Hidrológiai Közlöny 1958 (38. évfolyam)

4. szám - Öllős Géza: A keverőteres dortmundi ülepítőmedence áramlástani vizsgálata

Juhász J.: A beszivárgás vizsgálata Hidrológiai Közlöny 1958. 4. sz. 267 kiszáradás indul meg, az avar felső része kiszárad, összehúzódik. Ennek következtében felpenderedik megszakítva a hajszálcsöves kapcsolatot az alsóbb rétegekkel. Ezáltal azok további kiszáradását megakadályozza. Az erdőtalaj feletti avarréteg így saját külön vízgazdálkodásával erősen befolyásolja az alatta levő rétegek vízgazdálkodását. Az erdő talajon ezért a beszivárgás első fázisa az átlagosnál hosszabb ideig tart és a felfogott vízmennyiség 20—30 mm-t is meghaladhat. További vízmennyiségcsökkenést okoz a faleveleken felfogott csapadék is. Ennek értéke Viljamsz szerint a leeső csapadéknak kb. 25%-át teszi ki. A hazai csapadékviszonyok alapján megállapítható, hogy a nálunk előforduló nagy csapadékok még a legnagyobb vízvezetőképességű homokokon is eredményezhetnek felületi vizeket és elfolyást. A csapadék a beszivárgás első perceiben vagy teljesen elnyelődik, vagy megáll a talajon, végül ferde talajfelszín esetén onnan elfolyik. Az első fázisban meggyűlő csapadékvíz ezután a második fázisban néhány cm-es nyomás alatt préseli be a vizet a talajba. Az első fázis néhányperces időtartama alatt lejátszódó jelenség vizsgálatára még nincs analitikai módszer. Az elméleti vizsgálatok általában ezt a fázist hozzáveszik a második fázishoz. A Szokolovszkij szerinti második fázis alatt megindul a gravitációs és kapilláris üregekben a víz beszivárgása w Trummer Árpád [15] megállapítja, hogy a talajok vízvezetőképessége lényegében a durva pórusok aránya szerint alakul : ugyanis a felületre kerülő csapadék a gravitációs pórusokban mozog a talajvíz felé. A szomszédos, közepes és finom pórusok a gravitációs vizet a feszültségmentes hézagtérből mindaddig felveszik, elszívják, amíg vízzel nem telítődnek. Ha a kapilláris elszívás már telített minden kapilláris pórust, akkor L. K. Shermann vizsgálatai szerint is [14] megszűnik a további kapilláris elszívás. A mélyebb rétegekbe így csak az úgynevezett felesleges víz jut le. A beszivárgás a gravitációs hézagokon keresztül tovább tart, míg végül egy minimális állandó értéket (f

c) vesz fel. Ryo Kaneko szerint [13] a talajvíz lefelé mozgása a légrés bizonyos részén történik. Szerinte például a japán diluviális, porózus üledékekben a légrés aránya 80% a pórusok összes térfogatához képest. Ebből 20% a víz útja, amelyben a víz könnyen átszivárog. Olyan talajok, amelyekben a vízkapacitás egyenlő a teljes hézagtérfogattal, vagy nagyobb annál, egyedül szemcséről-szemcsére, pórusrólpórusra nedvesedhetnek át, amint azok bizonyos vízmennyiséget már felvettek. Kreybig szerint ez a higroszkópos víz három-négyszeresét kitevő lento kapilláris vízmennyiséggel, a maximális molekuláris nedvességtartalommal egyenlő. A víz továbbjutása ebben az esetben nem a nehézségi erő hatására következik be, hanem a szemcsék és kapillárs pórusok szívóhatására és a vízmozgás addig tart, amíg a vízutánpótlás folyamatos. A víz a száraz talajban elég gyorsan eloszlik, amíg a talaj a természetes vízkapacitásig megtelik, állapítja meg kísérletei során F. J. Veichmeyer. Ezután a víz mozgása praktikus értelemben megszűnik . Ha tehát a vízutánpótlás megszűnik, a mintegy 24—48 óra alatt beálló kiegyenlítődéstől eltekintve a víz továbbterjedése is lényegében megszűnik a talajban. Az oldalsó kapilláris mozgás az összefüggő „csatornákon" keresztül az eső megszűnte után még addig tart, amíg a víz megtölti a kapilláris pórusokat. Agyagos talajokon Enzlin-féle készülékkel mérték a talajok vízfelvevőképességét és megállapították, hogy a legnagyobb vízmennyiség (120%) 26 óra alatt érte el a talajt, vagyis még a legfinomabb agyagtalajokban is az eső vége után 26 órával lényegében megszűnik a víz szivárgása. Kreybig így foglalja össze a talajban való vízmozgást : ,,a víznek a talajban való mozgása lényegileg a kapilláris elmélettel ellentétes diffúziós jelenség, amelyet az ozmotikus nyomáskülönbségek, a duzzadás és súrlódás kormányoznak, néha pedig a kapillaritás befolyásol. A víz mozgása a talajban minden irányban egyforma." Ez — véleménye szerint — csak addig érvényes, amíg a talaj víztartalma a lent kapilláris pont és a minimális vízkapacitás értéke között van. L. K. Shermann [14] kísérletei szerint a felszíni rétegekben, hat láb (1,83 m) mélységig, száraz talaj esetén a víz a talajba nemcsak a nagyobb gravitációs csatornákon keresztül, hanem a kapilláris hézagokon át is nagy mennyiségben belép a talajba. Ez a kapilláris vízmozgás elfogy, amint a beszivárgó víz mélyebbre hatol a talajba és vele a kapilláris szívás esésnövelő hatása lecsökken. A gravitációs csatornákon a víz continuusan szivárog a mélybe állandó sebességgel. Ebből a gravitációs vízből indul meg az oldalirányú kapilláris elnyelés. Shermann ezt így foglalja össze : „a gravitációs víz a főfolyó és a kapilláris pórusok vize a helyi kiegészítő mellékfolyó." Shermann kísérleteiből bemutatunk a 8. ábrán egy példát. A megadott iszapos agyagtalaj kapilláris és nem kapilláris hézagtérfogata egyaránt 26,7%. Az eddigiekben megemlített felfogások sok szempontból jól tükrözik a beszivárgás fizikáját. Van azonban néhány olyan kérdés, amelyben módosítanunk kell az eddigi ismereteket. Mindenekelőtt meg kell állapítanunk, hogy a beszivárgás mind a gravitációs, mind a kapilláris hézagokba egyaránt megindul. A kapillárisokban ugyan a kapilláris feszültséggel megnövelt esés uralkodik, de a jelentősen nagyobb méretű gravitációs hézagokban mégis tízszer-szászor gyorsabban szivárog be a víz, mint a kapillárisokban. 1. A mértékadó szemátmérő megválasztása A 9. ábrán bemutatjuk a Darcy képlet alapján számított beszivárgási sebességgel arányos mennyiséget a mélység függvényében. Ebből látjuk, hogy a kisebb szemátmérők esetében — a kapilláris hatás miatt — a kisebb mélységek-