Hidrológiai Közlöny 1958 (38. évfolyam)

6. szám - Hozzászólás

Jfl8 Hidrológiai Közlöny 1958. 6. sz. HIDRAULIKA Közlönyünk 1958. évi 5. számában jelent meg A.. MELZER-nek ,,A talajvízmozgás vizsgálatával kapcsolatos kismintakísérletek problémái" című tanulmánya. Ebben ismerteti azokat a nehézségeket, amelyek a szivárgási kisminták jellemzőinek meghatározásával kapcsolatosan jelentkeznek. A dolgozatban 1952-ben közlésre került magyar vizsgálatokra is hivatkozik a szerző. Az említett időpont óta több olyan tanulmány is jelent meg hazánkban, amely ugyanannak az említett nehézségeket ismerteti, sőt javaslatot is tesz azok megoldására. Ezeket foglalja össze röviden a most közlésre kerülő vitacikk. Hozzászólás A. Melzer „Talajvízmozgás vizsgálatával kapcsolatos kismintakisérletek problémái" című cikkéhez A. Melzer tanulmányában részletesen elemzi azokat a különbségeket, amelyek a szivárgó vízmozgás kismintáján észlelt jellemző értékek és a természetben kialakuló szivárgó vízmozgás megfelelő értékei között mutatkoznak. Nagyon helyesen mutat rá arra, hogy ennek az oka a mozgás fizikai jellegében előálló változásban kereshető. A dolgozat első részében a szivárgó vízmozgás és a felszíni áramlás közötti eltéréseket vizsgálja. Nagyon jó érzékkel válogatja össze az irodalmi adatok és a különböző laboratóriumokban végzett kísérletek eredményei alapján azokat az érveket, amelyek a két mozgástípus eltérő jellegét igazolják. Ilyen értékes megállapításként kell ismételnünk azt, hogy a döntő különbségek azért jelentkeznek, mert a felszíni vízmozgás létrehozásában a tehetetlenség főerőként, igen nagy súllyal szerepel, míg a szivárgás vizsgálata során ennek jelentősége elhanyagolható. A tanulmány további részében a szivárgó vízmozgást részletesen elemezve a Darcy-törvény érvényességét vitatja. Rámutat arra, hogy a kisminta és a prototípus közötti eltérést elsősorban a szivárgási tényező hibás értelmezése magyarázza. Véleménye szerint ez az érték nemcsak a szemcsés kőzet szemeloszlásának a függvénye, hanem lényeges szerepe van a k érték kialakításában a feszültségmentes hézagtérfogat nagyságának is. A feszültségmentes hézagtérfogat pedig az áramlási tér hidraulikai jellemzőinek is függvénye. Ezzel a megállapítással kapcsolatosan kívánunk néhány kiegészítő megjegyzést fűzni A. Melzer dolgozatához. Ismeretes, hogy a hazai és a nemzetközi irodalom mindazokat a problémákat, amelyek a feszültségmentes hézagtérfogat, illetőleg az áramlás szempontjából szabad szelvény változása és az áramlás jellemzői közötti összefüggéssel kapcsolatosan felmerülnek, a mikroszivárgás vizsgálatában vonja össze. Anélkül, hogy a külföldi irodalom ilyen jellegű közléseit részletesen ismertetni kívánnánk — hiszen ezt a szerző igen alapos dolgozatában már megtette — foglaljuk össze röviden hazai eredményeinket. Hazánkban a mikroszivárgás problémáival kapcsolatos vizsgálatok kezdeményezése Mosonyi E. akadémikus nevéhez fűződik [3]. Ugyancsak Ö indította meg az első kísérleteket is. A legutóbbi időben a Hidrológiai Közlöny hasábjain két tanulmány is jelent meg [1, 2], amelyek részletesen foglalkoznak a mikroszivárgás kérdésével és elméleti alapon tisztázni törekszenek annak fizikai jellemzőit. Mindkét dolgozat megállapítja, hogy abban az esetben, ha a laza kőzetet alkotó szemcsehalmazban a finom szemcsék túlsúlyba jutnak, vagy a mozgást létrehozó és fenntartó esés értéke kicsiny, az áramlás nem jellemezhető többé a Darcytörvénnyel. A sebesség kialakulását és a kőzet ellenállását döntően befolyásolja a feszültségmentes hézagtérfogat nagysága, illetőleg az a tény, hogy az adott hidraulikus gradiens mellett a feszültség alatt álló hézagtérfogatból milyen szelvény szabadul fel az áramló víz szállítására. Ezt a gondolatot A. Melzer is kifejti, azonban lényeges eltérés is mutatkozik a két elgondolás között. Míg A. Melzer véleménye szerint az átfolyás számára szabad szelvény a nyomás növekedésével növekszik, addig mi úgy gondoljuk, hogy a nyomás — még statikus hatás lévén — a szabad szelvényterületet nem módosítja, csupán az egységnyi hosszon jelentkező nyomáskülönbségtől — azaz a hidraulikus gradiens értékétől — továbbá a folyadék és a szemcsék között fellépő nyírófeszültségtől függ a szemcsehalmaz hidraulikai ellenállása. Juhász J. ugyan kapcsolatot vél a nyírófeszültség és a nyomás értéke között [1], azonban A. Melzer véleményével szemben éppen azt állítja, hogy a nyírófeszültség és ezzel együtt a hidraulikai ellenállás is növekszik a nyomással. Más elgondolás szerint [2] a nyírófeszültség elsősorban a szemcsék és a folyadék között jelentkező elektrokémiai erőhatások függvénye, és így a szemcsék ásványos összetétele szabja meg értékét. Ezek az elgondolások ellene mondanak tehát A. Melzer megállapításainak, amely szerint az áramlási tér hasonlósága nem biztosítható két szivárgási rendszer között, ha a két réteget azonos anyagból építettük, és az egymásnak megfelelő esések azonosak, csak abban az esetben ha a rétegben levő folyadékra ható nyomások egyenlőségét is biztosítjuk. Mind a két érvelés azonban csak elvi elgondolásokra alapul, kísérleti igazolásuk nem történt meg. így döntés a két elgondolás között még nem lehetséges. Azért foglaltuk csupán össze ezeket az elgondolásokat, hogy teljes képet nyújtsunk a problémáról és néhány következtetést vonhassunk le a további kutatás irányára vonatkozóan. Elsősorban megállapíthatjuk azt, hogy dinamikai alapon osztályoznunk kell a szivárgó vízmozgásokat. Egy ilyen határ létezésére A. Melzer is rámutat, amikor szétválasztja a szivárgás lamináris és turbulens tartományát. A lamináris tartományt mi is azzal jellemeztük [2], hogy itt a tehetetlenségi erő elhanyagolható, főerőnek a gravitációt és a súrlódást kell tekintenünk, mint azt A. Melzer is általában jellemzőnek véli a szivárgó vízmozgásokkal kapcsolatban. Ennek a mozgásállapotnak az alsó határán a folyadék és a szilárd váz között fellépő molekuláris erőhatások is döntő szerephez jutnak. Ezek szerint a szivárgó mozgásokat három nagy csoportba sorolhatjuk : 1. a szivárgás turbulens és négyzetes tartománya ; főerők : a gravitáció, a súrlódás és a tehetetlenség ; 2. a szivárgás lamináris tartománya (a Darcy-törvény érvényességi tartománya) ; főerők : a gravitáció és a súrlódás ; 3. a mikroszivárgás tartománya : főerők : a gravitáció, a súrlódás és a molekuláris erőhatások. Elfogadva ezt az okfejtést, megállapíthatjuk, hogy a kísérlet tervezése során elsődleges feladatunk annak biztosítása, hogy a kismintában és a prototípuson kialakuló szivárgó áramlás azonos tartományba jusson. Ezt a feladatot, ha tisztán gyakorlati szemszögből vizsgáljuk, megoldhatjuk az A. Melzer által javasolt módon, úgy tehát, hogy az építmények jellege szerint csoportosítjuk az áramlási teret, és ezek szerint állapítunk meg a kismintatörvények helyett gyakorlati utasításokat a kisminta tervezéséhez. Az ilyen csopor-