A talajvíztükör lejtése

Mérsékelt klímán, ahol a csapadék-utánpótlás biztosított, s ezenkívül a domborzat lejtése nem túl nagy, első közelítésben az mondható, hogy a talajvíztükör lejtése hozzávetőlegesen követi a felszínt. Vagyis, ahol a topográfia kiemelkedik, ott a talajvíztükör is vele együtt emelkedik, míg máshol vele együtt süllyed. Ennek oka, hogy a felszínalatti vízáramlás lassú folyamat (átlagos sebessége 1–100 m/év), így mire a talajvíz a dombtól a medencéig átáramolna, addig a csapadék ezt pótolja. Azaz a szezonális hatásoktól eltekintve a felszínalatti vízáramlás hajtóereje, a nyomáskülönbség mindvégig fennáll. Mivel a talajvíztükör változását elsősorban a topográfia változása idézi elő, ezért ezt az áramlási rendszert topográfia által vezérelt felszínalatti vízáramlási rendszernek nevezzük.

1. ábra (a) A hidraulikus emelkedési magasság (h, pórusnyomás vízoszlopmagasságban kifejezve) és (b) a Darcy-fluxus (u) stacionárius megoldása egy három egységmedencéből álló homogén, izotróp modellben. Az áramvonalakat feketével jelöltük. Recharge – beszivárgási zóna, discharge – kiszivárgási zóna.

A kiemelkedésnél a víz beszivárog a felszín alá (beszivárgási zóna – recharge zone), s a mélyben átáramlik a medenceterületek felé (átszivárgási zóna – midline zone), ahol a felszín közelébe áramlik (kiszivárgási zóna – discharge zone) (1. ábra). Ezen egyszerű képet természetesen a felszín összetett topográfiája bonyolíthatja, kialakítva egy hierarchizált regionális–intermedier–lokális áramlási rendszert (2. ábra). A regionális áramlás a regionális beszivárgási zónát (jobb oldal, R) és a regionális kiszivárgási zónát (bal oldal, D) köti össze. A felszíni lokális maximumok (R) és minimumok (D) között lokális áramlás alakul ki, melyek behatolási mélysége csekély, ugyanakkor a vízmennyiség jelentős része ezen belül áramlik (2.b ábra). A több lokális áramlási rendszert magában foglaló, de nem a regionális maximumok és minimumok között fennálló áramlási rendszert köztes (intermediate) áramlási rendszernek nevezzük. Megfigyelhető, hogy különböző szintű áramlási rendszerek találkozásánál ún. stagnációs zónák alakulnak ki, melyekre jelentősen kisebb áramlási sebesség jellemző. Amennyiben eltekintünk a talajvíztükör időbeli ingadozásától, úgy a felszínalatti vízáramlási rendszer — mint maga a Darcy-egyenlet — stacionárius.

2. ábra (a) A hidraulikus emelkedési magasság (h) és (b) a Darcy-fluxus (u) stacionárius megoldása egy lineáris, jobbra emelkedő lejtőre szuperponált szinuszos talajvíztükör esetén. A regionális, köztes és lokális áramlási rendszerek között három stagnációs zóna alakul ki.