滲流速度

滲流是指流體在多孔介質（如岩層）中的流動。由於組成多孔介質的裂縫和孔隙的微觀結構極其複雜而又很不規則，通常在研究滲流問題時只是從宏觀上採用統計學方法，即主要研究滲流截面（與流體流動方向垂直的地層截面）上流體流動的平均流速和壓力，而不是研究個別裂縫和孔隙中流動的情況。

滲流速度是滲流流量與過水斷面面積的比值。計算時，把在岩土空隙中運動的真實水流假想為充滿整個滲流區（包括空隙和岩土顆粒）的連續穩定和均勻的水流。它的流量與通過同一斷面空隙的真實水流的流量相等，它在斷面上的水頭和阻力與真實水流的水頭和阻力相等。可以通過以下公式計算：

式中：滲流截面積A包括孔隙面積和顆粒面積；Q為通過截面的體積流量。滲流速度V是一假想速度，它相當於地層內沒有孔隙介質，流體充滿整個地層周界流動時得到的速度。實際上，流體流動時僅通過截面A的孔隙部分φA（φ為孔隙度）。真實速度

應為：

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<0.001米/晝夜。據此可見土壤滲透係數決定於土壤質地。滲透係數K是綜合反映土體滲透能力的一個指標，其數值的正確確定對滲透計算有着非常重要的意義。影響滲透係數大小的因素很多，主要取決於土體顆粒的形狀、大小、不均勻係數和水的粘滯性等，要建立計算滲透係數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。

水力坡度是指沿水流方向上單位滲透途徑上的水頭損失。地下水在運動過程中要克服摩擦阻力，不斷消耗機械能，產生水頭損失，沿流線方向水頭損失最大，水頭值下降最快，水頭線永遠是一條下降的曲線，水頭線上某點的曲率，即為該點的水力梯度。或者説水力梯度就是沿地下水流方向上單位滲透途徑上的水頭損失 ^[1]  。在土力學或水力學中，滲透係數、潛蝕破壞等都與水力梯度有着十分密切的關聯。

多孔介質中懸浮顆粒遷移特性的研究在地下污染物擴散、核廢料處置、石油開採、地下水回灌和水工結構的內部侵蝕破壞等方面有很重要的研究意義。過去人們認為，在地下滲流環境中污染物只能通過液體和氣體進行傳輸，近幾十年的研究發現污染物也可吸附在細小顆粒上隨水流進行流動。地下環境中大量賦存的黏土礦物、氧化物和腐殖質等細小顆粒（直徑<1 μm）由於其特殊的性質（比表面積大、吸附特性強、對化學和物理環境敏感等）引起了學術界廣泛的關注。細小顆粒對污染物有強烈的吸附作用，並且可以隨水流進行流動，從而加速了污染物的擴散。滲流速度是影響懸浮顆粒遷移的重要因素，當滲流速度增大時，作用於懸浮顆粒的水動力隨之增大，同時多孔介質中懸浮顆粒的沉積作用逐漸減少，從土柱底部流出的懸浮顆粒的數量增多，所以流出液中懸浮顆粒的濃度峯值逐漸增大。但是，在較大的滲流速度下，懸浮顆粒和孔隙碰撞的機會增多，與每次試驗時的水流速度相比的懸浮顆粒相對速度逐漸減小，表現為較大的滲流速度下的懸浮顆粒的濃度峯值所對應的孔隙體積較大。在同一滲流速度下，隨着懸浮顆粒中位粒徑的增大，其對應的回收率隨之減小，此時懸浮顆粒在多孔介質中的沉積量逐漸增多。其次，在同一粒徑條件下，滲流速度越大，回收率越大，對應的沉積量越小。但是，滲流速度越小，回收率隨顆粒粒徑的變化範圍越大 ^[2]  。