关于达西定律介绍

[拼音]：Daxi dinglü

[外文]：Darcy，s law

揭示水在岩土孔隙中渗流规律的实验定律。它表述水在单位时间内通过多孔介质的渗流量Q ，与渗流路径长度A 成反比，与断面面积 A、上下两测压管的水头差ΔH成正比。试验装置见图。其表达式为此式称达西公式。式中k为比例常数，称为渗透系数。令

表示单位长度渗流路径的水头损失，称为水力坡度

表示通过单位面积的渗流量。它具有速度的量纲，也称渗透速度，上式可改写为

q =KI表明水在多孔介质中的渗透速度与水力坡度的一次方成正比，所以达西定律亦称线性渗透定律，它是渗流理论的基础。

法国水利工程师H.-P.-G.达西作了大量实验之后，于1856年得出这一实验定律。理论分析表明，从能量守恒定律也可导出类似的关系。因此，可把它引伸应用于非均质、各向异性介质的渗流问题和三维流动问题。

达西定律还可写成更一般的微分形式

式中K(θ)为渗透系数，在饱水带中θ为常数，故K不随θ而变，在非饱和带中为随含水量θ而变的变数；φ为土水势，在含水层中；Z 为某点的位置高度；p为该点压强;γ为水的容重。故含水层（饱和带）中的φ相当于水头H 。在毛细管支持水带，，Pc为毛细管压强。

达西定律的适用范围，尚未完全研究清楚。达西定律适用的上限有两种观点：一种认为达西定律适用于地下水的层流运动，另一种认为并非所有的地下水层流运动都能用达西定律来描述，有偏离达西定律的地下水层流运动存在，即达西定律适用的范围比层流的范围要小。这是因为随着渗透速度的增大，惯性力也增大，当惯性力接近摩擦阻力时，渗透速度与水力坡度之间不再是线性关系，偏离了达西定律。但此时尚未从层流转变为紊流。对于粘性土，有人认为还存在一个下限，即当地下水的流动克服起始水力坡度以后，才符合达西定律。大量实践表明，绝大多数情况下孔隙含水层中的渗流都能用达西定律描述，即使在裂隙和溶隙中的地下水运动，许多情况下也可用达西定律描述。但对某些巨大裂隙和暗河中地下水运动来说，当水力坡度较大时，达西定律不适用。

参考书目

1. 薛禹群、朱学愚编著：《地下水动力学》，地质出版社，北京，1979。

参考文章

• 达西定律Darcy’sLaw地球科学