투과계수란 무엇입니까? 투과계수는 어떻게 결정하나요?

투수계수 K는 토양의 투수성을 종합적으로 반영하는 지수로, 그 값을 올바르게 결정하는 것은 투수성 계산에 있어서 매우 중요합니다. 그럼 여러분은 투과도 계수에 대해 얼마나 알고 계시나요? 투과도 계수가 무엇인지에 대해 정리한 내용은 다음과 같습니다.

투과도 계수 소개

투자율 계수는 수력 전도 계수(수력 전도도)라고도 합니다. 등방성 매질에서는 단위 수력 구배 하의 단위 유량으로 정의되며, 이는 기공 골격을 통과하는 유체의 어려움을 나타냅니다. 식은 다음과 같습니다. 여기서 k는 기공 매질의 투과성입니다. 이는 고체 골격의 특성에만 관련됩니다. 는 투과성 계수이고, 는 유체 밀도입니다. 이방성 매체에서 투자율 계수는 텐서 형식으로 표현됩니다. 투수계수가 클수록 암석의 투수성은 강해집니다. 투수성이 높은 거친 모래 자갈층의 투수 계수는 10미터/주야간이며, 약한 투수성 하층토의 투수 계수는 1~0.01미터/주야입니다. /낮과 밤. 토양의 투수계수는 토양의 질감에 따라 달라지는 것을 알 수 있다.

투수계수 계산 방법

투수계수에 영향을 미치는 요인은 여러 가지가 있는데, 이는 주로 토양 입자의 모양, 크기, 불균일 계수 및 물의 점도에 따라 달라집니다. 투과계수 k를 계산하기 위한 정확한 이론식을 확립하는 것은 어렵다. k 값은 일반적으로 실험실 측정 방법, 현장 측정 방법 또는 실증적 추정 방법을 포함한 실험적 방법을 통해 결정될 수 있다.

투과도 측정 방법

투과도 측정 방법은 크게 실험실 측정과 현장 측정으로 구분됩니다.

1. 실험실 측정 방법

현재 실험실에서 투과계수 k를 측정하기 위한 다양한 종류의 기기 및 테스트 방법이 있지만 테스트 원리에 따라 다음과 같이 할 수 있습니다. 크게는 일정한 수두 방식과 "가변 수두 방식"으로 나뉩니다.

정수두 테스트 방법은 전체 테스트 과정에서 수두를 일정하게 유지하는 것이므로 수두 차이도 일정하다. 그림과 같이:

테스트 중에 단면이 A이고 길이가 L인 포화 샘플을 투명한 플라스틱 실린더에 채우고 물 밸브가 열려 물이 위에서 샘플을 통해 흐릅니다. 바닥으로 내려가 물 배출구에서 배출됩니다. 수두차 Δh와 침투유량 Q가 안정된 후 일정 시간 t 동안 시료를 통과하는 물 V의 양을 측정하면

V = Q*t = ?*A* t

Darcy의 법칙에 따르면 v = k*i이면

V = k*(Δh/L)*A*t

따라서, 우리는 다음을 얻을 수 있습니다.

k = q*L / A*Δh=Q*L /( A*Δh)

상수 수두 테스트는 침투 매개변수를 결정하는 데 적합합니다. 투수성이 높은 사질토양. 점성토의 투수계수는 매우 작고, 투수량도 매우 적기 때문에 본 시험으로는 정확하게 측정하기 어려우므로 대신 가변수두시험을 사용해야 한다.

가변 수두 테스트 방법은 테스트 중에 시간에 따라 수두 차이가 변하는 것을 의미합니다. 장치는 그림과 같습니다.

직립 눈금이 있는 유리관에서 물이 흐릅니다. U자형 튜브는 토양 샘플을 아래에서 위로 흐릅니다. 시험 중 유리관에 필요한 높이까지 물을 채운 후 스톱워치를 작동시켜 시작 수두 차이 Δh1을 측정하고, 시간 t 후에 최종 수두 차이 Δh2를 측정하여 순간적인 Darcy의 법칙을 확립함으로써 침투가 가능합니다. 계수 k의 표현을 도출합니다.

테스트 중 임의의 시점 t에서 두 단면에 작용하는 수두 차이를 △h라고 가정합니다. dt 내의 샘플은

　dVe = -a dh

여기서 a는 유리관의 단면적이며 오른쪽의 음수 기호는 물의 양이 증가함을 나타냅니다. △h가 감소함에 따라.

Darcy의 법칙에 따르면 dt 시간 내에 시료에서 흘러나오는 삼출량은 다음과 같습니다.

dVo = k*i*A*dt = k*(Δh/L) *A *dt

여기서 A는 샘플 단면적입니다.

물 흐름의 연속 원리에 따라 dVe = dVo 를 얻어야 하는데, 즉

k = (a*L/A*t)㏑(Δh1/ △h2)

또는 상용 로그로 표현하면 위 수식은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

k = 2.3*(a*L/A*t)lg(Δh1/Δh2 )

2. 현장 현장 측정 방법

침투 테스트는 일반적으로 테스트 피트 누출 테스트를 사용하는데, 이는 느슨한 층과 암석층의 투과도 계수를 측정하는 간단한 방법입니다. 현장의 vadose zone에서. 테스트 피트 누출 테스트는 종종 테스트 피트 방법, 단일 루프 방법 및 이중 루프 방법을 사용합니다.

시험 구덩이 방법

표면의 건조한 토양에 일정한 깊이(30~50cm)의 정사각형 또는 원형의 시험 구덩이를 파는 것입니다. 수위에서 3~5m 떨어진 곳에 구덩이 바닥을 2~3cm의 역여과 거친 모래로 포장하고 물을 시험 구덩이에 주입하여 시험 구덩이의 수위가 같아야 합니다. 항상 구덩이 바닥보다 약 10cm 더 높아야 합니다. 구덩이의 수위를 쉽게 관찰하려면 구덩이 바닥에 자를 설치해야 합니다. 단위 시간당 피트 바닥으로 스며드는 물의 양 Q를 구하고 이를 피트 바닥의 면적 F로 나눕니다. 즉, 평균 침투 속도 v = Q/F입니다. 구덩이 내 물기둥의 높이가 크지 않은 경우(10cm), 수두 경사도는 1에 가까운 것으로 간주할 수 있으므로 K(투수계수) = V입니다. 이 방법은 모세관 압력의 영향이 거의 없는 모래 토양을 측정하는 데 적합합니다. 응집성 토양에서 사용하면 측정된 투수계수가 더 높아집니다.

싱글링 방식

은 테스트 구덩이 바닥에 높이 20cm, 직경 35.75cm의 철링을 매립하는 방식입니다. 1,000제곱센티미터. 철제 고리를 구덩이 바닥에 10cm 깊이로 밀어넣고 고리 벽과 토양층이 밀착되도록 2~3cm 정도 여과된 거친 모래를 깔아야 합니다. 테스트 시작 시에는 메리어트 병을 사용하여 링의 물기둥을 조절하고 높이를 10cm로 유지했습니다. 침투된 물의 양 Q가 고정될 때까지 시험을 계속하며, v=Q/F 식에 따라 침투율을 계산할 수 있다. 구해진 침투율은 이완층과 암석층의 투과계수 값이다.

더블링 방식

테스트 피트 바닥에 2개의 철링을 내장하고, 내부링을 추가하여 동심원 링을 형성할 수 있습니다. 0.5m이고 내부 링의 직경은 0.25m가 될 수 있습니다. 테스트 중에는 철제 링에 물을 붓고 메리어트 병을 사용하여 외부 링과 내부 링의 물기둥이 동일한 높이(예: 10cm)를 유지하도록 제어합니다. 내륜에서 얻은 데이터를 바탕으로 위의 방법에 따라 느슨한층과 암석층의 투과계수 값을 결정한다. 내부 링의 물은 수직 방향으로만 침투하므로 측면 침투 영역의 오차가 제거되므로 테스트 피트 방식 및 단일 링 방식보다 정확합니다. 내륜과 외륜 사이로 침투하는 물은 주로 측면확산과 모세관흡수인 반면, 내륜은 실제 연직층과 암석층이 수직방향으로 침투하는 현상이다.

침투된 물의 양이 안정될 때까지 물 침투 테스트를 진행하면 다음 공식에 따라 침투계수를 정확하게 계산할 수 있습니다(모세관 압력의 추가 영향을 고려): K( 투자율 계수) = QL/F(H+Z +L).

여기서:

Q------안정적인 침투수량(입방센티미터/분);

F------테스트에서 피트 링의 물 누출 면적(제곱센티미터);

Z----테스트 피트에 있는 링의 물 두께(cm)

H------모세관 압력(일반적으로 암석과 토양의 모세관 상승 높이의 절반에 해당)(cm);