정의
동수경사(動水傾斜, hydraulic gradient)는 흐르는 물(주로 지하수)의 전수두 차이를 흐름 길이로 나눈 비율로, 단위 길이당 손실수두를 나타내는 무차원량이다.
개요
동수경사는 수리학·토목공학·지하수학 등에서 물의 흐름을 정량적으로 평가할 때 사용된다. 일반적으로
$$ i = \frac{\Delta h}{L} $$
와 같이 표기되며, Δh는 두 점 사이의 전수두 차, L은 두 점 사이의 거리이다. 동수경사는 물이 흐르는 방향의 구배를 의미하며, 양수일 경우 물이 흐르는 방향으로 전수두가 감소함을 나타낸다.
동수경사는 Darcy’s law(다르시 법칙)와 연계되어 흐름 속도 v와 투수계수 k 사이의 관계
$$ v = k,i $$
를 제시한다. 이 관계는 토양·암석 내의 지하수 흐름을 해석하는 기본식으로 널리 활용된다.
또한 동수경사선(동수경사선, 動水傾斜線)은 관로·수로에서 위치수두와 압력수두를 합한 총수두를 연직으로 나타낸 점들을 연결한 선으로, 흐름 경로와 수두 분포를 시각화한다.
어원·유래
‘동수경사’는 한자어 동(動, 움직일) 수(水, 물) 경사(傾斜, 기울어질)에서 유래하였다. 즉 “흐르는 물의 기울기”라는 뜻으로, 물의 흐름을 나타내는 물리량을 지칭한다.
특징
| 특징 | 내용 |
|---|---|
| 단위 | 무차원(Δh와 L이 동일한 길이 단위이므로 비율) |
| 의미 | 물이 흐르는 구동력(전수두 차)과 흐름 저항(거리)의 비율 |
| 적용 분야 | 토양·암석 투수성 평가, 수리 설계, 관로 손실 계산, 지하수 흐름 모델링 |
| 관련 개념 | 수두(위치수두·압력수두), 한계동수경사(흙의 유효응력이 0이 되는 구배), Darcy’s law, 투수계수 |
| 한계 동수경사 | 위쪽 방향 침투수의 침투력으로 인해 토양의 유효응력이 0이 되는 구배를 의미한다(한계동수경사, 限界動水傾斜). |
관련 항목
- 수두(위치수두·압력수두)
- Darcy’s law (다르시 법칙)
- 지하수 흐름
- 토목공학·수리학
- 투수계수(수리전도도)
- 한계동수경사(限界動水傾斜)
※ 본 내용은 위키백과·공학 사전 등 공신력 있는 자료에 기반한 객관적인 설명이며, 확인되지 않은 추정은 포함하지 않았다.