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Startseite/Biophysik, Fluide und Geowissenschaften/Darcysches Gesetz und Eindringtiefe

Darcysches Gesetz und Eindringtiefe

Eindimensionale Standrohrspiegelhöhe h(z,t): ∂h/∂t = K ∂²h/∂z²; feste Randwerte — Relaxationszeit und diffusive Eindringlänge.

Diffusion der Standrohrspiegelhöhe

0.08
1
1
0

Instationär 1D: ∂h/∂t = K ∂²h/∂z² (Speicherung = 1 in diesen Einheiten). Feste Randwerte relaxieren die Säule; √(K t) ist ein grober Eindringmaßstab.

Gemessene Größen

Schritte0
Maßstab √(K·t)0.000

Diagramme

Zum Modell

Das Darcysche Gesetz verknüpft die Filtergeschwindigkeit mit dem Gradienten der Standrohrspiegelhöhe: q = −K ∇h. In einer gesättigten eindimensionalen Säule gehorcht die Höhe bei normierter Speicherung der Diffusionsgleichung ∂h/∂t = K ∂²h/∂z². Oben und unten sind feste Standrohrspiegelhöhen vorgegeben; das Profil relaxiert gegen den linearen Stationärzustand. Der Maßstab, mit dem eine Störung eindringt, ist ~ √(K t). Der spezifische Speicherkoeffizient steckt im Zeitmaß. Auf dem Bildschirm h(z) und die Schätzung √(K t).

Für wen: Einführung in die Hydrogeologie und die Filterströmung: Darcysches Gesetz, Standrohrspiegelhöhe, Durchlässigkeitsbeiwert.

Wichtige Begriffe

  • darcysches gesetz
  • standrohrspiegelhöhe
  • durchlässigkeitsbeiwert
  • grundwasser
  • diffusion der standrohrspiegelhöhe
  • eindringtiefe

So funktioniert es

Darcysches Gesetz in der eindimensionalen Säule: die Standrohrspiegelhöhe gehorcht ∂h/∂t = K ∂²h/∂z² zwischen festen Randwerten. Das Profil relaxiert gegen den linearen Stationärzustand; √(K t) ist der Eindringmaßstab einer Störung. Die Speicherung ist in den Modelleinheiten gleich 1.

Häufige Fragen

Wo steckt der spezifische Speicherkoeffizient?
Er ist im Zeitmaß aufgegangen: in diesen Einheiten ist die Speicherung gleich eins. Achten Sie auf die Form des Profils und auf √(K t), nicht auf die Identifikation von Feldparametern.
Warum läuft das Profil auf eine Gerade zu?
Im Stationärzustand ist ∂h/∂t = 0, also ∂²h/∂z² = 0: zwischen zwei festen Randwerten ist die Lösung linear in z. K bestimmt die Relaxationsgeschwindigkeit, nicht die Endneigung.
Ist das ein ungespannter Grundwasserleiter?
Nein. Eine gesättigte Säule mit vorgegebenen Höhen an den Enden ist das Schema einer gespannten Filterströmung. Freie Oberfläche und ungesättigte Zone fehlen.