תוֹכֶן
מוליכות הידראולית היא הקלות בה מים עוברים דרך חללים נקבוביים ושברים באדמה או בסלע. זה נתון לשיפוע הידראולי ומושפע מרמת הרוויה והחדירות של החומר. מוליכות הידראולית נקבעת בדרך כלל באמצעות אחת משתי גישות. גישה אמפירית מתאימה את המוליכות ההידראולית לתכונות האדמה. גישה שנייה מחשבת מוליכות הידראולית באמצעות ניסויים.
הגישה האמפירית
חישוב מוליכות הידראולית אמפירית על ידי בחירה בשיטה המבוססת על התפלגות גודל התבואה דרך החומר. כל שיטה נגזרת ממשוואה כללית. המשוואה הכללית היא:
K = (g ÷ v) _C_ƒ (n) x (d_e) ^ 2
כאשר K = מוליכות הידראולית; g = תאוצה כתוצאה מכוח הכבידה; v = צמיגות קינמטית; C = מקדם מיון; ƒ (n) = פונקצית נקבוביות; ו- d_e = קוטר תבואה יעיל. הצמיגות הקינטית (v) נקבעת על ידי הצמיגות הדינמית (μ) וצפיפות הנוזל (מים) (ρ) כ- v = µ ÷ ρ. הערכים של C, ƒ (n) ו- d תלויים בשיטה הנהוגה בניתוח גודל התבואה. נקבוביות (n) נגזרת מהקשר האמפירי n = 0.255 x (1 + 0.83 ^ U) כאשר מקדם אחידות הדגן (U) ניתן על ידי U = d_60 / d_10. במדגם, d_60 מייצג את קוטר התבואה (מ"מ) בו 60 אחוז מהמדגם עדין יותר ו- d_10 מייצג את קוטר התבואה (מ"מ) שעבורו 10 אחוז מהמדגם עדין יותר.
משוואה כללית זו היא הבסיס לנוסחאות אמפיריות שונות.
השתמש במשוואת Kozeny-Carman עבור מרבית ures האדמה. זוהי הנגזרת האמפירית המקובלת והשימושית ביותר המבוססת על גודל תבואה אדמה, אך אינה מתאימה לשימוש בקרקעות בגודל תבואה יעיל מעל 3 מ"מ או לקרקעות שעשויות בחימר:
K = (g ÷ v) _8.3_10 ^ -3 x (d_10) ^ 2
השתמש במשוואת האזן עבור קבצי אדמה מחול עדין עד חצץ אם לאדמה יש מקדם אחידות פחות מחמישה (U <5) וגודל תבואה יעיל בין 0.1 מ"מ ל -3 מ"מ. פורמולה זו מבוססת רק על גודל החלקיקים d_10 כך שהיא פחות מדויקת מהנוסחה Kozeny-Carman:
K = (g ÷ v)(6_10^-4)_ (d_10) ^ 2
השתמש במשוואת Breyer לחומרים עם תפוצה הטרוגנית ודגנים ממוינים לא טובים עם מקדם אחידות בין 1 ל 20 (1
K = (g ÷ v)(6_10 ^ -4) _log (500 ÷ U)(ד_10) ^ 2
השתמש במשוואת ארגון השבחה האמריקני (USBR) לחול עם גרגיר בינוני עם מקדם אחידות פחות מחמישה (U <5). זה מחשב באמצעות גודל תבואה יעיל של d_20 ולא תלוי בנקבוביות, כך שהוא פחות מדויק מאשר נוסחאות אחרות:
K = (g ÷ v)(4.8_10^-4)(ד_20) ^ 3_ (ד_20) ^ 2
שיטות ניסיוניות - מעבדה
השתמש במשוואה המבוססת על חוק דארסי כדי להפיק מוליכות הידראולית באופן ניסיוני. במעבדה מניחים דגימת אדמה במיכל גלילי קטן ליצירת חתך אדמה חד-ממדי דרכו זורמים הנוזל (בדרך כלל מים). שיטה זו היא בדיקת ראש קבוע או בדיקת ראש נפילה תלוי במצב הזרימה של הנוזל. קרקעות גסות כמו חולות נקיים וגביעים בדרך כלל משתמשים בבדיקות עם ראש קבוע. דגימות דגנים עדינים משתמשים בבדיקות ראש נופלות. הבסיס לחישובים אלה הוא חוק דארסי:
U = -K (dh ÷ dz)
כאשר U = מהירות ממוצעת של נוזלים דרך שטח חתך גיאומטרי בתוך האדמה; h = ראש הידראולי; z = מרחק אנכי באדמה; K = מוליכות הידראולית. הממד של K הוא אורך ליחידת זמן (I / T).
השתמש בממדחום לביצוע בדיקת ראש קבוע, הבדיקה הנפוצה ביותר לקביעת המוליכות ההידראולית הרוויה של קרקעות גסות גרוע במעבדה. נושא מדגם אדמה גלילי של שטח חתך רוחב A ואורך L הוא לזרם ראש קבוע (H2 - H1). הנפח (V) של נוזל הבדיקה שזורם במערכת בזמן (t), קובע את המוליכות ההידראולית הרוויה K של האדמה:
K = VL ÷
לקבלת התוצאות הטובות ביותר, בדוק מספר פעמים באמצעות הבדלי ראש שונים.
השתמש בבדיקת נפילת הראש כדי לקבוע את K של קרקעות עדינות במעבדה. חבר טור דגימת אדמה גלילי של שטח חתך (A) ואורך (L) לקוטה של שטח חתך (א), בו נוזל ההחלפה זורם למערכת. מדוד את שינוי הראש בצינור המתאים (H1 עד H2) בפרקי זמן (t) כדי לקבוע את המוליכות ההידראולית הרוויה מחוק דארסי:
K = (aL ÷ At) ln (H1 ÷ H2)