Hidrológiai Közlöny 1959 (39. évfolyam)
2. szám - Öllős Géza: Öntöző és befogadó csatornák hatása a talajvízszint alakulására
124 Hidrológiai Közlöny 1959. 2. sz. öllősi G.: Öntözőcsatornák hatása a talajvízre a csatornából történő beszivárgás hidraulikai folyamatának alapvető fontosságú sajátosságait. Ezt a kérdést részletesebben már egy előző tanulmányban tárgyaltuk [4], Az öntözőcsatornából történő beszivárgás jellege Az öntözőcsatornából történő beszivárgás folyamatát a következő tényezők befolyásolhatják : a) a csatorna méretei és geometriai viszonyai, b) a csatornában levő víz mélysége, c) a talaj szivárgási szempontból mértékadó sajátosságai (vízáteresztőképesség, a talajhézagokban bezárt levegőmennyiség, kapilláris vízemelőképesség, szerkezeti felépítettség), d) a csatornafenék alatti talaj eredeti nedvességtartalma, ej az eredeti talajvízszín csatornafenék alatti mélysége, f) a talajvíz oldalirányú vízelvezetőképességének mértéke, g) a talajfelszínhez közeli talajvízfelszín esetében a párolgás mértéke, h) a csatorna üzemeltetésének ideje és végül i) a csatornák egymásrahatása. A beszivárgás és a talajvízmozgás hidraulikai vizsgálatánál a szivárgás jellegének megfelelően bizonyos esetekben a felsorolt tényezők közül csak néhányat, más esetekben esetleg valamennyit figyelembe kell venni. Ennek a kérdésnek az eldöntésénél az elszivárgás jellegéből kell kiindulni. Jelleg szempontjából az öntözőcsatornából való beszivárgás három fázisa különböztethető meg : 1. Szabad szivárgás. Ez esetben a beszivárgó víz a talajtér benedvesítésére fordítódik. A szivárgás folyamata a kapilláris sáv felső szegélye feletti térben játszódik le, tehát még a kapilláris sáv és talaj víztér befolyásától mentes. Az elszivárgás mindvégig ebben az állapotban marad, ha az eredeti talajvízszín nagyon mélyen helyezkedik el, a csatorna méretei kicsinyek, vagy ha a csatorna üzemideje rövid ahhoz, hogy a beszivárgó víz a kapilláris sávig, illetőleg a talajvízfelszínig lejusson. 2. A kapilláris szivárgás. Ez a folyamat akkor kezdődik, amikor a lefelé szivárgó víz által benedvesített sáv alsó széle eléri a kapilláris sáv felső szélét. Ilyenkor gyakorlatilag egész rövid idő alatt megbomlik a kapilláris sáv nedvesség- és nyomáseloszlási egyensúlya, aminek következményeként már az eredeti talajvíztér belsejében is megváltozik a korábbi hidraulikai állapot. A kapilláris szivárgás folyamata állandósul, ha a talajvíz oldalirányú elfolyása lényegesen nagyobb, mint amennyi a csatornából beszivárgó víznek a mennyisége. Ilyenkor a megemelkedett talajvízfelszín még a csatornafenék alatt marad aminek következtében a talajvíztér és a csatorna között egy negatív nyomású kapilláris övezet marad fenn. 3. A duzzasztott szivárgás. Ez esetben a csatornában levő víztér és a talajvíztér hidrodinamikai szempontból egységes, összefüggő rendszert alkot. A megemelkedett talajvízfelszín a csatornafenék fölé kerül és ezáltal a talajvíztér, mintegy duzzasztó hatást fejt ki a csatornából történő beszivárgásra. Az elmondottakból nyilvánvaló, hogy a szivárgás egyes fázisait hidraulikailag nem lehet azonos szivárgási törvények alapján vizsgálni, minthogy azok sajátosságai nagymértékben eltérnek egymástól. Nem lehet a duzzasztott szivárgási folyamatot a szabad szivárgásra érvényes feltételek mellett kezelni, mert például a duzzasztott szivárgás vízhozama — egyébként azonos határfeltételek esetében — többszörte kevesebb lehet a szabad szivárgási vízhozamnál. Minthogy a szivárgás folyamatának jellege tehát döntő módon hat ki az elszivárgás mértékére, ezért a különböző jellegű beszivárgás folyamataira vonatkozó részletes hidraulikai kutatásokat el kell végezni. Azzal egyidejűleg a gyakorlat számára is használható számítási eljárást kell kidolgozni, amelynek alapján a csatorna üzemideje alatt megállapítható legyen a szivárgás jellegének alakulása. Ilymódon valamely öntözőrendszernek már a tervezésénél is pontosabban meghatározhatóvá válik a szivárgási veszteségek időben és térben való eloszlásának legalább a nagyságrendje és ki lehet jelölni a beszivárgás szempontjából várható különösen veszélyes csatornaszakaszokat, illetőleg területeket. A beszivárgás és a talajvíz kapcsolata A csatornából beszivárgó víz mozgása szabad szivárgás mellett, amint az előzőekben megállapítottuk, a talajvíztől független. Az elszivárgás második és harmadik fázisában azonban már megváltoznak a csatorna alatti talajvíztér hidraulikai viszonyai. Ha az eredeti talajvízfelszín esése I — 0, vagyis a talajvíztér statikus állapotban volt, akkor a második fázis elejétől kezdődően ezt dinamikus állapot váltja fel (I # 0), vagyis a talajvízfelszín emelkedni kezd. Ettől kezdve minden egyes — talajvízfelszín alatt levő — vízrészecske adott irányú és nagyságú sebességvektorral rendelkezik és annak megfelelően mozgásba jön. Ha az eredeti talaj vízfelszín esése I # 0, vagyis már az eredeti talajvízteret is a dinamikus állapot jellemezte, akkor a beszivárgás 2. fázisától kezdődően ennek a dinamikus állapotnak a módosulása következik be. A talaj vízfelszín alatti térben a szivárgási sebesség és a potenciálesés közötti kapcsolatot a v = —&grad<p (1) összefüggés fejezi ki. A beszivárgás hatására mozgásban levő talajvízfelszíni görbe valamely pontját pedig a következő egyenlettel jellemezhetjük : Va = n—, (2) ahol v a a szabad talajvízfelszín valamely pontjához tartozó szivárgási sebességnek a felszín normálisába eső komponense, — a felszínnek a normális irányába eső elmozdulási sebessége, n a talaj szabad hézagtérfogata.
