Permeabiliteit

Betekenis

Permeabiliteit (doorlatendheid) beschrijft het vermogen van een materiaal om vloeistoffen of gassen door zijn poriënstelsel te transporteren. Het begrip hangt samen met porositeit: porositeit is de mate waarin een stof een vloeistof of gas kan bevatten, terwijl permeabiliteit betrekking heeft op het transport ervan.

Toepassing

Permeabiliteit speelt een rol in verschillende bouw- en grondkundige toepassingen:

• Beoordelen van de waterdoorlatendheid van grond bij dijken en kades.
• Ontwerpen en analyseren van grondwaterstroming en drainage.
• Beoordelen van het potentieel voor biologische reiniging van verontreinigde grond.
• Gebruik van de doorlatendheidscoëfficiënt (k-waarde) bij berekeningen volgens de Wet van Darcy.

Aandachtspunten

• Onderscheid porositeit (opslagcapaciteit) en permeabiliteit (transportvermogen).
• Gebruik de doorlatendheidscoëfficiënt k (k-waarde) om doorlatendheid kwantitatief uit te drukken.
• Bij slecht doorlatende gronden is biologische reiniging beperkt; onderzoekers suggereren dat gebruik van lucht als drager van zuurstof circa 1000 maal efficiënter kan zijn dan water.
• Klei heeft een lage doorlatendheid, wat bij dijken helpt om water tegen te houden; uitgedroogde kades nemen water traag op en kunnen maandenlang verzwakt blijven.
• Vegetatie op dijken kan zowel positieve als negatieve effecten hebben, onder meer door:
  • wortelstelsel dat grond vasthoudt (positief);
  • wortels die inklinking van veen tegengaan en water beter verdelen (positief);
  • bladerdek dat uitdroging beperkt (positief);
  • vegetatie die water onttrekt of water versneld doorvoert (negatief of soms positief afhankelijk van omstandigheden).

Werking / principe

De stroming van water door een met water verzadigd zandlichaam kan worden beschreven met de Wet van Darcy:

• v = k * i
• Q = k * A * i

waarbij:

• v = watersnelheid [m/s]
• Q = watersnelheid [m3/s]
• k = doorlatendheidscoëfficiënt (k-waarde) van de betreffende grond [m/s]
• A = oppervlakte van het zandpakket in stromingsrichting ("frontaal") [m2]
• i = dh/dl = verhang (dimensieloos)

Doorlatendheid van materialen

Kenwaarden voor doorlatendheid (zoals vermeld voor verschillende grondsoorten) zijn onder andere:

• grind: > 200 m/dag
• grof zand: 10–100 m/dag
• fijn zand: 1–10 m/dag
• zeer fijn zand: 10^-3–1 m/dag (1–1000 mm/dag)
• zandige klei: 10^-5–10^-3 m/dag (0,01–1 mm/dag)
• klei: < 10^-5 m/dag (< 0,01 mm/dag)

Terminologie

• Doorlatendheid is een gangbare benaming voor permeabiliteit.
• De doorlatendheidscoëfficiënt wordt kort aangeduid als k-waarde.