Hidrológiai Közlöny 1963 (43. évfolyam)

1. szám - Dr. Kovács György: Az öntözőcsatornák permanens visszaduzzasztott szivárgási állapotának hirdaulikai jellemzése

Kovács Cy.: Az öntözőcsatornák hidraulikai jellemzői Hidrológiai Közlöny 1963. 1. sz. 9 3. A íelületi hatások hidraulikai értékelése és időszakos ingadozásuk A talajvizet megcsapoló, vagy tápláló létesítmények (csatornák, duzzasztott folyók, galériák, kutak stb.) számítására általában elterjedt a Dupuit—Thimféle formula. Az irodalomban ezzel és a hasonló levezetések alapján meghatározott képletekkel szemben több ellenvetéssel találkozunk. Az ellenvetések lényege az, hogy a levezetésekben használt határfeltételek különböznek a tényleges adottságoktól. Feltételezik ugyanis, hogy egy tapasztalati úton felvett hatástávolságon túl a talajvíz nem áramlik, a hatástávolságon belül pedig a létesítményig állandó, hely szerint változatlan vízhozam mozog. Fogadjuk el kiindulásként, hogy vízszintes felszínű, tehát nyugalomban levő talajvizet vizsgálunk, amelynek a megcsapoló, vagy tápláló létesítményen kívül más felszíni víztérrel közvetlen kapcsolata nincs. Ekkor fizikailag helyes az a feltevés, hogy a hatástávolságon túl áramlás nincs, táplálás esetében a csatornából kiszivárgó víz csak eddig a határig jut el. Itt azonban a vízhozamváltozás nem lehet' ugrásszerű. A beszivárgó hozam értéke fokozatosan csökken le zérusig. Ebben a rendszerben oldalirányú elfolyás és megcsapolás nem lévén, az előző fejezetben elmondott folyamatok úgy alakulnak, hogy a talajvízfelszín emelkedésével kapcsolatos tározódás befejeződése, tehát a visszaduzzasztott nem permanens áramlás után a csatornából beszivárgó vízhozam az emelkedés hatására bekövetkező többletpárolgással jut egyensúlyba. A felületi hatás ebben az esetben tehát megoszló felületi megcsapolással jellemezhető. A felületi megcsapolást sem vehetjük azonban egyenlőnek a beszivárgási szelvénytől a hatástávolságig, hisz az a terepszín és a talaj vízfelszín közötti szintkülönbség növekedésével arányos ; értéke fokozatosan csökken. Azokban az irodalmi közlésekben, amelyekben a felületi hatásokat már figyelembe vették (Verigin, PolubarinovaKocsina), általában kutakat, vagy más megcsapoló létesítményeket vizgáltak. A felületi terhelést ezekben az előbb mondottakkal szemben csaknem mindig egyenletesen megoszlónak vették fel. Változó felületi hatás feltételezése tudomásunk szerint korábban csak két tanulmányban szerepel, mindkettő a magyar irodalomban található. Dr. Jithász J. a folyóból kiszivárgó vízhozam számítására a távolsággal lineáris, illetőleg másodfokú parabola szerint változó, felületi megcsapolást javasol [3], míg Léczfalvy S. a galériák vízhozamát a mélységgel lineárisan változó felületi terheléssel vizsgálja [16]. A szerző a felhasznált irodalom jegyzékében felsorolt tanulmányaiban részletesen foglalkozott a talajvíz vízháztartásával és ennek eredményeként megfigyelési adatok statisztikai feldolgozása alapján a vízháztartásijelleggörbe segítségével kapcsolatot ad a felületi terhelés és a talaj vízfelszín változása között. Ennek értelmezését a | I 2] számú idézett tanulmányban találjuk meg részletesebben. A jeleggörbe a felületi hatást — terhelést vagy megcsapolást — a mélység függvényében adja meg. így a depressziósgörbe egy-egy pontjához, annak mélységétől függően, hozzá rendelhetjük adott esetben a felületi megcsapolás értékét, és felírhatjuk a mozgás differenciálegyenleteit. Ez a szabatos matematikai megoldás azonban a gyakorlatban nehezen kezelhető összefüggésre vezet, amint erre a lecsapolócsatornák hasonló vizsgálatával kapcsolatosan már rámutattunk [141. Helyes tehát a tervezői gyakorlat számára az a megoldás, amelyet dr. Juhász J. választott: a felületi hatást a vízszintes távolság függvényében vegyük fel. Ezt a függvényt azonban nem választhatjuk szabadon. Olyan kell legyen, hogy a depressziósgörbe és a felületi hatás összetartozó értékeiből alkotott jelleggörbe jól egyezzen a vízháztartási vizsgálatok alapján meghatározott jelleggörbével. Ez az egységes alapja a bevezetőben már említett új talajvíz-hidraulikai összefüggések rendszerének, amelyeknek a sorában elsőként már publikáltuk a lecsapolórendszerek számítására kidolgozott javaslatunkat [15], A most levezetésre kerülő összefüggések a felszíni víztérből beszivárgó és a felületi megcsapoláson át távozó vízhozam hidrodinamikai egyensúlyát tételezik fel, tehát permanens áramlást jellemeznek. Használhatjuk tehát mindakkor, ha a felszíni víztér mentén — és ez a víztér akár öntözőcsatorna, hosszabb időre elárasztott öntözőtábla, halastó, vagy duzzasztott folyószakasz lehet — a mozgást befolyásoló tényezők közelítőleg állandóak, vagy ezeket egy-egy időszakon belül — olyan hosszú időn keresztül, amely elégséges a permanens állapot kialakulásához állandóknak tételezhetjük fel. Az áramlást befolyásoló tényezők a felszíni víz szintjének és a talajvíz eredeti felszínének helyzete, továbbá a beszivárgás és a párolgás. Ezek közül az első az említett feladatokban közel állandó. A talajvíz szintje és a felületi hatások azonban az időjárási tényezőktől függően változnak. Ha ezeket a változásokat elhanyagoljuk és a jellemzők sok évi átlagával számolunk, az időben állandóan változó mozgást olyan permanenens áramlássá egyszerűsítjük, amelynek hidraulikai jellemzői —• a vízhozam, a távolhatás és a depressziós görbe — a tényleges értekek hosszabb idejű átlagának tekinthetők. Ezek körül ingadoznak az időben váltezó tényleges jellemzők. Abban az esetben, ha tervezéseink során elégséges az átlagos értékek ismerete, vizsgálataink ezek meghatározásával lezárhatók. Ha azonban az ingadozás mértéke is döntő, a szélsőséges helyzetek vizsgálata is szükséges. A lecsapolócsatorna hidraulikai számításáról szóló tanulmányunkban [15] már részletesen kifejtettük, hogy véleményünk szerint nem szükséges az abszolút szélső értékek tanulmányozása, hanem elégséges minthogy ezek a vizsgálatok általában a mezőgazdasági termelést érintő kérdésekkel foglalkoznak — a tenyészidőn belül előálló átlagos ingadozás meghatározására. A talajvízjárás törvényszerűségeinek ismerete alapján megállapíthatjuk, hogy hazánkban a júliusi közepes talajvízszint közelítően megegyezik a sokévi középpel, míg az áprilisi közép az átlagos ingadozás legnagyobb pozitív, az októberi pedig a legnagyobb negatív eltérését jellemzi. A felületi hatást befolyásoló beszivárgás és párolgás átlagos értéke is időszakos Indiámmal jellemezhető. Ezek a hullámok áprilisban és októberben metszik a