达西渗流实验
渗透定律试验实验报告
一、实验目的1. 理解渗透定律试验的基本原理。
2. 掌握渗透定律试验的操作方法。
3. 学习如何通过实验数据计算渗透系数。
4. 分析不同条件下渗透系数的变化规律。
二、实验原理渗透定律，又称达西定律，描述了在层流条件下，土体中水渗流速度与水力梯度之间的关系。
其表达式为：\[ V = k \cdot i \]其中，\( V \) 为水渗流速度，\( k \) 为渗透系数，\( i \) 为水力梯度。
渗透系数 \( k \) 是土体渗透性能的重要指标，其数值的大小取决于土体的颗粒组成、孔隙结构、孔隙水性质等因素。
三、实验仪器与材料1. 达西实验装置：包括直立圆筒、滤板、土样、测压管等。
2. 天然土样：采集不同类型的土样，如砂土、粘土等。
3. 量筒、天平、计时器等。
四、实验步骤1. 准备实验装置，包括直立圆筒、滤板、土样等。
2. 将土样放入圆筒中，使其密实。
3. 在土样上下两端分别安装测压管，并用橡皮塞封闭。
4. 向圆筒中加入水，使水位高于土样顶部。
5. 记录初始水头差 \( h_1 \)。
6. 打开橡皮塞，让水自由渗流，同时开始计时。
7. 每隔一定时间 \( t \) 记录测压管中的水头差 \( h_2 \)。
8. 当水头差基本稳定时，记录最终水头差 \( h_3 \)。
9. 重复上述步骤，进行多次实验。
五、实验数据与结果处理1. 计算水力梯度 \( i \)：\[ i = \frac{h_2 - h_1}{L} \]其中，\( L \) 为土样长度。
2. 计算渗透速度 \( V \)：\[ V = \frac{h_2 - h_1}{t} \]3. 计算渗透系数 \( k \)：\[ k = \frac{V}{i} \]六、实验结果与分析1. 通过实验数据计算不同土样的渗透系数 \( k \)。
2. 分析不同压实方式和配合比对渗透系数的影响。
3. 比较不同土样的渗透系数，探讨其渗透性能差异。
七、实验结论1. 渗透定律适用于层流条件下土体中水的渗流。
实验一：孔隙度、给水度、持水度的测定
实验一：孔隙度、给水度、持水度的测定1、实验内容：（1）熟悉给水度仪并对仪器进行标定；（2）测定不同试验样品的孔隙度、给水度和持水度。
2、主要设备：给水度仪，如图1-1、图1-2。
图1-1 给水度仪装置图1—装样筛；2—筛板；3—试样筒；4—透水石；5—固定连接板；6—试样筒底部漏斗；7—弹簧夹；8—硬塑料管；9—滴管；10—三通管图1-2 退水时给水度仪安置示意图1—H为三通管液面到透水石第面的距离；2—三通管液面实验二：达西渗流实验1、实验内容：（1）了解达西渗流实验装置；（2）达西定律是揭示水在多孔介质中渗流规律的实验规律。
它表示水在单位时间内通过多孔介质的渗透流量Q 与介质渗流长度l 成反比，与渗流介质的过水断面A 及上、下两测压管的水头差Δh 成正比。
A l h K Q ∆=根据上式，测定不同试验样品的渗透系数K ；（3）测定稳定流条件、变过水断面下砂性土的渗透系数。
2、主要设备：达西渗流实验仪（图2-1）及变径达西渗透仪（图2-2）图2—1 达西渗流实验仪装置图1—试样；2—进水开关；3—出水管；4—测压管；5—仪器架6—排气口图2-2 变径达西渗透仪实验三：测定砂土的毛细上升高度1、实验内容：毛细水上升高度是水在疏松岩石孔隙中因毛管力的作用。
以一定的速度上升，直至达到毛管水上升最大高度。
（1）观测并比较不同粒径砂样毛细上升速度；（2）观测砂土毛细饱和带水分的运动。
2、主要设备：毛细上升速度装置，如图3-1、图3-2。
图3—1 观测砂土中水的毛细上升速度装置图1—钢丝网；2—透水石；3—玻璃管；4—砂样；5—水槽；6—进水管；7—溢水管；8—支架图3—2 观测砂土饱和毛细水运移的装置图1—砂样；2—长管；3—铜丝网；4—短管；5—量杯实验四：潜水模拟演示1、实验内容：潜水与大气水和地表水的联系密切，积极参与水循环。
（1）观察地表径流；（2）观察和确定潜水面的形状；（3）观察和分析地下水分水岭的运动；（4）演示不同条件下的潜水流网。
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。
渗流的基本定律(达西定律)
根据实验需求，设计并建立渗流装置，包括渗流管、压力源、流量 计等。
设定实验条件
设定恒定的水头压力、流量等实验条件，确保实验数据的准确性和 可靠性。
实验结果分析
01
02
03
数据记录
详细记录实验过程中的水 头压力、流量等数据，并 确保数据的准确性和完整 性。
数据处理
对实验数据进行整理、分 析和处理，绘制水头压力 与流量之间的关系曲线。
达西定律的发现可以追溯到19世纪初，由法国工程师达西通 过实验观察到流体在砂质土壤中的流动规律，并提出了该定 律。
达西定律的概述
达西定律描述了流体在多孔介质中的流动速度与压力梯度 之间的关系。具体来说，当流体在多孔介质中流动时，流 速与作用在流体上的压力梯度成正比，同时与介质的渗透 系数有关。
达西定律的数学表达式为：v = -K * grad(p)，其中v是流速， K是介质的渗透系数，grad(p)是压力梯度。该公式表明流速 与压力梯度成正比，与渗透系数成反比。
达西定律与实际渗流过程的联系
01
达西定律是描述均匀、定常、不可压缩流体在多孔介质中稳态 流动的基本定律。
02
它指出，在一定条件下，流体的流量与压力梯度成正比，与介
质孔隙的阻力成反比。
达西定律适用于小孔径、低流速、高孔隙度、均质的多孔介质。
03
达西定律的局限性
1
达西定律不适用于非均匀、非定常、非线性流动， 以及大孔径、高流速、低孔隙度、非均质的多孔 介质。
渗流的基本定律（达西定律）
目录
• 引言 • 达西定律的数学表达 • 达西定律的物理意义 • 达西定律的实验验证 • 达西定律的应用实例 • 达西定律的发展与展望
01 引言
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。
达西渗流实验
达西渗流实验1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） 加深理解渗透流速、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。
2实验内容图1 达西仪装置图1—达西仪；2—进水开关；3—出水管；4—测压管；5仪器架（1） 了解达西实验装置。
（2） 根据达西公式I K LH k Q ωω=∆= 测定不同试样的渗透系数K 。
式中：Q —渗透流量；ω—过水断面面积；H ∆—上下游过水断面的水头差；L —渗透途径；I —水力梯度。
3实验仪器及用品（1）达西仪（图1），分别装有不同粒径的均质试样：1）砾石<粒径5—10mm>；a c b231 4 52)粗砂<粒径0.6—0.9mm>；3）砂砾混合<1）和2）的混合样>。
（2）秒表。
（3）量筒<100ml ，500ml 各一个>。
（4）直尺。
（5）方格纸<20*40cm>。
（6）计算器。
4实验步骤（1）测量仪器的几何侧参数分别测量过水断面面积（ω）、测压管a 、b 、c 的间距或渗透途径（L ）。
（2）调试仪器打开进水开关2，待水缓慢充满整个试样，且出水管有水流出，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 的水头与测压管b 、c 的水头差相等。
（3） 测定水头待a 、b 、c 三个测压管的水位稳定后，读出个测压管的水头值。
（4） 测定流量在进行步骤（3）的同时，利用秒表和量筒测量t 时间内水管流出水的体积，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()%1002/1212⨯+-=Q Q Q Q δ]，取平均值。
（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） 重复步骤（5）1到3次。
即完成3—5次实验，取的3—5组实验数据。
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。
试验一达西定律试验
实验一达西定律实验【实验目的】1．观察单向不可压缩液体流过均质、等厚地层压力分布规律；2．验证达西定律，测定多孔介质渗透率K 。
【实验原理】单相不可压缩液体在水平等厚均质地层中的单向渗流，其压力变化是随距离成线性关系变化的。
即X Lp p p we ⋅-=而液体在等直径的管路中流动的情况也是一样，压头线为一条沿流向倾斜下降的直线，而其渗流阻力也都是随距离的增加成线性关系增加。
所以可以以水平等直径的管路流动来模拟均质等厚水平地层的单向渗流，以此观察研究此种情况下的压力变化规律及渗流阻力的变化规律，以便近似确定介质的平均渗透率。
【实验装置】实验流程如图1所示图1-1．多孔介质渗透率测定仪1~10.测压刻度管11.供液阀12.供液筒13.溢流管14.供液控制夹15.填砂模型a 16.支架17.填砂模型b 18.出液控制夹19.量筒【实验方法与步骤】1．准备好秒表和量筒；2．检查测压刻度管的液面是否一致；3．打开出液控制夹，调整适当的流量；4．当流量稳定后，记录测压刻度管液面高度；5．用秒表和量筒测量出液口的流量，重复三次取平均值；6．从小到大改变出口流量三次，并记录测压管液面高度和流量；7．关闭出液口开关，使液面恢复水平。
【数据处理】不可压缩液体在多孔介质中作稳定渗流时，是遵循达西定律的，即流量与压降成正比，压降分布曲线呈一直线。
知道已知数据，测出流量和压差，由达西定律即可求出多孔介质的渗透率。
pA LQ k ∆∆=μ式中：Δp=ΔHρg，g=9.81m/s2；ΔH为压差（H1～H5）或（H6～H10），（m）；Q为液体流量（m/s）；μ为液体的粘度（mPa·s）；ΔL为测压管(H1～H5）或（H6～H10）间的距离（m）；A为填砂模型的横截面积（m2）１．将实验基础数据填入以下空格，其它实验数据记录在数据表；填砂模型15的内径D1=0.0787m，其截面积A1=m2；填砂模型17的内径D2=0.0391m，其截面积A2=m2；液体温度T=℃，液体粘度μ=mPa·sH1～H5距离ΔL1=m，H６～H１０距离ΔL2=m２．用达西定律求出两种不同直径模型在不同流量下的平均渗透率3．以液柱高H为纵坐标、长度L为横坐标，绘出三个流量下的压力分布曲线（两种渗透面积）。
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。
中国石油大学(华东)渗流力学实验报告 水电模拟实验
水电模拟渗流实验一、实验目的1.掌握水电模拟的实验原理、实验方法，学会计算相似系数。
2.测定圆形定压边界中心一口直井生产时产量与压差的关系，并与理论曲线进行对比，加深对达西定律的理解。
3.测定生产井周围的压降漏斗曲线，加深对压力场的分布的认识。
二、实验原理1、水电相似原理利用电场模拟地层流体的渗流规律，机理在于流体通过多孔介质流动的微分方程与电荷通过导体材料流动的微分方程之间的相似性，即水-电相似原理。
多孔介质中流体的流动遵守达西定律：()q Kv grad p A μ==- (1) 式中，v —流速，m/s ；q —流量，cm 3/s ；A —渗流截面积，cm 2；K —渗透率，2m μ；μ—流体粘度，s mPa ⋅；P —压力，0.1MPa 。
通过导体的电流遵守欧姆定律：()Igrad U Sδρ==- (2) 式中，ρ为电导率，是电阻率的倒数，西门子/cm ；U —电压，伏；δ-电流密度，安培/cm 2；I-电流，安培，S-导体截面积，cm 2。
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：()0K div grad P μ⎛⎫= ⎪⎝⎭(3) 均匀导体中电压分布方程：()()0div grad U ρ= (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。
2、水电相似准则物理模拟模型各参数与油层原型相应参数之间存在比例关系，称为相似系数。
各相似系数之间满足一定的约束条件，称为相似准则。
水电模拟各相似系数定义如下：1）几何相似系数模型的几何参数与油层的相应几何参数的比值。
即：()()ml oL C L =(5) 任意点的几何相似系数必须相同。
2）压力相似系数模型中两点之间的电位差与地层中两相应点之间的压差的比值。
即：()()m p oU C P ∆=∆ (6)3）阻力相似系数模型中的电阻与油层中相应位置渗流阻力的比值。
达西定律实验
水力学及流体力学实验仪系列产品DXY型达西定律实验仪仪器编号：北京新华教仪科贸有限公司华同丰(北京)科技有限公司达西定律实验一、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、实验设备设备由水泵、供水箱、存水箱及升降装置构成供水系统。
实验箱内装均质砂，底部及砂体的上表面各装一块滤板，中部设二个多孔测压管测定渗流水头损失。
用体积法测流量。
1—水泵2—升降定位手柄3—供水箱4—供水箱溢流槽5—供水调节阀6—排气软管7—测压管8—实验箱溢流槽9—实验箱10—多孔测压管11—转向阀12—计量箱13—存水箱14—泄流槽15—泄水阀16—供水阀*实验前请用地脚螺丝调平实验台三、实验原理及计算式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，即于是，水力坡度J可用测管水头坡度来表示：式中，L为两个测压管孔之间的距离，h1与h2为两个测压孔的测管水头。
达西通过实验，得到实验圆筒内渗流量Ｑ与圆筒断面积A和水力坡度J成正比，并和土壤的透水性有关，所建立基本关系式如下：Q＝KAJ v=Q/A=KJ 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，称为参透系数。
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：u= v= KJ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。
Darcy’s Law 是描述以粘滞力为主、雷诺数Re< 1~10的层流状态下的地下水渗流基本定律，指出渗流速度V与水力坡度J成线性关系，V=KJ，或Q=KAJ，又称线性渗透定律。
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
3.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。
（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2-4(a)所示。
达西渗流实验
达西渗流实验一、实验目的和要求1．测量样砂的渗透系数k 值，掌握特定介质渗透系数的测量技术。
2．通过测量透过砂土的渗流流量和水头损失的关系，验证达西定律。
二、 实验原理1．渗流水力坡度J由于渗流流速很小，故流速水头可以忽略不计。
因此总水头H 可用测压管水头h 来表示，水头损失h w 可用测压管水头差来表示，则水力坡度J 可用测压管水头坡度来表示： w 12h h h hJ l l l-∆===式中：l 为两个测量断面之间的距离（测点间距）；h 1与h 2为两个测量断面的测压管水头。
2．达西定律达西通过大量实验，得到圆筒断面积A 和水力坡度J 成正比，并和土壤的透水性能有关，即wh kkJ l==v 或 V q kAJ = 式中：v —— 渗流断面平均流速；k —— 土质透水性能的综合系数，称为渗透系数；V q —— 渗流量；A —— 圆桶断面面积； h w —— 水头损失。
上式即为达西定律，它表明，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，因此也称为渗流线性定律。
3．达西定律适用范围达西定律有一定适应范围，可以用雷诺数10d Re ν=v 来表示。
其中v 为渗流断面平均流速；d 10为土壤颗粒筛分时占10%重量土粒所通过的筛分直径；ν为水的运动粘度。
一般认为当Re <1~10时（如绝大多数细颗粒土壤中的渗流），达西定律是适用的。
只有在砾石、卵石等大颗粒土层中渗流才会出现水力坡度与渗流流速不再成一次方比例的非线性渗流（Re >1~10），达西定律不再适应。
三、 实验内容按照基本操作方法，改变流量2~3次，测量渗透系数k ，实验数据处理与分析参考第五部分四、数据处理及成果要求 1．记录有关信息及实验常数实验设备名称： 达西渗流实验仪 实验台号：____No.1_ 实 验 者：____________A1组7人___ 实验日期：_5月10日_ 砂土名称： 人工粗砂 ； 测点间距l = 30.0 10-2m ；砂筒直径 d =15.010-2m ； d 10= 0.0310-2m2．实验数据记录及计算结果（参表1） 3．成果要求完成实验数据记录及计算表。
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。
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达西渗流实验
设计人：汪卓红程新颖
班级：土木结构0101
指导老师：毛根海教授
日期：2003年12月6日浙江大学建筑工程学院水利实验室
达西渗流实验
一实验目的
1 测定均质砂的渗透系数；
2 测定渗过砂体的渗流量与水头损失的关系，验证达西定律；
3 通过常水头线性渗流实验，进一步了解和掌握达西定律。
二实验装置
1---水泵及供水箱 2---常水头供水箱 3---可水平移动的标尺4---测压管 5---塑料平板 6---橡皮管
7---装砂圆筒 8---滤网 9---水桶
10---进水阀门 11---出水阀门 12---溢流管嘴本实验装置是采用半自动循环系统供水，设计简洁，但非常实用，实验结果可靠。
三实验原理
液体在孔隙介质中流动时，由于粘滞性作用将产生能量损失。
达西（Henri Darcy）在1852——1855年间通过实验，总结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。
由于渗流流速很小，故流速水头可以忽略不计。
因此总水头H可用测管水头h来表示，水头损失hw可用测管水头差来表示，即
H=h=z+p/γ, hw=h1-h2=Δh
则水力坡度J可用测管水头坡度来表示：
J=hw/L=(h1-h2)/L=Δh/L
式中：L为两个测量管孔之间距离；h1与h2为两个侧压孔的测管水头。
达西通过大量实验，得到圆筒断面积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：
Q=KAJ
v=Q/A=kJ
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，（本装置宜适用于中粗砂，细砂不是非常适合，因为常水头渗透实验本来就宜适用于粗土粒渗透系数的测定）可以认为各点的流动状
态是相同的，任一点的渗流流速u等于断面平均渗流流速，因此达西定律也可以表示为：
u=KJ
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。
四实验方法与步骤
1、准备熟悉实验装置各部分结构特征、作用性能，认识装砂圆筒内砂的种类，记录有关常数。
2、加水关闭进水阀门10，接通水泵的电源，待常水头供水箱内充满水时，关闭出水阀门11，缓缓打开进水阀门10，注意此时阀门10不宜打开过大，以免砂样向上浮涌。
待水浸透装砂圆筒内全部砂体时，关闭阀门10。
3、排气静置数分钟，检查各测压管水位是否与装砂圆筒内的水面齐平，如不齐平，说明仪器有集气或漏气，需挤压测压管上的橡皮管，或用吸球在测压管上部将集气吸出，调至水位齐平为止。
4、测读数据在出水管12下放上烧杯，打开阀门10少许（流量不宜过大），使水缓慢由出水管12流入烧杯，待测压管水位稳定后（此时供水箱2应保持溢流，以使实验水头恒定，并且保持装砂圆筒7内的水面处于平静状态）测记各水位。
然后移开烧杯，用秒表与量筒测量出水管12流出的渗流水量，同时测记
供水箱2内水温，并重复一次。
接水时，出水管12出水口不浸
入水中。
5、改变水头重复实验调节阀门10的大小，再重复步骤
4两次并记录相关数据，注意每次调节阀门10时不宜过大，以
免砂样向上浮涌，同时还需注意供水箱2内的水面始终保持溢
流，并且保持装砂圆筒7内的水面处于平静状态。
6、排水关闭电源，关闭阀门10，同时打开阀门11待装砂圆
筒内水排尽后，打开阀门10，使供水箱内水排尽。
注意由于装砂圆筒内排出的水含有少量砂粒，不宜将此水倒入水泵水箱内，应倒入水池，重新打水加入水泵水箱中。
整理实验台，实验结束。
附：本实验考虑到时间比较长，装砂的过程已略，我们事先已经装好砂子。
如果真的要亲自动手装砂，请参考相关标准，务必注意将砂子装结实，且没有气泡存在于其中。
五实验成果及要求
基本常数：筒径D=20.0 cm,测孔间距L=10.0 cm.
本装置中砂子的种类为：粗砂。
附：渗透系数修正为标准温度20 ℃时的公式：k20 =k tηt/η20其中ηt，η20 为t℃和20℃时水的动力粘滞系数。
相关情况见附表。
六实验分析与讨论
1 装砂圆筒垂直放置、倾斜放置或水平放置，对实验测得的Q、v、J与渗透系数K值有影响吗？
参考解答：装砂圆筒垂直放置、倾斜放置或水平放置，对实验测得的Q、v、J有影响。
这是因为在整个系统达到渗流以后，装砂圆筒垂直放置、倾斜放置或水平放置时，（供水箱的水头不变）相当于改变了砂筒溢流水面的高度，也就是改变了供水箱水头和砂筒溢流水面水头的高度差ΔH，这样的话，渗流流速v就会改变，从而流量Q、水力坡降J也会相应改变。
但是装砂圆筒垂直放置、倾斜放置或水平放置，对渗透系数K值却是没有影响的，这是因为渗透系数K是砂子的内在属性，不会受外界因素的影响。
2常水头渗透适用于测量沙土的渗透系数，变水头渗透适用于测量粘土和粉土的渗透系数，本装置也可粗略地测量粘土和粉土的渗透系数，问如何操作？
参考解答：本装置还可以粗略地当作变水头装置来使用，用来
测量粘土的渗透系数。
使用时，下部进水口处，上部溢流口处和第一个、第三个接测压管的小孔需密封，只留第二个小孔连接测压管及下部的出水孔。
这样就可以粗略地测量粘土的渗透系数，但是这样变化来的变水头装置，不是很符合国标的相关要求。
不过粗略地测量应该是可以的。
3 若要确定达西定律的适用范围，实验应如何进行？
参考解答：本实验若要确定达西定律的适用范围，就需要通过进水阀门来调节流量，多测几组数据，算出相关的v、J,然后绘出v—J关系曲线，通过关系曲线即可确定最大的流速v，从而确定最大流量Q，这个就是达西定律适用的最大流速v（或流量Q）。
具体确定最大流速v的方法及原理叙述如下：达西线性渗流的v—J关系曲线为一直线，当我们实验测得多组数据，做出v—J 关系曲线时，我们会发现所绘曲线先是一条直线，接着在某一点处发生弯曲，以后就不成直线关系。
则该弯曲点所对应的v即为最大流速。