流定律之一。地下水在岩土空隙中运动,由于空隙大小、形状和连通性千变万化,十分复杂,这样水流中的每一个质点都处在不同的运动状态中,如完整地、真实地研究每个空隙中水流的运动特征,是无法做到的,且对实际应用也毫无意义。为了简化研究,提出了渗流的概念。渗流是一种人为的假想水流,用渗流去代替真实水流。这种水流不但在空隙中发生流动,而且还在被岩土颗粒所占据的实体空间流动,即整个断面全部被水充满。另一方面,又为了使这种假想水流尽可能反映真实水流的情况,规定了渗流的流量、水头等水力要素与实际水流相等。这样,在研究水流的运动特征时,渗流与实际水流之间的差别主要在水流速度上。含水层中渗流运动规律最早由法国水力学家H·达西在实验室内用砂做了大量试验所揭示(参见王大纯等编,水文地质学基础,1986年第一版,31~33页),其表达式为V=KI。式中:V—渗透速度(米/日);I—水力坡度,即单位距离内的水头差;K—渗透系数(米/日)(参见渗透系数条)。公式表示水在多孔介质中的渗透速度与水力坡度一次方成正比,所以,又称为线性渗透定律。是地下水层流运动的基本规律描述。显然假想的渗透流速小于实际流速,两者的关系为V=nu,其中n为岩土的空隙度,以小数表示。

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达西定律

又称“线性渗透定律”。法国水利学家达西(H.Darcy)在1856年根据大量室内砂层渗流实验总结出来的。实验结果:Q=KFI,即通过岩土孔隙的渗流量(Q)与过水断面积(F)和水力坡度(I)成正比,式中K为渗透系数。若以F除以两端得Q/F=KI,即V=KI表明渗透速度与水力坡度成正比,此种关系称为达西定律。它仅适用于地下水的层流运动。由于地下水渗透速度缓慢,大多数属于层流,因此达西定律在研究地下水运动中得到最广泛的应用。

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