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달시의 법칙 [Darcy’s law] 편집

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요약 편집

토양과 같은 다공성 매체에서의 지하수의 유동을 나타내는 법칙

상세설명 편집

달시의 법칙은 토양과 같은 다공성 매체에서의 지하수의 유동을 나타내는 법칙으로, 프랑스의 공학자인 앙리 달시(Henry Darcy)가 아래 그림과 같은 모래를 채운 원통형 칼럼을 통한 물의 유동 실험으로부터 얻어진 결과를 바탕으로 경험적으로 정립하여 발표하였다.



달시는 이 실험을 통해 단위시간에 칼럼을 통해 흐르는 물의 (체적)유량은 칼럼의 단면적(A)과 칼럼에서 모래가 채워진 부분의 양쪽 끝에 설치된 작은 관을 통해 상승하는 물의 수위차이(h1 - h2)에 비례하고, 두 관 사이의 거리(L)에 반비례한다는 사실을 발견하였다. 또한, 서로 비례하는 항목들을 등식으로 표현하기 위해 수리전도도(hydraulic conductivity, K)라는 비례상수를 도입하였는데, 이를 통해 유도된 방정식은 다음과 같다.



이 식의 양변을 단면적 A로 나누고 미분부호를 적용한 것이 문헌에서 달시의 법칙으로 표현되는 것이다.



여기서 q는 단위시간에 단위면적의 다공성 매체를 통과하는 물의 체적이며, 마이너스 부호는 흐름의 방향이 수두가 감소하기 때문에 적용되었다. 실험장치에 설치된 두개의 관은 실제 대수층에서는 설치된 관정 내부의 수위, 즉 수두(hydraulic head, h)로 생각할 수 있으며, 달시의 법칙은 단위시간에 대수층 내의 어떤 단위면적의 면을 통과하는 물의 부피는 수두구배(hydraulic gradient)와 수리전도도에 비례한다는 것이다. 수리전도도는 어떤 유체가 다공성 매체를 얼마나 쉽게 통과하여 흐를 수 있는지 나타내는 척도이며, 유체와 다공성 매체의 종류와 성격에 의해서 결정된다.

관련정보 편집

  • 카테고리 상하수도  지하수  수자원 
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  • 참조 -
  • 작성자전북대학교 김현수, 이우동, 한국자원경제연구소 고일원

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Last updated 2016-04-15

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