Hidrológiai Közlöny 1954 (34. évfolyam)

9-10. szám - Lovas László: A talaj áteresztőképességi együtthatójára vonatkozó újabb vizsgálati eredmények

424 Hidrológiai Közlöny. T34. évf. 1954. 7—8. sz. Kivonatok ^^L^JMECHAJNIKA A vízépítés

i gyakorlatban igen fontos kérdés az áteresztőképességi együttható ismerete, illetve a k tényező Dontos meghatározása. Ezért jelentős ez a dolgozat, melyben a szerző az áteresztőképességi együtthatóval foglalkozó legújabb eredmények kritikai ismertetését adja. A talaj áteresztőképességi együtthatójára vonatkozó újabb vizsgálati eredmények* LOVAS LÁSZLÓ Az áteresztőképességi együttható a talaj legtágabb határok között megjelenő fizikai jellemzője. Értékét, amely 10

2 és 10 1

0 cm/sec között változhat, számos befolyásoló tényező összhatása dönti el. Ezek, mint pl. a talaj szemcseösszetétele, feszültségmentes hézagfogata, a pórusain átáramló víz esése, sebessége, viszkozitása, stb. különböző pontossággal és rendszerint csak tág értékhatárok között állapíthatók meg. Ebből következően igen nehéz és még mai napig sem sikerült olyan k értékre vonatkozó matematikai formulát megfogalmazni, amelyben a változók a valóságos állapotnak megfelelő súlyozással szerepelnek. A talaj áteresztőképességét meghatározó természeti törvényszerűséget igen sok kutató próbálta már képletbe foglalni. Ennek felállításakor az elméleti analitika módszereit, valamint a laboratóriumi és helyszíni vizsgálatok eredményeit használták fel. I. Darcy alapiörvénye és a k tényezőt meghatározó egyenletek továbbfejlődése A talaj áteresztőképességi együtthatójának megállapítására vonatkozó kiindulási egyénletet közel 100 éve, 1856-ban DARCY adta meg: v = k • y képlettel, ahol v = a szivárgási sebesség, k = az áteresztőképességi együttható, h -j = a hidraulikus esés. DARCY szerint tehát a talajon átáramló víz szivárgási sebessége az áteresztőképességi együtthatónak nevezett talaj fizikai állandó és a hidraulikus esés szorzatával egyenlő. Az innen levezetett k érték azt a vízmenynyiséget jelenti, amely egységnyi talaj keresztmetszeten egységnyi hidraulikus esés mellett időegység alatt átáramlik. DARCY törvénye az 1843-ban HAGEN és POISEUILLE által hajszálcsöveken végzett kísérleti eredményekre támaszkodik. Vizsgálatai során DUPUIT is a DARCY törvénnyel azonos összefüggést állapított meg, ezért a fenti képletet gyakran DARCY—DUPUIT törvénynek nevezik. SMREKER már 1878-ban kétségbe vonta a DARCY törvény helyességét és csak finom ho* A Magyar Hidrológiai Társaság Vízellátási Szakosztályában elangzott előadás. mokra, valamint kis esésekre fogadta el érvényesnek. A k tényezőt az áramlási sebesség függvényének tekintette és az általa megadott ellenállási tétel általános alakja: I = a-v

2 + b-v

m ahol a és b — a viszkozitás és szemcseátmérő függvényében kifejezett állandó, v = az átáramlási sebesség, m = 1 és 2 határok között megjelenő, középértékként 1,5 nagyságúnak megjelölt hatványkitevő. Míg a DARCY törvény alapján nyomás alatti vízszint esetén a leszívás és az ennek megfelelő vízhozam közötti összefüggés egyenessel ábrázolható, a SMREKER-i tétellel számolva erre a lineárisnál magasabbrendű kapcsolatot kapunk, ami a természetes állapotot jobban megközelíti. ZUNKER átalakítva SLICHTER formuláját, amely HAGEN—POISEUILLE törvényén alapszik, a hőmérséklettel változó nyúlósságot veszi figyelembe. Az alábbi egyenletet adja meg a talaj áteresztőképességi együtthatójára: y-A ahol = a talajszemcse alaki tényezője, rj — a viszkozitás, p

0l = a talaj feszültség- és hézagmentes, ú. n. hatékony hézagtérfogata, p = a talaj teljes hézagtérfogata, u = specifikus szemcsefelszín. Az 1. ábra ZUNKER kísérleteinek eredményét mutatja. A vizsgálatokat különböző 5 mm-nél kisebb átmérőjű, azonos szemcsenagyságú, gömbalakú üvegsöréttel végezte, 16° C hőmérsékleten. Jól látható a k érték eséstől való függése. A kritikus esés határát a vizsgált szemcsékre 8—9% között állapította meg. A második kísérletnél a k érték csökkenését az okozta, hogy a 7 napi kísérleti szünet alatt a szűrőtestben maradt víz a szemcse felszínén intenzív kötést kapott. ZUNKER is változónak tekinti a k értékét, mégpedig annál nagyobb mértékben változónak, minél nagyobb a talaj hatékony szemcseátmérője. Kísérletei során megfigyelte, hogy szivattyúzás közben a folyadékból levegő és gázbuborék válik ki, ami vízhozamcsökkenést idéz elő.