Hidrológiai Közlöny 1958 (38. évfolyam)
1. szám - Juhász József: A szivárgás vizsgálata
Juhász J.: A szivárgás vizsgálata Hidrológiai Közlöny 1958. 1. sz. Jfl Az általunk javasolt szivárgási sebességképletből n* 1 í-2 J 3,75 ju, o a vízhozamot a következő módon számíthatjuk : Q = r\ TI n rl J 3,75 ju. Adott talaj faj tán ál, adott esésnél a képletben w 4 és r\ változik a tömörséggel. Ennek alapján az átfolyó vízmennyiség arányát, a fenti e = 0,85 tömörségű talajhoz viszonyítva Q 2 = 1 esetén (amely k 2 = l-nek felel meg r 0 n = 1 feltételezéssel) különböző szemnagyságoknál ugyancsak a 4. táblázatban foglaltuk össze. Az összehasonlító méréseket mindegyik szerző homoktalajon végezte. Ezért is vettük mi is elsősorban ezeket figyelembe összehasonlításunknál. Az összehasonlítás megbízhatósága érdekében azonban a durva homoktól a homokliszt-iszap határig mutatjuk be az összefüggést, amely — úgy hisszük — igen jó egyezést mutat a többi képlettel. A mo-iszap határán levő szemnagyságnál már nagy tömörségek esetén az áteresztőképességet erősen gyengítő hatások tapasztalhatók a felvett .7=1 esésnél. Ez az eltérés azonban a tapasztalat szerint valóban megvan. Ha elfogadjuk a javasolt szivárgási sebességszámítást, akkor az ,,áteresztőképességi együttható-" ról ki kell mondanunk, hogy nem egyformán változik a tömörséggel, hanem a különböző szemátmérőnél és különböző esésnél különböző módon. Az összehasonlításnál irányadóul szolgáló képlet tehát csak a kísérletnél használt szemátmérőre és esés esetén alkalmazható. Az előbb ismertetett módon a talajban levő víz szivárgási viszonyait egyszerűen és az eddiginél jobb módszerrel vizsgálhatjuk mindaddig, amíg a vízben levő nyomások nem nőnek meg annyira, hogy a (15) összefüggésben a p r értékét is figyelembe kell venni. Erre azonban a mikroszivárgással kapcsolatban térünk ki a következő fejezetben. A mikroszivárgás Az előzőekben a lineáris szivárgási törvény új alakját határoztuk meg. A törvény alkalmazhatósági határait elég jó közelítéssel ismerjük a nagy esések, azaz a nem lineáris szivárgási tartomány felé. Nehezebb kérdés a lineáris szivárgási törvény alsó határát megadni. Keutner megállapította, hogy nagyon kis eséseknél a lineáris kapcsolat még megközelítőleg sem érvényes. Kari Berger doktori dolgozatában [5] számos saját kísérletet ismertet és bő irodalmi anyag átnézése után megállapítja, hogy az áteresztőképesség az esés csökkenésével növekszik és még zérus esésnél is van a talajban oldalirányú vízmozgás. Hasonló eredményre jutott H. Schneider kutak leszívási görbéjének tanulmányozása során [6], Más eredményt kapott — még a fenti kutatásokat megelőzően — F. Zunker [7]. Kísérleteiben megállapította, hogy kis eséseknél az áteresztőképesség csökken. Indokolása — a kapilláris erők jelenléte — nem állja ugyan meg az ő fogalmazásában a helyét, de kísérletei jeien vizsgálódásaink eredményét jól alátámasztják. Még továbbment a mikroszivárgás vizsgálatánál Sz. A. Róza [8], aki konszolidációs kísérletei közben megállapította, hogy az agyagtalajoknál van egy olyan határesés, amelynél kisebb eséseknél az agyagban vízmozgás nem indul meg. Ő tehát — először az irodalomban — beszél egy J 0 küszöbgradiensről, amelynek figyelembevételével v = k(J — J 0) alakú sebességi képlet használatát javasolja. J 0 értéke szerinte a 20—50 értéket is elérheti. Sz. A. Róza agyagtalajra vonatkozó megállapításait — tisztán kvalitatív következtetések útján — Mer kel [9] durvább szemű talajokra is érvényesnek mondja. Ugyancsak a küszöbgradiens létezése mellett emel szót Mosonyi Emil is, akinek tanszékén hosszabb idő óta folynak a határesés meghatározására vonatkozó kutatások. Nézzük meg ezt a kérdést is a szivárgási sebesség ajánlott képlete alapján. A (15) képletből kitűnik, hogy ha a p r víznyomástól eltekinthetünk, a szivárgásban nincsen küszöbérték. Láttuk, hogy az esés csökkenésével az aktív keresztmetszet rohamosan csökken ugyan, de zérus értékét csak zérus esésnél veszi fel, minthogy a C-S tagból S r v = 0 értéknél — vagyis a talaj cső közepén — csak zérus esésnél lesz zérus. Az 5. ábrából azonban világosan látszik, hogy az aktív keresztmetszet a különböző talajoknál más-más esésnél kezd el hirtelen csökkenni és rohamosan közeledik a zérushoz. Ennek következtében például a 0,01 mm átmérőjű finom homokban a 0,1 esésig a keresztmetszet 92%-ában áramló víz 0,01 esésnél már csak a keresztmetszet 67%-án áramlik, vagyis a vízhozam jóval kevesebb, mint amennyit az adott esésnél a Darcy képlettel kapunk. Eszerint tehát végeredményben minden talajnál találhatunk olyan esést, amellyel már alig szivárog át valami a talajon. Ennek a rendkívül csekély átszivárgó mennyiségnek a pontos mérése igen bonyolult. Ilyenformán az egyéb zavaró körülmények miatt (pl. párolgás) egyes kutatók joggal állapítottak meg küszöbértékeket a szivárgásban még a légnyomásnál alig nagyobb nyomások mellett is. Megváltozik a helyzet, ha a p r értékét is figyelembe vesszük. Nyilvánvaló, hogy miután a p r érték az adott víznyomás mellett állandó, valóban van olyan küszöbesés, amely alatt a talajban nincsen vízmozgás. A küszöbesés azonban talajonként nem állandó, hanem ugyanazon a talajon belül is függ a hézagtérfogattól és a talajcsőben uralkodó nyomástól. Értékét a képletből könnyen meghatározhatjuk : \ 1 ( V l-p 2 l 1,88 1 o .,2 )+a [c. íS? i(r 0-r 1)] / (15)
