Hidrológiai Közlöny 1978 (58. évfolyam)

12. szám - Dr. Haszpra O.: Háromdimenziós szabadfelszínű szivárgás fokozatos közelítő meghatározása elektrolitos analóg modellel

Dr. Haszpra O.: Háromdimenziós szabadfelszínű Hidrológiai Közlöny 1978. 12. sz. 543 nek a gyakorlatban használható megoldásával foglalkozzunk. Magától értetődik, hogy mivel már a kétdimenziós — nyomás alatti, vagy még inkább szabad felszínű — szivárgások is a bonyolult geometriájú szádfal-alaplemez komplexum, ill. talajrétegződés miatt matematikailag szabatosan rendszerint nem, RC-modellen és digitális számítógépen pedig többnyire nem gazdaságosan oldhatók meg, a háromdimenziós szivárgásokra még inkább csak az analógiás modellezés nyújt egyelőre kedvező megoldási lehetőséget. A fokozatos közelítés lényegét az 1. ábra kétdimenziós szivárgás esetére mutatja. Adott egy függőleges vízzáró falak közé foglalt, 1 mX 1 m-es négyzetkeresztmetszetű porózus test, amelynek baloldali szigetelő falán alul 40 cm magasságú, jobboldali szigetelőfalán 20 cm magasságú nyílás van. Ezeken keresztül bal oldalt 1 m, jobb oldalt 0,3 m mélységű víztérrel érintkezik. A talajtest egyébként vízzáró fenéken nyugszik, felül pedig szabadon érintkezik a levegővel. Nem szükséges, de a kapillaritást a modellezés lényegének bemutatása kedvéért első lépésben elhanyagoljuk. A talajtesten keresztül meginduló szivárgást elektrolitos analóg modellel kívánjuk megközelíteni. A szivárgás szabad felszínének helyzete azonban ismeretlen. Ezért első lépésben tetszőleges szabad felszínt veszünk fel és a modellbe ezt építjük be. Gyakorlott kutató már első becsléssel is jó közelítést tud felvenni, a példában azonban vegyünk egészen durva közelítést: tételezzük fel, hogy a szabad vízfelszín a talajtest 1 jelű felszínével egybeesik (a) ábra). Az ennek megfelelően megépített elektrolitos analóg modellben az 1 jelű vonal mentén megmérjük a potenciáleloszlást. Mivel a potenciál a piezometrikus nyomásszint megfelelője, az 1 vonal akkor lenne szabad vízfelszín, ha a potenciál értéke a vonal teljes hosszában a felvízszintnek megfelelő potenciállal lenne azonos. Ez természetesen nincs így; alacsonyabb, jobb felé csökkenő potenciálértékeket mérünk. Kiszámítva és felrakva a mért potenciáleloszlásnak megfelelő piezometrikus szinteket, a 2 jelű vonalat kapjuk. A potenciálmérést a 2 vonallal határolt modellen ismételjük meg. Az eredmény: a 3 jelű vonal. Végül a 4 jelű vonalat végleges megoldásnak tekinthetjük, mivel az 5 jelűvel a mérési hibahatáron belül egyezik; az ezzel határolt térre az ekvipoten030 2. ábra. A szabad jelszín közelítései és a végleges megoldáshoz tartozó potenciáleloszlás Puc. 2. npuÖAUMceHUH (npoMencymoiHbie pe3yAbmambi) rtpu pacteme ceoőodHoü noeepxHocrnu u nomemfuaAbnoe noAe, xapaKmupu3yiou

)ee ucKOMbiű pe3yAbmam Fig. 2. Approximations to the unconfined surjace and the potential distribution pertaining to the final solution ciálos hálózatot is — mérés alapján — berajzoltuk (2. ábra). Az 1 b) és c) ábrákon az 1 jelű közelítést másképp — de ugyancsak nagyon durván — vettük fel, de az eredmény az 5. lépésben ugyanaz. Megfelelő érzék és tapasztalat birtokában természetesen már az 1. közelítés is jobban vehető fel, a további közelítéseket pedig ugyancsak ne gépiesen, hanem — a tendenciákat felismerve — becsléssel továbbjavítva építsük be. így néha a 2. vagy a 3. lépésnél megállhatunk. Megemlítjük, hogy ha a kapilláris emelkedés nem elhanyagolható, értékét a potenciálból számított piezometrikus szinthez hozzáadjuk, így kapjuk az áramlás határát (mindegyik közelítésnél).

1 1 Anélkül, hogy a részletekbe belemennénk, megjegyezzük, hogy megállapításunk a kapilláris sáv kétfázisú (víz és talaj) szakaszára gyakorlatilag szabatosan érvényes. Ha háromfázisú (víz, levegő, talaj) sáv is jelentkezik, ez a helyzetet jelentősen bonyolítja, de mivel a vízszintes vízszállításhoz való hozzájárulása jelentéktelen, az áramlás határát a kétfázisú és a háromfázisú sáv határán célszerű felvenni. Sí,70 (100%) 4>B,13 (6A%

) . 50,84 (-25,17.) kf/ka-0 3. ábra. Szivárgó csatorna hatása a tározóból kiinduló talajvízmozgás Jelszínére egy távolabbi befogadó feltételezésével a gyakorlatban is előforduló körülmények között Puc. 3. BAUfiime (fiuAbmpaiiuu U3 KaHaAa Ha ceoGodnym noeepxHocmb (ßuAbmpaquoHHoeo nomoKa, omxodmtfeeo om ßodoxpaHUAiiiifa c npednoAootceHueM 0 cyufecmeoeanuu omdaAemweo dpeHupywu)eao eodomoKa u c yuemoM ycAoeuü cyuiecmeymifux na npaKmuKe Fig. 3. Effect of an intercepting ditch on the surface of ground water flow starting from a reservoitowards a distantrecipient under conditions encountered in practice