Vízügyi Közlemények, 1960 (42. évfolyam)
1. füzet - VI. Rétháti László: A talaj kapillaritásának mérnöki vonatkozásai
A talaj kapillaritásának (mérnöki vonatkozásai 133 Sokkal bonyolultabb a helyzet, ha a kapilláris áramlást két, vagy többrétegű talajban vizsgáljuk.' A 16. ábrán egy korábbi kísérletünk [25] eredményét mutatjuk be; az emelkedési a réteghatár felett — az egynemű talajok diagramjában soha nem észlelhető — konkáv görbe írja le, az emelkedési sebesség a kb. 30 cm hosszú úton állandó volt, egyébként csak fele-harmada annak a sebességnek, mely a vizsgált homoklisztben közvetítő réteg nélkül kialakulna. 7. A kapilláris tartományok és h c módosított definíciója Az elmondottak szerint a talajvízszint felett két jellegzetes, jól definiálható kapilláris tartomány alakul ki: Az „egyenletes telítettségű zóna" közvetlenül a víztükör felett elhelyezkedő kapilláris tartomány, melyen belül a mozgást előidéző hidrosztatikus feszültség (felületi nyomáskülönbség: h c n • ô), a relatív nedvesség (r) és az áramlással szemben fellépő súrlódási ellenállás (áteresztőképesség: k) állandó, az emelkedés sebessége a Darcy-törvény szerint változik. Ehhez a tartományhoz a „csökkenő telítettségű zóna" csatlakozik, melyet az áramlás fenntartásához szükséges nyomáskülönbség (H • ô) és a súrlódási ellenállás fokozatos növekedése, a relatív nedvességnek valószínűségi törvény szerinti állandó csökkenése jellemez; a sebesség — ezen erőhatások kombinációjaképpen — állandó kitevőjű hatványparabolával írható le. Az „egyenletes telítettségű zóna" és a „zárt kapilláris tartomány" nem azonos fogalmak. A Zunker által definiált „zárt" és „nyílt" tartomány határvonala sem a laboratóriumban, sem a terepen nem határozható meg: nem tudjuk megállapítani azt a szintet, mely fölött már vannak az atmoszférával összefüggő járatok is. Ez a határvonal egyébként sem jellemző a talaj kapilláris sajátosságaira: nincs szoros kapcsolatban a telítettségi fokkal (Zunker szerint még e határvonal előtt megkezdődik a víztartalom csökkenése) és az erőjátékkal — végeredményben tehát a kapilláris áramlás fizikájával. Üj definíciót kell adnunk Л с-пек is. E szerint h c az a magasság, melyen belül r és к (k r) állandó, illetve az a nyomáskülönbség (b c • ô), mely az egyenletes telítettségű tartományban, mint a mozgást előidéző aktív erőhatás működik. Hangsúlyoznunk kell, hogy a /(^-magasság nem /első halára az emelkedésnek, nem helyes „kapilláris emelkedés"-nek nevezni. A hidraulikában a kapilláris erőket /i c-vel szokásos figyelembe venni. Mint láttuk, ez csak az egyenletes telítettségű tartományra vonatkozóan lehet helyes. A hidraulikai számítások során nem lehet figyelmen kívül hagyni azt a körülményt, hogy az áteresztőképességi együttható a) az egyenletes telítettségű zónában nem feltétlenül egyezik meg a telített mintával laboratóriumban meghatározott Ártényezővel (mert a telítettségi fok r < 1 is lehet), b) a csökkenő telítettségű zónában változik a víztükörtől való távolsággal. 16. ábra. Kapilláris emelkedés kétrétegű rendszerben Bilcl 16. Kapillare Steigung in zweisehtigem System fHorizontale Achse = Zeit / Stunden J; vertikale Achse = Steigungshöhe [cm /. Die Schichten im Bild links : a - Sand, b = Л/о )
