virtaustiheys

Virtaustiheys, eli spesifinen virtaama, on tilavuusvirran määrä, joka kulkee poikkipinta-alaa kohden tietyllä alueella aikayksikköön. Käytännössä se kuvaa, kuinka paljon vettä (tai muuta fluida) läpäisee poikkileikkauspinnan tietyssä suunnassa. Yleisesti käytetty määritelmä on q = Q/A, jossa Q on poikkileikkausniskin tilavuusvirta ja A sen poikkipinta-ala. Yksikköinä q on metrejä sekunnissa (m/s).

Darcyn lain mukainen virtaustiheys kuvaa nesteen kulkua homogeenisessa, kuivattomassa tai vettä läpäisevässä maa- tai porøsessa aineessa. Yksityiskohtaisesti q = -K∇h, jossa K on hydrogeologinen permeabiliteetti tai hydraulinen johtokyky ja ∇h on hydraulic headin gradientti. 1D-tilanteessa q = -K dh/dx. q on vektori, joten sen suunta kertoo nesteen pääsuunnan. Todellista partikkelinopeutta (pore- tai sekoitusnopeutta) kuvaa kuitenkin v = q/n, missä n on huokoisuus (porosity).

Erityyppisissä medioissa virtaustiheys voi vaihdella huomattavasti; esimerkiksi pohjavedessä tyypilliset arvot voivat olla noin 10^-7–10^-3 m/s riippuen gradientista ja aineen ominaisuuksista. Virtaustiheyttä käytetään laajasti hydrogeologiassa ja ympäristötekniikassa, kuten pohjavedensuodatus, epäpuhtauksien kulkeutumisen mallintamisessa sekä sade- ja valuma-alueiden infiltraation arvioinnissa.