Hidrológiai Közlöny 1984 (64. évfolyam)
1. szám - Dr. Völgyesi István: Vízvezető rétegek anizotrópiája
Dr. Völgy esi I.: Vízvezető rétegek anizotrópiája Hidrológiai Közlöny 1984. 1. sz. 11 5. Az anizotrópia mérése 5.1 Általános megjegyzések A szakirodalomban laboratóriumi és terepi mérések egyaránt ismeretesek, de ezek nagyrésze a gyakorlatban nem terjedt el. Laboratóriumban magmintán lehet két irányban szivárgási tényezőt mérni és ebből számolni az anizotrópiát. De a legtöbb vízépítési szempontból fontos laza üledékes rétegből nem lehet megfelelő magmintát venni. Terepen hasonló elvi meggondolások alapján vízszintes és függőleges irányú vízmozgást hoznaklétre próbaszivattyúzással és ennek alapján számolják a & h-t, k r-1, majd A-t. A számításához a normál észlelőkutas próbaszivattyúzások megfelelnek. Függőleges áramlást a szívott kút és egy hozzá közel lévő észlelőkút közé, azoknál jóval mélyebbre levert szádfal segítségével hoznak létre és a víz sebességét festék, vagy más jelzőanyag alkalmazásával határozzák meg. Szádfal nélkül is következtethetünk az anizotrópiára, ha a normál próbaszivattyúzást kiegészítjük a szívott kút szűrőjénél magasabban, vagy mélyebben elhelyezett észlelőkúttal, vagy kutakkal. Egyes esetekben ilyenkor is jelzőanyagos megoldást javasol a szakirodalom, a kísérlet kiértékelése a jelzőanyagnak az észlelőkútba való beadagolásától a szívott kútba érkezéséig eltelt idő alapján történik. Ez az idő sokszor csak nagyon pontatlanul mérhető. Egyrészt a jelzőanyagot a réteg kiszűrheti és az a szívott kútban csak bizonytalanul jelentkezik, másrészt diffúzió révén esetleg vízáramlás nélkül is meglehetősen gyorsan terjedhet. Vagyis a vízjelzéses módszerek csak az illető réteghez alkalmas jelzőanyag kiválasztásától a diffúziós viszonyok felderítéséig terjedő részletes előkísérletek után alkalmazhatók. Fenti bizonytalanságok miatt jelen dolgozat olyan módszerekre kívánja felhívni a figyelmet, amelyek próbaszivattyúzással, de csupán észlelőkutakban megfigyelt vízállásváltozások alapján adnak lehetőséget az anizotrópia számítására. 5.2 A próbaszivattyúzások kialakítása A mérés elve az, hogy a próbaszivattyúzással olyan térbeli szivárgást hozzunk létre, amelyet az anizotrópia befolyásol,észleljük ennek paramétereit, ezek el fognak térni az izotróp talajban várható paraméterektől. Az eltérések képezik a számítás alapját. A térbeli szivárgási állapotot a vizsgálandó réteg vastagságához képest rövid szűrőjű szívott kúttal állíthatjuk elő. Elméletileg könnyebben követhetjük a kialakuló potenciál viszonyokat, ha a szűrő a réteg közepe táján helyezkedik el. A rövid szűrők alkalmazásának hátránya is van, nagy lesz a szívott kút ellenállása, emiatt az észlelőkutakban csak kis leszívást tudunk elérni, ami újra csak pontatlanságot eredményezhet. Középútként megfelelőnek látszik vékonyabb rétegeknél a rétegvastagság negyede, vagy harmada, vastagabb rétegekben pedig a termelőcső átmérőjének 3—5-szöröse, mint szűrőhossz. Az észlelőkutak szűrőhosszára is érdemes figyelmet fordítani, különösen akkor, ha a szívott kútnál magasabban, vagy alacsonyabban szűrőzött kútról van szó. A 4. ábrán látható egy ilyen szűrő. Alsó részén kisebb a potenciál, mint felül és mivel a víz a szűrőn keresztül kisebb ellenállást talál a szívott kút felé, megzavarodik az áramvonalak hálózatának szabályos rendje, eltorzulnak a potenciálfelületek, mindez a szabad felszín helyzetét is befolyásolja úgy, hogy az ábrán bemutatott jelleggel egy kis helyi depressziós tölcsér alakul ki az észlelőkút körül. Végeredményben tehát az észlelőkútban nem a P pontban kimetsződő equipotenciális felületnek megfelelő, hanem annál alacsonyabb vízszint áll be. A két vízszint különbsége annál nagyobi), minél hosszabb a szűrő, minél közelebb van a szívott 4. ábra. Észlelőkid zavaró hatása Puc. 4. Meiuamiifee eAumuie naÓAiodameAbHoü CKeaoKUHbi Fig. 4. Disturbing effect of observation well kúthoz és minél kisebb a szűrő ellenállása. A kérdés részletes tárgyalása messzire vezetne, itt csak annyit érdemes megjegyezni, hogy az észlelőkutak szűrőinek hosszát 0,3—0,5 m között célszerű felvenni, nagyobb átmérőknél inkább a kisebb hossz felel meg. 5.3 Grafoanalitikus értékelés Foglalkozzunk elsőként egy szemléletes, de kevésbé pontos eljárással, amely azon a közelítésen alapul, hogy hosszabb szűrő körül is — bizonyos távolság után — izotróp talajban gömbök, anizottrópban forgási ellipszoidok lesznek az equipotenciális felületek (kétdimenziós anizotrópia). Az 5. ábrán a próbaszivattyúzás kútelrendezése látható, a 4. sz. észlelőkúton átmenő equipotenciális felület ellipszis metszetével az adott anizotrop talajban. A biztosabb szerkeszthetőség érdekében 04 távolság ne legyen nagyobb, mint a 02. Az ábra alsó részén az 1, 2 és 3 észlelőkutak adatai alapján szerkesztett depressziós görbét is megrajzoltuk. A 4. sz. észlelőkútban mért leszívás-értékkel (S*) metszve ezt a görbét, kaptunk egy pontot, amely az x tengelyen a 4-gyei azonos potenciálon van, tehát a berajzolt ellipszis nagytengelyének végpontját. Az ellipszis egyenlete az adott koordinátarendszerben :
