Hidrológiai Közlöny 1956 (36. évfolyam)
4. szám - Öllős Géza: A talajrétegződés hatása a kutakkal kapcsolatos talajvízmozgásra
üllős G.: A talaj rétegződés hatása a talajvízmozgásra Hidrológiai Közlöny 36. évf. 1956. 4. sz. 279 riai szempontból nagyfokú hasonlóságot mutatnak annak ellenére, hogy esetünkben viszonylag finomszemcséjű talajokat vizsgáltunk, ahol a kapilláris hatások bizonyára jelentkeztek. A C méréscsoportnál kapott leszívási görbék (4/e ábra) jellege más, mint az előbbiekben tárgyaltaké. Nincs vízszintes jellegű szakaszuk, s hiányzik a kútnál a viszonylag túl meredek szakasz is. A leszívási görbék függőleges értelmű lefelé tolódása a kútbeli leszívás növelésével a kúttól nagyobb távolságra is arányosan növekszik. Geometriai szempontból tehát a kapott görbék alakja parabolagörbéhez hasonlít. Megállapításaink a következők: 1. Ha egy viszonylag kis vízrétegvastagságú, azonban elég nagy áteresztőképességű felső talajréteg alatt jóval kisebb áteresztőképességű rétegek helyezkednek el, a leszívási felület alakját a talaj inhomogén állapota jelentős mértékben befolyásolja. A leszívási görbék — kivéve a kút közelében levő szakaszukat közel párhuzamosak a rétegelválasztó síkokkal. 2. A talajvízszintsüllyesztés végrehajtásának a szempontjából az általunk vizsgált inhomogén talaj kedvezőtlen. 3. A leszívási görbéknek amelyek a valóság és a kisminta között a fő összehasonlítási lehetőséget adják —- a nagymértékű hasonlósága alapján megállapítható, hogy a kút felé történő talaj vízmozgás hidraulikus szivárgási kismintán a pontossági igényeket kielégítő módon vizsgálható. Potenciáleloszlás A kútban levő vízszint változtatásával a szivárgási folyamatot jellemző áramkép is az új határfeltételeknek megfelelően változik. A kútbeli vízszint csökkentése után bizonyos időnek kell eltelnie, amíg stacioner vízmozgás áll elő. A szivárgási folyamat egyértelműen jellemezhető az egymásra merőleges áram- és azonos értékű potenciálvonalak seregével, vagyis az áramképpel. Az egyes leszívásoknál kapott potenciáleloszlást a B méréscsoportnál az 5/a, b, c, d ábra, a C méréscsoportnál a ő/a, b. c, d ábra szemlélteti. Ezek tanulmányozása során megállapítható, hogy a potenciáleloszlásra az inhomogén talajszerkezetnek addig nincs jelentős befolyása, amíg a kútbeli leszívás a felső vízáteresztőbb réteg magasságában van. Vagyis, amíg szivárgás szempontjából anizotrop talajnál az áramlás iránya a rétegelválasztó síkokkal legalább közel párhuzamos, a kapott potenciáleloszlás alig tér el az ugyanolyan határfeltételekkel rendelkező izotróp talaj esetén kapott potenciáleloszlástól. Amikor a leszívási görbe a kút közelében az alsóbb, kevésbé vízáteresztő rétegbe jut. a potenciáleloszlás jellege már lényegesen eltér a homogén talajban levő megfelelő leszívás mellett kapott potenciáleloszlástól. A vízszintesen rétegezett vízadó talajoknál a leszívás változtatásával egyidejűleg más és más feltételek szabják meg a talajvíz mozgását. A kútpalást melletti szivárgási keresztmetszet az egyes rétegvastagságoknak megfelelő különböző áteresztőképességű. A különböző áteresztőképességű szivárgási felületsávok egymás alatti elhelyezkedési sorrendje, valamint a felületek egymáshoz való aránya, mind befolyásolják a szivárgó rendszerben végbemenő talajvíz mozgását. Szivárgási szempontból ezeket a feltételeket a talajrétegződéstől f üggő, a kútbeli leszívással változó, külső határfeltételeknek nevezhetjük. A szivárgási tér belsejében a leszívás mértékétől függően más és más lesz az egyes rétegek vízszállítása. Amikor például a leszívási görbe metszi a réteghatárfelületeket, ez azt jelenti, hogy azok a rétegek, amelyeknek az alsó elválasztófelületén áthaladt a leszívási görbe, nem tudják a vizet saját maguk a kútba szállítani, hanem átadják az alsóbb rétegeknek. Természetesen ezzel a folyamattal együttjár a potenciáleloszlás egyidejű változása is. Ezeket a leszívás változtatásával egyidejűleg változó feltételeket, belső réteghatárfeltételeknek nevezhetjük. Az általunk vizsgált és az ehhez hasonló rétegezettségű vízadó talajban történő vízmozgásoknál a kút körül levő térben különösen nagy hidraulikus gradiensek léphetnek fel. Számos esetben éppen ez a talajrétegződés-okozta nagy potenciálesés lehet az oka a kutak feliszapolódásának. Természetesen a homogén talajnál is a leszívás növelése esetén egyre nagyobb grádiensek lépnek fel a kút közelében, de korántsem olyan mértékű és jellegű ez a növekedés, mint amilyen az inhomogén talajnál előfordulhat. A valóságban a szivárgási folyamatot a hidraulikus szivárgási kismintától eltérőleg — rendszerint csak a leszívási görbe és a hozzá tartozó vízhozam alapján lehet jellemezni. Inhomogén talajoknál a szivárgási folyamat egyértelmű jellemzéséhez, amint vizsgálataink mutatják, a potenciálelosztás ismerete is fontos. Ennek a meghatározása közelítőleg a valóságban is megtörténhetik. Erre vonatkozó elgondolásunkat a 7.fa ábrán mutatjuk be. A leszívási görbe esésviszonyaitól függően a szívókúttól különböző távolságokban piezométer-csöveket mélyítünk le oly módon, hogy azok azonos mélységben levő végei, körülbelül a legnagyobb kútbeli leszívás szintje alá jussanak. Legalább 4 db. piezométercső szükséges. A csövek palástja nincs perforálva, s így a cső végpontjához tartozó piezométer nyomásértékeket (ply) adják meg. Legyen az előállított leszívásnál a kútbeli víznívó a vízzáró réteg síkja (hasonlító sík) felett h n magasságban, míg a nyugalmi talajvízszint h magasságban. A vízoszlopmagasságban kifejezett piezométercső leolvasások legyenek f>u h 3, h v h—h 0 a teljes (100%) piezométermagasságkülönbség fm], hi—h 0,...,h A — h 0 az egyes piezométer csöveknél, a kútban levő vízszint feletti piezométermagasság [m].
