Hidrológiai Közlöny 2010 (90. évfolyam)
5. szám - Gribovszki Zoltán–Kalicz Péter–Szilágyi József: Talajvíz evapotranszspirációs számítása a vízhozamok napi periódusú ingadozása alapján
GRIB0VSZK.1 Z. - KALICZ P. - SZILÁGYI J.: Talajvíz evapotranszspiráció számítása 21 j * (2) ahol, T* [T], a vízfolyás-menti zónában jellemző átlagos tartózkodási idő. Az (la) és a (2) egyenletet összevonva és 7*-ot állandóként a differenciáljel elé kiemelve adódik (3): •* dQp =Q dt Qo (3) A Q 0 paraméter általában vízhozam-mérésekből ismert, a Qj meghatározására hívjuk segítségül első lépésben a Darcy-féle összefüggést (4). A Darcy-féle összefüggés felírásánál az egész vízgyűjtőre kiterjedő összefüggő áramlási rendszer feltételezésével élünk (Tóth 1963). Az áramvonalak kilépése így, a 2. ábra szerint, nemcsak a vízfolyás medrébe, hanem a vízfolyás-menti zónába is történik, annak vízigényétől függően eltérő sűrűségben. A vegetációs időszak hosszabb csapadékmentes periódusaiban a vízfolyás-menti zónában, a növényzet által okozott depresszió miatt, legalább a gyökér-zónához közeli (közvetlen a gyökér-zóna alatti) talajvíztérben feláramlási zóna alakul ki, ahol a talajvíz áramvonalak közel függőlegesek lesznek. így a vízfolyás-menti zónába belépő talajvízhozam a következőképpen számítható. A hozamok értelmezhetők a vízfolyás-menti zóna 1 fm hosszára is, ekkor Q helyett q=Q/l [L 2T"'] használandó. A továbbiakban végezzük így a számításainkat. A 2vel való osztás azért szükséges, mert a számításokat csak a vízfolyás-menti zóna fél szélességére írjuk fel mezett. Az egyenletben alkalmazott (H-WT)/L gradiens egy jellemző becsült érték. Hogy egyszerűsíthessük az összefüggést, L-t vegyük a vízfolyás-menti zóna fél (egyik völgyoldali) átlagos szélességének (b). Ez korábbi vizsgálataink szerint (Gribovszki et al. 2008a) a számítások szempontjából megfelelő érték. Igazolja ezt Bauer et al. (2004) és Loheide et al. (2005) azon megállapítása is, hogy a napi periodicitású növényi vízfelvétel hatására megjelenő talajvízingadozás elhalása a vízfolyás-menti zóna szélétől kifelé rövid távon belül valószínűsíthető. Az előbbiek szerint a (4) egyenlet a következő alakot ölti: a 21 H-WT •b (4) ahol, k, a vízfolyás-menti zónára jellemző vertikális irányban értelmezett szivárgási tényező [LT" 1], H [L] a háttér, közel nyugalmi (a napi talajvíz-ingadozástól már közel független) nyomásszint a vízfolyás mederfenékszintjétől számítva, a vízfolyás-menti zónától átlagosan L távolságra [L]. WT [L], a vízfolyás-menti zóna átlagos talajvíz-szintje, ugyancsak a mederfenék-szintjétől értelt * r T* — = q i~q 0 =q ne l ill. átalakítva 2 k-H 1 2-k-H Ii H- WT 2 k b = 2 k • (H — WT) (5) A q 0=Q</l-esetére ugyancsak írjuk fel a Darcy törvényt, feltételezve, hogy a vízfolyás-menti zónában lévő vízszintek alapján is meghatározható a vízfolyásba szivárgó hozam. A qJ2 a vízfolyásba az egyik völgyoldalról belépő hozam (6) üo. 2 •kWT- h w b) W , ahol, h 0 a vízfolyás vízállása a mederfenék szintjétől mérve [L], w, a meder fél-szélessége [L]. A h„ kisvízfolyásoknál, egy-két napnál hosszabb csapadékmentes időszakokban csak néhány cm-es, maximum 1-2 dm-es érték. így a h„-t a száraz időszakokban közel 0-nak véve és az egyszerűsítéseket elvégezve adódik q„ k.WT-— (7) b Az (5) és (7) egyenletet összevonva a következőt kapjuk: q. ~ 2 - k • H -2 - k • WT ~ 2 -k • H — q o — (8) w A (8) egyenletben szereplő b és w paraméterek szintvonalas térképről levehetők, ill. a terepen a vízigényes növénytársulások helyfoglalásának ismeretében meghatározhatók. A (8) egyenletet (3)-ba behelyettesítve adódik (9). = 2 k-H-q 0 w (9) ) <7o = Mo (10) + 1 w \ dt / Látható, hogy az egyenlet lineáris (y=a+m-x alakú), ahol az y, a q a tag, az x, a dqjdt tag, az iránytangens az m=T*-(b/w+1) ', a tengelymetszet, pedig az a=2 k H (b/w+l)~'. Az egyenlet paraméterei, az adott nap kora hajnali időszakában konstansnak véve őket, meghatározhatók. Az összetartozó q„ és dqjdt tagokat mindig az adott nap késő éjszakai, kora hajnali vízhozam-idősora alapján adjuk meg. Az összetartozó dq</dt és q a adatok kapcsolatát és a rájuk naponként illesztett regressziós egyeneseket egy május 22. és 27. közötti időszak késő éjszakai óráiban a 3. ábra mutatja. k ~H értéke, mivel csak egy hajnali időpontban kapunk rá a (10) egyenlet alapján napi egy adatot, interpolálandó, hogy a további számításokhoz megfelelő adatsűrűséget kapjuk. A (b/w+1) tényező a vízfolyás-menti zóna keresztirányú kiterjedése, ill. a meder geometriája által meghatározható általában konstans érték. A szivárgási tényező egy háttér nyomásszint és az előbbi geometriai paraméterek ismeretében az adatok alapján, szükség szerint számítható. A T*, tartózkodási idő paraméter ugyancsak hajnali értékével számított, szükség esetén a k fihoz hasonlóan interpolálható. A módszer hidegvíz-völgyi adatokra való alkalmazásánál nem eredményezett jelentős hibát, ha a T* értéket konstansnak tételeztük fel a vegetációs időszakban. A T* vegetációs időszakon belüli jelentős változása a meredek terepemelkedés és így a vízfolyás-menti zóna közel állandó szélessége miatt a Hidegvíz-völgyben kevésbé is valószínű. Az ET^ (ET s, w-2b=ET e w-A m/l) számításához a (1) egyenletet hívjuk segítségül, amelyet (9) és (10) szerint átalakítva a következőt kapjuk ET g w-2b = q n dt +i VrÄ w , dt (11) )
