Charakteryzując ośrodek gruntowy pod względem jego wodoprzepuszczalności trzeba pamiętać, że nie jest ważna ogólna porowatość ośrodka (duży wskaźnik porowatości), lecz ta jej część, która dostępna jest dla wody wolnej biorącej udział w filtracji. Tę część porowatości nazwano porowatością efektywną. Porowatość efektywna jest to część wolnych przestrzeni między cząsteczkami, którą może-wypełnić woda wolna. Ilościowym wyrazem porowatości efektywnej jest stosunek objętości porów w próbce skały, czynnych w procesie filtracji (Ve), do objętości całej próbki (V).Stosunek ten nazywamy współczynnikiem porowatości efektywnej (ne) :
Porowatość efektywna jest mniejsza od porowatości ogólnej o procent porów, które wypełniają wody fizycznie związane, nie biorące udziału w przepływie wód podziemnych. 0 ile na porowatość ogólną nie ma wpływu wielkość ziarn budujących ośrodek gruntowy, o tyle porowatość efektywna zależna jest od średnicy ziarn i powiększa się z ich wymiarami. W naturze bardzo rzadko zdarza się, aby ośrodek gruntowy składał się z ziarn jednakowej średnicy. Do rozważań teoretycznych wprowadzono model fikcyjny o odpowiedniej średnicy ziarn, nazwanej średnicą efektywną lub średnicą miarodajną (de). Wielkość średnicy miarodanej dobiera się z warunku, aby grunt fikcyjny zbudowany z ziarn o dobranej średnicy wykazywał taką samą wodoprzepuszczalność jak grunt rzeczywisty. Istnieje wiele metod wyznaczania średnicy efektywnej. Najczęściej stosowana jest metoda Allen-Hazena i Krugera.
Metoda Allen - Hazena za średnicę efektywną de przyjmuje d10, tj. tę średnicę, poniżej której zawartość ziarn w składzie granulometrycznym gruntu stanowi 10% ciężaru, powyżej zaś której - 90%. Średnicę tę odczytuje się z krzywej uziarnienia z analizy sitowej próbki gruntu. Metodę Allen - Hazena można stosować dla gruntu spełniającego warunki:
0,1 mm ≤ de ≤3,0 mm
1 ≤ U ≤ 5
gdzie: U - współczynnik różnoziarnistości, równy:
gdzie : d60, d10 - średnica ziarna, które wraz z mniejszymi stanowi odpowiednio 60% lub 10% masy gruntu.
Rys.1. Krzywe uziarnienia z analizy sitowej
Przykład. Wyznaczyć współczynnik różnoziarnistości U dla krzywej (d) z rys. 1.
d10 = 0,18 mm,
d60 = 0,38 mm
Metoda Krugera oparta jest na założeniu, aby grunt fikcyjny zbudowany z ziarn o średnicy efektywnej miał powierzchnię jednostkową taką, jak powierzchnia jednostkowa badanej skały rzeczywistej. Średnicę miarodajną (efektywną) oblicza się ze wzoru:
gdzie: a1, a2, a3 … an - procentowa wagowa zawartość kolejnych frakcji ,
d1, d2, d3, …dn - średnie arytmetyczne średnice cząstek w granicach kolejnych frakcji.