5达西定律及适用范围

达西定律及其适用范围
达西定律描述:
Q = Kωh/L = KωI (达西公式)
式中:Q—渗透流量(出口处流量,通过砂柱各断面的流量);
ω—过水断面(在实验中相当于砂柱横断面积);
h—水头损失(h=H1-H2,即上下游过水断面的水头差);
L—渗透途径(上下游过水断面的距离);
I—水力梯度(相当于h/L,即水头差除以渗透途径);
K—渗透系数。
由水力学可知,通过某一断面的流量Q等于流速V与过水断面ω的乘积,即: Q = ωV 即V = Q/ω
则可得达西定律可以写为另一种形式,即:V = KI
水在多孔介质中的渗透流速与水力梯度的一次方成正比——达西定律(线性渗透定律)。
水力梯度I的定义:沿渗透途径水头损失与相应渗透途径长度的比值。
适用范围:
渗透流速V与水力梯度I的一次方成正比,故达西定律又称线性渗透定律。
但多次实验表明,只有雷诺数(Re)≤1-10之间某一数值的层流运动才服从达西定律,超过此范围,V与I不是线性关系。
绝大多数情况下,地下水的运动都符合线性渗透定律,因此,达西定律适用范围很广。它不仅是水文地质定量计算的基础,还是定性分析各种水文地质过程的重要依据。深入掌握达西定律的物理实质,灵活的运用它来分析问题,是水文地质工作者应当具备的基本功。
达西定


律具体适用范围为:
存在一个临界雷诺数Re临(1~10), Re临是达西定律成立的上限,当Re< Re临,即低雷诺数时,属低速流,这时该区域内达西定律适用。
当Re临<Re<20~60时,出现一个过渡带,从层流运动过渡到非线性层流运动。
高雷诺数时为紊流,达西定律失效。



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