Hidrológiai Közlöny 1983 (63. évfolyam)
4. szám - Dr. Kovács György–Ujfaludi László: Finom szemcsék mozgása kutak környezetében
Dr. Kovács Gy.—Újlaki L.: Finom szemcsék mozgása Hidrológiai Közlöny 1983. 4. sz. 151 A (7) és (8) egyenletnek az (5) és a (6) egyenletbe történő behelyettesítésével meghatározhatjuk a mikrocsatornák létrejöttéhez szükséges Vh r" sebesség és a lc m szivárgási tenyező közötti közvetlen kapcsolatot. Ekkor mindkét eset Vkr értéke jó közelítéssel az alábbi összefüggéssel jellemezhető: Vkr4K)K (9) A folyamat fent leírt jellegéből következik, hogy a finom frakció csak mozgásának kezdeti fázisában tekinthető folytonos közegnek. Később — nyilvánvalóan a talajszerkezet egyenetlenségei miatt — véletlen jelleggel lokálisan koncentrált áramlási (mikro)csatornák jönnek létre, majd ezek továbbfejlődése a talajkihordás további felgyorsulását eredményezi. A folyamat kifejlődése során a talaj tömb belsejében a víz és a finom frakció együttes mozgása végighalad az áramlás dinamikailag különböző fázisain: kezdetben lamináris, majd átmeneti, végül tisztán turbulenssé válik. Ez rendkívüli nehézségeket állít a szuffózió problémájának elméleti alapon történő megoldása elé. A mozgó talajfrakció folytonos közegként történő kezelése és abban lamináris mozgás feltételezése tehát — miként PETRASEV és CISTIN tette — nem adhat kielégítő megoldást a szuffózió problémájára. Az azonos talajminták különböző méretű szitákkal történő szűrőzése során tapasztalatokat szereztünk a külső szuffózió geometriai feltételére. Megállapítottuk, hogy az optimális szitaméret a KEZDI —KOVÁCS módszer alapján két részre osztott talaj kitöltő frakciójának maximális szemátmérőjéhez viszonyítva 1,5-—2-szeres (az 1-nél nagyobb szorzótényező nyilvánvalóan a szűrő környezetében történő szemcseátboltozódások következtében engedhető meg). Ha a szűrő lyukmérete jóval nagyobb ennél, rétegroskadás, ha jóval kisebb, akkor pedig elzáródás állhat elő. Ugyanakkor a szita lyukméretének abszolút felső határát a teljes talajminta D S i átmérője korlátozza. b) Radiális áramlású modell A kísérletek azt mutatták, hogy radiális áramlás esetén a belső szuffózió folyamata sok hasonlóságot mutat a párhuzamos áramlás esetéhez, van azonban néhány eltérő vonása is. Ennek illusztrálására a 10. ábrán a radiális áramlású modellben kapott két jellegzetes ellenállásgörbét mutatunk be. Látható, hogy a kis nyomáskülönbségek esetén emelkedő, majd hirtelen csökkenő szakasz analóg az 5. ábra (és némileg a 6. ábra) ellenállásgörbéjének menetével. A vizuális megfigyelések szerint a csökkenő ellenállású szakaszon most is intenzív mikrocsatorna-képződés játszódott le, talajkihordással kísérve. A réteg azonban ennek ellenére sem roskadt meg (még azokban az esetekben sem, amikor a szűrő lyukmérete az önfenntartó váz szemcseméretének 2—3-szorosa volt), sőt a mikrocsatornák lassan visszafejlődtek, eltömődtek. Az ellenállás-csökkenés még az említett nagy lyukméretű szűrők esetén is jóval kisebb mértékű volt, mint a párhuzamos áramlás esetén ennek megfelelő 6. ábra szerinti esetben. Hirtelen csökkenése után az ellenállás még kissé változott ugyan, egészében véve azonban a rétegben nagyobb nyomáskülönbségek esetén jó közelítéssel DARCYszivárgás játszódott le. A csökkenő ellenállású szakaszon történt talajkihordás ellenére a talajtömb végső ellenállása általában nagyobb volt, mint a kezdeti érték. Ez ellentmond a szűrővázról alkotott addigi elképzeléseknek. Magyarázata a következő: a szűrődob környezetéből (tehát a talaj tömb nagy ellenállású részéből) a mikrocsatornák kialakulásakor eltávozott finom frakció helyére a szűrőtől távolabbi (tehát kisebb ellenállású) zónákból 10. ábra. A radiális áramlású kútszűrő modellben kapott két jellegzetes ellenállás görbe Puc. 10. JJee xapaKtnepHue Kpueue conpomueAenua, no/iyiennbie e ModeAU cßuAbmpa c nomoKOM paduaAbHoeo HanpaeAenuH Fig. 10. The two typical resistance curves obtained in the radial-flow well-screenmodel
