Hệ số thấm là gì?
Hệ số thấm (K) cho biết nước di chuyển dễ dàng đến mức nào qua một môi trường rỗng như đất, cát, sỏi hay đá nứt nẻ. Đây là thông số then chốt trong thủy văn nước ngầm, địa kỹ thuật và khảo sát môi trường. K lớn (ví dụ sỏi sạch) cho nước chảy qua thoải mái; K nhỏ (ví dụ sét) cản trở dòng thấm. Công cụ này tính K dựa trên thí nghiệm thấm với cột nước không đổi (constant-head) theo định luật Darcy.
Công thức
Theo định luật Darcy, hệ số thấm được xác định bằng:
$$K = \frac{Q \cdot L}{A \cdot \Delta h}$$
trong đó \(Q\) là lưu lượng thể tích (m³/s), \(L\) là chiều dài mẫu đất dọc theo phương dòng thấm (m), \(A\) là diện tích mặt cắt vuông góc với dòng thấm (m²), và \(\Delta h\) là chênh lệch cột nước (tổn thất cột nước thủy lực) qua mẫu (m). Kết quả \(K\) có đơn vị vận tốc (m/s).
Cách sử dụng
Nhập lưu lượng đo được, chiều dài mẫu, diện tích mặt cắt của mẫu và chênh lệch cột nước giữa đầu vào và đầu ra. Công cụ sẽ trả về K theo m/s và quy đổi sang m/ngày cho tiện tham khảo. Hãy đảm bảo tất cả các giá trị nhập vào đều dùng đơn vị SI nhất quán.
Ví dụ minh họa
Giả sử \(Q = 0{,}0001\) m³/s, \(L = 0{,}5\) m, \(A = 0{,}01\) m² và \(\Delta h = 1{,}0\) m. Khi đó $$K = \frac{0{,}0001 \times 0{,}5}{0{,}01 \times 1{,}0} = \frac{0{,}00005}{0{,}01} = 0{,}005 \text{ m/s}.$$ Nhân với 86.400 giây mỗi ngày ta được 432 m/ngày — giá trị điển hình của cát thô.
Câu hỏi thường gặp
Nên dùng đơn vị nào? Hãy dùng hệ SI xuyên suốt: m³/s cho lưu lượng, mét cho chiều dài, diện tích và cột nước. Khi đó K sẽ có đơn vị m/s.
Giá trị K điển hình là bao nhiêu? Sỏi: \(10^{-2}\)–\(1\) m/s; cát: \(10^{-5}\)–\(10^{-2}\); bụi (silt): \(10^{-9}\)–\(10^{-5}\); sét: dưới \(10^{-9}\) m/s.
Hệ số thấm có giống độ thấm không? Không. Độ thấm nội tại (intrinsic permeability) chỉ phụ thuộc vào bản thân môi trường, trong khi hệ số thấm còn phụ thuộc vào khối lượng riêng và độ nhớt của chất lỏng (tức là phụ thuộc vào tính chất của nước).
