Hidrológiai Közlöny 1963 (43. évfolyam)

1. szám - Dr. Öllős Géza–Deli Matild–Szolnoky Csaba: A vákuumkutas talajvízszinsüllyesztésre vonatkozó kismintakísérletek eredményei

öllős—Deli—Szolnoky: A vákuumkutas talajvízszínsüllyesztés Hidrológiai Közlöny 1963. 1. sz. 21 Csatlakozás a lyozó berendezés működési elve Abb. 2. Wirkungsweise einer Einrichtung zur Erzeugung und Regelung von geringerem Vákuum im Brunnen Fig. 2. Operating principle of equipment for producing and controlling minor vacuum felső részében a manometerben előállított vízszíntkülönbségnek megfelelő vákuum tűszelep működtetésével állandósítható. Ez a vákuum természetesen a jobboldali üveghenger terébe is átterjed, s a kútból bizonyos mennyiségű víz + levegő keveréket ragad ki, ami a jobboldali üveghengerben választható szét. A kút vízhozama ilymódon a jobboldali henger alatti üvegcsőbe távozik. Ennek a csőnek az alsó szakasza állandó szintű (bukóval szabályozott) víztérbe nyúlik bele. 4. A kútkörüli szemcsés közegbeli piezometernyomáseloszlás A gravitációs kutak hidraulikája is — mint minden szivárgási folyamaté — a szivárgási áramképen épül fel. Ennek ismerete alapvető fontosságú a vákuumkúthidraulika létrehozásához is. Hiszen az a tény, hogy a kútbeli vákuum a kútkörüli szemcsés közeg bizonyos részére is kiterjed, különösen fontossá teszi a szivárgási rendszer egészében ennek következtében bonyolultabbá váló szivárgási áramkép ismeretét. A vákuumkút a gravitációs kúthoz viszonyítva — képletesen szólva — megnöveli a szemcsés közeg vízáteresztőképességét s ennek számszerű figyelembevétele elméleti szempontból kétségtelenül az áramképhez (vagyis a piezometernyomáseloszláshoz is) kötött. A vízáteresztőképesség növekedése abból a tényből ered, hogy a szemcsés közegbeli vákuummező jelenléte következtében a kút tényleges — hidraulikai értelemben vett átmérője — a geometriai átmérőnél nagyobb. A vákuumkúthidraulikában tehát a kút gepmetriai átmérőjét mellőzve, a kútbeli vákuum mértékétől függő, változó hidraulikai átmérőt kell tulajdonképpen figyelembe venni. A vákuumkút mindaddig, amíg a víz szintje nem süllyed benne a kút fenékszintje alá, közelítőleg még valószínűleg gravitációs kútnak tekinthető. Ilyenkor a legnagyobb nyomásesés a kútpalást közvetlen környezetében lép fel (3. ábra). Minthogy a kút átmérője (és palástjának szűrőzött felülete) nagyon kicsi, ezért a kút környezetében már a gravitációs jellegű üzem esetén is tetemes hidraulikus esés áll elő. Amint más, a gravitációs kutakkal kapcsolatos korábbi vizsgálatainkból részletesen kitűnik [15, 16] a piezometernyomáseloszlás a lesüllyesztett talajvízfelszín feletti tér — a kapilláris sáv — bizonyos magasságáig is kiterjed. A leszívási görbe (egyetlen kútról van egyelőre szó) ez esetben még egészen magas szinten helyezkedik el. Ez a helyzet azonban a gyakorlatban előállított vákuumnál is. Erre bizonyíték a 4. ábra, amelynek megfelelő kútbeli vákuum a valóságban már nem is állítható elő.* Megállapítható tehát, hogy egyetlen vákuumkúttal a követelményeket kielégítő talajvízszínsüllyesztés aligha érhető el. Kútsor esetében, amint az a 3. és 5. ábra összehasonlítása alapján kitűnik, a talajvíz szintje már mélyebbre kerül sjH = 1,00-nél is. A kútsor kedvező hatása azonban a vákuum üzemnél válik különösen szembetűnővé (4. és 6. ábra). Egyetlen kútnál (4. ábra) sjH = 3,84 esetében a vákuum a kútpalást szűrőzött felülete mellett még csak viszonylag kis térre terjed ki. Kútsornál azonban a vákuum már az s/H = 2,56os arányszámnál, ami egyben a leszívási felület egészen mély szintre való kerülését eredményezi, jelentős mértékben átterjed a környező szemcsés közegbe. A 3—6. ábra alapján a kútkörüli szivárgási mezőben fellépő piezometernyomáseloszlás mikéntjére vonatkozó kutatási eredményeink a következőkben foglalhatók össze (7. ábra) : 1. Amíg a kút közelítőleg gravitációs kútként működik (s/H < 1,00) a kútkörül kétféle nyomásmező létezik (7a ábra): a) A lesüllyesztett talajvízfelszín alatt pozitív piezometernyomásértékek** mutatkoznak. b) A lesüllyesztett vízfelszín felett a kapilláris sáv bizonyos magasságáig szintén pozitív nyomás* A tanulmányban a vízzáró rétegig lesüllyesztett kútban a vákuum mértékét s/H aránnyal fejezzük ki. (s = a talajvíz eredeti szintjétől mórt leszívás, H — a talaj vízréteg vízzáró réteg felső síkja feletti vastagsága.) A kisminta esetében tehát a vákuum az s/H = 1,0 értéknél kezd jelentős mértékben a szemcsés közegre átterjedni. Ha a természetben végzett vákuumkutaknál a legnagyobb előállítható vákuumot 6,0 m vízoszlopmagasságnak tételezzük fel, akkor ennek a kismintában — A = 6 lévén — az előbbi értelmezés szerint s = 100 cm felel meg. A tanulmányban eme s értéknek megfelelő s/H = 100/45 = 2,2. ** A mérési módszerünk alapján kapott pozitív p/y értékek értelmezése azt jelenti, hogy a nekik megfelelő vízoszlopmagasság a piezometercsövekben még a vízzáró réteg felső síkja felett áll be. A nyomásadatok ilyen értelmű elbírálása alapján jelöljük a kapilláris sávban mért p/y eloszlást is pozitívnak.