Navigation:  理解地下水 > 达西定律是什么？

地下介质形态千变万化，地下水的实际运动九曲回转，这使得从微观尺度描述地下水的运动困难重重。达西在1856年提出了达西定律，即地下水在多孔介质中的渗流速度与水力坡度成正比。这个看似简单的定律是如此深刻，以至于一百多年后它仍然在地下水科学中占据绝对统治地位。达西定律将在岩土缝隙中蛇行的地下水流高度抽象化，将其视为均匀连续的粘性流体，从而避开了直接处理微观尺度上的复杂水动力过程。人们关注地下水的流动状态，即通过某一地下截面的流量，但可以观察的仅仅是少数位置上地下水的水头，达西定律在二者之间建立了直接的关系，形成了地下水科学的基本方法论。

地下水的实际微观运动极其复杂

初次接触达西定律的人可能对它的有效性产生怀疑，因为它毕竟忽略了很多复杂的微观过程。然而令人略感惊奇的是，达西定律在创立一百多年后仍然能巍然屹立。地下介质及其复杂，在若干观察点上获得的有限数据远远不能完全刻画其复杂性，这一矛盾使得地下水科学成为精确性较低的粗放型科学。在当今条件下，这一数据的供需矛盾仍然普遍存在，也为大而化之的达西定律提供了充分的生命力。此外，身处不同地区的化学家可以各自测量空气中氧气的含量而得出相似的结果；但地下水学家的工作则通常只能局限在研究对象当地，因为赋存地下水的地质介质处处不同，而达西定律仅仅为相对独立的工作提供一个线性框架而无需向其他场地移植参数，这也显著降低了达西定律所面临的压力。

 

达西定律有其局限性。最明显的例子与达西定律的基本假设相关，达西定律不考虑地下水的微观流动，所以其应用必须保证系统足够宏观以至于可以忽略水流的微观属性。由此可以得到特征单元体的概念，不同类型介质的特征单元体大小不同，但所研究的系统尺寸必须显著大于其相应的特征单元体方可应用达西定律。一般情况下，特征单元体的大小仅是抽象概念，并没有直接测量的办法，所以在移植使用现场测得的渗透系数时不可避免会引入由尺度转换而产生的不确定性。达西定律常常被引申用于描述地下水污染物的运行轨迹，而地下水污染源和污染烟羽的尺度常常小于特征单元体的大小，这些原生的不均匀性与达西定律的均匀连续假设的矛盾常常为地下水溶质运移的刻画提出挑战。