Hidrológiai Közlöny 1958 (38. évfolyam)
1. szám - Juhász József: A szivárgás vizsgálata
lf.0 Hidrológiai Közlöny 1958. 1. sz. Juhász J.: A szivárgás vizsgálata ^ 2 § J t, 5 Kát A talajvíz nyugalmi szinte // / 4,70 JELMAGYARAZAT Klasszikus módon számított leszívási görbe Aktív keresztmetszettel számítolt leszívási görbe 0 20 50 100 200 300 Távolság a kút tengelyétói [m] 11. ábra. Artézi kút nyomásdepresszió tölcsérének metszete klasszikus módon és az aktív keresztmetszet módszerével meghatározva Abb. 11. Schnitt durch den Druckdepressionstrichter eines artesischcn Brunnens nach dem klassischen Verfahren und mit der Methode des aktiven Querschnittes berechnet Fig. 11. Pressure line of an artesian well computed by the classical method and by the method of effective cross sections hogy a kúttól távolabb a rendelkezésre álló aktív keresztmetszet kisebb, s így a szükséges vízmennyiség csak nagyobb esés mellett tud lefolyni. összefoglalás A bemutatott szivárgási számítási módot a lineáris szivárgási tartományban bármilyen kétfázisú szivárgásnál alkalmazni lehet. A szivárgás számítási módszer lényege az, hogy bevezettük a víznél is a fizikailag nagyon is indokolható x nyugvó súrlódási tényezőt. A szivárgási kép ilyen módon alapvetően megváltozott és lehetővé vált a mindenkori vízszállító keresztmetszet meghatározása bármely talajban. Az aktív keresztmetszet kiszámításához a vízrészecskék tapadási erejét a talaj vázhoz Vageler javaslatából kiindulva határoztuk meg. Az új eljárás a klasszikus Hagen—Poiseuilleféle sebességi képletnek kiegészített alakját adta, amelyben az új tag adja meg az aktív keresztmetszet változását. A képletben a csőben való vízmozgásnak a talaj ban való vízmozgásra való átértékelését az általunk javasolt igen egyszerű Slichter-számmal végeztük el. Az x nyugvó súrlódási tényező értékét próbálgatással határoztuk meg. Egyrészt a kísérletekkel meghatározott áteresztőképességi tényezőket, másrészt az áteresztőképességnek a hézagtérfogattal való változását vettük alapul. A legmegfelelőbbnek találtuk x = 3 • 10" 1 1 értéket. A levezetett képletben a talaj jellemzői közül szerepel a mértékadó szemátmérő (illetve sugár), a hézagtérfogat és a Mitscherlich-féle higroszkóposság, a víz jellemzői közül pedig a viszkozitás és a nyomás. A végeredményből látható, hogy az új eljárás szerint a Darcy-féle áteresztőképességi tényező nem jellemző a talajra, mert változik a szemcsenagyságon kívül a hézagtérfogattal, a talaj fizikai és kémiai viszonyaival — ha a higroszkóposság értéke lesz más —, végül a víz viszkozitásán kívül annak nyomásával és az eséssel is. A képlet a lamináris szivárgási tartományban használható csak. Ennek felső határát elég jól ismerjük és nagy általánosságban az R e = 4 értéknél vonhatjuk meg. Durvább talajoknál 8—10-ig is felmehetünk. A lamináris szivárgási tartománynak az egészen kis esések felé eső végén az úgynevezett mikroszivárgási tartományban az aktív keresztmetszettel dolgozó módszer a fizikai viszonyokat jól tükrözi. Megállapítja azt, hogy a víz nyomásának növekedésével egyre nagyobb küszöbesést kapunk, amely mellett az adott rétegben a víz szivárgása még egyáltalán nem indul meg. Ugyancsak számítani lehet az egészen kis eséseknél rohamosan lecsökkenő aktív keresztmetszetet is, amely miatt az átszivárgó vízmennyiség a Darcyképlettel számítottnak csak töredéke lesz. A víz nyugvó súrlódási tényezőjének figyelembevétele' tehát módot nyújt a mikroszivárgási tartomány sebességviszonyainak az eddiginél behatóbb vizsgálatára. Végül az aktív keresztmetszetnek és ezen keresztül az átszivárgó víz mennyiségének a víz nyomásától való függősége arra is felhívja a figyelmet, hogy nagy vastagságú áteresztőrétegben való szivárgás esetén a réteg alsó részén a keresztmetszethez képest kevesebb víz áramlik. Ez a jelenség az adatok szerint a homokrétegekben egyáltalán nem jelentős. Iszap és agyagrétegben azonban 20-^-50 m-es víznyomásnál nagyobb nyomás esetén kis esésnél már számottevő. Az aktív keresztmetszet figyelembevétele új megvilágításba helyezi a kapilláris emelkedést is. Az új eljárás helyességének bizonyítása a logikai okfejtésen és a gyakorlattal való kvalitatívegyezésen kívül elsősorban olyan speciális kísérletekkel történhetik, amelyek egyszerűségük mellett az új eljárás valamely különleges tulajdonságát vizsgálják. Vizsgálataink szerint a rétegben levő nyomás (p r) befolyásolja az aktív keresztmetszet nagyságát. Több semleges nyomásérték felvétele esetén azonos esés előállításakor könnyen ellenőrizni lehet a tényleges és a számított aktív keresztmetszet egyezését. Az eljárás lényegét ezenkívül még számos kísérlettel lehet ellenőrizni, elsősorban a gyakorlatból vett példákkal. így például kút depressziós görbék gondos meghatározásával homogén izotróp talajokban ; a kapilláris emelkedés pontos mérésével és rekonstruálásával stb. IRODALOM [ 1 ] K. Terzaghi and Ralph B. Peck : Soil mechanics in engeneering practice, New-York, London, 1949. [2] Kézdi Árpád : Talajmechanika I. rész. Tankönyvkiadó, Budapest 1953.
