Hidrológiai Közlöny 1967 (47. évfolyam)
10. szám - Mamdouh Shakin: Talajcsövezés vékony vízvezető rétegekben
450 Hidrológiai Közlöny 1967. 10. sz. Shahin M.: Talajcsövezés Később Zeller (1954) mutatott be eredményeket nyíltárkos és kőagyagcsöves drénrendszerek modellkísérletei alapján. A modellben előállított áramlási tér viszonylag vastag rétegnek tekinthető, és vízszintes, párhuzamos áramlást előidéző vonalas forrás biztosítja az elvezetett víz utánpótlódását. Hammad (1954, 1957) kétféle vizsgálatot végzett a kérdés megoldására, először végtelen, majd véges vastagságú réteg esetére. Eredményei jó megközelítésnek tekinthetők. A tanulmányunkban ismertetett megoldás két feltételen alapul: az egyik a függőleges irányú áramlás állandó jellege, a másik pedig a talajcsövek tökéletes működése, vagyis az, hogy telt szelvényűek és ellennyomás nélküliek. A következő két egyenlet az átlagos szabad felszínre (öntözés vagy csapadék esetére), illetve a kőagyag talajcsövek elhelyezési térközére vonatkozik: . V • « eh ti-j- + sin n -y i i {chy(Z) + r)}-: nkK ql = ln ch-y-(Z>+r+tf)} + l (1) (2) ahol rj = a szabad vízfelszín bármelyik (x, y) pontjának magassága a talajcsövek felső érintősíkja fölött, H= a szabad vízfelszín legmagasabb pontjának ugyaninnen számított magassága, a talajcsövek közötti felezővonalon, 2 / = talajcsövek egymás közötti távolsága, q= a dréncső fajlagos vízhozama (a dréncső egységnyi területre vonatkoztatott vízszállítása), k = a szivárgási tényező, D = a talaj vízáteresztő rétegének mélysége a talaj cső tengelye alatt, és r = a talajcső sugara. A (2) kifejezést annak az összefüggésnek a meghatározására használjuk, amely a fajlagosan szállított vízhozam és az elhelyezett dréncső alatti talaj mélysége köaött fennáll. Olyan feltételt is levezettünk, amely kielégíti a hatékony mélység kívánalmának meghatározását. Ez az a mélység, amelynél a dréncső a legnagyobb vízhozam szállítására képes. A szabad felszínt és a talajcsövek közötti távolságot meghatározó két egyenletet összehasonlítottuk két különböző kísérleti területről származó adatokkal. A kapott eredmények jó egyezést mutattak a számítások és a helyszíni megfigyelések között. Megállapítottuk továbbá (a konstans dréncsőtávolság esetére), hogy egy bizonyos vízzáróréteg fölötti mélységig a dréncső fajlagos vízhozama annak elhelyezési mélységével arányosan növekszik. E mélység alatt a fajlagos vízhozam már csökken a dréncső elhelyezési síkjának további süllyesztésével. A maximális vízhozamnak megfelelő mélység úgy csökken, ahogyan a vízzáró réteghatár fölötti szabad felszín és a dréntávolság aránya növekszik. A mélység és a vízszállítás közötti összefüggés ilyen jellegét Kirkham (1940, 1949) és Zeller (1954) is hangsúlyozta. Az irodalomban található néhány további képlet annak alapulvételével készült, hogy a dréncsövet a vízzáró rétegre helyezzük. Más képletek változó távolságot tételeznek fel a vízzáró réteg és a dréncsőnek mélysége között. Israelsen például (1950) vékony talajrétegbe fektetett dréncső felé irányuló oldalirányú áramlást vett figyelembe és ennek alapján a dréncsövek egymás közötti távolságának meghatározására a következő egyenletet dolgozta ki: Z = (3) ahol Z = a dréncsövek egymástól mért távolsága, k = szivárgási tényező, Q = a dréncső egységnyi hosszúságra vonatkozó vízszállítása, b = a szabad felszín magassága a vízzáró réteg fölötti dréncsövek közötti felezővonaltól számítva, és a = & talaj mélysége a dréncső tengelye alatt. Az áramlási rendszer függőleges irányú feltöltődésének esetére Donnán (1946) a következő képletet adta meg: (4) Az egyenletben alkalmazott jelölések azonosak a (3) egyenlet jelöléseivel. A (3) és (4) egyenletek vizsgálatából kitűnik, hogy „L" az „a" értékével arányosan csökken és hogy a legnagyobb dréntávolságot akkor kapjuk, ha a dréncsöveket a vízzáró rétegre helyezzük el. Bár Israelsen képlete kizárólag vékony talajrétegekre vonatkozik, a Donnán-féle egyenlet nem adja meg az alkalmazhatóság mértékét a különböző talaj mélységekkel kapcsolatban. Ennek a kérdésnek a tisztázására Slater (1950) azt javasolta, hogy átlagos körülmények között Donnán képletében az ,,a" értékére 0,60 m-t fogadhatunk el. Kirkham (1940) kísérleti úton vizsgálta annak a talajréteg mélységnek a dréncsőhöz történő áramlásra való hatását, amely valamely homogén telített talajba helyezett dréncső alatt fekszik. Később elvégezte a modellkísérletekből kapott eredmények elméleti igazolását (1949). Az elméleti elemzés szilárd alapjai ellenére, az eredmények csak vízzel borított és telített talajokra alkalmazhatók. Zeller olyan kísérletsorozatok eredményeit publikálta (1954), amelyeket homoktalajú modellben végzett mind nyílt csurgalékcsatornák, mind kőagyag dréncsövek esetére. Ez a vizsgálat abban különbözik Kirkham, vizsgálatától (1940), hogy itt szabad vízszint van a víztelenített talajban és hogy a vízutánpótlódás függőleges áramlás helyett oldalirányú. A különbségek ellenére a két kutató eredményei megegyeznek abban, hogy a dréncső optimális elhelyezését nem a vízzáró rétegen, hanem bizonyos távolsággal afölött lehet biztosítani. Az opimális elhelyezés alatt azt a dréncső-mélységet értjük, ami maximális vízáramlást segít elő a dréncső irányába, bizonyos meghatározott dréntávolság esetén. Hammad (1954, 1957) az áramlási tér két esetére vizsgálta a kérdést, mégpedig végtelen és véges vastagságú talajrétegre. Hammad a csapadékból, illetve az öntözési feleslegből származó permanens áramlást tételezett fel és az alábbi összefüggésre jutott:
