Hidrológiai Közlöny 1983 (63. évfolyam)
2. szám - Aujeszky Géza–dr. Karácsonyi Sándor: Talajvízdúsítás elemzése háromfázisú szivárgás kialakulása esetén
Aujeszky G.— dr. Karácsonyi S.: Talajvízdúsítás Hidrológiai Közlöny 1983. 2. sz. 65 — a dúsító víz belépése a vízvezető rétegbe, a medence fenekén lévő csökkent vízáteresztőképességű, a víz beszivárgása szempontjából meghatározó jellegű, vékony rétegen át (1 szakasz); — háromfázisú függőleges szivárgás telítetlen közegben a medence alatt (2 szakasz); - felülről, a szabad vízfelszínen át esőszerűen táplált kétfázisú, oldalirányba mutató szivárgás telített közegben, a dúsító medence alatti térben (3. szakasz); oldalirányú kétfázisú vízáramlás vízzel telített közegben, a dúsító medence széle és a vízkivétel helye közötti térben, felületi vízbetáplálás nélkül (4. szakasz); A liAVIN és NUMEROV [1] által közölt összefüggés alapján a dúsító medence fenekén lévő csökkent vízáteresztőképességű rétegen keresztül beszivárgó vízhozam (egyszerűség kedvéért derékszögű négyszög alakú medence keresztmetszet esetén): m+b+h v q—Bh. 0 ^ , (1) ahol q az 1 fm medence-szakasz fenéken beszivárgó vízhozam (hosszú medence esetén); fí a medence szélessége; m a medencében levő vízoszlop magassága a fenékszinthez képest; Ö a medence alján levő vékony, csökkent vízáteresztőképességű réteg vast agsága; k(> ezen réteg függőleges irányú szivárgási tényezője h r ugyanezen réteg alján, az alatta' fekvő dúsításra kerülő vízvezető réteg adottságai alapján érvényesülő kapilláris szívás. Az (1) jelű összefüggés DARCY nyomán az áramlási hossz egységére jutó nvomás-változás és a szivárgási tényező szorzatából képzett szivárgási sebesség és a szivárgási keresztmetszet alapján adja a vízhozamot. Amennyiben a dúsításra kerülő vízvezető réteg annyira durva szemcséjű, hogy a kapilláris szívás hatása a többi tényező mellett elhagyagolható, akkor a dúsító medencéből a fenék egységnyi felületén beszivárgó fajlagos vízhozam (e) az (1) jelű összefüggésből : * m+ Ő (2) e=l=k f í B b e ezenfelül számértékileg a dúsító medence fenekén fellépő beszivárgási sebesség nagyságát is megadja. A beszivárgási sebességgel kifejezve, a dúsító medence egységnyi hosszúságú szakaszáról beszivárgó vízhozam a (2) jelű összefüggés alapján: q=eB (3) formában is kifejezhető. Az 1. szivárgási szakaszban, a dúsító medence alatti vékony, csökkent vízvezetőképességű rétegben — éppen e réteg vékonysága miatt — általában igen rövid ideig tartózkodik a szivárgó víz. Ebben a vékony rétegben a tényleges szivárgási sebesség (Fíj) a medence fenekén tapasztalható e beszivárgási sebességből a összefüggésből számítható, ahol n 0 a szóbanforgó réteg gravitációs hézagtérfogata. A tartózkodási idő (/j) ezek után A 2. szivárgási szakaszban — a háromfázisú szivárgási tartományban — a tényleges szivárgási sebességet a nedvességtartalom egyszerű összefüggéssel nem jellemezhető összetett hatás eredményeként befolyásolja. Ennélfogva a víznek ebben a szivárgási szakaszban való tartózkodási idejére sem adódik könnyen kezelhető kapcsolat. Mindenesetre a tényleges szivárgási sebesség ( Vt.,) mindenképpen eléri vagy meghaladja azt a minimális értéket, amely a háromfázisú szivárgás kialakításához az adott körülmények között szükséges, azaz Vt2> - (6) n ahol n a dúsított réteg gravitációs hézagtérfogata. Ennélfogva a víznek a háromfázisú szivárgási szakaszban való tartózkodási ideje (t.,) sem lehet nagyobb a tényleges szivárgási sebesség fent említett minimumához tartozó időnél, vagyis n í 2<—(//M/-?/*), (7) e ahol az 7. ábra jelölései szerint (Il-\-M—y*) formában vehető számításba a víznek a szabad felszín eléréséig megtett leghosszabb útja (?/.,. nagyságának meghatározása a 3. szivárgási szakasz alábbi tárgyalása keretében történik). A 3. szivárgási szakaszban a szabad vízfelszíneit át felülről esőszerűen táplált kétfázisú szivárgás alakul ki. A dúsításból származó felületi hatás e nagyságú betáplálás. Feltételezzük, hogy a folyamatokban résztvevő víztömegek arányai következtében a természetes vízháztartáshoz kapcsolódó felületi hatások (helyszíni csapadékbeszivárgás, talaj vízpárolgás), valamint (durva szemcséjű kifejlődés esetén) a szabad felszín feletti kapilláris sáv által oldalirányban szállított vízmennyiség elhanyagolható. Az 1. ábrán vázolt módon a 3. szivárgási szakasz a felületi hatás által nem befolyásoltnak feltételezett 4. szivárgási szakaszhoz csatlakozik, melyből az egyszerűbb tárgyalás kedvéért a vízkivétel galéria-jellegű víznyerő létesítménnyel történik. így a vizsgálat az ábra síkjára merőleges egységnyi szélességű sáv elemzésére korlátozódhat (ha a dúsító medence és a vízkivételi galéria egyaránt hosszan elnyúló ebben az irányban). Erre az esetre KOVÁCS alábbi közelítő összefüggését [9] alkalmazva: d y q(x)=q 0+ex=-ky dx (8) Vu=n n (4) ahol (az 1. ábra jelöléseivel) q 0 az oldalirányból érkező alapvízhozam (az ábra síkjára merőleges egységnyi szélességű sávban), x és y koordináták, q (x) vízhozam az x távolságra lévő szelvénynél (x<B esetén), k pedig a víz vezető réteg szivárgási tényezője. A változókat szétválasztva, integrálva, az integrálási állandót az a;=O-hoz tartozó y=H feltételből meghatározva, a dúsító medence alatt kialakuló szabad vízfelszín közelítő egyenlete:
