Hidrológiai Közlöny 1962 (42. évfolyam)

2. szám - Juhász József: Beszivárgás levegő jelenlétében

118 Hidrológiai Közlöny 1962. 2. sz. Juhász J.: Beszivárgás levegő jelenlétében s így egységes beszivárgó vízlepel nem tud kialakulni. A beszivárgás kezdete után nemsokkal fellépő nyomásviszonyok miatt a „talaj kémények" aránylag hamar kialakulnak, és ha a talaj pórusok nem nagyon változóak, akkor kb. a szivárgás végéig meg is maradnak. Ha a ,, talaj kémények" lejjebb más jellegű pórusokká alakulnak át, pl. a kapillárisok gravitációs hézaggá bővülnek, akkor lehetséges, hogy a'levegőnek másik kéményt kell keresnie. Ekkor a lefelé mozgó víz nagyobb mértékű összenyomóerejére van szükség, tehát a víz szivárgása időlegesen lassul. A levegőellenállás figyelembevétele a beszivárgás számításánál A talaj levegő kiszorításához szükséges energiamennyiséget — ül. esésveszteséget — többek között Zunker vizsgálta. Megállapította, hogy a levegő ellenállásának legyőzéséhez szükséges energiamennyiség vízoszlopmagasságban kifejezve : E = — ke ahol v a víz szivárgási sebessége ; l

e a levegőoszlop hossza addig a magasságig, ahol a levegő nyomása a légköri nyomással egyenlő ; k

e a talaj levegő-áteresztőképességi tényezője, amely a k

e = = ek Hí képletből számítható. Ebben k a talajra vonatkozó vízáteresztőképességi tényező ; ju, a víz viszkozitása és /xi a levegő viszkozitása. Az utóbbi két tényező hányadosa e, a hőmérséklettől függő állandó érték. Nagyságát a 4. táblázatban adjuk meg. 4. táblázat A talaj vizáteresztőképessége és levegő áteresztőképessége közötti arány (e) értéke a hőmérséklet függvényében Taöji. 4. OmnotueHue (c) MCMCóy eoóonprmuijaeMacmbio u eo3dyxonpoHuifaeMOcmbK) epyHma e 3aeucuM0cmu om meMnepamypbi. Table 4. The ratio (e) between the water-permeability of the soil and the permeability of air plotted vs temperaiure c° 0 5 10 15 20 25 30 £ 103 87 74 64 56 49 43 tényezőjén kívül a kapilláris szívás értékét is csökkentse, mondván, hogy az nem fejlődik ki teljesen a talajban. Valószínűbb az, hogy a száraz talajban a kapilláris szívás kifejlődik ugyan, de egy része a légellenállás legyőzésére fordítódik. Vizsgáljuk meg a kérdést abban az esetben, ha a felszínre egyszerre végtelen nagy területen hullik csapadék, tehát a levegőnek nincs oldalirányú kitérése. Ha a hézagokba beszivárgó vizet nem gátolja a kiszorítandó levegő ellenállása, akkor a kialakuló esés = (10) ahol hk az adott talaj legnagyobb kapilláris emelkedésének átlagértéke, azaz a pórusokban egyenként kialakuló legnagyobb kapilláris emelkedés átlagos értéke. Ha a talaj kéményeken keresztül áramló levegő ellenállásával csökkentjük a kialakuló esést, akkor hk + oc-h les —h összefüggést írhatunk fel, ahol a a beszivárgási mélység, h csökkentő tényezője. Legnagyobb értéke: 1 (ha nincs levegőellenállás). A redukciós tényező les *

r

= V Ha az ellenállást a beszivárgás előrehaladásának (h) függvényében vizsgáljuk, akkor az adott talaj legnagyobb kapilláris emelkedésének függvényében felírhatjuk a h értékét: h = phk Ebben az esetben peclig a redukciós tényező X

r = 1 (11) Meg kell jegyezni, hogy a Zunker-féle képlet aránylag kicsiny értéket ad beszivárgásnál a légellenállásra. Amennyiben ugyanis elfogadjuk a Darcy-képletet jelen vizsgálatunk alapjául, úgy a beszivárgási sebesség — az esés 1 = 1 lévén — v = k. Ezt behelyettesítve kapjuk, hogy E = A e Ez az összefüggés azt mutatja, hogy a levegőellenállás a talajnemtől független. Értéke például 1 m-es levegőoszlop esetén 1,35 cm ; 2 m-esnél 4,06 cm stb. Nyilvánvalóan ez a rendkívül kis ellenállási érték vezette N. N. Bindemannt, hogy beszivárgási képletében a légellenállás csökkentő 1 + /T Ekkor feltételezzük, hogy a beszivárgás előrehaladásának függvényében és vele arányosan növekszik a „talajkéményekben" is az átszivárgó levegővel szembenálló vízoszlop. Bizonyos idő után, amint az előzőekben már említettük, a talaj kémény vízoszlopa nem növekszik tovább, hanem határozott mélységű marad. Ekkor a csökkentett esés : /;, = ** + *-«•*

». (i2) Vagyis ekkor a redukciós tényező: I'cs hk + pht —ehk _ 1 + fi — e h

k (13) ph

k 1 + /? 3 ahol a talajkémény vízoszlopát a hk legnagyobb kapilláris emelkedés függvényében, annak e-szorosában adjuk meg (e = 0—1). Ha a (11) és (13) képletet különböző a, /3 és e értékekre kiszámítjuk, akkor a 2. ábrát kapjuk. Ezen az ábrán a redukciós tényezőket a talaj kéményekben visszamaradó vízoszlop függvényében kapjuk meg. Az origóból induló görbék a beszivárgási mélységgel (h) arányos vízoszlopellenállást mutatják.