在做探討之前，我們先明確下測管水頭的定義（見下圖）：

測管水頭包括位置水頭、壓力水頭和速度水頭。為了簡化，我們把位置水頭和壓力水頭稱為勢能水頭，速度水頭稱為動能水頭。也就是說測管水頭為勢能水頭和動能水頭之和。

    因為土中滲流水流的速度很慢，往往動能水頭忽略不計了。其實達西定律就是忽略了動能水頭，但本文僅僅是概念思考，所以我們可以不進行忽略，分析下水穿過土樣流動是個什么規(guī)律。

    我們再仔細觀察下這個實驗裝置：

 對左側(cè)水杯放大如下：

 假設(shè)砂土密度減小一倍，水流速度一定會變快，這樣水杯的出水的弧形平均高度△一定會變大，較大時或如噴泉一般沖出水杯（達西定律實驗應(yīng)該不包含這種情況，但因我們僅僅是概念思維，就可以展開想象了）。同時水平流速也會變快，相應(yīng)的測管中的流速動能水頭△’也會變大，這樣測管水頭距量杯杯壁邊緣頂部的高度地基基礎(chǔ)設(shè)計思考與實踐-水力梯度的探討_5將變大，變大的幅度和土樣的密實度有關(guān)。當水流是幾乎噴出水杯時，其流速動能水頭△’占比也一定很大。

     達西定律的計算公式：

從教材的圖片上看 △h為穩(wěn)定滲流中的計算點的測管水頭差。從嚴密的定義上來說，測管水頭應(yīng)該包含水流速度能量產(chǎn)生的水頭。但計算滲流速度時△h應(yīng)不包含速度能量能產(chǎn)生的水頭△’。當然達西不會不知道這一點，只是因為實際工程中的土樣中的滲流速度很慢，幾乎可以忽略，故測管水頭差近似于勢能水位差。達西定律在工程上采用測管水頭差來計算其誤差不影響工程應(yīng)用。

    但教材中這個所謂的“測管水頭差損失”的叫法是有歧義的，容易讓人產(chǎn)生誤解。“損失”漢語詞義為：因什么原因造成了受損的結(jié)果。而對與土樣的滲流來說，是因為土體的阻力，造成了測管水頭的損失，本來自由落體中的水的測管水頭差是沒有損失的（全部由勢能水頭變成了動能水頭）。

    當土樣密度很大水滲流速度很慢時，測管水頭差和勢能水位差數(shù)值上很接近。也可以這樣理解，土樣的滲流阻力消耗了水自由落體時的絕大部分動能，使的本來應(yīng)該由勢能水頭變成的絕大部分動能水頭的被土體吃掉了，所以從數(shù)值上勢能差和測管水頭損失相當（忽略微小的動能部分），但計算水力梯度的△h邏輯上應(yīng)該叫勢能差而不是“測管水頭損失”。

    要特別注意這個達西實驗裝置造成的一個問題是：因土樣密度變化影響到水流的速度使水杯的向外溢流的平均厚度△變化，使土樣上下端的水位差有所變化，這個水位差的變化又反過來又影響到了滲流速度，是果又影響了因，互相影響并達到穩(wěn)定滲流的動態(tài)平衡。但這是因為實驗裝置的造成的，并不是必然的，而且這個裝置造成的微小的果的差別變成的因，其影響很小，可以忽略不計。所以文“十三”中的那句類似哲學(xué)邏輯判斷的話：水的勢能差△H和土的滲流特性k是滲流的因，而測管水頭△h差為果。以果計算果其結(jié)果肯定是錯誤的。不能說是不對的。

    如果水對砂石土樣的沖刷，帶走了細顆粒，留下大孔的砂石，造成滲流速度極快，甚至有加速度，達西定律的測管水頭包含的速度能量產(chǎn)生的水頭很大，測管水頭中的動能水頭不能忽略時，應(yīng)該用勢能差來計算水力梯度，而不能用測管水頭差計算水力梯度。

    我估計巖土工程師在進行滲流計算水力梯度時應(yīng)該用的就是水位勢能差，而不是測管水頭差。

    另外，因為自由落體中的水，隨著落體的高度不斷的增高，其單位體積的水的質(zhì)量在逐漸減小，就如黃果樹瀑布一樣，瀑布越往下水越稀薄，這和我們巖土中的滲流似乎不一樣，因為滲流量是按水流速度計算的，不考慮水的稀薄。但從純粹思維來說，大孔的砂石土樣的水也可能發(fā)生加速流動的可能，這時候的達西定律是什么呢？當然這已經(jīng)完全超出了本文的范疇，是否是巖土專業(yè)需要研究的，筆者不敢妄言。