Hidrológiai Közlöny 1963 (43. évfolyam)

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

8 Hidrológiai Közlöny 1963. 1. sz. Kovács Gy.: Az öntözőcsatornák hidraulikai jellemzői feltöltésekor a vízvezető rétegben elhelyezkedő talajvíz felszínének helyzete még nem befolyásolja a szivárgást. Az idő előrehaladásával azonban a csatorna körül levő rétegek telítődnek és az így kialakult telített zóna érintkezésbe jut a talajvízzel. A csatornából kiáramló víz ekkor már nemcsak a rétegek feltöltésére szolgál, hanem táplálja a talajvizet is. Egységes áramlási tér alakul ki, amelynek vízszállítását az befolyásolja, hogy a talajvíz az adott rendszerben mennyi vizet képes vízszintes irányban elvezetni, azaz a talajvíz a szivárgást visszaduzzasztja. Ezek szerint tehát az öntözőcsatornákból történő elszivárgást jellege szerint két nagy csoportra oszthatjuk, megkülönböztethetünk szabad szivárgást és visszaduzzasztott szivárgást. Mindkét alaptípuson belül további két-két mozgásállapot lehetséges : a nem permanens és a permanens szivárgás. A folyamat a talajvíz feletti rétegek telítődésével indul meg. Ez a nem permanens szabad szivárgás. Amikor a telítődés megtörtént és a feltöltött zóna a talajvízzel érintkezik, akkor érjük el a szabad permanens szivárgást. Amennyiben az alsó víztartó réteg az ekkor érkező vizet visszaduzzasztás nélkül képes elvezetni, ez a mozgásállapot állandósul. Ha nem, akkor a szabad permanens szivárgás a változó mozgásnak csak egy időpillanatát jellemzi és a szabadszivárgás folyamatosan megy át visszaduzzasztott állapotba. Ennek első fázisa a visszaduzzasztott nem permanens mozgás. Ekkor a csatorna vízszintjéből kiinduló és a talaj vízfelszínhez csatlakozó szivárgási vonal fokozatosan előrehalad. A beszivárgó vízmennyiség egy része a növekvő áramlási teret tölti fel, másik része a megcsapolási helyeken át távozik. Ilyen megcsapolás nemcsak az oldalirányú elszivárgás, vagy a közelben levő lecsapolócsatorna, hanem a felszíni hatás is, mert ebben az esetben a talaj vízfelszín emelkedése következtében a beszivárgással szemben a párolgás jut túlsúlyba, tehát a felületi hatás megcsapolást jelent. Végül, mint utolsó mozgástípus kialakul az öntözőcsatorna és az eredeti talajvíztér együttes áramlási terének hidrodinamikai egyensúlya. Ez a visszaduzzasztott szivárgás permanens állapota. Ekkor a talaj vízfelszín megemelkedése következtében kialakuló többlet megcsapolás — elsősorban a többlet párolgás megegyezik a csatornából beszivárgó vízhozammal. Az elszivárgás időben változó hidrodinamikai folyamatát tehát a következőképpen bonthatjuk fel : 1. Szabad szivárgás a) telítődés (nem permanens áramlás), b) permanens áramlás 2. Visszaduzzasztott szivárgás a) nem permanens áramlás, b) hidrodinamikai egyensúly (permanens áramlás). Az időben egymást követő 'áramlási állapotok egyre kisebb szivárgási veszteséget jelentenek. Ez a vízmérleg összeállítása során igen fontos, mert az öntözési idényben állandóan üzemben levő főcsatornák vesztesége az idény végére július, augusztus hónapokra — nagymértékben csökken. Minthogy az öntözővíz igény ebben az időszakban a legnagyobb, folyóink vízkészlete pedig a legkisebb, a veszteségek csökkenése a vízkészlet okszerű és helyes használatát segíti elő. Ennek ellenére a tervezési gyakorlatban még nem alkalmazzák az elmondott hidraulikai elveket, jóllehet mind a külföldi, mind a hazai irodalomban többször rámutattak a korábbi számítási eljárások helytelen voltára. A külföldi kutatók közül úttörő munkát végzett az elszivárgás folyamatának tisztázása terén Averjanov Sz. F. [1,7], de megtaláljuk az említett osztályozást a csehszlovák irodalomban is [2], Hazánkban a tanulmány szerzője hívta fel először a figyelmet a több szakaszban végrehajtandó számítás szükségességére, majd legutóbb az 1961. évi Öntözési Kongresszuson hangsúlyozta újra ennek jelentőségét.^, 13], Dr. Öllős G. [18], valamint dr. Karádi G. és Orlóczy I. tanulmánya [6], végül dr. Öllős G. és Vágás I. [19] szintén kifejtették az előzőekben vázolt helyes számítási mód fontosságát. Az elmondott felfogásnak a tervezői gyakorlatban történő elterjedését akadályozza az, hogy egyöntetű elveken felépített, könnyen kezelhető, modern tervezési irányelvek még nem alakultak ki. A régebben használatos — többnyire mérési adatokra alapozott — tapasztalati képletek (Moritz, Etcheverry, Ingham, Koszt jakov, Davis— Wilson, Szilágyi—Vágás stb.) nagyrészt a szabad szivárgást jellemzik. Legtöbbjük a permanens, vagy közel permanens állapotra vonatkozik, de az eredmények közt mutatkozó szóródás bizonyítja, hogy a méréseket a szivárgás különböző állapotában hajtották végre. Ma azonban — elsősorban Averjanov Sz. F. munkássága alapján — már lehetőségünk van arra, hogy a tervezők számára is felhasználhatóvá tegyük az előbb összefoglalt hidraulikai elveket. A már felsorolt irodalmi közléseken kívül a szabad szivárgás jellemzésére számos külföldi kísérlet éli rendelkezésünkre, amelyekről dr. Juhász J. ad jó összefoglalást és kimerítő kritikai ismertetést [4]. Hazai beszivárgási kísérleteket dr. Szabó L. [17] és Mattyasovszky J. végzett. A nem permanens visszaduzzasztott .szivárgás számítására pillanatnyikig legáltalánosabban alkalmazhatók Verigin N. N. [21, 22] összefüggései. Amennyiben ebben a fázisban nem az összes hidraulikai jellemző meghatározása a célunk, csupán a permanens állapot bekövetkezésének az idejét keressük, egyszerűbb egyenletek is megfelelően közelítő összefüggést adnak [5, 20]. Minthogy a tervezői gyakorlat igénye az, hogy egységes, könnyen kezelhető és megfelelően pontos eljárás álljon rendelkezésére, célul tűztük ki azt, hogy a már közölt eljárások alapján, figyelembe véve továbbá a talajvíz vízháztartási vizsgálatainak eredményeit is, ilyen módszert dolgozzunk ki. Vizsgálatainkat a legkevésbé tárgyalt és a végső állapotot jellemző visszaduzzasztott permanens áramlás elemzésével kezdjük el. Ennek eredményeit foglalja össze tanulmányunk, amelyet az egységes számítási mód első lépésének tekintünk.