Hidrológiai Közlöny 1971 (51. évfolyam)
6. szám - Papp F.: Kútellenállás meghatározása
342 Hidrológiai Közlöny 1971. 8—9. sz. HIDRAULIKA Kútellenállás meghatározása PAPP FERENC* A kúthidraulika egyik alapvető, s megnyugtató módon még meg nem oldott kérdése — mint azt a Magyar Tudományos Akadémia 1966. évi nemzetközi ankétja is megállapította [11] — a kútpaláston kialakuló vízszínelszakadás, a tényleges és fiktív kútellenállás problémája. A kérdésnek az elméleti szempontokon túlmenően gyakorlati jelentősége is nagy. A kútellenállás ismerete szükséges a víztermelő kutak gazdaságosabb üzemeltetésének megválasztásánál, a talajvízszint-süllyesztés gyakorlatában, valamint a próbaszivattyúzások adatainak értékelésénél. A gyakorlati igények kielégítésére olyan — lehetőleg egyszerű — összefüggésekre van szükség, melyek segítségével a leszívási görbe jól megközelíthető, és megoldható a két alábbi kúthidraulikai alapfeladat: — a vízvezető réteg szivárgási tényezője ismeretében adott kútbeli leszívás mellett kivehető vízhozam meghatározása ( víztermelés); — a szivattyúzott vízhozam és a szívott kútban mért leszívás ismeretében a vízvezető réteg szivárgási tényezőjének számítása (próbaszivattyúzás). Az alábbiakban közzétett képletek kiválasztásánál, ill. levezetésénél elsősorban ezeknek a gyakorlati igényeknek igyekeztem eleget tenni. A kútellenállás Mielőtt a címben megjelölt témával részletesebben foglalkoznék, szükségesnek tartom a vizsgált jelenség megjelölésére használt fogalom tisztázását. A tényleges kútellenállás — a szakirodalomban általában kialakult szóhasználat szerint — az elméleti kútpaláston kívül és a kút tengelyvonalában mérhető nyomáskiegyenlítő vízszintek különbsége [10], függetlenül tehát attól, hogy kialakulásában milyen tényezők játszottak szerepet. A fiktív kútellenállás — ugyancsak a szakirodalomból ismeretes meghatározással — a Dupuit—Thiem-féle képletekkel leírható és a tényleges leszívási görbét jól megközelítő logaritmikus görbe elméleti kútpalásthoz való csatlakozása és a kútban mérhető vízszint magasságkülönbsége [5]. A kétféle kútellenállás eltérése abból adódik, hogy a kút közvetlen környezetében a tényleges leszívási görbe eltér a logaritmikus alaktól. Ez az eltérés általános érvényű összefüggéssel véleményem szerint nem jellemezhető, hiszen olyan tényezők okozzák (kútfúrási technológia; kialakult szűrőváz; körkörösen és a kút tengelye mentén aszimmetrikus, nem permanens szivárgó * Vízügyi Tervező Vállalat, Budapest. vízmozgás stb.) melyeket matematikailag szabatosan leírni gyakorlatilag lehetetlen. Gyakorlati szempontból feltétlenül célszerűnek látszik a kútellenállás jellemzésre az utóbb leírt fiktív magasságkülönbséget alkalmazni, annál is inkább, mert így a bevezetőben leírt két kúthidraulikai alapfeladat az ismert és elméletileg is igazolt képletek segítségével megoldható, míg a tényleges kútellenállás felhasználásával ehhez újabb bonyolult tapasztalati összefüggésekre van sziikség. A fenti indokok alaj)ján a továbbiakban csak a fiktív kútellenállás vizsgálatával foglalkozom. A kútellenállás egyes önállóan kezelhető összetevőit meghatározó szerepüktől függetlenül az alábbiak szerint veszem sorra: 1. a perforált szűrőcső és a kavicsszűrő által okozott ellenállás: Ah x\ 2. a csősúrlódásból származó ellenállás: Ah 2', 3. a szabad szivárgási felület: Ah 3; 4. a perforálatlan szűrőcső által okozott ellenállás: Ah,. Nem szerepel külön témaként az eltömődési, öregedési jelenségekből adódó többlet-ellenállás. Egyrészt amiatt, mert annak hatása figyelembe vehető az elsőként említett összetevő részeként számítástechnikailag azzal megegyező módon. Másrészt azért sem, mert a tervezői gyakorlat ezekkel a kérdésekkel nem foglalkozik, és hatásuk csak a kutak hosszabb ideig tartó üzemeltetése után lesz a többi tényezőét megközelítő mértékű. A képletekben használatos geometriai jelöléseket az 1. ábra szemlélteti. 1. összetevő A perforált szűrőcső és a kavicsszűrő által okozott ellenállás a folyadék szűkített keresztmetszeten való átáramlásának nehézségeiből adódik. Meghatározására legismertebb Petersen, Rohiver és Albertson 1953-ban közzétett összefüggése [12]: A h Q*( 4 y c hT + 1 ' • A h>=J fej -,O.L , ' 0 ) eh —r— — 1 d amelyben a betűk jelentése az 1. ábra szerinti, továbbá C=ll,31 GfF ahol F az L hosszon levő ténylegesen szabad nyílások százalékos része (figyelembe véve a kavicsszűrő hatását is); C k a szabad szűrőnyílások kontrakciós tényezője.
