Sisu
Hüdrojuhtivus on lihtsus, mille abil vesi liigub läbi poorsete ruumide ja pinnase või kivimurdude. See allub hüdraulilisele gradiendile ning seda mõjutavad materjali küllastustase ja läbilaskvus. Hüdrojuhtivus määratakse tavaliselt kas ühega kahest lähenemisviisist. Empiiriline lähenemisviis korreleerib hüdraulilise juhtivuse pinnase omadustega. Teine lähenemisviis arvutab hüdraulilise juhtivuse katsetamise teel.
Empiiriline lähenemine
Hüdrauliline juhtivus arvutatakse empiiriliselt, valides meetodi, mis põhineb tera suurusjaotusel materjali vahel. Iga meetod tuletatakse üldvõrrandist. Üldine võrrand on järgmine:
K = (g ÷ v) _C_ƒ (n) x (d_e) ^ 2
Kus K = hüdrojuhtivus; g = raskusjõust tulenev kiirendus; v = kinemaatiline viskoossus; C = sorteerimistegur; ƒ (n) = poorsusfunktsioon; ja d_e = terade efektiivne läbimõõt. Kinemaatiline viskoossus (v) määratakse dünaamilise viskoossuse (µ) ja vedeliku (vee) tiheduse (ρ) abil v = µ ÷ ρ. C, ƒ (n) ja d väärtused sõltuvad tera suuruse analüüsis kasutatud meetodist. Poorsus (n) tuletatakse empiirilisest suhtest n = 0,255 x (1 + 0,83 ^ U), kus terade ühtluse koefitsient (U) on arvutatud kui U = d_60 / d_10. Proovis tähistab d_60 tera läbimõõtu (mm), milles 60 protsenti proovist on peenem ja d_10 tähistab tera läbimõõtu (mm), mille puhul 10 protsenti proovist on peenem.
See üldvõrrand on aluseks erinevatele empiirilistele valemitele.
Kasutage enamiku mullakarbonaatide jaoks Kozeny-Carmani võrrandit. See on kõige laialdasemalt aktsepteeritud ja kasutatav pinnase tera suurusel põhinev empiiriline tuletis, kuid seda ei saa kasutada muldadel, mille efektiivne terasuurus on üle 3 mm, ega savi-ured muldadel:
K = (g ÷ v) _8,3_10 ^ -3 x (d_10) ^ 2
Kui mulla ühtluskoefitsient on väiksem kui viis (U <5) ja efektiivne tera suurus on vahemikus 0,1 mm kuni 3 mm, kasutage Hazeni võrrandit peene liiva ja kruusa vahel olevate muldavee kohta. See valem põhineb ainult osakeste suurusel d_10, seega on see vähem täpne kui Kozeny-Carmani valem:
K = (g ÷ v)(6_10^-4)_ (d_10) ^ 2
Kasutage Breyeri võrrandit heterogeense jaotusega materjalide ja halvasti sorditud terade puhul, mille ühtluskoefitsient on 1 kuni 20 (1)
K = (g ÷ v)(6_10 ^ -4) _log (500 ÷ U)(d_10) ^ 2
Keskmise teralisusega liiva puhul, mille ühtluskoefitsient on alla viie (U <5), kasutage USA taaskasutusbüroo (USBR) võrrandit. Selle arvutamiseks kasutatakse efektiivset tera suurust d_20 ja see ei sõltu poorsusest, seega on see vähem täpne kui muud valemid:
K = (g ÷ v)(4.8_10^-4)(d_20) ^ 3_ (d_20) ^ 2
Katsemeetodid - laboratoorium
Hüdrojuhtivuse eksperimentaalseks saamiseks arvutage Darcysi seadusel põhinevat võrrandit. Pange laboris mullaproov väikesesse silindrilisse anumasse, et luua ühemõõtmeline mulla ristlõige, mille kaudu vedelik (tavaliselt vesi) voolab. See meetod on sõltuvalt vedeliku vooluseisundist kas püsiproov või langev pea. Jämedateralise pinnasega, näiteks puhta liiva ja kruusaga, kasutatakse tavaliselt pideva pinnakatset. Peenemates teraproovides kasutatakse langemispea katseid. Nende arvutuste aluseks on Darcysi seadus:
U = -K (dh ÷ dz)
Kus U = vedeliku keskmine kiirus läbi geomeetrilise ristlõikepinna mullas; h = hüdrauliline pea; z = vertikaalne kaugus pinnases; K = hüdrojuhtivus. K mõõde on pikkus ajaühiku kohta (I / T).
Kasutage permeametrit pideva pea katse tegemiseks - see on laboris jämedateralise pinnase küllastunud hüdrojuhtivuse määramiseks kõige sagedamini kasutatav test. Ristlõikepindala A ja pikkuse L silindrikujuline pinnaseproov suunatakse püsivoolu (H2 - H1). Aja jooksul (t) süsteemi kaudu voolava katsevedeliku maht (V) määrab pinnase küllastunud hüdrojuhtivuse K:
K = VL ÷
Parima tulemuse saamiseks testige mitu korda, kasutades erinevaid peaerinevusi.
Peenteraliste muldade K määramiseks laboris kasutage langeva pea testi. Ühendage ristlõikepindala (A) ja pikkusega (L) silindriline pinnasproovikolonn ristlõikepindala (a) toruga, milles perkolatiivne vedelik voolab süsteemi. Mõõdetakse ajavahemiku (t) järel intervalli (t) muutust ootepistikus (H1 kuni H2), et määrata küllastunud hüdrojuhtivus Darcysi seaduse järgi:
K = (aL ÷ At) ln (H1 ÷ H2)