Hidrológiai Közlöny 1953 (33. évfolyam)

5-6. szám - Biczók Imre: Talajfagy kérdése

Biczók I.: Talajfagy kérdése Hidrológiai Közlöny. 33. évf. 1953. 5—6. sz. 229 fagybehatolás mértéke a hidegmennyiségen kívül függ még a talaj szemesenagyságától (D), a talaj hővezetőképességétől (A), a talaj levegő- és nedvességtartalmától (w), a talajvízben oldott sótartalomtól, a nyomástól, a talaj fedettségétől, stb. E sokféle tényezőből a fagybehatolás mértéke csak korrelációs számítással határozható meg, ami a sok változót tekintve eléggé körülményes. A fagymélység számításának könnyítésére tapasztalati egyenleteket állítottak fel. Ilyen Berggren képlete: X = 2 B} t^a ahol X a számított fagymélység t a fagyhőmérséklet időtartama <x— — a fagyott talaj hővezetési együttcy hatója B — a levegő hőmérsékletétől, a talajnedvesség mértékétől függő állandó, feltételezve, hogy a nedvességtartalom (w) a megfagyó talajban állandó, mert a, nedvességtartalom növekedése csökkenti a fagymélységet. Berggren egyenlete tulajdonképpen Stefan leegyszerűsített képletének tapasztalati módosítása. A fagymélység számítására a legáltalánosabban a Stefan-féle egyszerűsített egyenlet használatos. Stefan abból a feltételből indul ki, hogy az időegység alatt megfagyó víz mennyisége oly nagy lehet, mint amennyi fagyáskor felszabaduló hő (ff = 80 cal/g) elvezetést talál. A hőelvezetés mértéke a iég felszínének és a vízzel érintkező felületének hőmérsékletkülönbségétől — függ. Ha a jég melegvezetőképessége A és a térfogatsúlya 7, úgy az időegységben megfagyó víz mennyisége, azaz a jég vastagsága Y. o-y • a Y = A — dt, n ebből integrálással y=2 r.y A fagybehatolás gyorsasága viszont dF ~dt X-di 2 ay fi A fenti képlet talajra is alkalmazható, ha annak nedvességtartalma ismeretes. Amennyiben a hézagtérfogat n és a talaj vízzel telített (r = 1), úgy a o helyébe a talajtérfogattal csökkentett n-o érték, A. helyébe pedig a fagyott talaj hővezetőképessége helyettesítendő be. Talaj esetén 7=2 a • n • y Vfí. behatolásra a következő értéket kapjuk. Téli középhömérséklet 1928/29-ben a fagyperiódus idejére vonatkoztatva ^ = — 4,7 C A = 6,6 cal/cm. h. °C y=l g/cm

3 a = 80 cal/g n= 40% t maximális fagytartam 1928/29-ben 1500 óra, úgy Y = 77 cm. Különböző módon átnedvesedett talajféleségekre s azoknak megfelelő hővezetőképességével számolva, a leghidegebb tél fagytartamát véve alapul, 70—90 cm mély lefagyási értékeket kapunk, ami teljesen megfelel az észlelt mérési eredményeknek. Shannon megbízhatóbbnak tartja a várható fagymélység meghatározását a hidegmennyiség (freesing index) alapján annál is inkább, mert az azonos thermikus tulajdonságú talajok esetén a laboratóriumi fagykísérletek alapján ezen értékek között eléggé biztos összefüggések állapíthatók meg. Azonos feltételek esetén Shannon szerint a talaj fagymélysége és a fagyási index között oly összefüggés áll fenn, mely logaritmikus koordináta rendszerben egyenes vonallal ábrázolható. Eszerint a 404° C nap budapesti fagymennyiség mellett 76 cm-es lefagyási mélység adódik (lásd 6. ábrát). 40

4 BUDAPESTEN 76 cm BUDAPESTEN Budapestre, középtömör telített szemcsés talajjal számolva, a leghidegebb télen a fagv100 400 , 1000 2000 4000 FAGYMENNYISÉG °C lfreesing index) 6. ábra. Fagymemiyiség és fagymélység közötti összefüggés. A különféle talajokra érvényes Összefüggések kidolgozása folyamatban van. Meg kell jegyezni, hogy Shannon eredményei hótakaró esetre vonatkoznak. A hótakaró szigetelő hatása ismert. Frissen esett hó térfogatsúlya csupán y =100—200 g/dm

3 s csak a régi hótakaró térfogatsúlya éri el a y = 500 g/dm

3 értéket. A nagy levegőtartalom miatt a hóréteg hővezetöképessége / = 1,4—3 cal/cm °C h oly csekély, hogy alatta a talaj átfagyása nem következik be. Letaposott, hengerelt hó térfogatsúlya és hővezetöképessége közeledik a jéghez (k = = 19—20 cal/cm °C h), vagyis szigetelő hatását teljesen elveszti. Hótakaró alatti fagybehatolás számítására ezért az előző eljárások nem alkalmazhatók. E