Vermes László (szerk.): Vízgazdálkodás mezőgazdasági, kertész-, tájépítész- és erdőmérnök hallgatók részére (Mezőgazdasági Szaktudás Kiadó, Budapest, 2001)
1. A hidrológia és a hidraulika alapjai - Hidrológiai alapismeretek
Felszín alatti vizek A felszín alatti vizekre ható erők A felszín alatt a vizek kötött és szabad állapotban, valamint a vízzel nem telített pórusokban pára alakjában fordulhatnak elő. A kötött vizek a talaj szilárd részeihez különböző módon és erővel tapadó vizek (higroszkópos víz, hártyavíz, kapillárisán kötött vizek), a szabad vizek a talajok gravitációs pórusait részben vagy teljesen kitöltő, de a szilárd részeihez nem kötődő vizek. A víznek a talaj szilárd részeihez való kötődésekor a következő erők léphetnek fel:- a talajszemcsék felületén érvényesülő szorpciós erők,- a dipól karakterű vízmolekulák felületi erők által a szilárd részecskékhez való kötődését kifejező adhéziós erők,- a kapilláris erők. Mindezek az erők a vizet a gravitációs erő ellenében visszatartják a talajszemcséken. Ahhoz, hogy ezeket a kötött vizeket a talajszemcséktől elmozdítsuk - általánosabban véve a talaj pórusaiból eltávolítsuk - megfelelő nagyságú energiát kell befektetni, munkát kell végezni. A befektetendő energia annál nagyobb, minél szorosabban kötődik a víz a talaj szemcsékhez. A víz egységnyi távolságra való elmozdításához szükséges energiának (munkamennyiségnek) a víz egységnyi tömegére vetített értéke a talajnedvesség potenciálja. Mértékegysége J/kg. A talajszemcsékhez kötődő erők szerint elvileg különbséget tesznek a kapilláris, szorpciós erők hatását kifejező és az adhéziós potenciál között. A három, egymástól egyébként nehezen elkülöníthető potenciált együttesen mátrixpotenciálnak nevezik és ^>,„-mel jelölik (Szalai, 1989). A talajszemcsékhez adott potenciálnak megfelelő erővel kötődő egységnyi tömegű víz elmozdításához szükséges energia kifejezhető azzal a magassággal, amelyre az adott energia az egységnyi tömegű vizet képes lenne fölemelni. A mátrixpotenciál hidrosztatikus nyomásnak is felfogható és kifejezhető a vele ekvivalens értékű vízoszlop magasságával. A centiméterben kifejezett vízoszlopmagasság logaritmusa a yrF-érték, ami a mátrixpotenciál számszerű jellemzője. A gravitációs pórusokban lévő szabad vízre nyugalmi állapotban kétféle erő hat: a nehézségi (gravitációs) erő és a folyadék tömegéből származó nyomóerő. A gravitációs erő által végzett munkából a gravitációs potenciál, a nyomóerő által végzett munkából a nyomáspotenciál vezethető le. A gravitációs potenciál a <Ps=g(z 2~Zl)> (17) a nyomáspotenciál a <P,,= (Pl ~ P\ )/P (18) alakban fejezhető ki, ahol a z, és z2 az elmozdított víz valamely viszonyítási síkhoz képest elfoglalt szintjei az elmozdítás kezdetén és végén, g a gravitációs gyorsulás, 53
