Hidrológiai Közlöny 1960 (40. évfolyam)
1. szám - Török László: Nem permanens szivárgási feladatok analóg modellen való vizsgálatának módszerei
28 Hidrológiai Közlöny 1960. 1. sz. Nem permanens szivárgási feladatok analóg modellen való vizsgálatának módszerei TÖRÖK LÁSZLÓ Állandósult, permanens talaj vízáramlások analóg modellen való vizsgálata ma már az egész világon elterjedt módszer. Hazánkban is széleskörűen alkalmazzák, amint erről Molnár Lajos a Hidrológiai Közlöny hasábjain [1] részletesen beszámolt. A nem permanens szivárgási feladatok analóg modellel való megoldása területén azonban jelenleg még sok bizonytalanságot tapasztalhatunk, holott a számítási módszerek jelentős bonyolódása miatt éppen ezen a területen volna szükség gyors, gyakorlati szempontból kielégítő, szemléletes megoldásra. Nem permanens tálajvizmozgás akkor lép fel, ha a szivárgási tartomány kerületi feltételei (pl. gáton vagy gát alatti szivárgásnál az alvíz vagy felvízszint, kútnál a leszívás vagy az állandó táplálást adó nvilt víz szintje stb.) időben változnak. Összenyomhatatlan folyadék és zárt áramlási tartomány (nyomás alatti réteg) esetén á nem permanens folyamatokkal kapcsolatos feladatok a permanens mozgásra ismert módszerekkel oldhatók meg, mert a megváltozott kerületi feltételeknek megfelelő új áramkép a változással egyidőben azonnal bekövetkezik. A kerületi potenciáleloszlás időben való változását ismerve minden időpillanatban meghatározhatjuk az áramképet, mert az a pillanatnyi kerületi feltételeknek megfelelő permanens áramképpel azonos. A permanens mozgásállapotra érvényes megoldások és megoldási módszerek nem alkalmazhatók többé összenyomható folyadék (gáz) esetén, vagy akkor, ha az áramkép megváltozásával az áramlási tartomány határvonala is módosul (szabadfelszínű áramlások). Az előbbi esetben a változó nyomásnak megfelelő változó sűrűség kialakulásához, az utóbbiban a potenciálváltozásnak megfelelő vízszínváltozás bekövetkeztéhez meghatározott időre van szükség és ezért a két áramkép között fokozatos átmenet alakul ki. A nem permanens szivárgási feladatoknál a cél általában ezeknek az átmeneti, instabil áramképeknek a meghatározása az idő függvényében. Az alábbiakban a talajvíz-hidraulika feladatkörének megfelelően, az áramló közeget gyakorlatilag összenyomhatatlannak tételezzük fel. Különleges feladatok ebben az esetben csak a szabad felszínű, változó vízmozgásoknál lépnek fel. A továbbiak során nagyrészt külföldön végzett kísérletek alapján ilyen jellegű feladatok analóg modellezési lehetőségeivel foglalkozom. A talaj vízmozgási feladatok megoldását hidraulikai és elektromos analógiák segítségével gyorsíthatjuk és egyszerűsíthetjük. Hidraulikai analógiánál a talaj vízmozgást egyszerűbb szerkezetű és elméletileg is jobban kezelhető más lamináris folyadékmozgással modellezzük. Síkfeladatok leképzéséhez például legalkalmasabb a két függőleges helyzetű sík üveglemez között kialakuló lamináris folyadékmozgás (1. ábra). Ezt a módszert áramképek szemléltetésére Hele—Shaw alkalmazta először (1897) ezért a szakirodalom a fenti elven alapuló kísérleti \ \ N 1 I 1. ábra. Talajvízmozgás modellezése síklapok közötti lamináris áramlással (Hele-Shaiv módszer) Abb. 1. Modellierung einer Grundwasserströmung mit Hilfe einer Laminarströmung zwischen parallelen Ebenen i (Verfahren von Hele—Shaw) Fig. 1. Modelling groundwater movement by laminar flow between parallel planes (Hele-Shaw method) metodikát Hele—Shaw módszer néven ismeri. Talajvízmozgás elemzésére a módszert Dachler alkalmazta először (1936). Ennek az eljárásnak a során az egymástól d távolságban levő sima lapok közötti áramlás sebessége a Poiseuille képlet alapján [2, 3] d 2g d <p v = 12 v d n ahol v — a dinamikai viszkozitás, dcp/dn áramlás irányába eső potenciálesés. Porózus közegben fellépő vízmozgás vízmozgás) sebessége Darcy szerint dcp az v = k d n (2) ahol k — az ún. szivárgási tényező (áteresztőképességi együttható). Az (1) és (2) képlet összehasonlításából a szivárgási tényezővel egyenértékű állandó d2 g (3) k' = 12 v Ez az érték az üveglapok d távolságának változtatásával és a folyadék megfelelő megválasztásával tetszésszerű értékűvé tehető. Ezeket az adatokat általában a kisminta és a valóság közötti célszerű időarány alapján kell megválasztani. Permanens szivárágási feladatoknál a kialakuló áramkép — mindaddig, míg a lineáris
