Hydraulická vodivost je snadnost, s jakou se voda pohybuje porézními prostory a lomy v půdě nebo ve skále. Podléhá hydraulickému gradientu a je ovlivněn úrovní nasycení a propustností materiálu. Hydraulická vodivost se obecně určuje buď jedním ze dvou přístupů. Empirický přístup koreluje hydraulickou vodivost s vlastnostmi půdy. Druhý přístup počítá hydraulickou vodivost pomocí experimentů.
Kde K = hydraulická vodivost; g = gravitační zrychlení; v = kinematická viskozita; C = koeficient třídění; ƒn = funkce pórovitosti; adE = efektivní průměr zrna. Kinematická viskozita (v) je určena dynamickou viskozitou (µ) a hustotou kapaliny (vody) (ρ) jako:
Hodnoty C, ƒ a d závisí na metodě použité při analýze velikosti zrn. Pórovitost (n) je odvozena z empirického vztahu n = 0,255 x (1 + 0,83U) kde koeficient rovnoměrnosti zrna (U) je dán vztahem U = d60/ d10. Ve vzorku d60 představuje průměr zrna (mm), ve kterém je 60 procent vzorku jemnější a d10 představuje průměr zrna (mm), pro který je 10 procent vzorku jemnější.
Pro většinu půdních textur použijte Kozenyho-Carmanovu rovnici. Toto je nejpoužívanější a nejpoužívanější empirický derivát založený na velikosti zrna půdy, ale není vhodné jej použít pro půdy s efektivní velikostí zrna nad 3 mm nebo pro půdy s jílovitou strukturou:
Použijte Hazenovu rovnici pro půdní textury od jemného písku po štěrk, pokud má půda koeficient uniformity menší než pět (U <5) a efektivní velikost zrna mezi 0,1 mm a 3 mm. Tento vzorec je založen pouze na d10 velikost částic, takže je méně přesná než Kozeny-Carmanův vzorec:
Použijte Breyerovu rovnici pro materiály s heterogenní distribucí a špatně tříděnými zrny s koeficientem uniformity mezi 1 a 20 (1
Použijte rovnici amerického úřadu pro rekultivaci (USBR) pro střednězrnný písek s koeficientem uniformity menším než pět (U <5). Toto se počítá s efektivní velikostí zrna d_20 a nezávisí na pórovitosti, takže je méně přesné než jiné vzorce:
K experimentálnímu odvození hydraulické vodivosti použijte rovnici založenou na Darcyho zákoně. V laboratoři umístěte vzorek půdy do malé válcové nádoby, abyste vytvořili jednorozměrný půdní průřez, kterým protéká kapalina (obvykle voda). Touto metodou je buď zkouška s konstantní hlavou, nebo zkouška s klesající hlavou v závislosti na stavu proudění kapaliny. Hrubozrnné půdy, jako jsou čisté písky a štěrky, obvykle používají testy s konstantní hlavou. Jemnější vzorky zrna používají testy padající hlavy. Základem pro tyto výpočty je Darcyho zákon:
Kde U = průměrná rychlost tekutiny geometrickým průřezem v půdě; h = hydraulická hlava; z = svislá vzdálenost v půdě; K = hydraulická vodivost. Rozměr K je délka za jednotku času (I / T).
Použijte permeametr k provedení testu s konstantní hlavou, nejčastěji používaného testu k určení nasycené hydraulické vodivosti hrubozrnných zemin v laboratoři. Válcový vzorek půdy o průřezové ploše A a délce L je vystaven průtoku s konstantní výškou (H2 - H1). Objem (V) zkušební kapaliny, která protéká systémem v čase (t), určuje nasycenou hydraulickou vodivost K půdy:
Pomocí testu padající hlavy určete K jemnozrnných půd v laboratoři. Připojte válcovou kolonu vzorku půdy o průřezové ploše (A) a délce (L) se svodem průřezové plochy (a), ve kterém protéká kapalina do systému. Změřte změnu hlavy ve stoupací trubce (H1 až H2) v časových intervalech (t), abyste určili nasycenou hydraulickou vodivost podle Darcyho zákona: