达西渗流实验
不可压缩流体平面径向稳定渗流实验(附带实验总结)
中国石油大学（渗流力学）实验报告实验日期：2013-05-09 成绩：班级：石工10 学号：1002 姓名：教师：张同组者：实验二不可压缩流体平面径向稳定渗流实验一、实验目的1、平面径向渗流实验是达西定律在径向渗流方式下的体现，通过本实验加深对达西定律的理解；2、要求熟悉平面径向渗流方式下的压力降落规律，并深刻理解该渗流规律与单向渗流规律的不同，进而对渗透率突变地层、非均质地层等复杂情况下的渗流问题及其规律深入分析和理解。
二、实验原理平面径向渗流实验以稳定渗流理论为基础，采用圆形填砂模型，以流体在模型中的流动模拟水平均质地层中不可压缩流体平面径向稳定渗流过程。
保持填砂模型内、外边缘压力恒定，改变出口端流量，在稳定条件下测量填砂模型不同位置处的水头高度，可绘制水头高度或压力随位置的变化曲线(压降漏斗曲线)；根据平面径向稳定渗流方程的解计算填砂模型的流动系数及渗透率。
三、实验流程实验流程见图2-1，圆形填砂模型18上部均匀测压管，供液筒内通过溢流管保持液面高度稳定，以保持填砂模型外边缘压力稳定。
图2-1 平面径向流实验流程图1－测压管（模拟井）；2～16－测压管（共16根）；18―圆形边界（填砂模型）；19－排液管（生产井筒）；20—量筒；21—进水管线；22—供液筒；23－溢流管；24—排水阀；25—进水阀；26—供水阀。
四、实验步骤1、记录填砂模型半径、填砂模型厚度，模拟井半径、测压管间距等数据。
2、打开供水阀“26”，打开管道泵电源，向供液筒注水，通过溢流管使供液筒内液面保持恒定。
3、关闭排水阀“24”，打开进水阀“25”向填砂模型注水。
4、当液面平稳后，打开排水阀“24”，控制一较小流量。
5、待液面稳定后，测试一段时间内流入量筒的水量，重复三次。
；6、记录液面稳定时各测压管内水柱高度。
7、调节排水阀，适当放大流量，重复步骤5、6；在不同流量下测量流量及各测压管高度，共测三组流量。
8、关闭排水阀24、进水阀25，结束实验。
达西定律 Darcy
定律Darcy’s Law反映水在岩土孔隙中渗流规律的实验定律。
由法国家达西在1852～1855年通过大量实验得出。
其表达式为Q=KFh/L式中Q为单位时间渗流量，F为过水断面，h为总水头损失，L为渗流路径长度，I=h/L为水力坡度，K为渗流系数。
关系式表明，水在单位时间内通过多孔介质的渗流量与渗流路径长度成反比，与过水断面面积和总水头损失成正比。
从水力学已知，通过某一断面的流量Q等于流速v与过水断面F的乘积，即Q＝Fv。
或，据此，达西定律也可以用另一种形式表达v=KIv为渗流速度。
上式表明，渗流速度与水力坡度一次方成正比。
说明水力坡度与渗流速度呈线性关系，故又称线性渗流定律。
达西定律适用的上限有两种看法：一种认为达西定律适用于的层流运动；另一种认为并非所有地下水层流运动都能用达西定律来表述，有些地下水层流运动的情况偏离达西定律，达西定律的适应范围比层流范围小。
这个定律说明水通过多孔介质的速度同水力梯度的大小及介质的渗透性能成正比。
这种关系可用下列方程式表示：V＝K［（h2－h1）÷L］。
其中V 代表水的流速，K 代表渗透力的量度(单位与流速相同,即长度/时间)，（h2－h1）÷L 代表地下水水位的坡度（即水力梯度）。
因为摩擦的关系，地下水的运动比地表水缓慢得多。
可以利用在井中投放盐或染料，测定渗流系数和到达另一井内所需的时间。
达西定律只适用于低流速条件。
在美国佛罗里达的含水层中，曾沿着多口水井，采用碳14 方法测定地下水的年龄。
结果测出渗流系数为每年7 米。
在渗透性能良好的介质中，渗流系数可高达每日6 米。
美国还测得过每日235 米的纪录。
不过，在许多地方，速率通常是每年不超过30 米。
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。
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
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=KAJv=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。
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。
达西渗流实验仪[实用新型专利]
![达西渗流实验仪[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/739402c1915f804d2a16c145.png)
专利名称：达西渗流实验仪
专利类型：实用新型专利
发明人：陈强,王士奇,徐洪飞,董桂城,郑鹤丹,周志鸿,马洪卓申请号：CN201921156770.X
申请日：20190722
公开号：CN210271386U
公开日：
20200407
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种达西渗流实验仪，属于实验仪器领域。
该达西渗流实验仪包括可调进水机构、底座、具有至少两个腔室的盛砂体以及用于测量每个腔室内不同设定高度之间水头损失的测量机构；可调进水机构上设置有分别与腔室连通的进水软管，所有腔室之间连通，所有腔室远离进水软管的一端与出水管连接，出水管上设置有流量计，底座上设置有支杆，支杆上设置有用于调节盛砂体与支杆相对位置的调节机构。
申请人：西南交通大学
地址：610031 四川省成都市二环路北一段
国籍：CN
代理机构：成都正华专利代理事务所(普通合伙)
代理人：何凡
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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。
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。
达西渗流定律
达西渗流定律来自维客达西渗流定律流体在多孔介质内运动的基本规律，也是从宏观角度描述渗流过程的统计规律。
这个定律是1856年法国水利工程师H.-P.-G.达西为解决水的净化问题从大量实验中总结出来的。
达西对水通过均匀砂层的缓慢流动作了大量实验,研究表明：单位时间流过砂层的体积流量Q与横截面积A、测压管水头差h1-h2成正比,与流过的砂层长度L成反比：式中Q/A=v为渗流速度;(h1-h2)/L=J为水力坡度。
上式也可写成：v＝KJ， (1)式中 K为标志渗流能力大小的实验常数，称为渗透系数。
它既与砂层的结构有关，又与流过的流体性质有关。
由量纲分析知，,其中ρ、μ分别为流体的密度和动力粘性系数；g为重力加速度；k称为介质的渗透率。
式(1)又可写作： (2)式(1)或式(2)都是达西渗流定律，它表示渗流速度与水力坡度呈线性关系，故称达西线性渗流定律。
实验发现,随着雷诺数Re 的增加,多孔介质中的流动状态经历三个区域：①线性层流区：粘性力占优势，达西定律成立,上限约在Re=10左右；②非线性层流区（过渡区）：为主要被惯性力制约的层流，达西定律不成立，上限约在Re=100左右，在上限附近开始有层流到湍流的过渡；③湍流区：惯性力占优势，达西定律不成立。
由此可见，从上限雷诺数方面偏离达西定律与层流到湍流的过渡不是完全等价的。
在渗流速度很低时，流体与介质间的表面分子力作用显得更为重要。
部分液体的滞流现象使孔隙度发生变化，从而引起渗透率的相应变化。
实验表明，这时孔隙度和渗透率均随渗流速度的增加而增加，速度到某一临界值后不再变化，因此不遵循达西定律。
在雷诺数大于上限Re数的情况下，应该用"渗流的二项式定律"代替达西定律，即J＝Av＋Bv2，式中A、B为决定于流体和介质性质的常数。
在雷诺数小于下限Re数情况下，非线性渗流定律的一般形式可写为：，式中f(J)为小雷诺数情况下渗透率随水力坡度的变化函数关系，由实验确定。
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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 h
J 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
w
h k
kJ 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10
d R
e ν
=
v 来表示。
其中v 为渗流断
面平均流速；d10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 =15.0 ⨯10-2m；d10= 0.03 ⨯10-2m
2．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。
校验实验条件是否符合达西定律适用条件。
五、分析思考题
1．不同流量下渗流系数k是否相同，为什么？
答：不同流量下渗流系数k相同，渗流系数大小取决于很多因素，主要取决于土的颗粒形状、大小、不均匀系数以及水温等，一旦这些因素确定，则k也确定，因此k的大小与流量无关
2．装砂圆筒垂直放置、倾斜放置时，对实验测得的
q、v、J与渗透系数k
V
值有何影响？
q、v、J有影响，这是因为在答：装砂圆筒垂直放置、倾斜放置，对测得的
V
整个系统达到渗流以后，装砂圆筒垂直放置、倾斜放置，相当于改变了砂桶溢流水面的高度，也就是改变了供水箱水头和砂桶溢流水面水头高度差H
∆，这样的话，
q、J也会相应的改变。
但是装砂圆筒垂直放置、倾斜渗流系数k就会改变，从而
V
放置时，对实验测得的渗透系数k值没有影响，因为渗透系数k是砂子的内在属性。
表1 渗流实验测记表
六、注意事项
1．实验中不允许气体渗入砂土中。
若在实验中，下稳水室中有气体滞留，应关闭出水阀，打开排气嘴，排除气体。
2．新装砂后，开始实验时，从出水管排出的少量浑浊水应当用量筒收集后予以废弃，以保持蓄水箱中的水质纯净。