Hidrológiai Közlöny 1957 (37. évfolyam)

1. szám - Öllős Géza: A kútpaláston kialakuló vízmozgásnak és a kút vízhozamának vizsgálata

3JfIf Hidrológiai Közlöny 37. évf. 1957. 4. sz. VÍZELLÁTÁS A szerző a kutak üzemeltetésével kapcsolatosan két alapvető kérdést vet fel. Egyrészt a kútpaláston kialakuló vízmozgás megismerésének, másrészt a termelhető vízmennyiségnek a kérdésére igyekszik választ adni. A modellkísérletek során kapott vizsgálati eredmények hasznosan segítik majd elő a kutak tervezési feladatainak megoldását. A kútpaláston kialakuló vízmozgásnak és a kút vízhozamának vizsgálata* ÖLLŐS GÉZA Bevezetés A fizikai folyamatok matematikai úton való jellemzése olymódon történik, hogy függvénykapcsolatot állapítunk meg a folyamatnál szereplő mennyiségek között. A kútba való szivárgás folyamatát is ilyen, célszerűen megválasztott változók segítségével lehet jellemezni. A kútbeli vízszín lesüllyesztésekor a kút körül levő talajból, az adott határfeltételeknek megfelelően, szivárgás indul meg a kút felé. Ennek eredményeként a kútból vizet lehet kitermelni. Ezt a vízhozamot teljes kút esetén a következő változókból álló függvénykapcsolat fejezi ki : Q = /, (H, R, r

0, h, hi-, k) (1) ahol az 1. ábra szerint, H a nyugalmi talajvízszín magassága a vízzáró talajréteg felett, R a kút hatótávolsága, r

n a kút sugara, hb a kútban levő vízszín magassága a kúttalp felett, hk a szabad vízfelszín kútpalást melletti pontjának magassága a vízzáró réteg felett, k a talaj szivárgási tényezője. R, hk, hi,, .. a vízhozammal változó dinamikai változók, ' k fizikai állandó. A változók között szerepel hb. Ennek felvételére azért van szükség, mert a kútpaláston belüli és kívüli vízszint függőleges értelemben elszakad egymástól. A hb nem tekinthető tehát a h ordinátákkal jellemzett leszívási görbe kútpalástnál levő végső pontjához tartozó ordinátának (hk). Amint a tanulmányban kifejtjük, a kútpaláston kívüli h — hk és a kútpaláston belüli hb vízszintek elszakadásának törvényszerűsége meghatározható. A Dupuit-féle elmélet a szivárgási folyamatot jellemző geometriai, dinamikai és fizikai változókat a következő, jól ismert, függvénykapcsolatba foglalja össze : H

2 — h

2 -Vn-k r

n (3) 1. ábra. Hidraulikai viszonyok a kút körül Puc. 1. rudpaeAunecKue ycAoeün eonpye KOAOdi\a Fig. 1. Hydraulic conditions around the well Ha a talaj szivárgási tényezőjét állandónak tekintjük, akkor az (l) egyenlet a következőképpen írható fel : Q = k-f

z(H, R, r

0, h

b, hk)' (2) A kútvízhozamot meghatározó változók közül H, r

0 geometriai változók, * A tanulmány az Epitőipari és Közlekedési Műszaki Egyetem I. sz. Vízépítéstani Tanszékén készült. Tanszékvezető : Németh Endre egyetemi tanár, a műszaki tudományok doktora. Előadásként elhangzott a Magyar Hidrológiai Társaság Hidraulikai és Mezőgazdasági Vízgazdálkodási Szakosztályának 1956. június 19-én tartott előadóülésén. A kutak problémáit tárgyaló műszaki irodalom legnagyobb részében megtalálható ennek az elméletnek a bírálata. Általános megállapítás az, hogy a leszívási görbe meghatározásánál az elmélet használata inkább csak kisebb mértékű leszívások esetén célszerű. Az elméletben tett feltételezés szerint ugyanis a leszívási görbe a kútbeli vízszint magasságában csatlakozik a kútpalásthoz. Amint tanulmányunkban rámutatunk, ez nem következhetik be, vagyis a leszívási görbét geometriailag a (3) egyenlet pontosan nem jellemezheti. Az ebből származó hiba a kút körül a legnagyobb, a kúttól távolodva csökken. A leszívás növelésével a (3) egyenlet a leszívási görbe alakjára vonatkozólag egyre pontatlanabb adatokat szolgáltat. Ennek a kérdésnek a tisztázása érdekében tanulmányunk első részében a kútpaláston belül és azon kivül kialakult vízszint elszakadásának kérdésével foglalkozunk mind elméleti, mind gyakorlati vonatkozásban. Ehhez a célkitűzéshez kapcsolódva, tanulmányunk második részében a kútbeli leszívás változtatásával egyidejűleg bekövetkező vízhozam változás törvényszerűségeit tárgyaljuk. Részletesen foglalkozunk a kúttalpig történő leszívás esetén előálló hidraulikai viszonyokkal. A modell ismertetése A kitűzött kutatási feladat kísérleti úton történő elvégzésére az I. sz. Vízépítéstani Tanszék hidraulikai laboratóriumában meglevő hidraulikus