هدایت هیدرولیکی
هدایت هیدرولیکی، با نماد "K"، نوعی ویژگی در خاک، سنگ و گیاهان آوندی است که سهولت جریان آب را در فضاهای خالی و شکاف‌ها نشان می‌دهد. میزان آن به میزان نفوذپذیری ماده و درصد رطوبت آن بستگی دارد. "K" یا هدایت هیدرولیکی حالت اشباع میزان توان جابجایی آب در حالتی که محیط اشباع است را نشان می‌دهد.
دو رویکرد کلی برای تعیین میزان هدایت هیدرولیکی آب وجود دارد: روش آزمایشگاهی خود به دو دسته بزرگ زیر تقسیم می‌شود: آزمون‌های صحرایی در اندازهٔ کوچک خود دوباره به دو زیرشاخهٔ دیگر زیر تقسیم می‌شوند:
شِفرد با بررسی اندازهٔ دانه‌ها توانست یک رابطهٔ تجربی برای برآورد تقریبی هدایت هیدرولیکی بدست آورد:
که در آن "هشدار": شفرد در سومین تصویری که نشان داده بود به روشنی از formula_4 به جای formula_6 استفاده کرده بود. بنابراین رابطه به صورت formula_7 در می‌آید. او در شکلی که کشیده بود بر پایهٔ تحلیلی که از داده‌ها براساس formula_4 تا formula_6 بدست می‌آید، روش‌های گوناگونی را بسته به نوع ماده پیشنهاد کرده بود.
تابع Pedotransfer یا PTF یک روش ویژهٔ برآورد تجربی است که در علوم خاک و آبشناسی کاربرد دارد. روش‌های PTF گوناگونی در دسترس است که در همهٔ آن‌ها تلاش می‌شود تا ویژگی‌های خاک مانند هدایت هیدرولیکی، اندازهٔ دانه‌های خاک و چگالی خاک (جرم دانه‌های خاک به حجم دانه‌ها و فضای خالی میان آن‌ها) بدست آورده شود.
چندین آزمون آزمایشگاهی آسان و ارزان برای بدست آوردن هدایت هیدرولیکی خاک وجود دارد.
روش ارتفاع ثابت آب معمولاً در خاک‌های دانه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این رویکرد به آب اجازه داده می‌شود تا در یک فشار یکنواخت (ارتفاع آب در لوله‌های فشار یکنواخت است) داخل خاک حرکت کند، در این حالت در یک بازهٔ زمانی معلوم حجم آب جابجا شده در طول نمونهٔ خاک را اندازه می‌گیرند. اگر formula_10 مقدار آب جابجا شده، formula_11 طول نمونهٔ خاک، formula_12 سطح مقطع نمونه، formula_13 مدت زمان لازم برای جابجایی مقدار آب formula_10 در داخل نمونه و formula_15 ارتفاع آب (در لولهٔ فشارسنج) باشد، آنگاه هدایت هیدرولیکی از رابطهٔ زیر بدست می‌آید:
که در آن formula_17 سرعت جریان آب است. با استفاده از قانون دارسی داریم:
اگر گرادیان هیدرولیکی را با formula_19 نمایش دهیم:
که در آن formula_15 اختلاف ارتفاع سطح آب در لوله‌های فشارسنج در دو سوی فاصلهٔ formula_11 است. مقدار آب جابجا شده می‌شود:
و هدایت هیدرولیکی یا formula_24 برابر می‌شود با:
درحالتی که افت ارتفاع آب داریم، روش کاملاً با ارتفاع ثابت آب متفاوت است. این روش برای هر دو گونه خاک ریزدانه و درشت دانه قابل استفاده‌است. نخست باید نمونهٔ خاک را در یک ارتفاع ثابت آب، کاملاً اشباع کرد. سپس باید به آب اجازه داد تا در طول نمونه جریان پیدا کند در این حالت دیگر ارتفاع آب را در طول نمونه ثابت نگه نمی‌داریم.
چندین روش برجا برای اندازه‌گیری میزان هدایت هیدرولیکی خاک وجود دارد.
هنگامی که عمق آب کم باشد (ارتفاع آب در لوله‌های فشارسنج کم باشد) روش سوراخ با مته یا "augerhole method" که یک روش نفوذی برای بدست آوردن هدایت هیدرولیکی در عمقی پایین‌تر از ارتفاع آب است. این روش برای نخستین بار از سوی هوگوت (۱۹۳۴) در هلند پیشنهاد شد و در آمریکا بوسیلهٔ فان باول‌آن‌کیرخام (۱۹۴۸) معرفی شد.
این روش به ترتیب شامل گام‌های زیر است:
که در آن K هدایت هیدرولیکی اشباع در جهت افقی است و یکای آن متر بر روز (m/day) می‌باشد. H عمق آب در سوراخ که نسبت به ارتفاع آب در خاک سنجیده می‌شود و یکای آن سانتی‌متر است. Ht همان H در زمان t است. در نتیجه H۰، همان H در زمان t = 0 است. یکای t ثانیه می‌باشد. F عاملی وابسته به هندسهٔ سوراخ است.
در رابطهٔ بالا، r با یکای سانتی متر، شعاع سوراخ استوانه‌ای است. formula_28 با یکای سانتی متر، عمق متوسط آب در سوراخ نسبت به آب در خاک است و formula_28=(Ho+Ht)/۲ می‌باشد و D عمق کف سوراخ نسبت به ارتفاع آب در خاک است (سانتی متر).
نگارهٔ روبرو، هدایت هیدرولیکی اندازه‌گیری شده با این روش در زمینی به مساحت ۱ هکتار را نشان می‌دهد. نسبت بیشترین مقدار و کمترین مقدار آن ۲۵ است. در این نمودار از توزیع لگ نرمال استفاده شده‌است.
یک سفرهٔ آب زیرزمینی، می‌تواند از formula_33 لایهٔ خاک تشکیل شده باشد. "توان جابجایی" در جهت افقی T برای لایهٔ formula_34 خاک که ضخامت لایهٔ اشباع آن برابر با formula_35 و هدایت هیدرولیکی افقی آن Kh است برابر است با:
توان جابجایی با هدایت هیدرولیکی افقی، Kh و ضخامت، formula_35 نسبت مستقیم دارد. یکای Kh، روز/متر و یکای formula_35 متر است، در نتیجه یکای T (روز/متر مربع) می‌شود.
توان جابجایی برای اینکه بدانیم چه میزان آب می‌تواند در جهت افقی جابجا شود، اهمیت دارد؛ برای نمونه در یک چاه تخلیه.
توان جابجایی کل یک سفرهٔ آب زیرزمینی (Tt) عبارت است از:
نماد سیگما، در عبارت بالا، نشانهٔ مجموع کل لایه‌های خاک است و formula_40= ۱، ۲، ۳،... formula_41 هدایت هیدرولیکی افقی "ظاهری" با نماد Kh از رابطهٔ زیر بدست می‌آید:
که Dt= Σ formula_35 ضخامت کل سفرهٔ آب زیرزمینی است.
توان جابجایی در یک سفرهٔ آب زیرزمینی را می‌توان بوسیلهٔ آزمون تخلیه نیز بدست آورد.
یادآوری می‌شود که، هنگامی که لایه‌ای از خاک بالای سطح آب قرار داشته باشد، آن لایه اشباع نیست و در جابجایی جریان نقشی ندارد. هرگاه ارتفاع آب در طول مسیر تغییر کند مقدار توان جابجایی نیز بسته به آن تغییر خواهد کرد.
"مقاومت" در جهت عمودی، R برای لایهٔ formula_34 خاک که ضخامت لایهٔ اشباع آن برابر با formula_35 و هدایت هیدرولیکی عمودی آن Kv است برابر است با:
یکای Kv روز/متر، formula_35 متر و R روز است. مقاومت کل سفرهٔ آب زیرزمینی (Rt) عبارت است از:
که در آن Σ نشانهٔ مجموع روی کل لایه‌ها است.
هدایت هیدرولیکی عمودی "ظاهری" (Kv) برابر است با:
که Dt = Σ formula_35 همان ضخامت کل سفرهٔ آب زیرزمینی است.