Hidrológiai Közlöny 1978 (58. évfolyam)

11. szám - Dr. Kovács György: A szivárgással kapcsolatos tudományos kutatás helyzetéről

Dr. Kovács Gy.: A szivárgással kapcsolatos Az áramlási tér geometriája A vízvezető rétegek összefüggő rendszerének ismerete, a kapcsolódó elemek méreteinek pontos meghatározása nélkül hidraulikai számításokat nem végezhetünk. A geológiai feltárások és a felszínen vagy fúrólyukban végzett geofizikai mérések széles körű alkalmazása szükséges az áramlási tér határainak és kapcsolódásainak megismerése érdekében. A feladat —- bár előfeltétele minden szivárgásvizsgálatnak — nem tekinthető a szivárgási kutatások részének. Ezért részletes elemzésére nem térünk ki, csupán fontosságát hangsúlyozzuk. A porózus közeg áramlástani jellemzése A vizet vezető és tározó kőzet jellemzésére három alapvető paramétert, a porozitást, a vezetőképességet ós a tározóképességet kell meghatároznunk. Ez történhet helyszíni méréssel, mintavételt követő laboratóriumi vizsgálattal, vagy számítással, más kőzetfizikai adatok függvényeként jellemezve a kérdéses paramétereket. Altalános követelmény, hogy a réteg változékonyságát nagyszámú adat ismeretében, a várható érték és a szórás meghatározásával jellemezzük. Ezért törekednünk kell a legegyszerűbb és legolcsóbb módszerek kialakítására, figyelembe véve, hogy az eljárás pontossága összhangban legyen a paraméterek alapvető bizonytalanságával. Az egyes paraméterek jellemzésével kapcsolatosan az alábbi elvek rögzíthetők: — A porozitás értelmezésében és számításában a folytonos mező elvének tudatos alkalmazása kívánatos. Az elv maga már régebben ismert, tudomásunk szerint felhasználása, számszerű jellemzők meghatározása először hazai kutatásokban történt meg. Segítségével kísérletet kell tennünk az elsődleges és a másodlagos porozitás különválasztására a vízvezető rétegek különleges szerkezeti sajátosságainak jellemzése érdekében. A folytonos mező elvét alkalmazva kell meghatározni a szivárgási összefüggések alkalmazhatóságának az áramlási tér méretétől függő korlátját is. Azokban az esetekben, amikor a mozgás jellegének változása miatt a járatok átlagértékkel történő jellemzése nem elégséges, a póruseloszlást leíró statisztikai modellekkel kell a porozitásértéket kiegészíteni. Ennek első kísérletei mind szemcsés mind repedezett kőzetben megtörténtek, továbbfejlesztésük és általánosításuk kívánatos. — A vezetőképesség összetett fogalom, függ a kőzet áteresztőképességétől, a folyadék tulajdonságaitól, az áramlás dinamikai állapotától és a pórusok telítettségétől. Az együttes hatást kifejezésre j uttató szivárgási tényező elvi értelmezése és a számítási eljárások tökéletesítése a járatokkal egyenértékű geometriai modell (szemcsés réteg esetében a két különböző átmérőjű szakaszból összetett egyenes tengelyű cső, repedezett kőzetben a különböző irányú párhuzamos falú rés látszik az eddigi hazai vizsgálatok szerint kielégítőnek), az abban kialakuló mozgást leíró dinamikai modell és az előzőekben említett statisztikai modell összevonását teszi szükségessé. Fejlesztenünk kell a helyszíni mérési módHidrológiai Közlöny 1978. 11. sz. 485 szereket és azok adatainak értékelési rendszerét. Végső célként azt jelölhetjük ki, hogy különböző megbízhatósági szinthez hozzárendelhessük a rendszer vezetőképességét jellemző számszerű paraméter (vagy paraméterek) értékének valószínű tartományát. —- A tározóképesség lényegében két egymástól független összetevőre bontható: a fajlagos vízadóképesség a pórusok leürülését illetőleg feltöltődését jellemzi, a tározási együttható a nyomásváltozással járó porozitásváltozást jutattja a kifejezésre (a többi hatás, mint a víz rugalmas alakváltozása és a szemcsék deformációja a gyakorlatban legtöbbször elhanyagolható). A fajlagos vízadóképesség meghatározását bizonytalanná teszi a víztartó kapacitás alakulását jellemző hiszterézis. Minthogy az előző hidrológiai történések sorát figyelembe nem vehetjük, a talajfizikai adatokból számítható értékek pontossága kielégítő, a folyamat szabatos elemzése alapján a közelmúltban közölt ilyen összefüggés általános használata javasolható. A tározási együtthatót befolyásoló paraméterek mélységtől független átlagértékkel történő — és a nemzetközi irodalomban legtöbbször alkalmazott — jellemzése durva közelítés. Hazai kutatóinknak az a törekvése, hogy ezt a jellemzőt a réteg konszolidációjával kapcsolják össze, helyes. A gyakorlat számára egyszerű megoldás kialakítása érdekében a talajmechanikai eredmények fokozottabb átvétele kívánatos. Mindkét paraméter alkalmazásában nehézségeket okoz az a tény, hogy a számítható jellemzők csak a teljes tározásváltozást mérik. További kutatások szükségesek a folyamatok időbeli alakulásának kielégítő pontosságú számításba vételére. A határfeltételek meghatározása Az áramlási tér határolása mentén kialakuló feltételek legtöbbjének jellemzésére hagyományos módszerek állnak rendelkezésünkre. Ma már általában tudott a szabad kilépési felület hatásának fontossága, a határfeltétel is egyértelműen jellemezhető az ilyen kontúr mentén, sőt néhány esetben számítani tudjuk a kilépési pont magasságát is. Folytatni kell ennek a szabad felszínű áramlási tér jellemzése szempontjából alapvetően fontos méretnek meghatározására irányuló vizsgálatokat. Részletesen foglalkoznunk kell a felső határolás mentén jelentkező áramlási feltételek számításba vételével. Szem előtt keik tartanunk, hogy a víztükör (a zérus túlnyomással jellemzett kontúr) csak egy fiktív felület. Igaz az, hogy itt a potenciál arányos a hasonlító sík feletti magassággal, annak feltételezése azonban, hogy ez a határolás áramvonal, még permanens szivárgás esetében is csak közelítés, amelynek elfogadható volta a kapilláris sáv és a gravitációs tér vízszállításának arányától függ. Törekednünk kell a kapilláris hatással befolyásolt határfeltételek szabatos leírására, mert ez a szemlélet sok, még megoldásra váró feladat (pl. a vákuumkút hidraulikája) helyes értelmezésében adhat segítséget. Az áramlási tér mentén működő folyamatos forrás vagy nyelő hatásának, az így módosuló határ-