Hidrológiai Közlöny 1963 (43. évfolyam)

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

Hidrológiai Közlöny 1963. 1. sz. 7 HIDRAULIKA Az öntözőcsatornák permanens visszaduzzasztott szivárgási állapotának hidraulikai jellemzése Dr. KOVÁCS G Y ö K G Y* a műszaki tudományok doktora 1. IJevezetés Ma a mezőgazdaság legfontosabb feladata a belterjes nagyüzemi gazdálkodás megteremtése, amely mindjobban függetleníteni kívánja terméseredményeit az esetleges kedvezőtlen természeti adottságoktól. Hazánkban a csapadék évi átlagos mennyisége majdnem eléri ugyan a megkívánt mennyiséget, eloszlása azonban kedvezőtlen, különösen a nyár végére beérő kapások számára. A legnagyobb terméskiesést ezért általában az aszály, különösen a nyárközép és a nyárutó csapadékának elmaradása okozza. így a csapadékot pótló öntözés minél nagyobb területre történő kiterjesztése vízgazdálkodásunk súlyponti kérdése. Az öntözőcsatornák tervezéséhez és üzemük helyes irányításához feltétlenül szükséges azonban a burkolatlan csatornákból elszivárgó vízhozam ismerete. A nagymértékű szivárgás nemcsak azért káros, mert többlet öntözővizet kell biztosítanunk, tehát növekszik az egységnyi öntözött területet terhelő üzemi költség és csökken az amúgyis szűkös vízkészletből öntözhető terület, hanem azért is, mert az elszivárgó öntözővíz sokszor a talajvíz felszínének emelkedését okozhatja. Alföldünkön, ahol a talajvíz legtöbbször nem túl mélyen helyezkedik el a felszín alatt, az ilyen emelkedés nagy területeken olyan mértékű lehet, amely már káros a mezőgazdasági termelés számára. így az öntözés által elért terméstöbbletet csökkenti az elszivárgás következtében elromlott talajvízhelyzet okozta terméskiesés. Az elmondottak teszik az öntözőcsatornák szivárgási vizsgálatát a hidraulika szivárgási kérdésekkel foglalkozó fejezetének egyik legiontosabb problémájává. Ugyanezek indokolják tanulmányunk témaválasztását. A dolgozat célja ugyanis az, hogy ennek a fontos és időben változó folyamatnak egy jellemző fázisát kiragadva, annak hidraulikai jellemzőit gyors, a gyakorlatban könnyen alkalmazható és megfelelő pontosságú számítási eljárással meghatározhassuk. Az említett közvetlen gyakorlati célon túl átfogóbb tudományos eredményt is kívánunk szolgálni. A legutóbbi évek talaj vízházt artási vizsgálatai igazolták, hogy a talaj víztérrel kapcsolatba jutó — azt tápláló, vagy megcsapoló — műszaki létesítmények hidraulikai jellemzése során nem elégséges a klasszikus erők számításba vétele. Mint tudjuk, a Darcy-törvény alkalmazásával feltételezzük, hogy a gravitáció és a súrlódási ellenállás mellett a többi főerő elhanyagolható. Sok vita hangzott el már azzal kapcsolatban, hogy mikor szükséges a tehetetlenségi erők bevonása a * Vízügyi Tervező Iroda, Budapest. vizsgálatokba, és mikor a folyadék és a szilárd részek közötti molekuláris erőhatásé. így jutottunk el a szivárgás négyzetes tartományát és a mikroszivárgást jellemző összefüggésekhez. A talajvíz vízháztartását elemezve azonban megállapítható volt, hogy amennyiben a talajvíz vízszintes áramlása kicsiny — a réteg finom szemcséjű, vagy csak nagy távolságban van közvetlen táplálást, illetőleg megcsapolást biztosító felszíni víztér — a tehetetlenségi és molekuláris erőknél sokkal jelentősebbek azok a hatások, amelyek a felszín felől befolyásolják a vízmozgást. Ezért ilyenkor helyes eredményt csak úgy kapunk, ha a dinamikai rendszer felállításakor a gravitáció és a súrlódás mellett figyelembe vesszük a felszíni hatásokat is, a beszivárgást, mint a szivárgási út mentén ható egyenletesen megoszló felületi vízterhelést, és a párolgást, mint hasonló jellegű megcsapolást. A két hatást természetesen összevontan vizsgálhatjuk, és az adottságoktól függően az egyik, vagy másik túlsúlyba jutása szerint lesz a felületi hatás jellege vízterhelés vagy megcsapolás. Ennek az elvnek az elfogadása azt jelenti számunkra, hogy a talajvizet megcsapoló, vagy tápláló műszaki létesítmények hidraulikai vizsgálatára új kapcsolatokat kell levezetnünk. Ezek alapjukban térnek el az eddigi összefüggésektől, mert nemcsak a hatóerők változnak, hanem lényegesen módosulnak a határfeltételek is.'Felismerve ezt a szükségességet, arra törekszünk, hogy a különböző létesítmények adottságait figyelembe véve egységes számítási rendszert dolgozzunk ki azok jellemzésére. Ennek a munkának, amelyet a lecsapoló-csatornák vizsgálatával már megkezdtünk, egy további láncszeme ez a tanulmány, amelyben célunk az öntözőcsatornák permanens visszaduzzasztott szivárgásának az elmondott elvek alapján történő jellemzése. Mielőtt azonban ennek tárgyalásába fognánk, röviden ismertetjük az öntözőcsatornák szivárgásának hidrodinamikai osztályozását, hogy ezzel pontosan körvonalazhassuk a most javasolt összefüggések alkalmazásának korlátait. Ezután általános összefoglalót adunk a felületi hatások számításba vételéről, ezek hidraulikai értelmezéséről és időszakos változásáról. Ezt követően térünk rá a tanulmány tulajdonképpeni témájára, a számításhoz jkvasolt összefüggések ismertetésére. 2. Az öntözőcsatornák szivárgásának hidrodinamikai osztályozása Az öntözőcsatornák szivárgását vizsgálva elöljáróban le kell rögzítenünk, hogy a szivárgás hidrodinamikai jellege időben változik. A csatornák