关于达西定律介绍

[拼音]：Daxi dinglü

[外文]：Darcy's law

反映水在岩土中渗透的线性关系的定律。1856年法国水力工程师H.达西为解决第戎市供水，通过砂的渗透试验（见图）获得结果为

式中Q为单位时间通过的水量，即渗流量；A为渗透过水断面的面积；△H和L分别为两渗透过水断面上的水头H1与H2的差值及两断面间距离;比例系数K称为渗透系数或水力传导系数。令 表示单位长度渗透途径的水头损失，称为水力坡度。

表示通过过水断面单位面积的水量，也称渗透速度。于是得到V=KI表示形式的达西定律。

由于水在多孔隙介质中渗流的渗透速度与水力坡度成线形关系，故又称为线性渗透定律。

虽然达西进行试验的条件是均质、各向同性介质、一维的渗流，但可推广用于非均质各向异性介质、三维的渗流问题。同样也适用于非饱水带中水的渗流问题。其不同于饱水带中的渗流之处在于达西定律的表达式

式中k（θ）为非饱水带的渗透系数,它随含水率θ而变化，gradφ为水力势φ 的水力梯度。

达西定律的适用范围尚未研究清楚。现在世界上有两种不同认识：一种认为层流条件下的渗流均符合于达西定律；另一种认为不是全部层流范围内都能适用，达西定律的适用范围比层流的范围要小。判别层流与紊流的无量纲雷诺数Re的表示式为

式中v为地下水的渗透速度;d为岩土颗粒的平均直径;v为水的运动粘滞系数。达西定律适用的上限为Re=1～10；下限为地下水起始水力坡度，即产生重力水流动的临界状态。大量实践表明，绝大多数情况下它适用于孔隙含水层中的渗流。对于井孔周围或基坑边缘，由于强烈抽水形成紊流状态渗流时，则不能适用。对于一定条件下的裂隙含水层与岩溶含水层中的渗流也可应用达西定律。

达西试验总结出的规律性认识，在理论上从能量守恒定律推导，也得到证实。达西定律是渗流理论的重要基础。它的出现是地下水动力学作为一门学科的诞生开始。

参考书目

1. H.Darcy,Les fontaines publiques de La Ville deDijon,V.Dalmont,Paris,1856.

参考文章

• 达西定律Darcy’sLaw地球科学