Hidrológiai Közlöny 2000 (80. évfolyam)

4. szám - Molnár Zoltán: A parti szűrésű víztermelés vizsgálata

MOLNÁR Z.: A parti szűrésű vizlcnnelcs 225 - technikai mértékegysége: . m fizikai mértékegysége: Poise dim s 1 Poise = 1 = 0.01019 (12) - SI mértékegységgel: 1 Poise = 0,1 Pa s (13) A folyadékmolekuláknak a belső súrlódást előidéző rendeződése nem állandó. Brown-féle mozgás hatására a rendezett halmazok felbomlanak, majd csoportok alakulnak ki. így tulajdonképpen a viszkozitás a molekulahalmazok rendezettségének valószínűségi mérőszáma. Minthogy a Brown-mozgás növekedése a rendezett csoportok kialakulásának valószínűségét csökkenti, nyilvánvaló, hogy a viszkozitás értéke - amely a folyadék anyagi jellemzője - a hőmérséklet növekedésével csökken. A víz esetében ezt a kapcsolatot a Poiseuille-féle összefüggéssel jellemezhetjük: _H_

= ! (14) TJ„ 1 + 0,0337 T + 0,00022 T 2 ahol - T a víz hőmérséklete °C-ban, - Ko pedig a T = 0°C-hoz tartozó viszkozitás, ami 1 atm nyomás esetén ho = 1.81.10"

4 kp s/m

2. Nyilvánvaló, hogy a folyadékra ható nyomás növekedése, csökkentve a molekulák közötti távolságot, növeli a rendezett csoportok kialakulásának valószínűségét és így a viszkozitás értékét is. Minthogy azonban a víz csak nagyon kis mértékben összenyomható, ez a változás (1 kp/cm

2 nyomásnövekedés hatására 1,0010-1,0016-szoros viszkozitás növekedés) a szivárgás vizsgálatában általában figyelmen kívül hagyható. Tapadási erő. A szilárd határolás mentén, ha a fal a folyadékkal szemben elektrosztatikus töltésű, a vízmolekulák polarizálódnak, rendeződnek, a fallal ellentétes töltésű részük a falhoz tapad, az azonos töltésű rész pedig elfordul attól. A folyadéktérben, az így kialakuló elektromos kettősrétegen belül is érvényesül a szilárd fal polarizáló hatása, a molekulák egy része - a távolsággal fordított arányban - polarizálódik. Vitatott még, hogy a szilárd határolást alkotó szemcse ásványos jellege és kémiai tulajdonsága befolyásolja-e, és milyen mértékben a tapadó erőt. A szemcsehalmazok víztartalmának jellemzőit, ásványtani és kémiai tulajdonságai alapján valószínűsíthető, hogy a szemcse és a folyadék közötti kölcsönhatást döntően a van der Waals féle erő szabja meg, amelynek a hatására létrejövő feszültség az ásványtani és kémiai jellegtől függetlenül a faltól mért távolság hatodik hatványával fordítottan arányos. A másik megfigyelhető jelenség az, hogy az ásványtani és kémiai jelleggel változó elektrosztatikus taszítóerő elsősorban a diszperzióban levő kolloid szemcsék egymásra hatását befolyásolja. Minthogy ezzel megszabja a halmaz morfológiai állapotát, hatással van az aktív szemcsefelület nagyságára és ezzel közvetve a halmaz és a víz kapcsolatára is. Ha azonban a hatékony átmérő meghatározásával az aktív felület értékét és ezzel együtt a morfológiai állapotot már bevontuk számításainkba; az ásványtani jelleg és a kémiai állapot további figyelembevétele szükségtelen. Külön vizsgálandó, hogy a tapadó erő milyen módon hat az áramlásra, ugyanis iránya a szemcse felületére merőleges, és így - az eddig tárgyalt erőkkel ellentétben mozgásirányú komponense nincs. A szilárd szemese elektrosztatikus töltésének erőterében polarizált molekulákat kell a mozgás során elmozdítani, így azok erővonalakat metszenek, és ez, mint ismeretes, erőt igényel. Az ebből adódó ellenállás, a súrlódáshoz hasonlóan a mozgás irányával párhuzamos síkon működő feszültséggel jellemezhető, amelynek nagysága a szemcse felületétől távolodva csökken. Teljesen hasonló eredményre jutunk, ha a tapadó erő hatását közvetve kívánjuk bevonni számításainkba, és az áramlásra gyakorolt befolyását a viszkozitás megnövekedésével vesszük figyelembe. A nyugalmi nyírófeszültség hatását az a tény mutatja, hogy kötött rétegben zérustól eltérő, annál nagyobb gradiens hoz csak létre mozgást, azaz létezik olyan határgradiens, amelynél kisebb vízszintkülönbség és áramlási hossz hányados esetében a mozgás még nem indul meg. Éppen ezért a nyugalmi súrlódás jellemzésére a határgradiens mérhető értékét használhatjuk fel. Az összefüggést a viszkozitási tényező és hőmérséklet kapcsolatát jellemző képlethez hasonló formájú egyenlettel írhatjuk le: 2,3.10 3 C = \ + 0,0i.T + 0,0\6T 5. A feladat megoldása [g/cm

2] (15) A hidrodinamikai modellezéshez szükséges adatokat (terepszint, meder fenék szint, fekü magassága) a Fővárosi Vízművektől kaptam meg digitális formában. A modellezést a VISUAL MODFLOW programmal végeztem el, amit a VÍZIMOLNÁR Kft -től kaptam meg használatra és a 3. fejezetben leírtakra támaszkodtam . A modellezett területen Pócsmegyer és Tahi falu között helyezkedik el a Pócsmegyer III. kútsor, amely 47 csőkútból áll, 850 méter hosszan a Duna partszegéllyel párhuzamosan, a parttól átlagban 14 méter távolságban. A csőkutak ilyen sűrűsége következtében ez a teriilet galériaként vehető figyelembe a modellezés során. A modellezésre csak egy 100 méter hosszú szakaszt választottam ki, ami 6 csőkutat tartalmaz egymástól 18 m távolságban. ;.Líil A + 12. ábra A véges differencia modell alaprács-hálója 13. ábra A véges differencia modell metszete A 12., és 13. ábrán a modell véges differencia alaprácshálója látható helyszínrajzi és keresztmetszeti formában. A mederágyat és a helyszínrajzot digitálisan vittem