【管理人おすすめ!】セットで3割もお得!大好評の用語集と図解集のセット⇒ 建築構造がわかる基礎用語集&図解集セット(※既に26人にお申込みいただきました!)
ダルシーの法則は、流量Qが透水係数(水の通しやすさ)k、水頭差Δhに比例し、距離ΔLに逆比例することを表します。
ダルシーの法則は、フランス人技術者ダルシー氏による実験式で、ダルシーの法則の公式は「Q=kAΔh/ΔL」です。
透水係数kが小さいほど「水を通しにくく」、kが大きいほど「水を通しやすい」ことが分かります。
今回は、ダルシーの法則の意味と公式、透水係数、流量との関係について説明します。透水係数の詳細は下記が参考になります。
ダルシーの法則は、流量Qが透水係数(水の通しやすさ)k、水頭差Δhに比例し、距離ΔLに逆比例することを表す式です。ダルシーの法則の公式を下記に示します。
・Q=kAΔh/ΔL
ダルシーの法則は、フランス人技術者のダルシー氏による実験から得られた経験式(実験式)です。上式より
・透水係数kが大きいほど、流量Qは多くなる
・透水係数kが小さいほど、流量Qは少なくなる
ので
・透水係数kが大きい ⇒ 水を通しやすい土 ⇒ 例:砂質土(イメージ:網目が粗い)
・透水係数kが小さい ⇒ 水を通しにくい土 ⇒ 例:粘性土(イメージ:網目が細かい)
だと判断できます。また、水頭差Δh、距離ΔLに着目します。
下図をみてください。直感的に理解頂けるはずですが、水頭差すなわち、一方の水位が高い位置にあるほど勾配は急になり、
水を動かす力は大きくなります。逆に、ある2点の距離が長いほど、勾配は緩くなるため、水を動かす力は弱まります。
言い換えればΔhとΔLの影響は「勾配(上図の破線)」をみれば良いのであり、このΔhとΔLの比率を「動水勾配」といいます。
動水勾配iは「i=Δh/ΔL」で求めます。よって、前述したダルシーの法則は
・Q=kAΔh/ΔL=kAi
になります。上式より流量Qはk、A、iに比例するといえます。
動水勾配とは?1分でわかる意味、求め方、単位、エネルギー勾配との違い
さて、水理学において流量Qは1秒間に移動する水の体積を意味するので
・Q=A×v
です(Aは流積(水路に水が流れる範囲の断面積)、vは流速)。つまり
・Q=kAi=A×v ⇒ v=ki
が導けます。上式より、流速は透水係数と動水勾配に比例することが分かります。流量、ダルシーの公式の詳細は下記が参考になります。
ダルシーの式とは?1分でわかる意味、計算方法、例題の解き方は?
100円から読める!ネット不要!印刷しても読みやすいPDF記事はこちら⇒ いつでもどこでも読める!広告無し!建築学生が学ぶ構造力学のPDF版の学習記事
ダルシーの法則によれば透水係数、流量の関係は下記となります。
・流量Qは断面積Aと透水係数k、水頭差Δhに比例する
・流量Qは距離ΔLに反比例する
流量の詳細は下記をご覧ください。
今回は、ダルシーの法則について説明しました。
ダルシーの法則は、流量Qが透水係数(水の通しやすさ)k、水頭差Δhに比例し、距離ΔLに逆比例することを意味しQ=kAiで求めます。
さらに、Q=vAより「v=ki」が得られます。流量、水頭、透水係数なども併せて勉強しましょう。
圧力水頭とは?1分でわかる意味、公式と求め方、計算、圧力エネルギーとベルヌーイの定理
【管理人おすすめ!】セットで3割もお得!大好評の用語集と図解集のセット⇒ 建築構造がわかる基礎用語集&図解集セット(※既に26人にお申込みいただきました!)
有料メルマガを無料で見てみませんか?⇒ 忙しい社会人、学生のためのビルディング・アップデート