Hidrológiai Közlöny 1965 (45. évfolyam)

7. szám - Ijjas István: Az öntözőcsatornák kapilláris vízvesztesége

302 Hidrológiai Közlöny 1965. 7. sz. Ijjas 1.: Az öntözőcsatornák kapilláris vízvesztesége — a két mozgás esetében a tömörség hatása ellentétes: a) a kapilláris emelkedés sebessége és nagysága a tömörség növekedése következtében nő, a tömörség növekedése általában növeli a kapilláris erők hatására emelt vízmennyiséget is. b) a tömörség növekedése csökkenti a talaj k tényezőjét és így a talajon átszivárgó víz menynyiségét. így a kapilláris úton elszivárgó vízmennyiség nagysága attól függ, hogy ez a két hatás hogyan aránylik egymáshoz. A 13. ábrán a Q = f (s), n = állandó görbéket meghosszabbítottuk (szaggatott vonal). Ez azzal a feltételezéssel történt, hogy az egyes tömörségek esetében addig mutatkozik kapilláris vízveszteség, amíg az s értéke nem éri el az illető tömörséghez tartozó kapilláris emelkedés felső határát. Az ábrán hkm-el jelöltük az = 43,0% és hkm-vel az n

2 = 37,6% hézagtérfogathoz tartozó legnagyobb kapilláris emelkedést. Látható, hogy van egy s

2 — s

1 — jelen esetben htm — — hkni tartomány —, amelyben csak a tömörebb talajban adódik kapilláris vízveszteség. Ennek következtében viszont könnyen belátható, hogy feltétlenül van egy hkn2 — hk y hkn

2 — hkn\ tartomány (ahol hk hkni), amelyben az n, hézagtérfogatú laza talajban kisebb a kapilláris vízveszteség mint az n

2 hézagtérfogatú tömörebb talajban. Megállapíthatjuk tehát, hogy a tömörség hatása az s nagyságától függően a következő lehet: a) Ha az s negatív érték (tehát a szigetelés felső éle felett van a vízszint): a tömörebb talajban kisebb a vízveszteség, mert a hézagtérfogat csökkenése a k tényező csökkenését eredményezi. b) Az s nagy pozitív érték: a tömörség növeli a kapilláris emelkedés nagyságát, sebességót és a kapilláris erők hatására emelt vízmennyiséget, a tömör talajban nagyobb a vízveszteség, c) Határhelyzet (sn): a gravitációs ós kapilláris szivárgás hatása egyensx'jlyba kerül ós így a laza és tömör talajban ugyanakkora a vízveszteség. Ez a pont különböző tömörségeknél más és más s értéknél van. (A 13. ábrán a két görbe metszéspontja.) 4. A talaj természetes nedvességtartalmának a hatása Az alapvizsgálatok során megállapítottuk, hogy nagyobb természetes nedvességtartalmú talajban nagyobb a kapilláris emelkedés sebessége és nagysága, mint száraz talajban. Ez viszont azt jelenti, hogy van olyan s érték, amely felett csak a nedves talajban adódik vízveszteség, mert a száraz talajban a kapilláris emelkedés nem éri el a szigetelés felső élét. Ezt a jelenséget modellkísérlettel is kimutattuk. Száraz talajban például, amikor s = 20 cm volt, nem indult meg a kapilláris vízszállítás. Ekkor a csatorna vízszintjét megemeltük (s = 5 cm-re). A kapilláris vízszállítás megindult és a talaj átnedvesedett. Ezután lesüllyesztettük a vízszintet ós még s = 22,5 cm-nél is jelentkezett kapilláris vízveszteség. Az nem fordulhatott elő, hogy az általunk észlelt vízmennyiség a töltéstérből szivárgott ki, mert a vízhozam beállását megvártuk. Számítottuk azt a vízmennyiséget, amely a töltéstérből kiszivároghatott és szembeállítottuk a mért kiszivárgó vízmennyiséggel. A mért vízmennyiség nagyobb volt, így a szigetelést védő rétegben kapilláris áramlás kellett, hogy legyen. 5. A szigetelést védő réteg vastagságának (v) a hatása A szigetelést védő réteg vastagságának a vizsgálata gyakorlati szempontból nem fontos kérdés, 1 : felvízszint tartó bukó, 2 : csatorna vízszintje, 3 : szigetelést véd6 talajréteg, 4 : szigetelés, 5 : finom kavics, 6 : taíaj vízszint, 7 : alvízszint tartó bukó, 8 : a kapilláris hatásra átszivárgó vízmennyiség mérése v = a szigetelést védő talajréteg vastagsága, s = a szigetelés felsőélének és a csatorna vízszintjének a magasságkülönbsége, 11 = a cssatorna vízszintjének és a talajvízszintnek a magasságkülönbsége <Pueypa 14. ModeAb, cjiyucaman öah u3yieHua moAiquHbi 3auiumH0i0 CAOH nad npomueorfiuAbmpaifuOHHOÜ odewdoü Fig. 14. Model for studying the influence of the thickness of the layer protecting the sealing hiszen ezt a réteget, a gyakorlatban 30 cm vastagságúra készítik, mert ez a méret szükséges a tapasztalatok szerint ahhoz, hogy a szigetelést megvédje a káros hatásoktól. A szigetelést védő réteg vastagságának a vizsgálata elméleti szempontból volt szükséges a kapilláris folyamatok megismeréséhez. A szigetelést védő réteg vastagságának a hatását 60 X 120 X 10 cm-es szivárgási medencében kialakított kismintán vizsgáltuk (14. ábra). A 15/a és b ábra a kismintában végzett egyik vizsgálatsorozat eredményeit mutatja. A vizsgálat eredményei alapján megállapítható, hogy egyes s értékekhez tartozik egy olyan v védőréteg-vastagság, amely mellett a kapilláris hatásra elszivárgó vízmennyiség maximális.(A 15ja és 15/b. ábrán a maximumokat összekötő görbét szaggatott vonallal jelöltük. A lő/a. ábrán vonalkázással jelölt tartományban a Qmax görbe felett pont nem lehetséges.) Megjegyezzük, hogy a 15/b ábra s = — 2 és s = — 3 görbéje mérési eredmény nélkül, a 15/a ábra felhasználásával készült. Az első pillantásra valószínűtlenül alakuló görbéket a 16/a—c ábrák alapján kívánjuk értelmezni. Vizsgáljuk a szivárgási folyamatot, ha s = — 1 cm (tehát a csatorna vízszintje 1 cm-rel a szigetelés felső éle felett van), és a szigetelést védő réteg vastagságát, változtatjuk. A szivárgási hossz kétségkívül akkor a legkisebb, ha v = 0. Azonban ebben az esetben nagyon kicsi az a keresztmetszet, amelyen keresztül a víz a talajba, juthat. Ha v = 5 cm, a szivárgási út hosszabb ugyan, de jóval nagyobb az a felület is, amelyen keresztül gravitációs, illetve kapilláris úton a töltéstestbe juthat. így érthető, hogy ebben az esetben nagyobb a vízveszteség. Ha v = 30 cm, a szivárgási hossz már nagyon megnő, ennek a hatását a nagyobb beszivárgási felület már nem tudja ellensúlyozni és így egyáltalán nem valószínűtlen, hogy kisebb a vízveszteség mint amikor v = 5 cm. 6. Kapilláris vízveszteség különböző talajokban A 14. ábrán bemutatott kismintában vizsgálatokat végeztünk a B jelű finom homok talajban. (Szemeloszlási görbéje a 2. ábrán). Ugyanezeket a vizsgálatokat elvégeztük az A jelű talaj beépíté-