Hidrológiai Közlöny 1965 (45. évfolyam)

7. szám - Ijjas István: Az öntözőcsatornák kapilláris vízvesztesége

Ijjas I.: Az öntözőcsatornák kapilláris vízvesztesége Hidrológiai Közlöny 1965. 7. S2. 29>7 Vizsgálataink során a kapilláris emelkedési vizsgálatok végén talajminták vételével meghatároztuk a kapilláris sáv nedvességtartalom ábráját. Így a fenti összefüggés felhasználásával közelítően számítani tudtuk, hogy valamely időpontban mekkora volt a kapilláris erők hatására emelt vízmennyiség. Számításaink azt mutatták, hogy ha a nedvesítési kontúr meghalad egy bizonyos h magasságot (amely kisebb mint a laza talaj kapilláris emelőképessége hu) a tömör talajban feltétlenül nagyobb a szállított vízmennyiség, mint amikor a laza talajban haladja meg ugyanezt a szintet. Megállapításunk számítások nélkül is belátható. A tömör talajban magasabbra emelkedik a víz (hu) mint a lazában [ha). Van tehát egy olyan tartomány (hu — hu), amelyben a laza talajban egyáltalán nincs a kapilláris erők hatására emelt vízmennyiség. így feltétlenül létezik egy olyan, a laza talaj kapilláris emelőképességénél (hu) kisebb h magasság, amelyet ha meghalad a nedvesítési kontúr, a tömör talajban nagyobb a kapilláris erők hatására emelt vízmennyiség, mint a lazában. A kapilláris emelkedési folyamat kezdetén r értéke a laza és tömör talajban ugyanakkorának tekinthető, v értéke feltehetően nagyobb a laza talajban (az emelkedési diagramok metszik egymást), n értéke nagyobb a laza talajban. így tehát a kapilláris emelkedés kezdeti szakaszában a laza talajban nagyobb a kapilláris erők hatására emelt vízmennyiség. Azt, hogy a vízszállítási görbék hol metszik egymást, csak nagyon gondos, körültekintő és hosszadalmas vizsgálatokkal lehetne meghatározni. 3.2. A természetes nedvességtartalom hatása a kapilláris emelkedésre Nagyobb természetes nedvességtartalmú talajban bizonyos nedvességtartalomig általában nagyobb a kapilláris emelkedés sebessége és magassága is. A) A kapilláris emelkedés sebességének a növekedése valószínűleg a következőkkel magyarázható : — a nedvesség növeli a kapilláris potenciált, a nedves homokfelület a vízrészecskékre nagyobb felfelé irányuló húzóerőt gyakorol, — a talajban levő természetes nedvesség a hézagok egy részét kitölti, szűkíti a kapilláris csövek keresztmetszetét és megtölti azokat a hézagokat, amelyek a kapilláris vízszállításban nem vennének részt. Így a kapilláris víz gyorsabban emelkedhet még ugyanolyan sebességgel is, mert a hézagok már vízzel töltött részének telítéséhez nem szükséges vízmennyiség. B) A kapilláris emelkedés nagyságának a növekedése valószínűleg a következőkkel magyarázható : A szakirodalom ismerteti a kapilláris hiszterézis jelenségét, ami azt jelenti, hogy a telített talajokban — a vízszint leszállítása után — a talajvízszint felett hosszabb vízszálakat tartanak a kapilláris erők, mint amilyen magasra száraz talajban emelkedik a víz a kapilláris erők hatására. A jelenséget egy periodikusan öblösödő-szűkülő, ún. Jamin-féle csővel (8/a—c ábra) magyarázzák. Ha ugyanis a csövet vízbe mártjuk, a víz kapillárisán olyan magasságig emelkedik benne, ahol valamely nagy átmérőjű keresztmetszetben kialakuló meniszkusz felületi nyomása egyensúlyt tud tartani éppen a felemelt vízoszloppal (8/a ábra). Ha a csövet vízzel telítjük és ezután a vízszint süllyesztésével leszívjuk a vizet, a meniszkusz nagyobb magasságban, a fizikai feltételeknek eleget tevő valamely kis átmérőjű keresztmetszetben alakul ki (8/b ábra). ü ; Termeszetes nedvességtartalom a, b, c, 8. ábra. A kapilláris hiszterézis magyarázata a Jaminféle csővel <Puzypa 8. McmoAKoeaHue KanuAnapnozo aucmepe3uca c riOMOiubw mpyőKu MeMuna Fig. 8. Explananation of capillary hysteresis using Jamin's tűbe Vizsgálataink során a talaj kis természetes nedvességtartalommal rendelkezett, a teljes hézagtérfogat 1—15%-át töltötte be víz. Ha a talaj kapillárisait a Jamin-féle csővel modellezzük, a 8/0. ábrán feltüntetett módon helyezkedik el valószínűleg ez a nedvességtartalom. Ha az ily módon nedvesített belső felületű csövet vízbe mártjuk, feltehetően magasabbra fog emelkedni a víz, mint a száraz csőben emelkedne, mert abban a keresztmetszetben, ahol a száraz csőben a meniszkusz már nem tudja a vízszálat feljebb húzni, most a nedves csőfal miatt kisebb a kapilláris átmérő és nagyobb a kapilláris potenciál is. Megjegyezzük, hogy ez csak feltételezés, a tapasztalt jelenség elméleti modellezés alapján történő magyarázata. A jelenség okainak felderítése további vizsgálatokat kíván. A természetes nedvességtartalommal kapcsolatos vizsgálatainkból levonható legfontosabb következtetés az, hogy a természetes nedvességtartalom nemcsak a kapilláris emelkedés nagyságát növeli, hanem egy bizonyos tartományon belül a kapilláris erők hatására emelt vízmennyiséget is. Ha ugyanis a kapilláris emelkedés a nedves talajban hkn, a szárazban hksz, a hkn — hksz tartományban csak a nedves talajban van a kapilláris erők hatására szállított vízmennyiség. így belátható, hogy feltétlenül létezik egy hkn — ti> hk n — h^z tartomany (ahol h hksz), amelyben a nedves talajban a kapilláris erők hatására emelt vízmennyiség nagyobb. Vizsgálataink során megállapítottuk, hogy a természetes nedvességtartalom csak bizonyos nedvességtartalomig befolyásolja a kapilláris emelkedés folyamatát. Ez a nedvességtartalom a molekuláris vízkapacitás körüli érték.