Geology & Earth ScienceالهيدروجيولوجياUniversity
AQAIB

قانون دارسي (التصريف النوعي)

تدفق السوائل عبر وسط مسامي.

Understand the formulaSee the free derivationOpen the full walkthrough

This public page keeps the free explanation visible and leaves premium worked solving, advanced walkthroughs, and saved study tools inside the app.

Core idea

Overview

يحدد قانون دارسي العلاقة بين معدل تدفق السائل عبر وسط مسامي والتدرج الهيدروليكي. في الهيدروجيولوجيا، يستخدم بشكل أساسي لحساب التصريف النوعي، المعروف أيضًا بتدفق دارسي، والذي يمثل حجم الماء المتدفق عبر وحدة مساحة مقطعية لكل وحدة زمنية.

When to use: طبق هذه المعادلة عند تحليل التدفق الطبقي عبر المواد المشبعة مثل الرمل أو الحصى أو الصخور المتشققة. تفترض ظروفًا مستقرة وتكون الأكثر دقة لأنظمة المياه الجوفية ذات السرعة المنخفضة حيث يكون رقم رينولدز أقل من 1 إلى 10.

Why it matters: هذا المبدأ أساسي للتنبؤ بحركة المياه الجوفية، وإدارة آبار إمدادات المياه، وتتبع انتشار الملوثات تحت الأرض. يسمح للمهندسين بتصميم أنظمة تصريف فعالة وتقييم استقرار السدود الترابية أو السواتر.

Symbols

Variables

v = Velocity (v), K = Hydraulic Cond., i = Gradient (i)

Velocity (v)
m/s
Hydraulic Cond.
m/s
Gradient (i)
Variable

Walkthrough

Derivation

الصيغة: قانون دارسي (التصريف النوعي)

يصف تدفق سائل عبر وسط مسامي.

  • تدفق طبقي (عدد رينولدز منخفض).
  • وسط متجانس ومتناحٍ.
1

ربط السرعة بالميل:

سرعة التدفق تتناسب طرديًا مع الموصلية الهيدروليكية (K) والميل الهيدروليكي (فقدان الارتفاع على المسافة).

Result

Source: University Hydrogeology — Porous Flow

Free formulas

Rearrangements

Solve for

قانون دارسي (التصريف النوعي): اجعل K موضوع المعادلة

نبدأ من قانون دارسي (الإبراء النوعي). استبدل التدرج الهيدروليكي `i` ثم اقسمه لجعل K هو الموضوع.

Difficulty: 2/5

Solve for

قانون دارسي (التصريف النوعي): اجعل i موضوع المعادلة

نبدأ من قانون دارسي (الإبراء النوعي). استبدل تعريف التدرج الهيدروليكي ، ثم اقسم على للحل من أجل .

Difficulty: 2/5

The static page shows the finished rearrangements. The app keeps the full worked algebra walkthrough.

Why it behaves this way

Intuition

تخيل الماء يتسرب عبر مادة تشبه الإسفنج، يتحرك دائمًا 'إلى أسفل' على طول سطح الماء الداخلي، مدفوعًا بالفرق في مستويات المياه من نقطة إلى أخرى.

Term
التصريف النوعي (تدفق دارسي)
يمثل الحجم الفعلي للماء المتدفق عبر مساحة مقطع عرضي وحدة للوسط المسامي لكل وحدة زمنية. إنها متوسط معدل التدفق، وليس السرعة الفعلية لجزيئات الماء الفردية.
Term
الموصلية الهيدروليكية
مقياس لمدى سهولة تدفق الماء عبر مادة مسامية. K عالية تعني أن الماء يتدفق بسهولة (مثل الرمل)، بينما K منخفضة تعني أنه يتدفق بصعوبة (مثل الطين).
Term
الميل الهيدروليكي
'ميل' الرأس الهيدروليكي. يشير الميل الأكثر انحدارًا (قيمة أكبر) إلى قوة دافعة أقوى لتدفق الماء، على غرار كيف يتسبب التل الأكثر انحدارًا في جريان الماء بشكل أسرع.

Signs and relationships

  • -: تشير العلامة السالبة إلى أن التدفق (v) يحدث في اتجاه انخفاض الرأس الهيدروليكي. يتحرك الماء بشكل طبيعي من مناطق الرأس الهيدروليكي الأعلى إلى مناطق الرأس الهيدروليكي الأدنى.

Free study cues

Insight

Canonical usage

تُستخدم هذه المعادلة لحساب التصريف النوعي (أو تدفق دارسي) من خلال ضمان وحدات متسقة للتوصيل الهيدروليكي والتدرج الهيدروليكي عديم الأبعاد.

Dimension note

التدرج الهيدروليكي (dh/dl) هو كمية عديمة الأبعاد. من الضروري أن تكون وحدات 'dh' (تغير في الضاغط الهيدروليكي) و'dl' (تغير في الطول) متسقة قبل حساب التدرج.

One free problem

Practice Problem

طبقة مائية رملية لديها توصيل هيدروليكي قدره 12 مترًا في اليوم. إذا كان التدرج الهيدروليكي المقاس بين بئرين للمراقبة هو 0.005، فاحسب التصريف النوعي بالأمتار في اليوم.

Hint: اضرب التوصيل الهيدروليكي في التدرج الهيدروليكي لإيجاد التصريف النوعي.

The full worked solution stays in the interactive walkthrough.

Where it shows up

Real-World Context

في سياق قانون دارسي (التصريف النوعي)، تُستخدم معادلة قانون دارسي (التصريف النوعي) لتحويل القياسات إلى قيمة يمكن تفسيرها. وتكمن أهمية الناتج في أنه يساعد على فحص أبعاد التصميم أو الأداء أو هامش الأمان قبل الاعتماد على النتيجة.

Study smarter

Tips

  • تأكد من أن وحدات التصريف النوعي (v) والتوصيل الهيدروليكي (K) متطابقة (على سبيل المثال، م/يوم).
  • التدرج الهيدروليكي (i) هو نسبة بلا أبعاد تُحسب كتغير في الارتفاع الهيدروليكي على مسافة التدفق.
  • تشير الإشارة السالبة في الصيغة النظرية إلى أن التدفق يحدث في اتجاه تناقص الارتفاع الهيدروليكي.
  • تذكر أن التصريف النوعي هو سرعة كلية ولا يمثل السرعة الفعلية لجزيء الماء عبر المسام.

Avoid these traps

Common Mistakes

  • تجاهل الإشارة السالبة عند حساب الاتجاه.
  • تحويل الوحدات والمقاييس قبل التعويض، خاصة عندما تخلط المدخلات m/s.
  • فسّر الإجابة مع وحدتها وسياقها؛ فالنسبة المئوية والمعدل والنسبة والكمية الفيزيائية لا تعني الشيء نفسه.

Common questions

Frequently Asked Questions

يصف تدفق سائل عبر وسط مسامي.

طبق هذه المعادلة عند تحليل التدفق الطبقي عبر المواد المشبعة مثل الرمل أو الحصى أو الصخور المتشققة. تفترض ظروفًا مستقرة وتكون الأكثر دقة لأنظمة المياه الجوفية ذات السرعة المنخفضة حيث يكون رقم رينولدز أقل من 1 إلى 10.

هذا المبدأ أساسي للتنبؤ بحركة المياه الجوفية، وإدارة آبار إمدادات المياه، وتتبع انتشار الملوثات تحت الأرض. يسمح للمهندسين بتصميم أنظمة تصريف فعالة وتقييم استقرار السدود الترابية أو السواتر.

تجاهل الإشارة السالبة عند حساب الاتجاه. تحويل الوحدات والمقاييس قبل التعويض، خاصة عندما تخلط المدخلات m/s. فسّر الإجابة مع وحدتها وسياقها؛ فالنسبة المئوية والمعدل والنسبة والكمية الفيزيائية لا تعني الشيء نفسه.

في سياق قانون دارسي (التصريف النوعي)، تُستخدم معادلة قانون دارسي (التصريف النوعي) لتحويل القياسات إلى قيمة يمكن تفسيرها. وتكمن أهمية الناتج في أنه يساعد على فحص أبعاد التصميم أو الأداء أو هامش الأمان قبل الاعتماد على النتيجة.

تأكد من أن وحدات التصريف النوعي (v) والتوصيل الهيدروليكي (K) متطابقة (على سبيل المثال، م/يوم). التدرج الهيدروليكي (i) هو نسبة بلا أبعاد تُحسب كتغير في الارتفاع الهيدروليكي على مسافة التدفق. تشير الإشارة السالبة في الصيغة النظرية إلى أن التدفق يحدث في اتجاه تناقص الارتفاع الهيدروليكي. تذكر أن التصريف النوعي هو سرعة كلية ولا يمثل السرعة الفعلية لجزيء الماء عبر المسام.

References

Sources

  1. Applied Hydrogeology, C.W. Fetter
  2. Groundwater, R.A. Freeze and J.A. Cherry
  3. Wikipedia: Darcy's law
  4. Freeze, R. Allan, and Cherry, John A. Groundwater. Prentice-Hall, 1979.
  5. Fetter, C.W. Applied Hydrogeology. 4th ed. Prentice Hall, 2001.
  6. University Hydrogeology — Porous Flow