Hidrológiai Közlöny 1958 (38. évfolyam)

5. szám - A. Melzer: A talajvízmozgás vizsgálatával kapcsolatos kismintakísérletek problémái

356 Hidrológiai Közlöny 1958. 5. sz. A. Melzer: A talajvízmozgás kismintavizsgálata amelyekből következtetéseket lehetne levonni a ténylegesen kialakuló sebességre vonatkozóan, továbbá összehasonlíthatók lennének a tényleges sebességek a kritikus elsodrási sebességgel. Az ilyen kisminták ugyanis csak a talaj vízmozgás áramképéről nyújtanak felvilágosítást számunkra, míg a vízhozamok és sebességek nagyságát nem adják meg. Mivel a szemcsés közeg áteresztő-képessége — mint említettük — a mélységgel változik és értéke a vízzel telt feszültségmentes hézagtérfogatokban uralkodó nyomástól függ, a k szivárgási együttható nem tekinthető vizsgálatainkban konstans értéknek, és a különböző módon meghatározott együttható érvényessége nem terjeszthető ki a talajvízzel feltöltött réteg teljes mélységére, még akkor sem, ha eltekintünk attól, hogy a természetben a laza szemcsés kőzetek sohasem tekinthetők homogénnek. A kismintakísérletezések során a szivárgási együttható bizonytalanságát még fokozzák azok a nehézségek, amelyek a levegőnek a szemcsés közegből való eltávolításában jelentkeznek. Különösen Ehrenberger [8] és Hall [10] hívja fel a figyelmet ezekre a nehézségekre. A gázokkal kevert folyadékok esetében ugyanis a szivárgási tényező meghatározásában újabb bizonytalanság jelentkezik. Ilyenkor a k értéket az N. Cristea [13] által idézett képlet szerint határozhatjuk meg : ka=k( 1 + A), (4) ahol k — a gázzal nem kevert folyadék szivárgási tényezője p = a nyomás b = kísérletekkel meghatározható állandó. A képlet szerkezetéből láthatjuk, hogy ha a nyomás értéke növekszik, a folyadék-gáz keverékre vonatkozó szivárgási tényező értéke közeledik a tiszta folyadékra érvényes szivárgási tényezőhöz, azaz a nyomás növekedésével egyidejűleg csökken a levegőnek vagy más gázoknak a hatása a szemcsés közegekben létrejövő vízmozgásokra. Igen érdekesek azok a kísérletek, amelyeket Leibenson végzett a tényleges porozitás megállapítására és amelyeket Platonicov [14] ismertet idézett dolgozatában. Ezek szerint a kísérletek szerint a tényleges porozitás a kísérletezés ideje során is növekszik. Leibenson az alábbi értékeket állapította meg a kísérletezés időtartamának a függvényében : a homok mértékadó átmérője 0,475 mm, a tényleges porozitás az első órában 0,155, 9 nap után * 0,242, 2,5 év után 0,269 ; a homok mértékadó átmérője 0,083 mm, a tényleges porozitás az első órában 0,0222, 9 nap után 0,112, 2,5 év után 0,155. A franciaországi Basse—Durance medencében hidrogeológiai kutatások során [15] csupán 6—12%-os tényleges porozitást mértek, ugyanakkor a próbaszivattyúzásokkal meghatározott szivárgási tényező értéke átlagosan k — 0,005 m/sec, tehát meglehetősen nagy érték volt. .V leszívás a próbaszivattyúzások során mintegy 8 m volt. Ezek a megállapítások magyarázatot adnak több téves eredményre, amelyeket olyan kismintákon értek el, ahol lényegesen durvább homokot alkalmaztak a modellben, mint a természetben feltárt réteg, abból a célból, hogy az eredmények gyorsabban megszerezhetők legyenek. így például Mosonyi E. és Lampl //. közlik, hogy a tiszalöki vízlépcső építésével kapcsolatos talajvízszintsüllyesztési kísérletek során a kismintában a valóságosnál durvább és lazább homokot használtak, hogy a vizsgálatokat alig két óra alatt végrehajthassák. Az eredmények, miként a 3. ábra példája mutatja, igen messze vannak attól, hogy azokból a valóságban kialakuló leszívási görbékre következtetni lehessen. Budapesten folyamatban vannak azok a kísérletek, amelyek a Mosonyi E. és Lampl H. [6] által szerkesztett, és a 4. ábrán bemutatott speciális készülék segítségével, az elsodrásra kritikus sebességeket kívánják meghatározni. Ez a készülék, mint látható, a nívókülönbség előállítása során néhány deciméterrendű nyomáskülönbséget, enged meg. így azonban közelről sem hoz létre hasonlóságot a valóságban, illetőleg a kismintában kialakuló sebességek között, és ezzel teljesen deformálja a jelenséget. Azokat az ötletes kísérleteket, amelyeket a franciaországi Neyrpic laboratóriumban végeztek [15], az áramló tömeg hidrodinamikai egyensúlyára alapozták és céljuk az volt, hogy meghatározzák a szemcsés kőzet ellenállására jellemző együtthatókat. Azonban ezekben sem lehet előállítani a valóságos jelenségnek megfelelő áramlást, mivel a kismintában alkalmazott nyomások és gradiensek lényegesen kisebbek, mint a prototípuson, és ez az áramlás feltételeit tökéletesen megváltoztatja. Hogy a kisminta tervezése során elhanyagolt hatások milyen mértékben deformálhatják a vizsgálni kívánt jelenséget, mutatják azok a kísérletek, amelyeket, a patakok hordalékhozamának II—I 1 1 ; ! l ' l 0 1 2 3 * 5 6 7 8 [mj 3. ábra