透水係数とダルシーの法則
地下水が地中を移動するとき、水は土の中を移動します。厳密には土の間隙を土粒子の間隙を通過し、この現象をは透水と呼びます。
土の透水を定量的に表現したのが、下式および下図です。
Q = k × ( Δh / L ) × A ・・・(式1)
ただし、Q:単位時間内の流量 (cm3/sec)
k :透水係数 (cm/sec)
Δh:上流と下流の水位標高差 (cm)
L:透水方向の土試料長さ (cm)
A:土試料の断面積 (cm2)
透水係数kとは”水の通しやすさ”を表し、大きいほど水を通しやすく(透水性が良い)、小さいほど水を通しにくい(透水性が悪い)です。
また、土試料長さに対する水位標高差 (Δh/L )を動水勾配と呼びます。
動水勾配i = Δh / L・・・(式2)
更に、Q = A × vであることからv = Q / A、よって(式1)より
v = k × i・・・(式3)
ただし、v :流速 (cm/sec)
k :透水係数 (cm/sec)
となります。(式1)または(式3)はダルシーの法則と呼ばれ、土の透水を理解するうえで重要な式の一つです。
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