Hidrológiai Közlöny 1977 (57. évfolyam)
4. szám
Dr. Kovács Gy.: Porózus kőzetek küszöb gradiense Hidrológiai Közlöny 1977. 4. sz. 151 5. ábra. A látszólagos szivárgási tényező és a gradiens mért és különböző összefüggések alapján számított értékeinek összehasonlítása Habib mérései alapján Puc. 5. Cpaenenue pa3AUHHbix U3MepeHHbix u pacHumanmix no HeKomopuM cfiopjuyAaM 3HaieHuü zpaduenma a eupmyaAbHoeo KO300uifuenrna (fiuAbmpaifuu no u3MepeHuaM Xa6u6a Fig. 5. Comparison of fictive hydraulic conducftivity values measured by Habib to those calculated by using various formulae végezte. A két elméleti összefüggésen kívül [(3) és (13) egyenletek] saját empirikus egyenletét is bevonta ebbe az elemzésbe. Eredményei azt mutatták, hogy a kísérletek alapján meghatározott empirikus egyenlet megbízhatóbb, mint az elméleti kapcsolatok, mert mind a (3), mind a (13) egyenlettel számított sebesség a mért értéknél kisebbnek adódott a micro-szivárgás tartományában. Ez az ellentmondás abból a tényből adódik, hogy Habib nem tett különbséget az 7 0, és I 1 0 paraméterek között, hanem az I 1 értéket helyettesítette küszöbgradiensként az elméleti összefüggésekbe is. Miután visszaszámítottuk a szükséges alapadatokat az általa közölt mért sebesség és gradiens értékekből, az összehasonlító vizsgálatot megismételtük (5. ábra). Amint az ábra mutatja, nincs lényeges különbség a három módon számított áteresztőképesség között, ha az I 0,I 1 és I 1 0 jellemzőket azok szabatos értelmezése szerint alkalmazzuk. Eltérés csak a küszöb-gradiens közvetlen közelében mutatkozik, ahol a pórus-eloszlás amúgy is bizonytalan. A legkisebb mért áteresztőképesség a küszöb-gradiens (7 0) hatszorosának megfelelő gradienshez tartozik. A kísérletek alapján meghatározott pontok jól illeszkednek a számított görbék mindegyikéhez. Így Habib mérései a három elemzett módszer mindegyikét egyformán igazolják és csak a teljesebb elméleti megalapozottságra hivatkozva javasolhatjuk a (13) illetőleg a (14) egyenletet a laza szemcsés üledékben kialakuló micro-szivárgás jellemzésére. 5. Következtetések Bondarenko és Nerpin kísérletei világosan igazolták, hogy egyenes tengelyű kapilláris csövekben létezik a gradiensnek olyan küszöb-értéke, amelynél kisebb külső hatás még nem hoz létre folyadékáramlást a csőben. Az elméleti elemzések alapján igazoltnak fogadhatjuk el, hogy a folyadéknak ezt a nem-Newtoni viselkedését a dipól molekulák és a szilárd fal között fellépő tapadóerő okozza, amelynek hatását a nyírófeszültségnek egy statikus helyzetben is jelentkező összetevőjével vonhatjuk be számításunkba. Figyelembe véve azt a tényt, hogy a statikus nyírófeszültséget a fal és a víz-molekulák közötti vonzás hozza létre, elfogadható az a feltevés, hogy ennek a jellemző paraméternek értéke a faltól távolodva csökken. Azok az elméleti áramlástani modellek tekinthetők tehát a folyamat reális közelítésre alkalmasnak, amelyek a folyadéktéren belül változó statikus nyírófeszültséggel számolnak. A modellek alapján a küszöbgradiens érték is összekapcsolható a nyírófeszültséggel és végeredményül a küszöbgradiens (meghatározott anyagú szilárd vázat és áramló folyadékot tételezve fel) a csősugár és a hőmérséklet függvényeként fejezhető ki. A küszöbgradiens környezetében kialakuló kis sebességek mért értékét jelentős hiba terhelheti, ezért ajánlatos a sebesség v.s. gradiens kapcsolat meghatározása. Ennek a nagyobb sebességű (így pontosabban mérhető) lineáris szakaszához illesztett egyenes a gradiens tengelyt a küszöbérték kétszeresénél metszi, így a mérések grafikus ábrázolása alkalmas a küszöbgradiens számszerű értékének meghatározására. A küszöbgradiensnek a hőmérséklettől való függését vizsgálva azt találtuk, hogy ez a paraméter a hőmérséklet növekedésével csökken és víz esetében mintegy 60 °C érték körül már teljesen elhanyagolhatóvá válik. Ez az adottság különösen a mélységi vízkészletek hasznosításával kapcsolatosan fontos. A küszöbgradiens léte az alapja a rétegek vízzáróságának. Mindaddig amíg a külső hatás a gradienst nem növeli a küszöbérték fölé, áramlás a kőzeten át nem indul meg. Így agyagrétegek közé zárt víztartókban jelentős nyomásenergia akkumulálódhat anélkül, hogy megkezdődne a víz megcsapolódása, a réteg konszolidációja. Nagy mélységben azonban, ahol a víz hőfoka már megközelíti (vagy meghaladja) a 60 °C értéket a küszöbgradiens és így a rétegek vízzárósága megszűnik, minden nyomáskülönbség áramlást hoz létre. A rétegek vízzáróságát elemezve már feltételeztük, hogy az egyenestengelyű kapilláris csövekben észlelt küszöbgradiens a szemcsék közötti pórusokból alkotott változó átmérőjű kapilláris hálózatokra is jellemző. Különböző agyagtalajokkal végzett mérések ennek a feltételezésnek a helyességét igazolták (Kutilek, Habib). A pórusrendszerrel hidraulikailag egyenértékű kapilláriscső modell átlagos átmérőjének számítására szolgáló összefüggések segítségével a csövekben mért küszöbértéket számszerűen is transzformálhatjuk a rétegekre jellemző határérték meghatározására. A küszöbgradiens környezetében mért kis sebességértéket terhelő aránylag nagy mérési hibák a kapcsolat meghatározását ebben a tartományban azonban nagyon bizonytalanná teszik. A Bondarenko által közölt és természetes talajokon végzett mérések eredményei azt mutatják, hogy a számított küszöbgradiens a mérések átlagával ugyan jól egyezik, ettől az átlagtól azonban mindkét irányban többszörös eltérések is lehetségesek.
