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达西定律的普适性

12、水文地质与水科学 > 专题2：裂隙地下水与环境

亨利.达西于1856年发现达西定律后，达西定律便被水文地质学家、石油工程学家等广泛使用，用于描述地质介质中水动力过程，即水力梯度和流量呈线性关系。然而，在水力梯度极小或者极大的时候，达西定律并不适用。在水力梯度极小条件下，出现前达西现象；而在水力梯度极大时，出现后达西现象。虽然近几十年来，海量的室内实验、野外试验、以及数值模拟都证实了达西定律的不适用性，并且提出了改进的达西定律，可以用于描述前达西和后达西两种不同水力梯度和流量的非线性关系。然而，如何判别达西定律适用性，即定量化水力梯度的极小和极大值，始终是一个未解决的科学难题。本次研究通过统计几千组室内过流实验和野外试验数据，利用拟合曲线的方法确定了前达西和后达西现象对应的极小和极大水力梯度临界值，从而能更精确地了解在什么条件下需要利用非线性方程来描述前达西和后达西规律，从根本上解决了达西定律的普适性这一科学难题。