Hukum Darcy

Prinsip yang mengatur bagaimana cairan bergerak di bawah permukaan disebut hukum Darcy. Hukum Darcy adalah persamaan yang mendefinisikan kemampuan suatu fluida mengalir melalui media berpori seperti batu. Hal ini bergantung pada kenyataan bahwa jumlah aliran antara dua titik secara langsung berkaitan dengan perbedaan tekanan antara titik-titik, jarak antara titik-titik, dan interkonektivitas jalur aliran dalam batuan antara titik-titik. Pengukuran interkonektivitas disebut permeabilitas.

di bawah permukaan, batuan diendapkan pada lapisan. Aliran fluida dalam dan di antara lapisan batuan diatur oleh permeabilitas batuan. Namun, untuk memperhitungkan permeabilitas, harus diukur baik dalam arah vertikal dan horisontal. Sebagai contoh, serpih biasanya memiliki permeabilitas yang jauh lebih rendah daripada vertikal horizontal (dengan asumsi datar berbaring serpih tempat tidur). Ini berarti bahwa sulit untuk cairan mengalir naik turun melalui tempat tidur serpih tetapi jauh lebih mudah untuk itu mengalir dari sisi ke sisi. Contoh yang baik dari karakteristik ini ditunjukkan pada gambar di sebelah kiri; yang jelas menunjukkan bahwa akan lebih mudah bagi air untuk mengalir sepanjang perlapisan horisontal dalam serpih di mana ada aliran alami jalur bukan vertikal di mana ada beberapa jalur aliran .

Pada akhirnya, jika perbedaan tekanan antara zona hidrolik retak dan akuifer air tawar tidak besar, jarak antara zona relatif besar, dan ada batuan dengan permeabilitas vertikal yang rendah di antara lebih dalam dan zona dangkal, aliran antara zona tidak mungkin terjadi. Pengecualian untuk ini adalah di mana ada jalur aliran terpisah seperti lubang bor terbuka atau serangkaian kesalahan atau sendi yang bersinggungan kedua zona retak dan akuifer air tawar. Di bawah salah satu dari keadaan ini, perbedaan tekanan dan jarak akan menjadi faktor penentu, apakah cairan dapat bermigrasi dari bagian bawah ke zona atas.

Untuk mereka yang memiliki minat lebih besar dalam prinsip-prinsip matematika di balik aliran fluida di bawah permukaan, berikut ini adalah deskripsi dari Hukum Darcy:

Hukum Darcy adalah persamaan yang mendefinisikan kemampuan suatu fluida mengalir melalui media berpori seperti batu. Hal ini bergantung pada prinsip bahwa jumlah aliran antara dua titik adalah berbanding lurus dengan perbedaan tekanan antara titik-titik dan kemampuan media melalui yang mengalir untuk menghambat arus. Berikut tekanan mengacu pada kelebihan tekanan lokal atas tekanan hidrostatik cairan normal yang, karena gravitasi, meningkat dengan mendalam seperti di kolom berdiri air. Ini faktor impedansi aliran ini disebut sebagai permeabilitas. Dengan kata lain, hukum Darcy adalah hubungan proporsional sederhana antara tingkat debit sesaat melalui media berpori dan penurunan tekanan lebih dari jarak tertentu.

Dalam format modern, menggunakan konvensi tanda tertentu, hukum Darcy biasanya ditulis sebagai:

Q =-KA dh / dl

dimana:
Q = laju aliran air (volume per waktu)
K = konduktivitas hidrolik
Sebuah kolom = luas penampang lintang
dh / dl = gradien hidrolik, yaitu, perubahan kepala panjang bunga.

Berikut ini adalah ekspresi diagram Hukum Darcy:

Saat menghitung kemungkinan aliran fluida dari zona hidrolik retak ke zona air tawar penerapan hukum Darcy sangat penting karena akan menetapkan kondisi spesifik di mana cairan dapat mengalir dari satu zona ke yang lain dan akhirnya akan menentukan apakah atau tidak rekah hidrolik cairan dapat mencapai zona air segar.

Darcy direferensikan untuk campuran sistem unit. Sebuah medium dengan permeabilitas 1 Darcy memungkinkan aliran 1 cm ³ / s dari cairan dengan viskositas 1 cP (1 MPa · s) di bawah gradien tekanan 1 atm / cm akting di seluruh luas 1 cm ². Sebuah millidarcy (mD) sama dengan 0,001 Darcy.

http://fracfocus.org/groundwater-protection/fluid-flow-subsurface-darcys-law