Vízügyi Közlemények, 2000 (82. évfolyam)

2. füzet - Ujfaludi László: Felszín alatti víztartók szivárgási együtthatójának becslése elektromos mérések alapján

304 Ujfaludi László A tortuozitás definíció szerint: (4) ahol l - a minta hossza, / '- az áramlási pályák átlagos hossza a szemcsék között. A szemcsés anyag fajlagos felülete (egységnyi térfogatú mintában lévő szemcsék összfelülete) kétféleképpen számítható: — a kísérletileg meghatározott szivárgási együttható alapján: Az elektromos vezetés ugyanabban a pórusrendszerben történik, mint az áramlás. Az áramlás általában a teljes póruskeresztmetszetre kiterjed; ugyanígy az elektromos vezetés is, ha a pórusfolyadék elektromos vezetőképessége nagy. Kis vezetőképességű (nagy ellenállású) pórusvíz esetén azonban az áramvezetés a szemcsék vékony felületi rétegére korlátozódik. Ennek az ún. felületi vezetésnek a magyarázata az, hogy a folyadékban elhelyezkedő szilárd szemcsék - víz, ill. ásványi kőzetszemcsék esetén — negatív felületi töltéssel bírnak. Emiatt az ellentétes töltésű ionok a szemcsék felülete közelében koncentrálódnak, tehát egy felületi kettősréteg alakul ki. Ennek közvetett hatásaként a folyadékban szabad töltések jönnek létre, amelyek elektromos tér hatására mozgásba jönnek (az elektroozmózis és az elektroforézis esetén), vagy a szilárd- ill. a folyadékfázis relatív elmozdulásakor maguk létesítenek elektromos teret (az áramlási- és az ülepedési potenciál esetén). A jelenségkör kvantitatív elemzésével a kettösréteg különböző elméletei foglalkoznak. A Helmholtz-it\t elmélet merev, kötött kettösréteget tételezett fel; a korszerű elméletek (Gouy-Chapman-Stern) már mozgékony, diffúz kettősréteget vizsgálnak (Shaw 1980). Az felületi elektromos kettősréteg hatására jön létre a Helmholtz által felfedezett áramlási potenciál. Egyenes kapilláris cső esetén az áramlási sebességet kifejező Hagen-Poiseuille törvény, valamint a folyadékkal együtt áramló elektromos töltés sűrűségét kifejező Poisson -egyenlet alapján adott keresztmetszeten időegység alatt átáramló töltés Helmholtz egyenlete alapján számítható (Shaw 1980): ahol e-a folyadék dielektromos állandója, Ap -az / hosszúságon létrejött nyomáskülönbség, A — a kapilláris csö keresztmetszete, Ç - az elektrokinetikai potenciál (zéta-potenciál), rj — a folyadék dinamikai viszkozitása. Az áramlási potenciál Ohm törvénye alapján: (5) a talajfizikai adatok alapján: (6) (8)