滲透係數
物理學學科的專有名詞
滲透係數又稱水力傳導係數（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：κ=kρg/η，式中k為孔隙介質的滲透率，它只與固體骨架的性質有關，κ為滲透係數；η為動力粘滯性係數；ρ為流體密度；g為重力加速度。在各向異性介質中，滲透係數以張量形式表示。滲透係數愈大，岩石透水性愈強。強透水的粗砂礫石層滲透係數>10米/晝夜；弱透水的亞砂土滲透係數為1～0.01米/晝夜；不透水的粘土滲透係數。
滲透係數，是一種物理學學科的一種專有名詞。
滲透係數k 是一個代表土的滲透性強弱的定量指標，也是滲流計算時必須用到的一個基本參數。不同種類的土，k 值差別很大。因此，準確的測定土的滲透係數是一項十分重要的工作。
表示岩土透水性能的數量指標。亦稱水力傳導度。可由達西定律求得： q=KI
式中q為單位滲流量，也稱滲透速度（米/日）;K為滲透係數（米/日）；I為水力坡度，無量綱。可見，當I=1時，q=K，表明滲透係數在數值上等於水力坡度為 1時，通過單位面積的滲流量。岩土的滲透係數愈大，透水性越強，反之越弱。
滲透係數的大小主要不取決於岩土空隙度的值，而取決於空隙的大小、形狀和連通性，也取決於水的粘滯性和容量，因此，溫度變化，水中有機物、無機物的成分和含量多少，均對滲透係數有影響。
在均質含水層中，不同地點具有相同的滲透係數；在非均質含水層中，滲透係數與水流方向無關，而在各向異性含水層中，同一地點當水流方向不同時，具有不同的滲透係數值。一般說來，對於同一性質的地下水飽和帶中一定地點的滲透係數是常數；而非飽和帶的滲透係數隨岩土含水量而變，含水量減少時滲透係數急劇減少。
滲透係數是含水層的一個重要參數，當計算水井出水量、水庫滲漏量時都要用到滲透係數數值。滲透係數的測定方法很多，可以歸納為野外測定和室內測定兩類。室內測定法主要是對從現場取來的試樣進行滲透試驗。野外測定法是依據穩定流和非穩定流理論，通過抽水試驗(在水井中抽水，並觀測抽水量和井水位)等方法，求得滲透係數。
與滲透係數密切相關的另一參數為導水係數(coef-ficient of transmissivity)，它是滲透係數與含水層厚度的乘積，多用在地下水流的計算公式中。對某一垂直於地下水流向的斷面來說，導水係數相當於水力坡度等於 1時流經單位寬度含水層的地下水流量。導水係數大，表明在同樣條件下，通過含水層斷面的水量大，反之則小。導水係數只有當地下水二維流動時才有意義，對於三維流動是沒有意義的。
常水頭法測滲透係數k
1.實驗室測定法
目前在實驗室中測定滲透係數 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一常數，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穩定后，量測經過一定時間 t 內流經試樣的水量V，則
V = Q*t = ν*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。粘性土由於滲透係數很小，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一直隨時間而變化，其裝置如圖：
水從一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后，開動秒錶，測記起始水頭差△h1，經時間 t 后，再測記終了水頭差△h2，通過建立瞬時達西定律，即可推出滲透係數 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后，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)一般採用試坑滲水試驗，是野外測定包氣帶鬆散層和岩層滲透係數的簡易方法。試坑滲水試驗常採用的是試坑法、單環法、和雙環法。
是在表層干土中挖一個一定深度（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2一3厘米厚的反濾粗砂，向試坑內注水，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，在坑底要設置一個標尺。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(滲透係數)=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，所測定的滲透係數偏高。
是試坑底嵌入一個高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2一3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。試驗一直進行到滲入水量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鬆散層、岩層的滲透係數值。
是試坑底嵌入兩個鐵環，增加一個內環，形成同心環，外環直徑可取0.5米, 內環直徑可取0.25米。試驗時往鐵環內注水，用馬利奧特瓶控制外環和內環的水柱都保持在同一高度上，（例如10厘米）。根據內環取的的資料按上述方法確定鬆散層、岩層的滲透係數值。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，內環則是鬆散層和岩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係數（考慮了毛細壓力的附加影響）：K(滲透係數)= 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（一般等於岩土毛細上升高度的一半）(厘米)；
L-----試驗結束時水的滲入深度（試驗后開挖確定）(厘米)。
地下水流速的確定：在地下水等水點陣圖上的地下水流向上，求出相鄰兩等水位線間的水力梯度，然後利用公式計算地下水的流速V=kI
式中：V---地下水的滲流速度（m/d）
K---滲透係數（m/d）
I----水力梯度。
