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1、达西定律及水力坡降1856年，法国工程师达西发现渗流为层流状态时，水在砂土中的渗透流速与土样两端的水头差h成正比，而与渗径长度L成反比，即渗透速度与水力坡降成正比。可用下列关系式表示： 或 Q=kiA 式中：断面平均渗透流速，cm/s或m/d ； i水力坡降，表示单位渗流长度上的水头损失 (i=h/L)； k土的渗透系数，其物理意义是：水力坡降，又称水力坡度：单位流程长度上总水头线的降低值称为水力坡度；当水力坡降i=1 时的渗透流速，与渗透流速的量纲相同，是表示土的渗透性强弱的指标； Q渗透流量，cm3/s； A垂直于渗流方向的土样截面面积，cm2。式（7-1）、（7-2）即为达西定律（或称渗

2、透定律）的表达式。式（7-1）表示渗透速度与水力坡降的线性关系，即渗透速度与水力坡降成直线关系，如图7-1（a）所示。渗透水流实际上只是通过土体内土粒之间的孔隙发生流动，而不是土的整个截面。达西定律中的渗透速度则为土样全截面的平均流速v，并非渗流在孔隙中运动的实际流度v。实际过水截面A小于土体截面A，因此，实际平均渗透流速v大于达西定律中的平均渗透速度v，两者的关系为： v= n v 式中：n土的孔隙率。达西定律的适用范围达西定律是描述层流状态下渗透速度与水力坡降关系的基本规律。即达西定律只适用于层流状态。在土建工程中遇到的多数渗流情况，均属于层流范围。如坝基和灌溉渠道的渗透量，基坑、水井的涌水量的计算，均可以用达西定律来解决。研究表明，土的渗透性与土的性质有关。1）对于密实的粘土，其孔隙主要为结合水所占据，当水力坡降较小时，由于受到结合水的粘滞阻力，渗流极为缓慢，甚至不发生渗流，只有当水力坡降达到某一数值克服了结合水的粘滞阻力作用后，才能发生渗流。渗流速度与水力坡降呈非线性关系，如图7-1（b）中的实线所示。工程中一般将曲线简化为直线关系，如图2-1-2（b）中的虚线所示，并可用下式表示： 式中：密实粘土的起始水力坡降。 2）对于某些粗粒土（砾类土和巨粒土）中的渗流，只有在水力坡降小的情况下，渗透速度与水力坡降呈线性关系，符合达西定律。

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