ما هو التوصيل الهيدروليكي؟
يُعبّر التوصيل الهيدروليكي (K) عن مدى سهولة حركة الماء عبر وسط مسامي مثل التربة أو الرمل أو الحصى أو الصخور المتشققة. وهو معامل أساسي في هيدرولوجيا المياه الجوفية والهندسة الجيوتقنية وتقييم المواقع البيئية. فالقيمة المرتفعة لـ \(K\) (كالحصى النظيف مثلاً) تسمح بتدفق الماء بحرية، بينما القيمة المنخفضة (كالطين) تعيق هذا التدفق. تستخرج هذه الحاسبة قيمة \(K\) من اختبار مقياس النفاذية بالضغط الثابت اعتماداً على قانون دارسي.
المعادلة
وفقاً لقانون دارسي، يُحسب التوصيل الهيدروليكي على النحو التالي:
$$K = \frac{Q \cdot L}{A \cdot \Delta h}$$
حيث \(Q\) هو معدل التدفق الحجمي (م³/ث)، و\(L\) طول عينة التربة على امتداد مسار التدفق (م)، و\(A\) مساحة المقطع العرضي العمودي على اتجاه التدفق (م²)، و\(\Delta h\) فرق الضغط (أي الفاقد في الضغط الهيدروليكي) عبر العينة (م). وتكون وحدة الناتج \(K\) هي وحدة السرعة (م/ث).
طريقة الاستخدام
أدخِل معدل التدفق المقاس، وطول العينة، ومساحة المقطع العرضي للعينة، وفرق الضغط بين مدخل الماء ومخرجه. تُعيد الحاسبة قيمة \(K\) بوحدة م/ث، كما تحوّلها إلى م/يوم لمزيد من الراحة في القراءة. واحرص على أن تكون جميع المدخلات بوحدات النظام الدولي (SI) المتسقة فيما بينها.
مثال محلول
لنفترض أن \(Q = 0.0001\) م³/ث، و\(L = 0.5\) م، و\(A = 0.01\) م²، و\(\Delta h = 1.0\) م. عندئذٍ يكون $$K = \frac{0.0001 \times 0.5}{0.01 \times 1.0} = \frac{0.00005}{0.01} = 0.005 \ \text{م/ث}$$ وبضرب هذه القيمة في 86,400 ثانية لكل يوم نحصل على 432 م/يوم — وهي قيمة نموذجية للرمل الخشن.
الأسئلة الشائعة
ما الوحدات التي يجب استخدامها؟ استخدم وحدات النظام الدولي (SI) في كل المدخلات: م³/ث للتدفق، والأمتار للطول والمساحة والضغط. عندها تكون قيمة \(K\) بوحدة م/ث.
ما القيمة النموذجية لـ \(K\)؟ الحصى: \(10^{-2}\)–\(1\) م/ث؛ الرمل: \(10^{-5}\)–\(10^{-2}\)؛ الطمي (السلت): \(10^{-9}\)–\(10^{-5}\)؛ الطين: أقل من \(10^{-9}\) م/ث.
هل هذا هو نفسه مفهوم النفاذية؟ لا. فالنفاذية الذاتية (Intrinsic permeability) تعتمد على خصائص الوسط فقط، بينما يعتمد التوصيل الهيدروليكي أيضاً على كثافة المائع ولزوجته (أي على خصائص الماء).
