达西定律验证实验报告.doc

达西定律验证实验报告.doc达西定律验证实验报告
一、实验目的
通过进行木实验，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
在直立圆筒屮装入均质砂，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，用輦筒与停表测定渗流M 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。
1、实验原理
液体在孔隙介质屮流动时，由于粘滞性作用将会产生能量损失。达西(Henri Darcy)在 1852-1855年问通过实验，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//可用测管水头〃来表示, 水头损失九•可用测管水头差来表示，即
H = h =乙 + p 丨 y , hw = AH = 一 h2
于是，水力坡度丿可用测管水头坡度來表示 J =hJL = \H IL
式屮：/为两个测压管孔Z间距离；加与h2为两个测压孔的测管水头。
达西通过大量实验，得到圆筒内渗流最Q与圆筒断血积力和水力坡度J成正比，并和 土壤的透水性能有关，所建立基木关系式如下：
Q = kAJ
v = QI A = kJ
式屮u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，任恿点的渗流流速u等于断血平均渗流流速，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
渗流雷诺数用下列经验公式求：
Re =
〃+ v 式屮d°为砂样有效粒径、〃为孔隙率。
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五、 实验内容和要求
（-）实验内容
记录基木常数，包括实验圆筒内径D、测孔间距/及砂样有效粒径（^、孔隙率〃与 水温。
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 顺序进行实验。将调节水头的供水桶升到最高位置，待水流稳定屁