滲透系數的介紹
滲透系數又稱水力傳導系數(hydraulic conductivity)。在各向同性介質中，它定義為單位水力梯度下的單位流量，表示流體通過孔隙骨架的難易程度，表達式為：?=k?g/?，式中k為孔隙介質的滲透率，它只與固體骨架的性質有關，?為滲透系數;?為動力粘滯性系數;?為流體密度;g為重力加速度。在各向異性介質中，滲透系數以張量形式表示。滲透系數愈大，巖石透水性愈強。強透水的粗砂礫石層滲透系數>10米/晝夜;弱透水的亞砂土滲透系數為1～0.01米/晝夜;不透水的粘土滲透系數<0.001米/晝夜。據此可見土壤滲透系數決定於土壤質地。
滲透系數的計算 方法
影響滲透系數大小的因素很多，主要取決於土體顆粒的形狀、大小、不均勻系數和水的粘滯性等，要建立計算滲透系數k的精確理論公式比較困難，通常可通過試驗方法，包括實驗室測定法和現場測定法或 經驗 估算法來確定k值。
滲透系數的測定方法
滲透系數的測定方法主要分?實驗室測定?和?野外現場測定?兩大類。
1.實驗室測定法
目前在實驗室中測定滲透系數 k 的儀器種類和試驗方法很多，但從試驗原理上大體可分為?常水頭法?和"變水頭法"兩種。
常水頭試驗法就是在整個試驗過程中保持水頭為壹常數，從而水頭差也為常數。 如圖：
試驗時，在透明塑料筒中裝填截面為A，長度為L的飽和試樣，打開水閥，使水自上而下流經試樣，並自出水口處排出。待水頭差△h和滲出流量Q穩定後，量測經過壹定時間 t 內流經試樣的水量V，則
V = Q*t = ?*A*t
根據達西定律，v = k*i，則
V = k*(△h/L)*A*t
從而得出
k = q*L / A*△h=Q*L /( A*△h)
常水頭試驗適用於測定透水性大的沙性土的滲透參數。粘性土由於滲透系數很小，滲透水量很少，用這種試驗不易準確測定，須改用變水頭試驗。
變水頭試驗法就是試驗過程中水頭差壹直隨時間而變化，其裝置如圖：
水從壹根直立的帶有刻度的玻璃管和U形管自下而上流經土樣。試驗時，將玻璃管充水至需要高度後，開動秒表，測記起始水頭差△h1，經時間 t 後，再測記終了水頭差△h2，通過建立瞬時達西定律，即可推出滲透系數 k 的表達式。
設試驗過程中任意時刻 t 作用於兩段的水頭差為△h，經過時間dt後，管中水位下降dh，則dt時間內流入試樣的水量為
dVe = -a dh
式中 a 為玻璃管斷面積;右端的負號表示水量隨△h的減少而增加。
根據達西定律，dt時間內流出試樣的滲流量為：
dVo = k*i*A*dt = k*(△h/L)*A*dt
式中，A?試樣斷面積;L?試樣長度。
根據水流連續原理， 應有dVe = dVo，即得到
k = (a*L/A*t)㏑(△h1/△h2)
或用常用對數表示，則上式可寫為
k = 2.3*(a*L/A*t)lg(△h1/△h2)
2. 野外現場測定法
滲水試驗(infiltration test)壹般采用試坑滲水試驗，是野外測定包氣帶松散層和巖層滲透系數的簡易方法。試坑滲水試驗常采用的是試坑法、單環法、和雙環法。
試坑法
是在表層幹土中挖壹個壹定深度(30-50厘米)的方形或圓形試坑，坑底要離 潛水 位3-5米，坑底鋪2壹3厘米厚的反濾粗砂，向試坑內註水，必需使試坑中的水位始終高出坑底約10厘米。為了便於觀測坑內水位，在坑底要設置壹個標尺。求出單位時間內從坑底滲入的水量Q，除以坑底面積F，即得出平均滲透速度v=Q/F。當坑內水柱高度不大(等於10厘米)時，可以認為水頭梯度近於1，因而K(滲透系數)=V。這個方法適用於測定毛細壓力影響不大的砂類土，如果用在粘性土中，所測定的滲透系數偏高。
單環法
是試坑底嵌入壹個高20厘米，直徑35.75厘米的鐵環，該鐵環圈定的面積為1000平方厘米。鐵環壓入坑底部10厘米深，環壁與土層要緊密接觸，環內鋪2壹3厘米的反濾粗砂。在試驗開始時，用馬利奧特瓶控制環內水柱，保持在10厘米高度上。試驗壹直進行到滲入水量Q固定不變為止，就可以按下式計算滲透速度：v=Q/F，所得的滲透速度即為該松散層、巖層的滲透系數值。
雙環法
是試坑底嵌入兩個鐵環，增加壹個內環，形成同心環，外環直徑可取0.5米, 內環直徑可取0.25米。試驗時往鐵環內註水，用馬利奧特瓶控制外環和內環的水柱都保持在同壹高度上，(例如10厘米)。根據內環取的的資料按上述方法確定松散層、巖層的滲透系數值。由於內環中的水只產生垂直方向的滲入，排除了側向滲流帶的誤差，因此，比試坑法和單環法精確度高。內外環之間滲入的水，主要是側向散流及毛細管吸收，內環則是松散層和巖層在垂直方向的實際滲透。
當滲水試驗進行到滲入水量趨於穩定時，可按下式精確計算滲透系數(考慮了毛細壓力的附加影響)：K(滲透系數)= QL/ F(H+Z+L)。
式中：
Q-----穩定的滲入水量(立方厘米/分);
F------試坑內環的滲水面積(平方厘米);
Z-----試坑內環中的水厚度(厘米);
H-----毛細管壓力(壹般等於巖土毛細上升高度的壹半)(厘米);