Hidrológiai Közlöny 1956 (36. évfolyam)

4. szám - Öllős Géza: A talajrétegződés hatása a kutakkal kapcsolatos talajvízmozgásra

2J/.2 Hidrológiai Közlöny 36. évf. 1956. 4. sz. A szerző egy, a valóságban végzett kísérleti szivattyúzás eredményeit kisminta vizsgálat útján ellenőrzi. Az ellenőrzés során teljesen újrendszerű kísérleti berendezést tervez és épít, igazolását adja a szivárgási kismintakíséiletek jelentőségének és számos, a talajvízszintsüllyesztési és a vízszerzési gyakorlatban jól használható kutatási eredményt ismertet. A talaj rétegződés hatása a kutakkal kapcsolatos talaj vízmozgásra* ÖLLÖS GÉZA Bevezetés A porózus talajba telepített függőleges tengelyű kút felé történő talajvízmozgás tengelyszimmetrikus, háromdimenziós szivárgási folyamat. A kútból való vízkivétel esetén megszűnik a kút körüli talajban a talajvízfelszín nyugalmi állapota, s az ún. leszívási felület áll elő. A vízfelszín a kúttól bizonyos hatótávolságig (R) — a kútbeli leszívás mértékétől, a vízadó talaj áteresztőképességétől, a kút és a talajvíztér geometriai adataitól, valamint a szivattyúzás időtartamától függően — az eredeti vízfelszín szintje alá süllyed. A kút felé történő vízmozgás a gravitációs erő hatása alatt áll. A mozgás potenciálos lévén, homogén és izotróp talaj esetén a szivárgási folyamatot egyértelműleg meghatározzák a tartomány határán levő határfeltételek. A szivárgási folyamatok elméleti vizsgálatához a kiindulópontot a Darcy-féle törvény jelenti. Ez a törvény általánosságban azt fejezi ki, hogy a víz a legkisebb energiatartalmú pontok felé folyik. A talajvíz mozgás elméletét kutakra Darcy törvényének figyelembevételével Dupuit állította fel. A Dupuit-féle elméletben Darcy törvénye azt jelenti, hogy a víz a szabad vízfelszín legnagyobb esésű vonalai mentén folyik. Az előálló szivárgási sebesség arányos a szabad vízfelszín esésével: v = — & grad ff (1) ahol H a hidraulikus energiát jelenti tetszőlegesen felvett hasonlító síkra vonatkoztatva. A kút-hidraulika irodalmát áttekintve megállapítható az, hogy az eddigi kutatások legnagyobb része homogén és izotróp talaj béli szivárgási folyamatokra vonatkozik. A valóságban azonban a talaj — különösen a hazai alluviális eredetű vízadó talajokra gondolva — a legtöbbször inhomogén. Eigyelembevéve, hogy a felszíni vízkészleteknek a vízellátás és öntözés céljaira történő felhasználása mellett a talajvizek felhasználása is egyre inkább szükségessé válik, indokolt mind elméleti, mind gyakorlati szempontból az inhomogén talajokban végbemenő talajvízmozgások hidraulikai vonatkozású kérdéseinek vizsgálatával foglalkozni. Csak akkor remélhetjük a talajvízmozgásokkal és kutakkal kapcsolatos hidraulikai kérdések helyes és ugyanakkor gazda* A tanulmány a Budapesti Építőipari és Közlekedési Műszaki Egyetem I. sz. Vízépítéstani Tanszékén készült. Tanszékvezető : Dr. Németh Endre műegyetemi tanár, a műszaki tudományok doktora. ságos megoldását, ha a szóban forgó inhomogén talajállapotot ós annak várható hatását kellőképpen mérlegeljük, vagyis, az ilyen természetű szivárgások vizsgálatához szükséges szemléletet elsajátítottuk. Ezt kísérli meg a tanulmány a végzett kutatási munkával kapcsolatban elősegíteni. A feladat leírása A Budapesti Építőipari és Közlekedési Műszaki Egyetem 1. sz. Vízépítéstani Tanszékének Hidraulikai Laboratóriumában 1955. év folyamán végzett, a kutakkal kapcsolatos szivárgásokra vonatkozó kutatási munkát elősegítette a Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Intézet (igazgató : Ihrig Dénes), amikor a Kecskemét mellett levő ,,Komlósi talajvízkísérleti telep"-en 1951-ben végzett kísérleti szivattyúzás adatait a Tanszék rendelkezésére bocsátotta. Kutatásaink első részében — ismerve a „Komlósi talajvízkísérleti telep" talajának rétegezettségét — elkészítettük annak hidraulikus szivárgási kismintáját. A vizsgálatainkkal kapcsolatos célkitűzések a következők voltak : 1. a valóságos (A) és az ennek megfelelő hidraulikus szivárgási kisminta (B) egymásnak megfelelő leszívási görbéi geometriailag milyen mértékű hasonlóságot mutatnak. Ezzel kapcsolatban tisztázni kívántuk egyben azt is, hogy a hidraulikus szivárgási kisminta a kutakkal kapcsolatos kérdések megoldásához mennyiben nyújt megbízható adatokat ; 2. kutatásaink második részében homogén talajt választva (C), azonos határfeltételek megtartása esetében, megvizsgáltuk, hogy a talajrétegezettségnek milyen mértékű befolyása van a kút felé történő talajvízmozgásra ; 3. az említett célok mellett fontos szempont volt az is, hogy megteremtsük hazai viszonylatban a kutakkal kapcsolatos térbeli szivárgási kismintakísérletezés lehetőségét. A valóságban meglevő talaj szelvényét az 1. ábra, a talajrétegek szivárgás szempontjából jellemző fontosabb állandóit az 1. táblázat mutatja. A talajrétegek vízszintesek. Térbeli elhelyezkedésük szempontjából az egyes talajrétegek tengelyszimmetrikusnak tekinthetők. A valóságban meglevő 0,60 m külső átmérőjű kút porózus betonból készült. Körülötte 0,8 m átmérőig 4—8 mm 0 kavics, 0,95 m átmérőig 2—4 mm 0 kavics, 1,2 m átmérőig 1—2 mm 0 dunahomok szűrőréteg van. A kút hasznos hossza a talajfelszíntől számítva 13,0 m. Ez alatt van a kút alsó részén az 1,0 m mély iszapgyűjtőtér,