La conductivité hydraulique est la facilité avec laquelle l'eau se déplace à travers les espaces poreux et les fractures du sol ou de la roche. Il est soumis à un gradient hydraulique et affecté par le niveau de saturation et la perméabilité du matériau. La conductivité hydraulique est généralement déterminée par l'une des deux approches. Une approche empirique corrèle la conductivité hydraulique aux propriétés du sol. Une deuxième approche calcule la conductivité hydraulique par l'expérimentation.
Où K = conductivité hydraulique; g = accélération due à la pesanteur; v = viscosité cinématique; C = coefficient de tri; ƒm = fonction de porosité; et de = diamètre de grain effectif. La viscosité cinématique (v) est déterminée par la viscosité dynamique (µ) et la densité du fluide (eau) (ρ) comme :
Les valeurs de C, et d dépendent de la méthode utilisée dans l'analyse granulométrique. La porosité (n) est dérivée de la relation empirique n=0,255 x (1+0,83U) où le coefficient d'uniformité des grains (U) est donné par U=d
Utilisez l'équation de Kozeny-Carman pour la plupart des textures de sol. C'est le dérivé empirique le plus largement accepté et utilisé basé sur la taille des grains du sol, mais il n'est pas approprié de l'utiliser pour les sols avec une taille de grain effective supérieure à 3 mm ou pour les sols à texture argileuse :
Utilisez l'équation de Hazen pour les textures de sol allant du sable fin au gravier si le sol a un coefficient d'uniformité inférieur à cinq (U<5) et une granulométrie effective comprise entre 0,1 mm et 3 mm. Cette formule est basée uniquement sur le d10 la taille des particules est donc moins précise que la formule de Kozeny-Carman :
Utiliser l'équation de Breyer pour les matériaux à distribution hétérogène et à grains mal triés avec un coefficient d'uniformité compris entre 1 et 20 (1
Utilisez l'équation du U.S. Bureau of Reclamation (USBR) pour le sable à grain moyen avec un coefficient d'uniformité inférieur à cinq (U<5). Cela calcule en utilisant une taille de grain efficace de d_20 et ne dépend pas de la porosité, il est donc moins précis que d'autres formules :
Utilisez une équation basée sur la loi de Darcy pour dériver expérimentalement la conductivité hydraulique. En laboratoire, placez un échantillon de sol dans un petit récipient cylindrique pour créer une section transversale de sol unidimensionnelle à travers laquelle le liquide (généralement de l'eau) s'écoule. Cette méthode est soit un essai à charge constante, soit un essai à charge tombante en fonction de l'état d'écoulement du liquide. Les sols à grains grossiers tels que les sables et les graviers propres utilisent généralement des tests à charge constante. Les échantillons à grains plus fins utilisent des tests de chute de charge. La base de ces calculs est la loi de Darcy :
Où U = vitesse moyenne du fluide à travers une section transversale géométrique dans le sol; h= hauteur hydraulique; z= distance verticale dans le sol; K= conductivité hydraulique. La dimension de K est la longueur par unité de temps (I/T).
Utilisez un perméamètre pour effectuer un test à charge constante, le test le plus couramment utilisé pour déterminer la conductivité hydraulique saturée des sols à gros grains en laboratoire. Soumettre un échantillon de sol cylindrique de section transversale A et de longueur L à un débit de charge constant (H2 - H1). Le volume (V) du fluide d'essai qui traverse le système pendant le temps (t) détermine la conductivité hydraulique saturée K du sol :
Utilisez le test de chute de la tête pour déterminer le K des sols à grain fin en laboratoire. Connectez une colonne d'échantillon de sol cylindrique de section transversale (A) et de longueur (L) à une colonne montante de section transversale (a), dans laquelle le fluide de percolation s'écoule dans le système. Mesurer le changement de hauteur dans la colonne montante (H1 à H2) à des intervalles de temps (t) pour déterminer la conductivité hydraulique saturée à partir de la loi de Darcy :