渗透系数是表征岩土介质透水能力的关键水文地质参数,其准确测定对地下水资源评价、污染物迁移模拟及工程防渗设计具有重要意义。在实验室条件下,渗透系数通常通过常水头或变水头渗透试验获取,而实验结果的可靠性在很大程度上依赖于所用水文地质实验装置的结构设计、材料性能及操作精度。
首先,实验装置的密封性直接影响测试结果。若装置接口或样品筒存在微小渗漏,将导致水流路径偏离真实孔隙通道,造成渗透系数偏高。尤其在低渗透性黏土或致密岩样测试中,微小泄漏可能显著扭曲数据。其次,装置内部水流状态是否符合达西定律的基本假设(层流、稳态)也至关重要。部分简易装置因进水口设计不合理,易产生紊流或局部冲刷,使测得的渗透系数偏离实际值。

此外,试样制备与装填方式受装置结构限制。例如,传统刚性壁渗透仪难以模拟原位应力条件,导致试样孔隙比与野外实际情况存在差异,进而影响渗透性。而现代三轴渗透装置虽可施加围压,更真实地还原地层应力状态,但其复杂性和成本较高,普及度有限。因此,装置类型的选择直接决定了测试条件的代表性。
温度控制也是不可忽视的因素。水的黏滞性随温度变化,而多数基础实验装置缺乏恒温系统,若未对实测数据进行温度校正,将引入系统误差。同时,传感器精度(如水位计、流量计)和数据采集频率也会影响结果稳定性,尤其在变水头试验中,微小读数误差可能导致渗透系数计算偏差达10%以上。
综上所述,水文地质实验装置在密封性、水流控制、应力模拟、温控及测量精度等方面的性能,深刻影响渗透系数的测定准确性。为提高测试可靠性,应根据岩土类型和研究目的合理选择或优化实验装置,并严格执行标准化操作流程,必要时结合现场试验进行校验,以确保水文地质参数的真实性和工程适用性。