说明达西定律的意义及其应用范围

达西定律是描述多孔介质中水流运动规律的基本定律，其核心在于渗透流速与水力梯度的一次方成正比。理解该定律需抓住两个要点：

1. 公式形式：$v = k \cdot i$，其中$v$为渗透流速，$k$为渗透系数，$i$为水力梯度。
2. 适用条件：仅在低速流动（雷诺数$R_e < 10$）时成立，此时流动为层流状态。

（1）达西定律的意义

达西定律通过公式$v = k \cdot i$，揭示了多孔介质中水流速度的决定因素：

• 渗透流速$v$：水流通过多孔介质的实际速度。
• 渗透系数$k$：反映介质透水性能的物理量，值越大透水性越强。
• 水力梯度$i$：推动水流的驱动力，由水头差与流动路径的比值决定。
  关键结论：流速与水力梯度呈线性关系，且比例系数为渗透系数。

（2）应用范围

达西定律仅适用于低速层流条件，此时雷诺数$R_e$满足：
$1 \leq R_e \leq 10$
当$R_e < 10$时，流动为层流，定律成立；若$R_e > 10$，流动进入紊流状态，定律失效。因此，实际应用中需先判断雷诺数是否在合理范围内。