孔隙率

孔隙率（英语：Porosity）或孔隙分数是表征材料的孔隙部分的物理量，定义为孔隙的体积与材料总体积的比率，所以总是在0到1之间，用百分数表示，为0到100%之间。由于开孔或与开孔连通的孔隙才能允许液体进入，在应用上更有价值，所以多将开孔所占体积与材料总体积的比值定义为有效孔隙率(effective porosity)，有效孔隙率小于等于总孔隙率。有多种方法可以测试材料的孔隙率和有效孔隙率， 孔隙率概念被广泛用于药理学、陶瓷、冶金、材料生产、土壤机理和工程等多方面。

在地质学、土壤科学和建筑科学中，多孔介质（比如岩石和沉积层）的孔隙率用于描述材料中孔隙所占的体积部分，此处的空隙中可以是空气，也可能包含水。孔隙率定义为孔隙部分和总体积的比值。

此处的_V是孔隙部分的体积，_T是材料的表观体积，包括固体部分和孔隙。孔隙率的值也可以通过材料的密度和微粒密度计算得出。

典型的孔隙率值为0到1之间，有时候会很小，比如固态花岗岩的孔隙率小于0.01（1%），而泥炭和黏土的孔隙率为超过0.5（50%）.在评价含有水或者烃的可能体积时，岩石或沉积层的孔隙率是一个重要的衡量参数。沉积层的孔隙率是很多因素的复杂函数，包括：埋藏率、埋藏深度、原生液体的性质和覆盖沉积层的性质。通常所使用的孔隙率和深度的关系是Athy于1930年提出的等式，

此处的${\displaystyle {\mathrm{\varphi <!--\; \varphi \; -->}}_0}$是表层孔隙率，${\displaystyle k}$是致密参数，而${\displaystyle z}$是深度

表层土壤的孔隙率随土壤微粒尺寸的增大而降低，这是因为土壤微粒尺寸较小的环境中，由于土壤的生物化作用，土壤微粒会发生团聚，这种团聚会增加微粒间的吸引，减少对致密的抵抗，从而增加了孔隙率。典型的沙土的表观密度是1.5到1.7之间，其中的微粒密度约为2.65 g/cm3。可以求得孔隙率为0.43到0.36.典型的粘土的密度是1.1到1.3 g/cm3. ，求得孔隙率为0.58到0.51. 由于重力的致密作用，下层土壤的孔隙率比表层土壤要低。土壤的孔隙率是十分复杂的，传统的模型将其视为连续变化的，但这一模型无法很好的描述出现的反常变化，也无法描述环境因素造成的孔隙几何因素的变化。很多复杂因素比如分形、气泡理论、裂纹理论、Boolean成晶过程等因素正在逐渐被考虑其中。

地下水的含量及流动与土壤岩石的孔隙率与渗透度有关，孔隙率愈高，含水量愈高。土壤孔隙为水与空气存在之场所，亦为水与空气进入或排出之通路，水与空气为植物生长所必需，故土壤中孔隙所占之体积百分率（孔隙度）及孔隙之粗细对植物生长极关重要。

渗透度是指岩石容许地下水通过的难易程度，渗透度愈大，地下水愈容易流动。一个孔隙率与渗透度均良好的地层，可以供应丰富的地下水资源，即可称之为含水层(aquifer)。一般而言，砂层及砾石层多属较佳之含水层，而黏土层则多属较差之含水层。

孔隙率随岩石性质不同而有不同，和组成岩石颗粒的形状、排列、淘选度（颗粒大小一致的程度）与胶结度有关。颗粒愈圆、排列愈整齐、淘选度愈佳、胶结度愈低，则岩石的孔隙率愈高。