非稳定流达西实验
5地下水运动的基本规律
第五章地下水运动的基本规律5. 1 港流基本概念渗流一地卞水在岩石空隙中的运动称为渗流（渗透，地下径流）。
渗流场一发生渗流的区域。
层流运动——水的质点作有秩序的、互不混杂的流动。
紊流运动——水的质点无秩序的、互相混杂的流动。
稳定流一各个运动要素（水位、流速、流向等）不随时间改变的水流运动。
非稳定流——运动要素随时间变化的水流运动。
地卜•水总是从能量校高处流向能量较低处。
能态差异是地卜水运动的驱动力。
地下水的机械能包括动能和势能，水力学中用总水头（hydiaulic head）H表示，水总是从总水头高的地方流向总水头低的地方。
5. 2重力水运动的基本规律1.达西定律（Darcy'sLaw）1856年达西通过实验得到达西定律。
实验在砂柱中进行（P36：图4-1），根据实验结果（流量）：Q=KA（H r H2）/L=KAI（5.1）式中：Q为渗透流童（出口处流量，即通过砂柱各断面的体枳流量）：A为过水断面的面积（砂柱的横断面积，包括砂颗粒和孔隙面积）；Hi比分别为上、卜•游过水断面的水头：L为渗透途径（上、卜•游过水断面的距离）：图5. 1达西实验装置示意图I为水力梯度;（据Bear, 1979）K 为渗透系数。
由水力学：Q=vA达西定律也可以另一种形式表达（流速）: 由公式（5.1）及Q=\A 得：v=KI式中：£ --- 渗透流速，m/d, cm/s ；K ----- 渗透系数，nVd, cm/s ：I —水力梯度，无量纲（比值）。
具体到实际问题：计算流最:H _ HQ =川F ---------- (单位一•般为：m 3/d, L/s)L微分形式:式中：负号表示水流方向与水力梯度方向相反，水流方向（坐标方向）：由水位高一 低:而水力梯度方向：由等水位线低一高。
在三维空间中（向量形式）:■\v = -K x ^-i-K v ^- j-K,-51k = -KgradH dy dz或V = -KVH ,式中：K 一为渗透系数张量:gradH =更 i +更* 更 Amdy dz若用标量表示，V 的三个分最分别为:得到 v=Q/A（对地下水也适用）(5.2) (5.3)v=-KdH £Vy= ~K - dy—呻**■ dz2. 渗透流速（V ） （seepage velocity, Daicy velocity ）与实际流速（u ）渗透流速一水流通过整个过水断面（包括砂砾和孔隙）的流速。
安建工 地下水动力学 第一章(xiu)
渗流场(flow field)由固体骨架和岩石空隙中的水两
部分组成。渗流只发生在岩石空隙中。
多孔介质概念与特性
我们把孔隙岩层称为多孔介质(porous media).
•多孔介质特性:
彼此连通的网络，几何形态及连通情况异
常复杂，难以用精确的方法来描述。
由固体骨架和孔隙组成，孔隙通道是不连
续的。
nd 32
2
J
K
nd 32
渗透系数的表达式
裂隙介质（概化为走向和缝宽相同的平行板）
k nB 12 K k
2
nB 12
2
v KJ
nB 12
2
J
K
nB 12
2
六、渗流分类
1. 按运动要素(v,p,H)是否随时间变化，分：稳定流与非稳定流 2. 按地下水质点运动状态的混杂程度，分：
微分形式：
五、渗透系数（hydraulic conductivity）
是重要的水文地质参数，它表征在一般正常条
件下对某种流体而言岩层的渗透能力
(permeability)
v=KJ；
当J=1时，K=v
K在数值上是当J=1时的渗透流速，量钢[L/T]；
常用单位cm/s；m/d。
渗透系数与哪些因素有关呢？
: 比重；：动力粘滞性系数；
K k
渗透率k：反映介质几何特性，量纲[L2]；
常用单位：cm2； 石油地质中用达西: 1 达西=9.8697*10-9cm2.
渗透系数的表达式
多孔介质（概化为等径的平行毛细管束）：
多孔介质中的非达西流
多孔介质中的非达西流多孔介质是指在内部具有复杂通道结构、具有许多微小孔隙或通道的材料。
在此种材料中流体的运动受到宏观介质结构及介质微观孔隙结构的影响，因此，产生了许多非达西流现象。
以下，我们将为大家详细介绍多孔介质中的非达西流。
首先，让我们先来了解一下达西流。
达西流是一种在管道或孔隙中流动的不可压缩流动，其流速不同区域相等，且不受介质内微小细节的影响。
达西流是我们学习流体力学的重要基础。
而在多孔介质中，介质内部的复杂通道结构和孔隙分布会导致流体的流动变得非常复杂。
在这样的情况下，达西流的假设已经不能满足多孔介质中的流动规律。
接下来，我们来看看多孔介质中的几种非达西流现象。
首先是分层流。
当介质内部存在大小不同的孔隙或通道时，介质内流动的速度会在不同大小的孔隙或通道中产生差异。
因此，当多孔介质中的流体从一种介质到另一种介质时，会在交界处发生分层现象，即速度不同的不同层流发生相互作用。
其次是回流现象。
在通道非常复杂的多孔介质中，流动可能会形成由于反向运动和回流现象导致的混沌流动。
再次是非线性渐进现象。
当流体在多孔介质中流动时，在开始的时候，流动可能是线性的，但是随着速度的增加和压强的变化，流动的速度难以线性地跟随变化，从而出现了非线性渐进现象。
如何解决多孔介质中的非达西流呢？对于多孔介质中的非达西流，我们可以使用多种方法进行研究和解决。
其中一种方法是通过建立复杂的数学模型来模拟多孔介质中的流动规律。
另一种方法是通过实验的方式来研究多孔介质中的非达西流现象。
最近几年，随着物理学和数学学科的发展，计算方法已经成为研究多孔介质中非达西流的一种重要工具。
总之，多孔介质中的非达西流现象是流体力学学科中重要的研究内容。
通过对多孔介质中的非达西流进行深入的研究，我们可以更好地理解和掌握多孔介质中的力学规律，对于解决工业、环境和生物等领域中的实际问题有着重要的指导意义。
达西定律
三、达西定律的适用条件
适用条件
雷诺数（Re）小于1-10之间某一数值的层流才符合达西定律；
Vd Vd Re
天然条件下地下水的渗流速度通常很缓慢，绝大部分为层流运动，一般 可用线性定律描述其运动规律。
当地下水流速相当大时，呈紊流运动，此时的渗透服从非线性渗透定 律称为哲才（A.Chezy）定律：
V——I 曲线
V
1
砂样
2
O
I
V=K· I ——（3）
思考:1和2哪个代表砾样和砂砾混合样的V-I曲线?
二、达西公式各物理量的含义
过水断面ω 与实际过水断面ω ' 过水断面ω ：砂柱的横切面积，是指水流通过的包括岩石 骨架与空隙在内的整个断面。 实际过水断面ω ′：扣除结合水所占据范围以外的空隙面积， 也就是重力水所占据的空隙面积 。
影响渗透系数的因素—— 以松散岩石
,等径孔隙为例来分析
V u ne K I I
多孔介质（概化为等径的平行毛细管束）：
I d u 32
K
2 0
32
d ne
2 0
K k
K表示渗透率
K与液体的物理性质有关，与液体的容重γ成正比，与动 力粘滞系数μ成反比。 K与岩石的性质有关，与空隙大小（d0）成2次方，与空 隙多少（ne）成一次方。
中间内插，画其它流线 等单宽流量控制流线根数； 等水头差绘制等水头线
以河间地块为例，考虑稳定均匀降雨条件下，均质 各向同性介质稳定信手流网的绘制。
思考题：河流完全切割含水层至隔水底板，其它条件不 变时流网形态？
流网的应用
确定任意点的水头值（H）及变化规律； 确定水力梯度 I 的大小及变化规律； 等水头线愈密, 水力梯度愈大！ 确定渗透流速V的大小及变化规律； V KI 确定流量Q的大小及变化规律。 流线愈密,径流愈强！
实验一达西定律验证实验
实验一 达西定律验证实验1 实验目的和要求（1）测定均质沙柱的渗透系数K 值；（2）测定通过沙柱的渗流量与水头损失的关系，验证渗流的达西定律。
2 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（Henry 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 可用测压水头h 来表示，水头损失w h 可用测压水头差来表示，即，于是，水力坡度J 可用测管水头坡度来表示：12w h h h hJ L L L-∆===式中：L 为两个测压管孔之间距离；1h 与2h 为两个测压孔的测压水头。
达西通过大量实验，得到砂柱内渗流量Q 与过水断面面积A 和水力坡度J 成正比，并和砂的透水性能有关，所建立基本关系式如下：12h h Q KAKAJ L-==或者式中v 为渗流简化模型的断面平均流速，即渗流速度；系数K 为反映孔隙介质透水性能的综合系数，即渗透系数。
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v 等于断面平均渗流流速，因此达西定律也可以表示为：v KJ =。
渗流雷诺数用下列经验公式求：10.750.23ee vd R n υ=⋅+式中e d 为砂样有效粒径、v 为渗流速度、υ为流体的运动粘滞系数、n 为孔隙率。
3 实验仪器或设备直立圆筒沙柱；供水箱；量筒；测压管；秒表等。
4 实验步骤（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T。
（2）开启供水管注水，让水浸透圆筒内全部砂体并使圆筒充满水；一般按流量从大到小顺h），通过调节出水口位置高度（即序进行实验。
本次实验采用固定供水箱以及该测压水头（1h）来改变测压水头差。
待水流稳定后，即可用体积法测定渗流量。
2（3）依次调整水头，待水流稳定后进行上述测量，共测10次。
地下水向完整井的非稳定流运动
地下水向完整井的非稳定流运动研究有助 于深入了解地下水系统的动态变化，为地 下水资源的管理和保护提供科学依据。
它涉及到地下水在土壤、岩石等介质 中的流动规律，以及与地下水开采、 污染、自然流动等相关的实际问题。
研究目的和意义
研究目的
探讨地下水向完整井的非稳定流运动 规律，建立相应的数学模型，并开展 数值模拟和分析。
特点
完整井的边界条件简单，便于数学建模和数值模拟。在地下 水动力学中，完整井模型广泛应用于研究地下水向井的非稳 定流运动。
完整井的模型建立过程
01 确定研究区域和井的位置，明确研究目标。
02
根据实际地质和水文条件，选择合适的数学 模型和方程。
03
根据边界条件和初始条件，建立数学方程的 定解问题。
04
研究展望
需要进一步深入研究地下水向完整井 的非稳定流运动的机理和影响因素， 提高对其本质的认识。
需要加强地下水与地表水、土壤水等 水体的相互关系研究，以全面了解水 资源的循环和利用过程。
针对不同地区和不同条件的地下水系统，需 要开展更为细致和深入的实验和数值模拟研 究，以揭示其非稳定流运动的规律和特点。
07 结论与展望
研究结论
地下水向完整井的非稳定流运 动是一个复杂的过程，涉及到
多个物理和化学因素。
通过实验和数值模拟，我们发 现地下水位、渗透性、孔隙度 等因素对非稳定流运动有显著
影响。
在特定条件下，非稳定流运动 可能导致地下水污染或资源枯 竭等问题，需要引起重视。
针对不同地区和不同条件的地 下水系统，需要采取相应的管 理和保护措施，以保障地下水 资源的安全和可持续利用。
污染程度评估
评估地下水污染程度，了解污染物在地下水中的扩散和迁移情况。
渗流的基本定律(达西定律)
影响渗透系数大小的因素
f(孔隙大小 多少、液体性质) 孔隙大小、 K= f(孔隙大小、多少、液体性质) 岩层空隙性质（孔隙大小、多少） 岩层空隙性质（孔隙大小、多少） 由流体的物理性质决定, 由流体的物理性质决定,与γ成正比，与μ成 成正比， 反比.流体的物理性质与所处的温度、压力有关。 反比.流体的物理性质与所处的温度、压力有关。
vx = Kxx Jx + Kxy Jy vy = Kyx Jx + Kyy Jy
v = Kε Jε ε ε v = K η Jη η η
si θ n co θ s
o c sθ 设R为旋转矩阵 R = −si θ n
设R为旋转矩阵
vx v ε =[R ] v η vy Jx Jε =[R ] J η Jy
多孔介质概念与特性
我们把孔隙岩层称为多孔介质(porous media). 我们把孔隙岩层称为多孔介质 •多孔介质特性 多孔介质特性: 多孔介质特性 8彼此连通的网络，几何形态及连通情况异常复杂， 彼此连通的网络，几何形态及连通情况异常复杂， 彼此连通的网络 难以用精确的方法来描述。 难以用精确的方法来描述。 8由固体骨架和孔隙组成，孔隙通道是不连续的。 由固体骨架和孔隙组成，孔隙通道是不连续的。 由固体骨架和孔隙组成
z
a. 一维流：仅沿一个方向存在流速 一维流： b. 二维流：沿两个方向存在分流速 二维流： 分：平面二维流、剖面二维流） 平面二维流、剖面二维流） c. 三维流： 三维流： 三个方向均存在分流速
图 1-2-8a
x y
一维流
岩层按渗透性分类
6. 按岩层渗透性随空间和方向变化特点，分 均质各向同性、均质各向异性、 均质各向同性、均质各向异性、 非均质各向同性、 非均质各向同性、非均质各向异性 几个概念： 各向同性、各向异性、均质、非均质
《非达西渗流实验研究及数学描述》范文
《非达西渗流实验研究及数学描述》篇一一、引言渗流现象在地质学、石油工程、地下水动力学等多个领域具有重要应用价值。
传统上，达西定律被广泛用于描述渗流过程，但在某些特殊情况下，如高流速、多孔介质、非均匀流等复杂条件下的渗流行为，其应用效果可能会受到一定程度的限制。
为了更好地理解并描述这些复杂的渗流过程，非达西渗流理论逐渐引起了学界和工业界的广泛关注。
本文通过实验方法对非达西渗流现象进行研究，并对其数学描述进行探讨。
二、非达西渗流实验研究1. 实验设备与材料实验设备主要包括高压渗透仪、多孔介质材料（如砂石、玻璃珠等）、测量仪器等。
其中，多孔介质材料的选择对实验结果具有重要影响，应尽量选择具有不同孔径、孔隙率等特性的材料。
2. 实验方法与步骤（1）制备不同特性的多孔介质样品；（2）在高压渗透仪中设置不同流速和压力条件；（3）观察并记录渗流过程中的流量、压力变化等数据；（4）对实验数据进行处理和分析。
3. 实验结果与分析通过实验，我们观察到在非达西渗流条件下，流量与压力之间的关系不再遵循传统的线性关系。
随着流速的增加，渗流过程表现出明显的非线性特征。
此外，多孔介质的特性对渗流过程具有显著影响，如孔径大小、孔隙率等都会影响渗流速度和压力分布。
三、非达西渗流的数学描述为了更好地描述非达西渗流过程，我们引入了非线性渗流模型。
该模型考虑了多孔介质特性、流速、压力等多种因素，能够更准确地反映实际渗流过程中的非线性特征。
通过对实验数据的拟合和分析，我们可以得到模型中的相关参数，从而对渗流过程进行定量描述。
四、结论本文通过实验方法对非达西渗流现象进行了研究，并对其数学描述进行了探讨。
实验结果表明，在非达西渗流条件下，流量与压力之间的关系表现出明显的非线性特征。
为了更好地描述这一过程，我们引入了非线性渗流模型。
该模型能够考虑多种因素，包括多孔介质特性、流速、压力等，从而更准确地反映实际渗流过程中的非线性特征。
通过对模型参数的拟合和分析，我们可以对渗流过程进行定量描述。
实验一不稳定流渗流实验
实验一不稳定流渗流实验一、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。
二、实验装置如图1—1所示，圆管A下段装有待测定的砂样，底端为铜丝网，砂样表层铺放薄层细砾。
实验开始时，圆管上部装满水，水便通过砂样渗流，圆管上部水位则逐渐下降。
圆管下端放在盛水器皿B中，通过砂样渗流到器皿中的水会自动溢出，以固定渗流段下游水位。
排水容器E通过排水管随时排走盛水器皿溢出的水。
三、实验原理利用达西定律和水均衡原理可以证明图1—1所示的装置中，水头H与时间呈半对数关系，即试验过程中测定不同时间的水头值，作t-lgH关系曲线(图1—2)。
利用直线的斜率m求渗透系数k。
四、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)将盛水器皿充满水，并将渗透管的下端放入盛水器皿B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，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(表1—1)。
(6)重复实验步骤(4)和(5)1～2次，进行核对。
(7)改变渗透管下端没入盛水器皿的深度(离器皿底部约1cm)进行同样实验，记录读数。
(8)与不同砂样的小组交换仪器重复上述步骤(4)～(7)的实验，做好记录。
五、实验成果，1．提交实验数据记录(表1—1)。
2．数据处理(1)在坐标纸上绘制两种砂样的t—lgH曲线。
(2)计算渗透系数K(表1—2)。
3．问题讨论(1)达西定律的应用条件(2)渗透管的出水端口在器皿不同深度时，渗透速度有何变化?为什么?(对比实验资料说明)(3)本实验中，测定水位H的基准面在何处?实验二渗流槽剖面二维渗流实验一、实验目的1．观察有入渗补给的潜水二维稳定流的渗流现象及特征；2．求降雨入渗强度w值，并和实测值进行比较。
《非达西渗流实验研究及数学描述》范文
《非达西渗流实验研究及数学描述》篇一一、引言在多孔介质中，流体流动通常遵循达西定律（Darcy's Law），它是一个广泛接受和应用的模型，描述了流速与压力梯度之间的关系。
然而，在某些特定条件下，如高流速、复杂多孔介质或非线性流动过程中，非达西渗流现象可能发生。
非达西渗流是指流体在多孔介质中流动时，由于复杂的流动机制和介质特性导致的流动规律偏离达西定律的现象。
因此，对非达西渗流实验研究及数学描述具有重要的学术和实践价值。
二、非达西渗流实验研究非达西渗流实验研究主要关注于不同条件下流体在多孔介质中的流动行为。
实验通常涉及不同流速、不同介质类型以及不同压力梯度等条件下的流体流动。
1. 实验装置和材料非达西渗流实验的装置包括渗透池、高压供液泵、压力传感器、流量计等设备。
介质如沙子、岩芯、颗粒物等可以根据研究需要进行选择。
2. 实验步骤和方法实验中首先需要对介质进行准备和装填，然后使用高压供液泵提供稳定的流体流动条件。
通过改变流速、压力梯度等参数，观察并记录流体在多孔介质中的流动行为。
3. 实验结果分析通过对实验数据的分析，我们可以观察到流体在多孔介质中的非达西渗流现象。
实验结果表明，当流速增大或介质特性改变时，流速与压力梯度的关系偏离了达西定律的线性关系。
此外，实验还发现，在复杂的多孔介质结构中，流体的运动路径呈现出更为复杂的非线性特征。
三、数学描述为了更准确地描述非达西渗流现象，需要建立相应的数学模型。
下面介绍一种常见的数学描述方法。
根据非达西渗流的特性，可以采用幂律模型来描述流体在多孔介质中的流动行为。
幂律模型考虑了流速与压力梯度之间的非线性关系，以及多孔介质的复杂性对流体流动的影响。
模型的一般形式为：f(v) = k·Δp/L^n （式中 f(v)为流体速度；k为渗透系数；Δp为压力梯度；L为流动路径长度；n为幂律指数）这个模型考虑了达西定律中的主要因素，并通过引入幂律指数来描述非达西渗流的特性。
4第五章 达西定律
渗透系数K（ 渗透系数 （coefficient of permeability） ）
也有称为水力传导度（ 也有称为水力传导度（Hydraulic Conductivity） ） V=KI，当I=1时，K=V ；因此 在数值上是当 时的 因此K在数值上是当 在数值上是当I=1时的 ， 时 渗透流速。 渗透流速。 具有流速量纲[L/T]，常用单位 具有流速量纲 ，常用单位cm/s，m/d； I一定，K大，则V也大， Q 也大，因此，渗透系数 K 一定， 大 也大， 也大，因此， 一定 也大 是表征岩石透水性的定量指标； 愈大 愈大， 是表征岩石透水性的定量指标；K愈大，则表明岩石的 透水能力愈强； 透水能力愈强； 影响渗透系数的因素
通过变水头，多次实验得出：出水端的流量 与砂柱 与砂柱、 通过变水头，多次实验得出：出水端的流量Q与砂柱、测 压管水头之间的关系为： 压管水头之间的关系为： （1） ）
h Q = Kω L
Q ——渗流量； ω——砂柱断面面积； 渗流量； 砂柱断面面积； 渗流量 砂柱断面面积 h ——水头损失（m）； ——渗流途径； 水头损失（ ）； ）；L 渗流途径； 水头损失 渗流途径 K——渗透系数。 渗透系数。 渗透系数 由水力学中水动力学基本原理： 由水力学中水动力学基本原理：
ω′ = ωne
有效孔隙度n 重力水流动的空隙体积（ 有效孔隙度 e：重力水流动的空隙体积（不包括不连通的死孔隙和不 流动结合水所占据的空间）与岩石体积之比。 流动结合水所占据的空间）与岩石体积之比。
。
ω
ω′
渗透流速V与实际流速u 渗透流速V与实际流速u
Q = ωV = ω′ ⋅ u
ω′ = ωne
Q A
Q=KIW
HA 0 B
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。
吉林大学 水文地质学基础复习提纲
离子毫克当量浓度：毫克当量(mEq)表示某物质和1mg氢的化学活性或化合力相当的量。
1mg氢，23mg钠，39mg钾，20mg钙和35mg氯都是1mEq。
其换算公式如下：mEq/L＝(mg/L)×原子价/化学结构式量mg/L＝(mEq/L)×化学结构式量/原子价mg/L = mmol/l×化学结构式量所以mEq/L=mmol/L×原子价(注：化学结构式量＝原子量或分子量)总硬度：除Na+、K+外水中溶释的全部金属离子总量，Ca2+、Mg2+通常是硬度的主要组成部分。
【总硬度】={[Ca2+]+[Mg2+](mEq/L)}*50 mg/L以CaCO3计表示的硬度含量。
总碱度：指水中所含能与强酸发生中和作用的全部物质，即能接受质子H+的物质的总量。
【总碱度】={[HCO3-]+[CO32-]+[OH-](mEq/L)}*50 mg/L以CaCO3计表示的总碱度。
达西定律（线性渗透定律）（重力水运动的基本定律）及其适用范围渗透流量Q或流速V与水力梯度I的一次方成正比，Q=KIω=K△Hω/L，V=KI=K△H/L。
适用范围：雷诺数Re小于1—10之间的某一数值的层流运动。
达西实验的使用条件：渗流介质为均质砂，渗透系数K为常数；过水断面ω为常数；水力梯度I=（H1-H2）/L为常数；渗流为层流运动，稳定流。
悬挂毛细水的涵义：细粒层次与粗粒层次交互成层时，在一定条件下，由于上下弯液面毛细力的作用，在细土层中会保留与地下水面不相连接的毛细水，这种毛细水称为悬挂毛细水毛细上升高度的涵义：毛细管中的水表面是一个弯月面，从而使其表面积增大，而一旦液面增大，水的表面张力和收缩作用，促使液面要恢复水平，于是使得毛管内水随之上升，以减少表面积，这样直到表面张力向上的拉引作用与管内升高的液柱重量达到平衡为止，管内的水才停止上升。
（这种使液体在管内上升的湿润力就是毛管力。
H ＝2σcosθ/rρg式中：r——毛管半径，m。
渗流的达西定律
渗流的达西定律
渗流的达西定律是描述液体在多孔介质中流动的规律，由法国水力工程师亨利·达西通过实验得出。
该定律指出，在渗流运动中，流速V与水力坡度J成正比，即V=KJ，其中K 为渗透系数，反映了土壤的透水性能。
达西定律适用于一维稳定流动，即流速与渗流方向保持不变的情况。
在实际应用中，对于非稳定流动的情况，如流速随时间变化的情况，或者对于非线性流动的情况，如流速与压力梯度之间的关系不是线性的情况，达西定律可能不适用。
除了达西定律，渗流研究还包括其他一些重要原理和规律，如渗流的连续性方程、能量方程、动量方程等。
这些方程描述了渗流运动的基本规律和特性，是解决实际问题的基础。
在实际应用中，达西定律被广泛应用于水文学、地下水工程、环境保护等领域。
例如，在地下水工程中，可以根据达西定律计算地下水的流量和流向，进而确定地下水的利用和防治措施。
在环境保护中，可以根据达西定律预测污染物在土壤中的扩散和迁移规律，从而制定相应的污染控制和治理方案。
总之，渗流的达西定律是描述液体在多孔介质中流动的规律，是渗流研究中的基本原理之一。
在实际应用中，需要根据具体问题的特性和要求，选择合适的理论和方法来解决实际问题。
同时，随着科学技术的发展，渗流研究也不断涌现出新的理论和方法，为解决复杂问题提供了更多选择和思路。
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。
达西定律流速-概述说明以及解释
达西定律流速-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述达西定律（Darcy's Law）是描述渗流运动的基本规律之一，是在地下水领域中被广泛应用的理论模型。
它是由法国工程师亨利·达西（Henry Darcy）在19世纪中期提出的，用于解析和预测地下水在多孔介质中的流动行为。
达西定律基于达西流动实验的观察结果，它指出了渗流速度与渗透系数、梯度和孔隙度之间的关系。
在达西定律中，渗透系数反映了岩石或土壤中水分传导的能力，梯度表示了水力头（水势）随空间变化的速率，而孔隙度则是指多孔介质中包含的空隙的比例。
达西定律的公式表达为：流速=渗透系数×梯度。
根据达西定律，渗流速度正比于渗透系数和水力头梯度之间的乘积。
这意味着当渗透系数增加或者水力头梯度增大时，渗流速度也会增加。
达西定律的应用领域非常广泛。
在地下水领域，它被用于研究地下水的流动和传输规律，预测地下水的补给和排泄量，评估地下水资源的可持续利用性。
而在土力学和地质工程中，达西定律则被用于分析土壤和岩石的渗流行为，帮助设计和建造地下工程结构，例如隧道、堤坝和地下储层。
然而，达西定律也存在一些局限性。
它基于一些理想假设，例如认为渗透系数是恒定的，不考虑渗透介质的非均质性和非稳定性。
因此，在实际应用中，需要结合实际情况和其他模型进行定量分析和预测。
总之，达西定律作为描述渗流规律的基础理论，对于地下水和地下工程领域的研究和应用具有重要意义。
通过深入研究和进一步探索，可以推动达西定律在实践中的应用，并促进地下水资源的合理管理和地下工程的安全可靠建设。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构进行展开讨论达西定律的流速问题：第一部分是引言，将以概述的方式介绍达西定律流速的背景和相关概念。
我们将明确文章的目标和意义，为读者提供对整篇文章的整体了解。
第二部分是正文，将分为三个小节来探讨达西定律的定义和原理、应用领域以及局限性。
在2.1小节中，我们将详细介绍达西定律的定义和原理，解释其中的数学表达式和物理概念，并说明其在理解流体流动中的重要性。
(参考资料)实验三 达西渗流实验
实验三 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．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（ω）、水力坡度（I ）成正比： I K LHK Q ωω=∆= 测定不同试样的渗透系数K 。
式中：Q —渗透流量（cm 3）；ω—过水断面面积（cm 2）；H ∆—上下游过水断面的水头差（cm ）；—渗透途径（cm ）；L I —水力梯度。
由上式可推知，IVI Q K ==ω，亦即，渗透系数在数值上等于水力坡度为1时，透过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）。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3.2 变水头达西流渗流实验
一、实验目的
通过非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非稳定流条件。
二、实验装置
如图1－1所示，圆管A 下段装有待测定的砂样，底端为铜丝网，砂样表层铺放薄层细 砾。
实验开始时，圆管上部装满水，水便通过砂样渗流，圆管上部水位则逐渐下降。
圆管下端放在盛水器皿B 中，通过砂样渗流到器皿中的水会自动溢出，以固定渗流段下游水位。
排水容器E 通过排水管随时排走盛水器皿溢出的水。
三、实验原理
利用达西定律和水均衡原理可以证明图1－1所示的装置中，水头H 与时间呈半对数关 系（详见《地下水动力学》第一章），即 H K
L
H K L H K L H K L t lg 3.2lg 3.2ln ln 00-=-=
式中：t － 时间；
0H － 实验的初始水头（即当t ＝0时的水头）； H － 对应不同时间t 的水头； K － 渗透系数。
因此，实验过程中，可测定对应不同时间的水头值，作出t ～H lg 直线关系图（图3－3）。
利用该直线的斜率m 求渗透系数K 。
四、实验步骤
（1）熟悉仪器结构以及秒表操作方法与读数。
进行实验分工，建议一人观察水头变化，一人看秒表，一人记录。
（2）将盛水器皿充满水，并将渗透管的下端放入盛水器皿B 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0H ，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（表3－2）。
（6）重复实验步骤（4）～（5）1～2次，进行核对。
（7）改变渗透管下端没入盛水器皿的深度（离器皿底部约1cm）进行同样实验，记录读数。
（8）与不同砂样的小组交换仪器重复上述步骤（4）～（7）的实验，做好记录。
图3－3 实验装置图
A －带刻度的透明圆管（下部装有砂样）；
B －盛水皿；
C －支架；
D －排水管口；
E －排水容器
五、实验成果
1．提交实验数据记录（表3－2）。
2．数据处理
lg曲线。
（1）在坐标纸上绘制两种砂样的t～H
lg直线关系图
图3－4 t～H
（2）计算渗透系数K(表3－2)。
表3－2 渗透系数计算简表
3．问题讨论
（1）达西定律的应用条件是什么？
（2）渗透管出口端放在盛水器皿不同深度时，渗流速度有何变化？为什么？（对比实验资料说明）
（3）本实验中测定水位H的基准面在何处？
表3－3 实验数据记录。