Hidrológiai Közlöny 1978 (58. évfolyam)
4. szám - Dr. D. Pérez Franco: A talajvízmozgás típusai és határállapotai
174 Hidrológiai Közlöny 1978. 4. sz. A talajvízmozgás típusai és határállapotai Dr. D. PÉEKZ FRANCO* 1. IJevezctés A különböző kutatók által lefolytatott kísérletek adatainak feldolgozási eredményeiből (Schneebeli [1], Hubert [2], Karádi és V. Nagy [31, Slepicka [4], Chauveteau és Thirriox [5], Juhász [6], Kovács [7] és [8] valamint mások) világosan kitűnt, hogy a szivárgás többféle mozgási tartományban mehet végbe. A dolgozat az egyes tartományok jellemzésével foglalkozik. 2. A inozgásállapotok osztályozása Az újabb kutatások (Juhász [6], Kovács [7] és Pérez— Franco [9]) az alábbi osztályozásra adtak lehetőséget, a) mozgásmentes állapotról beszélhetünk akkor, amikor a hidraulikus gradiens egy bizonyos 7 0 küszöbértéknél kisebb; b) a mikroszivárgás tartományában vagyunk akkor, amikor a gradiens az 7 0 érték és a Darcvtörvény érvényességének alsó határát jelentő érték között van. Az igen alacsony sebességek miatt a molekuláris erők hatása határozza meg döntően a folyamatot; c) a Darcy-féle tartományban lamináris a mozgás s érvényes a lineáris szivárgási törvény. A mozgás jellegét mint fő erő, a súrlódási ellenállás szabja meg. A tartomány alsó határán a súrlódási erők szerepe már nagyobb mint a molekuláris erőké; míg a felső határnál az inercia erők vesznek fel olyan értéket, amely nagyságrendileg egyezik a súrlódási erők értékével; d) az átmeneti-lamináris tartományban az inercia és a súrlódó erők közel azonos nagyságrendűek. A tartomány alsó határa egyben a Darcy-féle tartomány felső határa is. A felső határ a turbulencia megjelenésének felel meg, tehát azon pillanatnak, amikor az inercia erők jutnak túlsúlyba a súrlódó erők fölött; e) a kialakulatlan turbulens tartomány alsó határát a turbulencia (lokális) megjelenése jelöli ki, míg felső határa azon pont, ahol a turbulencia teljesen kialakult s az ellenállási tényező függetlenné válik a Reynolds-számtól; f) tiszta turbulens tartományban vagyunk akkor, amikor a mozgás a négyzetes törvényt követi. Itt az adott anyagra jellemző ellenállási tényezők állandók s a Reynolds-számtól függetlenek. A tartomány alsó határa egyben a kialakulatlan turbulens tartomány felső határa. 3. A kísérleti eredmények ismertetése A kísérleti eredményeket általában a Reynolds szám s az ellenállási tényező függvényében szokták megadni. Ugyanakkor az Re szám jellemző hossza* Egyetemi tanár, Hidraulikai kutatási központ; „Jósé Echeverria" Műszaki Egyetem, Havanna, Kuba. ként többféle érték is felvehető [10], ill. más oldalról a nem megfelelő jellemző hossz használata olymértékű szóródásokhoz vezet, hogy már alig lehet az egyes szerzők eredményeit egymással összevetni. Célszerűnek látszik ezért a tényleges áteresztőképesség gyökét (k 11 2) mint jellemző hosszat felvenni Ward [11] javaslatát követve azaz N r k = Uk 1/ 2 (1) ahol U az egységnyi A felületen átfolyó Q víz, hozam, ill. szivárgási sebesség (U =Q/A)v kinematikai viszkozitási tényező. A gyakorlati feldolgozásokból kitűnt, hogy a kísérleti eredmények szóródása a Ward-féle Re-szám használata esetén lényegesen csökkent s valamennyi adat egy vonalra esik. Ez adott lehetőséget Wardnak a dimenziónélküli általános ellenállási tényező (Cf) leszármaztatására is, azaz C f=^~ + C (2) ^ RK ahol C a Ward által javasolt dimenziónélküli paraméter. A későbbi vizsgálatok [12], [13] rámutattak arra, hogy C minden egyes anyagra külön meghatározandó annak érdekében, hogy a nemlineáris szivárgást kellően le tudjuk írni. Több esetben találkozhatunk a mérési eredmények U — I koordináta-rendszerben való ábrázolásával is, amelynek bizonyos szemléltető jellegű előnyei vannak. 4. A szivárgási tartományok határértékei Az egyes szivárgási tartományok elhatárolására alkalmas gradiensértékek közül Kovács [8] a mikroszivárgás felső határát s egyben a Darcy-tartomány alsó határát az 7=12 7 0 értékkel jellemezte. A jelen dolgozatban a többi tartomány határait a (2) összefüggés felhasználásával fogjuk megadni. Ismeretes, hogy a Darcy-féle törvény egyik partikuláris kifejezési módja a N R K (3) összefüggésből is nyerhető. Más oldalról, a tiszta turbulens tartományban a Re-szám hagyható el, tehát (2) alapján G f^C. (4) Jelölve E-vel a Cj számításakor még elfogadható hibaszázalékot (tizedes értékekben), a (2) összefüggés, ill. a szélső esetekre felírt (3) és (4) kapcsolatok használata esetén, a Darcy-törvény érvényességének felső határára felírható: (1 + E)C rN R K +C (5) ill. a (3) összefüggésből (5)-be helyettesítve
