Hidrológiai Közlöny 1966 (46. évfolyam)

10. szám - Schmieder Antal: A kút körüli kritikus sebesség és a megengedhető szivárgási sebesség

I Hidrológiai Közlöny 1966. 10. sz. 445 VÍZELLÁTÁS A kút körüli kritikus sebesség és a megengedhető szivárgási sebesség SCHMIEDER ANTAL* A kritikus sebességen általánosan a hidraulikus talaj töréshez tartozó szivárgási sebességet értjük. Laza üledékes kőzetekben a kritikus sebesség értelmezésére a legegyszerűbb módot az alulról felfelé szivárgó víz biztosít. Mint ismeretes, alulról felfelé szivárgó vízben alaptörés a tömegerők és a szivárgási nyomás p egyensúlyánál, azaz a hatékony feszültség zérus értékénél következik be. a—p = (c<—u) •—p = 0. (1) A felírt egyensúlyi egyenletből levezethető, hogy alulról felfelé szivárgó vízben az alaptörés tetszőleges szemcse-összetételű kőzetekben [11] mindig ikrit = (1 - n). Y

s~ y

v fv0,8 — 1,2 (2) yv a kritikus hidraulikus eséshez, illetve az ehhez tartozó sebességnél lép fel. A kritikus sebesség a lamináris vízmozgás feltételezésével: VMt=k'{ l-n)7'~

y

p. (3) yv A laboratóriumi mérések [2, 5] stb. és a természetbeni megfigyelések az alaptörésre vonatkozó ismereteket teljes mértékben igazolják, ezért felmerül a kérdés: milyen problémák jelentkeznek a kritikus sebesség értelmezésénél és meghatározásával kapcsolatban. A mérnöki gyakorlatban számos kúthidraulikai feladat van, ahol a méretezést a kritikus sebességből levezetett megengedhető sebességgel végezzük. A megengedhető szivárgási sebesség: a kritikus sebesség és a biztonsági tényező 1 hányadosa. Nyíltvíz-tartásnál a megengedhető sebesség meghatározása az előzőek alapján aránylag egyszerű és egyértelmű feladat. Azonban már nem olyan egyszerű sőt egyértelmű kút körüli szivárgási viszonyokra a kritikus sebesség és a megengedhető sebesség megállapítása. A vízszintsüllyesztő rendszerek, vízkivételi művek méretezésének laza üledékes kőzetekben fontos részét a szükséges kútszám és a kútszám függvényében a kútosztás meghatározása jelenti. A kialakult gyakorlat szerint a kútszámot a csapolórendszer összvízhozamának Q és a kutak vízbefogadó képességének q

0 hányadosából számítjuk. n = C'—. (5) q° A számításhoz a vízhozam várható alakulása adott kerületi és határfeltételekre pontos alapada* Bányászati Kutató Intézet, Budapest. tok birtokában, hidraulikai függvénykapcsolatokkal, megbízható módon — ±10—30%-os szórással — megadható, addig a kutak vízbefogadó képessége : q

0=2r -n-h-v

m (6) a működő kútpalást vízszállító magasságának (h) és a megengedhető szivárgási sebességnek meghatározási pontosságától függően csak igen hozzávetőlegesen adható meg. A vízbefogadó képesség meghatározásának legegyszerűbb esete feszített tükrű víztároló rétegeknél adódik. A rétegmegnyitás szempontjából tökéletes kutaknál a szűrő mentén kis elhanyagolással egyenletes sebességeloszlás tételezhető fel, tehát a feszített tükrű víztárolórétegekre telepített kutak vízbefogadó képessége: q

0=2r-n-M-v

m, (7) ahol r a kút sugarát, M a víztároló réteg vastagságát és v

m a megengedhető szivárgási sebességet jelenti. A vízbefogadó képesség meghatározásához a megengedhető sebességen kívül minden adat mérhető, tehát a méretezés pontossága kizárólag v

m ismeretének pontosságától függ. Az eddigi okfejtésből egyértelműen következik, hogy vízművek, vízszintsüllyesztő rendszerek telepítésének gazdaságossága igen nagy mértékben 1. ábra. A kútpaláston megengedhető szivárgási sebesség Sichardt, Vologyko és Abramov szerint a szivárgási tényező függvényében. A Sichardt és Abramov értékek aránya (a). A visontai kútcsoportos mérések adatait a pontok ábrázolják Fig. 1. Permissible seepage velocity on the wéll mantle plotted in terms of the permeability coefficient, according to Sichardt, Wolodhyko and Abramow. The ratio of values calculated according to Sichardt and Abramow (a). Observation data on well groups at Visonta have alsó been entered in the form of points