Vattenmättnad

Vattenmättnad är andelen av porvolymen i ett poröst medium som är fylld med vatten. Inom geovetenskap och markvetenskap används ofta porositet φ, som är volymandelen av porer i det totala bulkvolymen. Vattenmättnaden betecknas vanligtvis S_w och definieras som S_w = V_w / V_p, där V_w är volymen vatten och V_p är porvolymen. När alla porer är fyllda med vatten har mediumet full mättnad S_w = 1. Om luft eller gas förekommer i porerna är S_w < 1. I jordbruk och markvetenskap används också vatteninnehållet θ, som är volymvatten per total volym, och relationen S_w = θ / φ kopplar samman dessa begrepp.

Vattenmättnad påverkar hur vatten rör sig genom porösa medier. I en osaturated zon, där luft finns i porerna, styrs flödet av kapillärkrafter och porernas storlek och koppling. I mättad zon dominerar vattentryck och relativ permeabilitet, och nästan hela porvolymen är fylld med vatten. Vattenmättnaden påverkar hydraulisk ledningsförmåga, kapillärstämningar och tillgången till vatten för växter, samt hur mycket vatten som finns tillgängligt under olika markfuktighetsförhållanden. Vattenmättnad är därmed centralt inom hydrologi, jordbruk och geoteknik samt i petroleumteknik där flera vätskor konkurrerar om porerna.

Mätning och beräkning av vattenmättnad sker genom olika metoder. Gravimetriska metoder väger prov före och efter torkning för att bestämma θ, medan tidsdomänreflektometri (TDR), kapacitansbaserade sensorer och neutronmätningar används för fält- eller laboratoriemätningar av vatteninnehåll. Vattenmättnad kan beräknas från θ och φ eller uppskattas genom hydrauliska kurvor som beskriver relationen mellan vattenpotential och saturation.