![Hidrolik Eğim (Gradyan) ve Hidrolik İletkenlik: Ders 6b [2020]](https://i.ytimg.com/vi/ODoQlVY24UQ/hqdefault.jpg)
İçerik
Hidrolik iletkenlik, suyun gözenekli boşluklardan ve toprakta veya kayadaki kırıklardan geçme kolaylığıdır. Hidrolik gradyana tabidir ve doygunluk seviyesinden ve malzemenin geçirgenliğinden etkilenir. Hidrolik iletkenlik genellikle iki yaklaşımdan biriyle belirlenir. Ampirik bir yaklaşım hidrolik iletkenliği toprak özelliklerine bağdaştırır. İkinci bir yaklaşım, deney yoluyla hidrolik iletkenliği hesaplar.
Ampirik Yaklaşım
Malzeme boyunca tane büyüklüğü dağılımına dayanan bir yöntem seçerek hidrolik iletkenliği deneysel olarak hesaplayın. Her yöntem genel bir denklemden türetilmiştir. Genel denklem:
K = (g ÷ v) _C_ƒ (n) x (d_e) ^ 2
K = hidrolik iletkenlik; g = yerçekimi nedeniyle ivme; v = kinematik viskozite; C = sıralama katsayısı; ƒ (n) = porozite işlevi; ve d_e = etkili tane çapı. Kinematik viskozite (v), dinamik viskozite (µ) ve akışkan (su) yoğunluğu (ρ) ile v = µ ÷ ρ olarak belirlenir. C, ƒ (n) ve d değerleri, tane büyüklüğü analizinde kullanılan yönteme bağlıdır. Gözeneklilik (n), tane eşitliği katsayısı (U) U = d_60 / d_10 ile verilen, deneysel ilişki olan n = 0.255 x (1 + 0.83 ^ U) türetilmiştir. Örnekte, d_60, numunenin yüzde 60'ının daha iyi olduğu tane çapını (mm) temsil eder ve d_10, numunenin yüzde 10'unun daha iyi olduğu tane çapını (mm) temsil eder.
Bu genel denklem, farklı ampirik formüllerin temelini oluşturur.
Çoğu toprak kürü için Kozeny-Carman denklemini kullanın. Bu, toprak tane büyüklüğüne göre en yaygın olarak kabul edilen ve kullanılan ampirik türevdir, ancak 3 mm'nin üzerinde etkili bir tane büyüklüğüne sahip topraklar için veya kil ile işlenmiş topraklar için uygun değildir:
K = (g ÷ v) _8.3_10 ^ -3 x (d_10) ^ 2
Toprağın beş (U <5) den daha düşük bir eşitlik katsayısına ve etkin tane büyüklüğü 0,1 mm ile 3 mm arasında olması durumunda, ince kumdan çakıllara kadar toprak işlemlerinde Hazen denklemini kullanın. Bu formül sadece d_10 partikül büyüklüğüne dayanmaktadır, bu yüzden Kozeny-Carman formülünden daha az doğrudur:
K = (g ÷ v)(6_10^-4)_ (D_10) ^ 2
Breyer denklemini, heterojen dağılıma sahip malzemeler ve 1 ile 20 (1 (1) arasında eşitlik katsayısına sahip kötü sınıflandırılmış taneler için kullanın
K = (g ÷ v)(6_10 ^ -4) _log (500 ÷ U)(D_10) ^ 2
Beşinci (U <5) den itibaren bir muntazamlık katsayısı olan orta taneli kum için ABD Reclamation Bureau (USBR) denklemini kullanın. Bu, etkili bir d_20 tane boyutu kullanarak hesaplanır ve gözenekliliğe bağlı değildir, bu nedenle diğer formüllerden daha az doğrudur:
K = (g ÷ v)(4.8_10^-4)(D_20) ^ 3_ (d_20) ^ 2
Deneysel Yöntemler - Laboratuvar
Deneysel olarak hidrolik iletkenlik elde etmek için Darcys Yasasına dayanan bir denklem kullanın. Laboratuarda, sıvının (genellikle suyun) aktığı tek boyutlu bir toprak kesiti oluşturmak için küçük bir silindirik kaba bir toprak örneği yerleştirin. Bu yöntem, sıvının akış durumuna bağlı olarak sabit kafa testi veya düşme kafa testidir. Temiz kum ve çakıl gibi kaba taneli topraklar tipik olarak sabit kafa testleri kullanır. Daha ince tahıl numuneleri düşme kafası testleri kullanır. Bu hesaplamaların temeli Darcys Yasasıdır:
U = -K (dh ÷ dz)
U = toprak içindeki bir geometrik enine kesit alanı boyunca ortalama sıvı hızı; h = hidrolik kafa; z = toprakta düşey mesafe; K = hidrolik iletkenlik. K'nin boyutu birim zaman başına uzunluktır (I / T).
Laboratuvarda kaba taneli toprakların doymuş hidrolik iletkenliğini belirlemek için en yaygın kullanılan test olan Sabit Başlı Test yapmak için bir permeametre kullanın. Konu A kesiti ve uzunluğu L olan silindirik bir toprak numunesi sabit bir kafa (H2 - H1) akışına yöneliktir. (T) zamanında sistemden akan test sıvısının hacmi (V), toprağın doymuş hidrolik iletkenliğini K belirler:
K = VL ÷
En iyi sonuçlar için, farklı kafa farkları kullanarak birkaç kez test edin.
Laboratuvardaki ince taneli toprakların K değerini belirlemek için Düşen kafa testini kullanın. Sızdırmazlık sıvısının sisteme aktığı bir enine kesit alanı (a) ve uzunluk (L) olan bir kesit alanı (A) ve uzunluk (L) olan silindirik bir toprak numunesi kolonu bağlayın. Darcys Yasası'ndan doymuş hidrolik iletkenliği belirlemek için, başlıktaki (H1 ila H2) aralıktaki (t) aralıktaki değişikliği ölçün:
K = (aL ÷ At) ln (H1 ÷ H2)