Hidrológiai Közlöny 1958 (38. évfolyam)
5. szám - A. Melzer: A talajvízmozgás vizsgálatával kapcsolatos kismintakísérletek problémái
35Jf Hidrológiai Közlöny 1958. 5. sz. A. Melzer: A talaj vízmozgás kismintavizsgálata talaj vízszintsüllyesztéssel kapcsolatos vizsgálatokban jelentkeznek ezek a hibák. Elsősorban meg kell említeni, hogy a d y — d 2 geometriai egyenlőség egyáltalán nem azonos jellegű az esések között fennálló /, = I 2 egyenlőséggel, tehát a két egyenlet egyidejű biztosítása nem is vezet a két rendszer általános geometriai hasonlóságához. így például ha a talajvíznek egy kút felé való áramlását vizsgáljuk kismintán, minden modell vízszintes mérete túl kicsiny a vízréteg vastagságával szemben, ezért az esések torzulása a kismintán elért kis vízszintsüllyedések miatt igen jelentős. Másodsorban rá kell mutatnunk arra, hogy teljesen lehetetlen hasonlóságot elérni a természetben kialakult kőzetréteg és a kismintába helyezett anyag között. A d x = d 2 feltétel nem elégséges a szivárgási tényező /c, = k 2 azonosságának biztosításához. A tényleges áteresztőképesség ugyanis — az az érték tehát, amely megfelel annak a szemcsék között levő szabad területnek, amelyen a mozgásban levő víz áthatol — nemcsak a szemcsenagyság függvénye, hanem nagymértékben függ a víz nyomásától is. Ettől a nyomástól függ ugyanis a kapilláris hajszálcsövecskék száma és nagysága, ezek az utóbbiak pedig befolyásolják a szemcsék között kialakuló feszültségmentes szabad hézagtérfogatot. Zunker, Sekera, Bechtold és mások szátnos kísérlete, amelyeket Müller—Delitsch idéz munkájában [4], azt bizonyítják, hogy az átfolyási szelvényterület szemcsés anyagban igen erősen csökken, ha a szemcsehalmazban a nagyon finom szemcsék aránya egy meghatározott százalékot elér, még akkor is, ha a fennmaradó rész különben durvaszemcséjű. Azt mutatják továbbá ezek a kísérletek, hogy 10 m-nél nagyobb vízoszlop-nyomás esetében a finom kapilláris csövekben levő víz is mozgásba jön. 62,5 m-nél kisebb mélységekben a hajszálcsövekben és a szemcsék felületén még van visszatartott kapilláris víz, amely azonban 62,5 m-nél nagyobb vízoszlop nyomásának a hatására — tehát nagy mélységben levő rétegekben — teljes mértékben mozgásba hozható. Ilyenkor a pórusok teljes térfogata az áramlás rendelkezésére áll. A víz vezető csőrendszerek átmérőjét úgy határozva meg, hogy azok térfogata azonos legyen a kapilláris pórusokkal, majd szívókísérletet végezve a Sekera [4] féle vákuumban, azt látjuk, hogy a nyomás növekedésével egy időben ezek a térfogatok állandóan csökkennek, és fokozatosan szabadítják fel a vizet. Ezt az összefüggést, amely a egyenlettel jellemezhető —- amelyben d — a kapilláris pórusok átmérője, h = a víznyomás m-ben — grafikusan közöljük az 1. ábrán. Azt látjuk, hogy a 0,1 m nyomáshoz tartozó 0,3 mm átmérőjű szabad pórusok 0,003 mm-re csökkennek, ha a víznyomás a 10 m-t eléri. Ezen a jelenségen alapszik a vákuumos víztelenítés és az alaptestek alatti talajok konszolidálása. A higroszkopikus víz nagy része szintén felszabadul nagy víznyomás esetében. Ha a nyomás10,0 5.00 4,00 3,00 I]Í00 -ö I 1,00 S ttw S 0,30 < 0,20 0,10 különbség 10 ni, a víz szabad átfolyását biztosító térfogat értéke az egyes laza szemcsés kőzetekben a következőképpen alakul : durva és közepes szemcséjű homokban a teljes hézagtérfogat kb. 90%-a, finom-homokban a teljes hézagtérfogat kb. 80%-a, homokos agyagban a teljes hézagtérfogat kb. 30%-a. 15 cm-es szintkülönbség esetében a feszültségmentes hézagtérfogat a teljes hézagtérfogatnak csupán 5—10%-a, míg a hézagtérfogat többi része a kapilláris erő hatása által lekötött vízzel van kitöltve és egyáltalán nem vesz részt a talajvízmozgásban. Minthogy a teljes hézagtérfogat kavicsban és durva homokban 15—25%, homokos agyagban pedig 45%-ig növekedhet, a víz átfolyásához rendelkezésre álló feszültségmentes hézagtérfogat értékei erősen változnak. Ezekről a változásokról — amelyeknek értéke még csak igen kevéssé vizsgált — a 2. ábrán adunk áttekintő képet. Ezen az ábrán a c együttható a feszültségmentes hézagok térfogatát jelenti a teljes hézagtérfogat százalékában kifejezve és a vízoszlop-nyomás függvényében ábrázolva. Ezekből a kísérletekből megállapítható, hogy kis — 0,5 m-ig terjedő — vízszint-különbségek esetében a hézagtérfogatnak maximálisan 10%-a áll a vízmozgás rendelkezésére, mint átfolyási felület, még a durva szemcséjű vízvezető homoktalajokban is, míg 1 m rendű talajvízszint-sülyC[i] 100 80 60 40 20 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 10 8,0 3,0 10,0 Vízoszlop nyomás [m] 2. ábra s, 1— — —: V I— in T dJ103 h s i: F— — "T — — 11 \ \ d-a kapillárisok egyenértékű átmérője [mm] 1. ábra
