实验三 达西渗流实验
实验三 达西渗流实验
达尔西仪法
一、实验仪器
1．达西仪（图 3-1） ，分别装有不同粒径的均质试样：①砾石（粒径 5~10mm） ；②粗砂 （粒径 0.6~0.9mm） ；③砂砾混合（①与②的混合样） 。
图 3-1 达西仪装置图
1—试样；2—进水开关；3—出水管；4—测压管；5—仪器架；6—排气管
2．秒表。 。 3．量筒（100ml,500ml 各一个） 4．直尺。 5．计算器。
渗透速 度V (cm/s)
测压管水位
H (cm)
水位差 H (cm)
平均水位 差
水 渗透 力 系数 坡
平均 渗透 系数
H 1 H 2 H3
H1 -
H2 -
H (cm)
K
度 K (c
数
(s)
H2
H3
I
(cm/s)
m/s)
平 均
仪器内径 D 9.4cm （℃） 实验日期 同组成员
渗透试样断面积 70.0cm
L
） ；记入（表
3．测定水头 待 a、b、c 三个测压管的水位稳定后，读出各测压管的水头值，记入（表 3-1）中。 4．测定流量 在进行步骤 3 的同时，利用秒表和量筒测量 t 时间内水管流出的水体积，及时计算流量
Q 。连测两次，使流量的相对误差小于 5％[相对误差
入（表 3-1） 。
Q 2 Q1 (Q1 Q 2 ) / 2
图 3-2 70 型渗透仪装置
1-金属筒；2-测压板；3-供水瓶；4-测压管；5-溢水管；6-泄水管；
7-调水管；8-支架；9-供水管；10-调水夹；11 量筒
二、实验步骤
1．仪器安装后，将调节管 7 与供水管 9 接通，使水从仪器底部流入，直至平铜网顶面 为止；关管夹 10。 2．装填试样： （1）将试样分层（每层厚约 2～3 厘米）装入金属圆筒，每层均用捣棒轻轻捣实，以控 制孔隙比，如试样含有细粒的粘性土，则应在金属网上铺上一层粗砂（厚约 2 厘米）作为缓 冲层，以防细颗粒被水冲走。 （2）每层试样装好，缓慢地打开管夹，使水由仪器底部向上渗透，使试样逐渐饱和， 但应保持水面不高出试样顶面，等饱和后关管夹，饱和时应注意测压管中水面上升的情况， 玻璃管中有无气泡，若发现有气泡，应设法排除。 （3）如此继续分层装入试样并饱和，直至试样装到高出上测压孔 3～4 厘米为止，最后 在试样上部放约 2～3 厘米厚的砾石作为缓冲层，以防供水时冲刷试样。 3．饱和试样：将调节管在支架上移动，使其管口高于溢水孔，关管夹，将供水管与调 节管分开，将供水管置于圆筒内，开管夹使水由顶部注入仪器，到水面与溢水孔齐平为止， 多出的水由溢水孔流出以保持水位固定， 检查测压管水位是否同一水平， 各测压管水位相差 0.5 毫米以内为准，否则表示仪器内有漏水或集气现象，应设法纠正。 4．水流渗透：将调节管管口位于试样上部 2／3 高度处，使金属筒内产生水位差，水即 通过试样渗透，经调节管流出，此时金属圆筒应注意保持水面不变。 5．观测：当测压管水位稳定后（在 5 分钟内测压管水位变动不超过 0.5 毫米，或两次 所测流量差不超过 5％为准） ，记录测压管水位值（读弯月面下缘估计到 0.1 厘米） ，并计算 各测压管间的水位差 H ，同时测量一定时间的水量和水的温度。 6．再次渗透：将调节管管口放置试样中部及下部 1／3 试样高度处，以变更水力梯度。 7．取多次实验渗透系数平均值，作为实验样的平均渗透系数。
达西实验报告
达西定律验证实验报告一、实验目的通过进行本实验，测定均质砂的渗透系数K 值以及渗过砂体的渗流量与水头损失的关系，验证渗流的达西定律。
二、实验类型验证型三、实验仪器在直立圆筒中装入均质砂，底部装一块滤板，实验用水由带溢水装置的供水桶供给，恒定水流由砂体下部进入，渗过砂体的水由圆筒顶溢出，用量筒与停表测定渗流量Q ；在圆筒侧壁上装两只测压管，以测定渗流水头损失。
供水桶可上下移动以改变实验水头与流量。
四、实验原理液体在孔隙介质中流动时，由于粘滞性作用将会产生能量损失。
达西（Henri Darcy ）在1852-1855年间通过实验，总结得出渗流能 量损失与渗流速度成一次方的线性规律，后人称为达西定律。
由于渗流速度很小，故速度水头可以忽略不计。
因此总水头H 可用测管水头h 来表示，水头损失h w 可用测管水头差来表示，即γ/p z h H +==，21h h H h W -=∆=于是，水力坡度J 可用测管水头坡度来表示L H L h J W //∆==式中：l 为两个测压管孔之间距离；h 1与h 2为两个测压孔的测管水头。
达西通过大量实验，得到圆筒内渗流量Q 与圆筒断面积A 和水力坡度J 成正比，并和土壤的透水性能有关，所建立基本关系式如下：kAJ Q =kJ A Q v ==/式中v 为渗流简化模型的断面平均流速；系数K 为反映孔隙介质透水性能的综合系数，称为渗透系数。
实验中的渗流区为一圆柱形的均质砂体，属于均匀渗流，可以认为各点的流动状态是相同的，任意点的渗流流速u 等于断面平均渗流流速，因此达西定律也可以表示为：kJ u =上式表明，渗流的水力坡度，即单位距离上的水头损失与渗流流速的一次方成正比，因此称为渗流线性定律渗流雷诺数用下列经验公式求：νe vd n 23.075.01Re +=式中d e 为砂样有效粒径、n 为孔隙率。
五、实验内容和要求（一）实验内容1．记录基本常数，包括实验圆筒内径D 、测孔间距l 及砂样有效粒径d e 、孔隙率n 与水温。
达西渗流实验报告
达西渗流实验报告引言达西渗流实验是一种通过测量孔隙介质中流体流动的实验，以研究孔隙介质的渗透性、渗透率等物理特性的方法。
本实验通过使用达西渗流仪对不同孔隙介质进行实验，研究不同孔隙率、不同渗透率条件下渗流的规律，为孔隙介质的研究提供一定的参考。
实验原理达西渗流实验是利用达西渗流仪对孔隙介质中流体流动进行测量的实验方法。
达西渗流仪包括一个圆筒形容器和一个注射器，通过注射器向圆筒形容器内注入一定压力的流体，使流体在孔隙介质中流动。
通过对流体流动的速度、压力等参数进行测量，可以得到孔隙介质的渗透性、渗透率等物理特性。
实验步骤1.准备工作（1）清洗达西渗流仪，将其内部和外部彻底清洗干净，以避免实验误差。
（2）准备不同孔隙率、不同渗透率的样品，将样品分别放入达西渗流仪容器中。
2.实验操作（1）将注射器插入达西渗流仪顶部，注入一定压力的流体，使其流经孔隙介质。
（2）测量流体流动的速度、压力等参数，记录实验数据。
3.实验结果分析（1）根据测量数据，计算孔隙介质的渗透性、渗透率等参数。
（2）分析不同孔隙率、不同渗透率条件下的流体流动规律和物理特性。
实验结果通过实验测量，我们得到了不同孔隙率、不同渗透率条件下的流体流动速度、压力等参数，计算出了孔隙介质的渗透性、渗透率等物理参数。
我们发现，不同孔隙率、不同渗透率条件下流体流动规律具有一定的差异，渗透率越大，流体流动速度越快，渗透性也越好。
此外，我们还发现，渗透率和孔隙率之间存在一定的关系，随着孔隙率的增加，渗透率也会增加。
结论通过达西渗流实验，我们得出了不同孔隙率、不同渗透率条件下的渗透性、渗透率等物理参数，研究了孔隙介质的渗透性、渗透率等物理特性。
本实验结果表明，渗透率和孔隙率之间存在一定的关系，随着孔隙率的增加，渗透率也会增加，同时渗透率越大，流体流动速度越快，渗透性也越好。
本实验结果对于孔隙介质的研究和应用具有一定的参考价值。
水文地质学基础实验(二) 达西渗流实验(岩石渗透系数的实验室测定)
实验二
达西渗流实验(岩石渗 透系数的实验室测定)
地下水在岩石空隙中的运动 称为渗流。当水力坡度等于1时的 渗透速度为水的渗透系数。渗透 系数是表征地下水在岩石空隙中 渗透性能的指标, 是进行地下水资 源评价、地下水中污染物迁移等 各种水文地质研究和计算的重要 参数。也是学生今后从事水文地 质工作首先测定的最主要参数。
七、实验时注意事项
1、试验前一定要检察连接水 头板的胶管和玻玻管中有无气泡, 需先排除后才能做。
2、计算时单位换算要统一成 厘米克秒制。
八、撰写实验报告 主要包括分析本实验所得结
果的正确性都受何条件影响和对 本实验讲义后面思考题的解释。
石家庄经济学院工程学院
水文与水资源工程教研室监制
2004. 11
Q = KωI 或 V = KI
上式中Q、ω、I 均可在试验 中测得, 则渗透系数K也就求出。
三、测定装置及所用仪器设备
四、测定步骤
五、实验数据记录表
测流 实测 渗透 测 压 管
实验 量 的水 流量 水 位 次数 时间 体积 (cm3/s) (cm)
( s ) (cm3) Q H1 H2
水位 水力 水的
差值 坡度
温度
(cm) (ΔH / L) H1━H2 I
(℃)
渗透 系数
(cm/s) K
平均
D;___________
L;____________
六、计算 由达西定律得： K = Q / ( Iω) I = (H1― H2) / L ω= ( D2 ) / 4
式中：L为达西仪侧面两水位
观测孔中心距离, D为达西仪园筒 内径, 均可用盒尺量出; 将实验记 录表中相应数据代入上式,即可求 出渗透系数K,最后取其平均值。
达西渗透实验指导书
达西渗透实验1实验目的（1） 测定均质沙的渗透系数k 值；（2） 测定通过沙体的渗透流量与水头损失的关系，验证达西定律。
（3） 通过试验，确定水流通过沙体的雷诺数，判别达西定律的适用范围。
2.实验设备与仪器实验设备由活动盛水容器、溢流板、进水管、滤板、盛沙桶、溢流管和测压管组成。
测量仪器为量筒、秒表、温度计。
3.实验原理液体在空隙介质中流动时，由于液体具有粘性，在液体流动中会引起水头损失1856年法国工程师H.Darcg 在装满沙的圆筒中进行实验。
因为渗流流速极为微小，所以流速水头可以忽略不计。
因此总水头H 可以用测压管水头h 来表示。
水头损失h w 可以用测压管水头差来表示，即γ/p Z h H +== （1） 21-h h h w = （2） 水力坡度可用测压管水头坡度来表示，即 Lh h L h J w 21-==达西分析了大量的实验资料表明，渗流量Q 与圆筒断面面积A 及水头损失h w 成正比，与断面间距L 成反比，并和土壤的透水性有关，达西得到了如下基本关系式L h h kAkAJ Q 21-== （3） Lh h k kJ A Qv 21-=== （4）)/(AJ Q k = （5） 式中，v 为渗流的断面平均流速；γ/111p Z h +=，γ/222p Z h +=， k 为反映孔隙介质透水性能的一个综合系数，即渗透系数。
式（3）~（5）所表示的关系称为达西定律，它是渗流的基本定律。
由式（4）可以看出，渗透速度V 与水力坡度J 成线性关系，所以达西定律又称为线性渗流定律。
渗透系数k 是反映土壤透水性的一个综合指标，其大小主要取决于土壤颗粒的形状、大小、均匀程度以及地质构造等孔隙介质的特性，同时也和流体的物性如粘滞性和重度等有关。
因此k 值将随孔隙介质的不同而不同；对于同一介质，也因流体的不同而有差别；即使同一流体，当温度变化时重度和粘滞系数也有所变化，因而k 值也有所变化。
4渗流流态的判别地下水的运动也存在层流和紊流两种流态。
达西渗透率实验原理-概述说明以及解释
达西渗透率实验原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述：达西渗透率实验是一种用来研究岩石渗透性的常见实验方法。
渗透率是描述岩石内部连通孔隙中流体传输能力的重要参数。
通过达西渗透率实验，可以了解岩石的孔隙结构、渗透性大小以及流体在岩石中的流动特性。
本文将对达西渗透率实验的原理、实验步骤以及数据分析方法进行详细阐述，以期为岩石渗透性研究提供参考。
1.2文章结构文章结构部分包括了文章的整体框架和主要内容安排。
本文的结构如下:1. 引言1.1 概述1.2 文章结构1.3 目的2. 正文2.1 第一个要点2.2 第二个要点3. 结论3.1 总结3.2 展望在引言部分，我们将简要介绍达西渗透率实验的背景和意义，明确本文的研究对象和研究目的。
在正文部分，我们将详细探讨达西渗透率实验的原理、方法及实验过程中的关键要点。
在结论部分，我们将总结本文的研究成果，展望未来相关研究的发展方向。
整个文章结构清晰，层次分明，对读者理解文章内容和主旨具有指导作用。
1.3 目的：本实验旨在探究达西渗透率实验原理，深入了解达西定律在地下水流动中的应用。
通过此实验，可以进一步了解地下水的流动规律，为地下水资源的合理开发和利用提供理论支持。
同时，通过实验结果的分析和总结，可以验证达西定律在实际工程中的适用性，为相关领域的研究和应用提供参考依据。
通过本实验的开展，旨在增进学生对地下水流动规律的认识，提高实验操作能力和科研素养，培养学生的实践能力和创新意识。
2.正文2.1 第一个要点: 达西渗透率实验原理达西渗透率实验是一种常用的测量地层渗透率的实验方法，通过此实验可以了解地层岩石的渗透性能。
实验原理基于达西定律，即根据岩石的孔隙结构和渗透性能，通过一定的实验装置和流体介质，在一定时间内施加一定的压力，测量介质的流速和压力变化，从而计算出地层的渗透率。
在达西渗透率实验中，需要准备好实验装置，包括实验室压力容器、流体介质、测量仪器等。
达西实验报告
《水文地质学基础》实验报告实验名称：达西定律实验实验人：实验日期：一、实验目的1、测定渗透砂体的渗透量与水头损失的关系，验证渗流的达西定律。
2、测定均质砂的渗透系数K值;二、实验设备：1.供水器装置（马氏瓶）：以法国物理学家Mariotte的马利奥特瓶装置，是一种能控制水位又能自动连续补给水的量测装置。
2.渗透装置（试样筒）：有机玻璃圆筒，上部设有进水孔，底部装有过滤板，下端有出水孔，供测量渗流量用。
侧面有三个测压孔。
3.测压装置（测压板和测压管）：在测压板上装有三根5－8mm带刻度的玻璃管，分别与试样筒上的三个测压孔连接，用于测定三个断面上的测压水位。
三个测压管用胶管分别与试样筒相应的管孔连结。
4.排水装置：在测压板上均匀分布有一系列的圆孔，用于调节排水水位。
其它设备有：100m1的量筒、水槽、漏斗、捣捧、装样杯、秒表、温度计、管夹、胶皮管及吸气球等。
三、实验原理：达西通过大量实验，得到圆筒过水断面的渗流量Q与圆筒断面F和水力坡度I成正比，并和土壤的透水性能有关，所建立基本关系式如下：式中：v---为渗流简化模型的断面平均流速；K---为岩石的渗透系数，反映了孔隙介质透水性能。
四、实验步骤：1.检查仪器设备是否齐全、完好。
胶管与仪器连结处是否漏气漏水或堵塞。
2.装样：岩样有两种，即原状样和扰动样。
原状样就是在野外取来土柱直接装到渗透装置（有机玻璃圆筒）内；扰动样则要按天然容重分层捣实，尽量接近天然状态，否则就没有实验意义了。
装样前，在过滤筛板上放二层铜丝网，然后装样，每装3—5cm厚时，用捣捧轻击数次，并测定试样的孔隙度或容重，使其结构尽量符合实际状态。
重复上述过程，直至试样超过最上一个测压孔以上5cm为止。
3.饱和试样（因达西定律是饱水带重力水运动的基本定律）：先将排水水位调节高于试样水面，饱和试样时要自上而下进行注水（便于排气），打开供水管夹，待试样表面出现水膜时（即饱和了），立即关闭供水夹，观察试样筒及三个侧压管水位是否在同一水平面上（因此时试样筒与测压管是U型连通器），如果测压管水位不在同一水平面上，则说明有气泡存在或测压管被堵塞，这时需要排气，排气的方法有两种，即将测压板倾斜或用吸耳气球从偏高或偏低水位的管中吸出气泡，达到水平，各测压管水位差<1mm为准。
实验
试验过程中测定不同时间的水头值，作t-lgH关系曲线，直线 斜率m=-2. 3L/K。利用直线的斜率m求渗透系数k。
3、实验装置 、
4、实验步骤 、
①熟悉仪器结构以及秒表操作方法与读数，实验分工，建议 一人观察水头变化，一人看秒表，一人记录。 ②打开电源开关，将盛水器皿充满水，并将渗透管的下端放 入盛水器皿的水面之下约1cm。 ③用量杯对试样充水，使其自由渗透2-3次，以饱和砂土， 排除空气。 ④记下初始水头H0和砂柱高度l，对透明管充水到渗透管零 点上方。待水位下降至零刻度，开动秒表记时。 ⑤水位下降到预先设计的降深值(1，2，3，…，10cm)时， 记录对应的时间(见后表)。 ⑥做好实验记录，在坐标纸上绘制t—lgH曲线。 ⑦计算渗透系数K值。
注：根据另外两组合中水柱中的测压水头值计算出另一个渗透系数K， 以来验证前一组实验的准确性。
二、不稳定流渗流实验
1、实验目的 、 通过不稳定流条件下的渗流实验，加深对 达西定律的理解，从而认识到达西定律既 适用于稳定流条件也适用于不稳定流条件。 稳定流条件也适用于不稳定流条件。
2、实验原理 、
3、实验装置 、
QL K= A( H1 H 2 )
4、实验步骤： 、实验步骤：
QL K= A( H1 H 2 )
①熟悉实验仪器，做好实验分工。插上电源，打开开关。 注意：刚开始将开关不要开到最大，防止水柱内水溢出。 ②待水柱中液面稳定后，记录各个水柱中液面刻度H1,H2,H3。 ③将烧杯放在左侧排水管处，接一定体积V的水，同时记录接水 时间t。 流量Q=V/t ④用直尺量出过水断面直径a，计算出过水断面的面积A=π(a/2)2 。 ⑤根据达西定律计算出渗透系数K值。
一、达西稳定流实验
1、实验目的 、 通过达西稳定流的渗流实验，加深对 通过达西稳定流的渗流实验， 达西定律的理解。 达西定律的理解。
达西实验定律
达西实验定律达西实验定律，又称达西-勒傅氏定律，是描述液体通过多孔介质渗透的规律。
它是由法国物理学家亨利·达西和法国工程师亚历山大·勒傅氏在19世纪上半叶发现并提出的。
这个定律在流体力学和渗流理论的研究中具有重要的地位。
达西实验定律的基本内容是：液体在渗透过程中的流速与压力之间存在着一种函数关系。
具体地说，当液体通过多孔介质渗透时，渗透速度正比于液体的粘度和渗透面积，反比于多孔介质的长度和黏度。
达西实验定律的实验证明，液体在渗透过程中，流速与压力呈线性关系。
这意味着当压力增加时，液体的渗透速度也随之增加，反之亦然。
这个定律的发现对于理解液体渗流现象以及工程设计和科学研究中的相关问题具有重要意义。
为了验证达西实验定律，达西和勒傅氏进行了一系列实验。
他们使用了不同的多孔介质，如过滤纸、细砂和活性炭等，将液体通过这些介质进行渗透。
通过测量液体的流速和压力，他们得出了渗透速度与压力的线性关系。
这一发现为达西实验定律的提出提供了实验证据。
在工程和科学领域中，达西实验定律有着广泛的应用。
例如，在地下水资源管理和开采方面，达西实验定律可以帮助工程师和研究人员预测地下水的流动速度和压力分布，从而指导地下水资源的合理利用和管理。
在石油工程中，达西实验定律可以用来预测油井中的渗流速度和压力分布，为油田开发和生产提供技术支持。
达西实验定律还可以应用于过滤和分离技术。
通过控制渗透压，可以实现对溶液中溶质的选择性分离和浓缩。
这种技术在化学工业和生物医学工程中有着广泛的应用，例如海水淡化、药物分离和蛋白质纯化等。
达西实验定律是描述液体通过多孔介质渗透的基本规律。
它的发现和应用对于理解和解决液体渗透和渗流相关的问题具有重要意义。
达西实验定律的提出不仅推动了流体力学和渗流理论的发展，还为工程和科学领域的应用提供了理论基础。
水文地质实验指导书
目录实验一孔隙与水实验二达西渗流实验实验三砂土中水的毛细运动实验规则1．实验前必须认真预习，明确目的、要求，了解内客、步骤及有关原理、方法。
2．实验中听从教师指导。
认真操作，细心观察，及时记录；积极思考，主动讨论，培养综合分析问题的能力。
3．实验结束后，按要求整理好仪器和样品。
实事求是地整理原始资料，按时完成并提交实验(实习)报告。
实验一孔隙与水一、实验目的1．加深理解松散岩石的孔隙度、给水度和持水度的概念。
2．熟练掌握实验室测定孔隙度、给水度和持水度的方法。
二、实验内容1．熟悉给水度仪并对仪器进行标定。
2．测定三种松散岩石试样的孔隙度、给水度和持水度。
三、实验仪器和用品1．给水度仪见图。
2．十二指肠减压器，用以抽吸气体。
3．量筒(25m1)和胶头滴管。
4．松散岩石试样：砾石(粒径为5—10mm，大小均匀，磨圆好)；砂(粒径为0.25一0.50mm)；砂砾混合样(把上述砂样完全充填进砾石样的孔隙中得到的一种新试样)。
四、实验步骤1.调整出水管，使得侧管与隔离板上平面水平。
2.打开A、B开关，从进水管进水，让漏斗和隔离板充满水（出水管有水排出即可）。
3.孔隙度测量：关闭A、B开关，砂样筒装砂并量体积V。
打开A开关，给砂样筒补水，直到砂样饱和为至，记录进水量V1，即为砂样中孔隙的体积。
孔隙度（n ）=))1V V 砂样体积（孔隙体积（4.给水度测量：关闭开关A,打开开关B,饱和砂样的重力水会从出水管流出，水流停止即可。
出水量V2即为排出的重力水。
给水度（) =))2V V 砂样体积（重力水（5.持水度：孔隙度与给水度之差。
6.重复上述步骤，做另外两种砂样。
五、实验成果1．完成实验报告表(表1-1)。
2．思考题：(1)从试样中退出的水是什么形式的水?退水结束后，试样中保留的水是什么形式的水?(2)根据实验结果，分析比较松散岩石的孔隙度、给水度、持水度与粒径和分选性的关系。
表1-1 孔隙与水实验报告表报告人：班级：同组成员：实验日期：年月日5实验二 达西渗流实验一、实验目的1.通过稳定流条件下的渗流实验，进一步理解渗流基本定律—达西定律2.加深理解渗流速度、水力梯度、渗透系数之间的关系，并熟悉实验室测定渗透系数的方法。
达西渗流实验报告
达西渗流实验报告达西渗流实验报告引言：达西渗流实验是一种常用于研究流体在多孔介质中运动规律的实验方法。
通过测量流体在不同压力下通过多孔介质的流量，可以揭示流体在多孔介质中的渗流特性和渗透性。
本报告将详细介绍达西渗流实验的原理、实验装置、实验过程和实验结果，并对实验结果进行分析和讨论。
一、实验原理达西渗流实验是基于达西定律，即流体在多孔介质中的渗流速度与渗透压和多孔介质的渗透性有关。
根据达西定律，流体在多孔介质中的渗流速度与渗透压成正比，与多孔介质的渗透性成反比。
通过达西渗流实验，可以测量流体的渗流速度，从而间接推断多孔介质的渗透性。
二、实验装置本次实验使用的实验装置包括渗流仪、水泵、水桶、压力计、流量计和多孔介质样品。
渗流仪是实验的核心设备，由一个垂直的透水柱和一个水平的透水管组成。
多孔介质样品放置在透水管中，通过调节水泵的流量和压力计的读数，可以控制流体在多孔介质中的渗流速度。
三、实验过程1. 准备工作：将多孔介质样品放置在透水管中，并确保其处于水平状态。
连接水泵、水桶、渗流仪和压力计，并调整好流量和压力计的初始读数。
2. 开始实验：打开水泵，使水流通过多孔介质样品。
同时记录下水泵的流量和压力计的读数。
3. 实验数据记录：每隔一段时间，记录下水泵的流量和压力计的读数。
同时，还需记录下多孔介质样品的温度和湿度等环境因素。
4. 实验结束：当实验数据足够充分时，停止水泵的运行。
记录下最后的流量和压力计的读数，并进行实验装置的清洁和整理。
四、实验结果分析通过对实验数据的分析，可以得到流体在多孔介质中的渗流速度和渗透性等信息。
根据达西定律，流体的渗流速度与渗透压成正比，与多孔介质的渗透性成反比。
因此，可以通过绘制渗流速度与渗透压的关系曲线，来评估多孔介质的渗透性。
此外，还可以通过对实验数据的统计分析，计算出多孔介质的渗透系数和渗透率等参数。
这些参数可以用于评估多孔介质的渗透性能，并为相关领域的工程设计和地质勘探提供参考依据。
三轴渗流试验方案
三轴渗流试验方案一、试验目的。
咱为啥要做这个三轴渗流试验呢？就是想看看在不同的应力条件下，那些个土或者岩石啥的，水是咋在里面流来流去的。
这就好比我们想知道在各种压力下，小蚂蚁是怎么在迷宫（土或者岩石的孔隙结构）里找路的。
二、试验材料。
1. 试样准备。
首先得找一些合适的土样或者岩样。
如果是土样呢，就像去挖土的时候要小心点儿，不能把土块弄得太散，尽量保持它原来的结构。
岩样的话，就得找那些没有太多裂缝或者缺陷的，就像挑水果一样，要挑长得周正的。
把试样做成标准的形状，一般是圆柱体啦，大小也要符合咱们试验设备的要求，就像做蛋糕得用合适的模具一样。
2. 流体选择。
我们就用水来做这个渗流的流体，水比较常见嘛，就像咱们日常生活里到处都能看到水在流动，比较好控制和测量。
不过如果有特殊需求，比如模拟油在地下岩石里的渗流，那也可以用油，但是水是比较简单直接的选择啦。
三、试验设备。
1. 三轴仪。
这个三轴仪可是我们的大宝贝，它就像一个超级精密的小牢房，可以给试样施加不同方向的压力。
有竖向的压力，就像从上往下压着试样，还有侧向的压力，从两边挤着试样。
而且它还能测量试样在这些压力下的变形呢，就像给试样称体重、量身高一样。
2. 渗流系统。
这个系统包括一个能稳定供水的装置，就像一个小水库，源源不断地给试样供水。
还有一些管道和阀门，来控制水的流向和流量。
这些管道就像小水管一样，阀门就像水龙头，我们可以通过调整阀门来控制水是怎么流进试样里的。
3. 测量装置。
流量测量仪那是必不可少的，它就像一个小警察，盯着水到底流了多少。
还有压力传感器，它能感觉到试样里面的压力变化，就像小触角一样灵敏。
四、试验步骤。
1. 试样安装。
把做好的试样小心翼翼地放进三轴仪里，就像把小宝宝放进婴儿床一样，要放得稳稳当当的。
然后连接好渗流系统的管道，确保没有漏水的地方，这就像接水管的时候得拧紧接头，不然水就到处乱跑啦。
2. 施加初始应力。
先给试样施加侧向压力，就像给它穿个紧身衣一样，从两边轻轻地挤着它。
达西渗透定律
达西（Dracy）渗透定律
(1)达西渗透实验与达西定律
地下水在土体孔隙中渗透时，由于渗透阻力的作用，沿程必然伴随着能量的损失。
为了揭示水在土体中的渗透规律，法国工程师达西(H.darcy)经过大量的试验研究，1856年总结得出渗透能量损失与渗流速度之间的相互关系即为达西定律。
达西（Henri Philibert Gaspard Darcy,1803～1858）,法国著名工程师，1855年提出了达西定律，1857年提出了紊流沿程水头损失计算的著名经验公式。
图2-3 达西渗透实验装置图
达西实验的装置如图2-3所示。
装置中的①是横截面积为A的直立圆筒，其上端开口，在圆筒侧壁装有两支相距为l 的侧压管。
筒底以上一定距离处装一滤板②，滤板上填放颗粒均匀的砂土。
水由上端注入圆筒，多余的水从溢水管③溢出，使筒内的水位维持一个恒定值。
渗透过砂层的水从短水管④流入量杯⑤中，并以此来计算渗流量q。
设△t时间内流入量杯的水体体积为△V, 则渗流量为q=△V/△t。
同时读取断面1-1和段面2-2处的侧压管水头值h1，h2，Δh 为两断面之间的水头损失。
达西分析了大量实验资料，发现土中渗透的渗流量q与圆筒断面积A及水头损失△h 成正比，与断面间距l成反比，即
（2-1）
或
（2-2）
式中i=△h/l，称为水力梯度，也称水力坡降；k为渗透系数，其值等于水力梯度为1时水的渗透速度，cm/s。
式（2-1）和（2-2）所表示的关系称为达西定律，它是渗透的基本定律。
达西渗流实验误差分析
达西渗流实验误差分析
达西渗流实验误差可能来自以下几个方面：
1. 实验条件不同：实验室环境的温度、湿度等因素可能会对实验结果产生影响,因此在不同的实验室环境下进行实验,结果可能会有所不同。
2. 试样制备的不同：试样的制备过程中,如试样的压实程度、试样的含水量等因素都会影响实验结果。
3. 仪器误差：在实验过程中,仪器的精确度、灵敏度等技术指标也会影响实验结果。
4. 操作员技术水平：实验人员的技术水平和经验也会影响实验结果。
5. 数据处理方法：实验数据的统计学方法和处理方法也会影响实验结果的精度和准确性。
因此,在进行达西渗流实验时,需要在实验前认真准备,保证实验条件尽量一致；同时在实验过程中,需要严格按照操作规程进行操作,增强实验人员技术水平和经验；在数据处理上,需要选择合适的方法,确保结果的准确性和可靠性。
达西渗透定律
达西渗透定律(1)达西渗透实验与达西定律地下水在土体孔隙中渗透时，由于渗透阻力的作用，沿程必然伴随着能量的损失。
为了揭示水在土体中的渗透规律，法国工程师达西(H.darcy)经过大量的试验研究，1856年总结得出渗透能量损失与渗流速度之间的相互关系即为达西定律。
图1 达西渗透实验装置图达西实验的装置如图1所示。
装置中的①是横截面积为A的直立圆筒，其上端开口，在圆筒侧壁装有两支相距为l 的侧压管。
筒底以上一定距离处装一滤板②，滤板上填放颗粒均匀的砂土。
水由上端注入圆筒，多余的水从溢水管③溢出，使筒内的水位维持一个恒定值。
渗透过砂层的水从短水管④流入量杯⑤中，并以此来计算渗流量q。
设△t时间内流入量杯的水体体积为△V, 则渗流量为q=△V /△t。
同时读取断面1-1和段面2-2处的侧压管水头值h1，h2，Δh为两断面之间的水头损失。
达西分析了大量实验资料，发现土中渗透的渗流量q与圆筒断面积A及水头损失△h 成正比，与断面间距l成反比，即（1-1）或（1-2）式中i=△h/l，称为水力梯度，也称水力坡降；k为渗透系数，其值等于水力梯度为1时水的渗透速度，cm/s 。
式（1-1）和（1-2）所表示的关系称为达西定律，它是渗透的基本定律。
（2）达西定律的适用范围达西定律是由砂质土体实验得到的，后来推广应用于其他土体如粘土和具有细裂隙的岩石等。
进一步的研究表明，在某些条件下，渗透并不一定符合达西定律，因此在实际工作中我们还要注意达西定律的适用范围。
大量试验表明，当渗透速度较小时，渗透的沿程水头损失与流速的一次方成正比。
在一般情况下，砂土、粘土中的渗透速度很小，其渗流可以看作是一种水流流线互相平行的流动——层流，渗流运动规律符合达西定律，渗透速度v与水力梯度i的关系可在v-i坐标系中表示成一条直线，如图2(a)所示。
粗颗粒土（如砾、卵石等）的试验结果如图2(b)所示, 由于其孔隙很大，当水力梯度较小时，流速不大，渗流可认为是层流, v-i关系成线性变化，达西定律仍然适用。
中国石油大学 水电模拟渗流实验讲义
1 - 电解槽 2 - 铜丝（模拟井） 3 - 供给边界
3、计算原理 圆形恒压边界中心一口直井（完善井）稳定生产时产量计算公式： (3-17)
地层中任一点压力分布公式： (3-18)
由相似原理可知，模拟模型中电压与电流同样满足上述关系式： 完善“井”“产量”公式：
通过导体的电流遵守欧姆定律： (3-2)
式中，为电导率，是电阻率的倒数，西门子/cm；U—电压，伏；-电流 密度，安培/cm2；I-电流，安培，S-导体截面积，cm2。
均质地层不可压缩流体通过多孔介质稳定渗流连续性方程： (3-3)
均匀导体中电压分布方程： (3-4)
对比方程上述方程可以看出：电场与渗流场可用相同的微分方程进 行描述，因此，不可压缩流体的稳定渗流问题可用稳定电场进行模拟。 于是可以用电位分布来描述渗流场的压力分布，用电流来描述流量或流 速，电阻描述渗流阻力。
由模拟条件下任意半径处的电位值U，可求得实际地层中任意半径r
出的压力P，即可求得地层中的压力分布：
压力：； 对应半径：
(3-22)
式(3-18)的压力及半径均用式（3-22）处理，可求得实际地层中任
意点的压力分布。
4、实验步骤
（1）首先确定模拟油藏的参数的大小：渗透率k、供给半径re、井 半径rw、油层厚度h、流体粘度、生产压差（Pe-Pw），计算油井产量 Q；确定模拟系统的有关参数的大小：模拟油藏供给半径rem、最大电流 I、最大电压。
（2）计算相似系数：，，，计算，， （3）由，计算溶液的电导率，溶液厚度，具体方法见示例。 （2）根据电导率值，从溶液浓度与电导率关系曲线（图3-2）中查 出与蒸馏水配制比例，然后进行配制。 （3）配制完毕，测定溶液实际电导率值，计算相似系数。 （4）将调压器旋钮旋至“0”位置，按图3-7所示连接好电路。 （5）打开电源，顺时针旋转变压器旋钮，将电源电压调到所需值 （注意：不要高于36伏）。 （6）顺时针慢慢旋动调压器的旋钮，使电压值从低到高变化（最
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渗透速 度V (cm/s)
测压管水位
H (cm)
水位差 H (cm)
平均水位 差
水 渗透 力 系数 坡
平均 渗透 系数
H 1 H 2 H3
H1 -
H2 -
H (cm)
K
度 K (c
数
(s)
H2
H3
I
(cm/s)
m/s)
平 均
仪器内径 D 9.4cm （℃） 实验日期 同组成员
渗透试样断面积 70.0cm
图 3-2 70 型渗透仪装置
1-金属筒；2-测压板；3-供水瓶；4-测压管；5-溢水管；6-泄水管；
7-调水管；8-支架；9-供水管；10-调水夹；11 量筒
二、实验步骤
1．仪器安装后，将调节管 7 与供水管 9 接通，使水从仪器底部流入，直至平铜网顶面 为止；关管夹 10。 2．装填试样： （1）将试样分层（每层厚约 2～3 厘米）装入金属圆筒，每层均用捣棒轻轻捣实，以控 制孔隙比，如试样含有细粒的粘性土，则应在金属网上铺上一层粗砂（厚约 2 厘米）作为缓 冲层，以防细颗粒被水冲走。 （2）每层试样装好，缓慢地打开管夹，使水由仪器底部向上渗透，使试样逐渐饱和， 但应保持水面不高出试样顶面，等饱和后关管夹，饱和时应注意测压管中水面上升的情况， 玻璃管中有无气泡，若发现有气泡，应设法排除。 （3）如此继续分层装入试样并饱和，直至试样装到高出上测压孔 3～4 厘米为止，最后 在试样上部放约 2～3 厘米厚的砾石作为缓冲层，以防供水时冲刷试样。 3．饱和试样：将调节管在支架上移动，使其管口高于溢水孔，关管夹，将供水管与调 节管分开，将供水管置于圆筒内，开管夹使水由顶部注入仪器，到水面与溢水孔齐平为止， 多出的水由溢水孔流出以保持水位固定， 检查测压管水位是否同一水平， 各测压管水位相差 0.5 毫米以内为准，否则表示仪器内有漏水或集气现象，应设法纠正。 4．水流渗透：将调节管管口位于试样上部 2／3 高度处，使金属筒内产生水位差，水即 通过试样渗透，经调节管流出，此时金属圆筒应注意保持水面不变。 5．观测：当测压管水位稳定后（在 5 分钟内测压管水位变动不超过 0.5 毫米，或两次 所测流量差不超过 5％为准） ，记录测压管水位值（读弯月面下缘估计到 0.1 厘米） ，并计算 各测压管间的水位差 H ，同时测量一定时间的水量和水的温度。 6．再次渗透：将调节管管口放置试样中部及下部 1／3 试样高度处，以变更水力梯度。 7．取多次实验渗透系数平均值，作为实验样的平均渗透系数。
实验三定流条件下的渗流实验，进一步理解渗流基本定律—达西定律。 2．了解达西实验装置，加深理解渗流速度、水力梯度、渗透系数之间的关系，并熟悉 实验室测定渗透系数的方法。
二、实验原理
室内渗透系数测定是根据达西关于多孔介质中地下水的线性渗透定律而设计的。由达 西定律, 在常水头条件下, 水流在单位时间内透过岩石空隙的流量（ Q ）与岩石的断面面积
L
） ；记入（表
3．测定水头 待 a、b、c 三个测压管的水位稳定后，读出各测压管的水头值，记入（表 3-1）中。 4．测定流量 在进行步骤 3 的同时，利用秒表和量筒测量 t 时间内水管流出的水体积，及时计算流量
Q 。连测两次，使流量的相对误差小于 5％[相对误差
入（表 3-1） 。
Q 2 Q1 (Q1 Q 2 ) / 2
六、思考题（任选 2 题回答）
1．为什么要在测压管水位稳定后测定流量？ 2．讨论三种试样的 V — I 曲线是否符合达西定律？试分析其原因。 3．将达西仪平放或斜放进行实验时，其结果是否相同？为什么？ 4．比较不同试样的 K 值，分析影响渗透系数 K 值的因素。
三、实验成果
1．提交实验报告表（表 3-2） 。 2．在同一坐标系内绘出三种试样的 V — I 曲线，并分别用这些曲线求渗透系数 K 值， 与直接据（表 3-1）中实验数据计算结果进行对比。 表 3-2 渗透系数试验记录（70 型渗透仪）
实 验 次
测流 量时 间t
实测水 量W (cm3)
渗透流 量Q (cm3/s)
测压管水位 实 验 次 数 测流 实测水 量时 间t (s) 量W (cm3) 渗透流 量Q (cm3/s) 渗透速 度V (cm/s)
H (cm)
Ha Hb Hc
水位差 H (cm)
水 渗透 平均水位 差 力 系数 坡
平均 渗透 系数
Ha Hb
Hb Hc
H (cm)
K
度
I
(cm/s)
K (c m/s)
100% ],取平均值记
5．由大往小调节进水量，改变 a、b、c 三个测压管的读数，重复步骤 3 和 4。 6．重复第 5 步骤 l—3 次。即完成 3—5 次实验，取得 3—5 组数据。 7．按记录表计算实验数据，并抄录其它小组另外两种不同试样的实验数据（有条件的， 可分别做不同的试样） 。
三、注意事项
二、实验步骤
1．测量仪器的几何参数（实验员准备） 。 分别测量过水断面面积（ ） 、测压管 a、b、c 的间距或渗透途径（ 3-1） 。 2．调试仪器（实验员准备） 。 打开进水开关 2，待水缓慢充满整个试样，且出水管有水流出后，慢慢拧动开关 2，调 节进水量，使 a、c 两测压管读数之差最大。同时注意打开排气口排尽试样中的气泡，使测 压管 a、b 的水头差与测压管 b、c 的水头差相等。
1．实验过程中要及时排除气泡。 2．为使渗透流速—水力梯度（ V — I ）曲线的测点分布均匀，流量（或水头差）的变 化要控制合适。
四、实验成果
1．提交实验报告表（表 3-1） 。 2．在同一坐标系内绘出三种试样的 V — I 曲线，并分别用这些曲线求渗透系数 K 值， 与直接据（表 3-1）中实验数据计算结果进行对比。 表 3-1 达西渗流实验报告表（达尔西仪法）
H KI 测定不同试样的渗透系数 K 。式 L Q —渗透流量 （cm3） ； —过水断面面积 （cm2） ；H —上下游过水断面的水头差 （cm） ； 中： L —渗透途径（cm） ； I —水力梯度。 Q V 由上式可推知， K ，亦即，渗透系数在数值上等于水力坡度为 1 时，透过 I I
2
测压管间距 L 10 .0 cm 水温：
报告人
班号
组号
五、注意事项
1．在室内用扰动样测定渗透系数，装样应控制与天然砂土的孔隙度相似是很重要的， 所得的数据，才能比较符合实际情况。 2．试验过程中排气是个很关键的问题，仪器中集气现象原因主要有：仪器连接部分漏 气，或充水时气泡没有被排出，以及试验用水含有气体成分所致。
达尔西仪法
一、实验仪器
1．达西仪（图 3-1） ，分别装有不同粒径的均质试样：①砾石（粒径 5~10mm） ；②粗砂 （粒径 0.6~0.9mm） ；③砂砾混合（①与②的混合样） 。
图 3-1 达西仪装置图
1—试样；2—进水开关；3—出水管；4—测压管；5—仪器架；6—排气管
2．秒表。 。 3．量筒（100ml,500ml 各一个） 4．直尺。 5．计算器。
平 均
仪器内径 D 11.0cm （℃） 温 实验日期 同组成员
过水断面面积 95.0cm 报告人
2
渗透途径 L 20 .0 cm 班号 组号
水
70 型渗透仪法
一、仪器设备
1．70 型渗透仪（见图 3-2）包括金属圆筒，底部装有金属网，金属筒上有三个测压孔， 测孔间距约为 10 厘米，并连有测压板。 2．供水瓶、水位调节器。 3．量筒（容量 500 毫升） 。 4，秒表、捣棒、橡皮管、管夹、温度计以及橡皮吸球等。
、水力坡度（ I ）成正比： （ ）
Q K
某单位过水断面的渗流量（亦即渗流速度） 。渗透系数是表征岩石透水能力大小的一项重要 指标，是进行水文地质、工程地质计算的重要参数，测定渗透系数的方法有： 野外测定方法：如抽水、渗水、压水试验等。 室内测定方法：如达尔西仪、基马仪、卡明斯基管等方法。 一般说来，野外测定渗透系数的方法，能够比较客观地反映实际情况，精度比较高，但 成本也比较高；而室内测定渗透系数主要从野外一些代表点，取扰动土样，然后在室内用仪 器进行实验，所以其测定的数值比较粗略，与天然情况差异比较大，但它的做法简单，成本 也低，对一般要求不高的工程，或大概地了解地区岩石的渗透能力是可以满足要求的。实验 时，可直接测定水量 Q、断面积和水力坡度 H，从而可求出所实验砂（土）的渗透系数 K 值。 此外，在实验时可以多次调整水力坡度（变换水头） ，看其渗流量变化是否与水力坡度 成正比关系，从而达到验证达西定律的目的。 下面介绍几种室内测定渗透系数的方法。根据不同土质，选择下列仪器进行试验。 1.70 型渗透仪（基马仪） ：适用于砂性土。 2.土样管渗透仪：适用于砂性土（在试样数量较少的情况下） 。 3.南 55 型渗透仪：适用于粘性土。渗透性较低的试样，用变水头法；较高的，用常水 头法。 本实验要求掌握达尔西仪和 70 型渗透仪测定砂的渗透系数。