Hidrológiai Közlöny 2010 (90. évfolyam)
3. szám - Jobbágy Réka–Hajnal Géza–Vasvári Vilmos: A szivárgási tényező meghatározása terepi vizsgálatokkal
23 A szivárgási tényező meghatározása terepi vizsgálatokkal Jobbágy Réka 1 - Hajnal Géza 2 - Vasvári Vilmos 3 'BIVIE, Építőmérnöki Kar, iobbagy.reka(fl gmail.co m - !BME,Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék, hajnal@vit.bme.hu 3Kultech Kft., kultcch@upcmail.hu Kivonat: A Darcy-féle szivárgási tényező meghatározására számos lehetőség áll rendelkezésre. Empirikus és determinisztikus számítási eljárások születtek, amelyek alkalmazhatósága, pontossága függ a rendelkezésre álló adatoktól, a vizsgált talaj típusától. A helyszíni és a laboratóriumi vizsgálatok egyaránt elterjedtek, de napjainkban a szivárgási tényező helyszíni vizsgálatokkal történő meghatározására egyre nagyobb igény mutatkozik. A gyakorlatban ritkán fordul elő olyan eset, amikor a helyszíni vizsgálathoz, és annak értékeléséhez minden adat rendelkezésre áll, a vizsgált kút kialakítása és a mérés körülményei megfelelnek az elméletben feltételezettnek. A hiányos információk és az ideálistól eltérő adottságok következtében a számított szivárgási tényező és a kapcsolódó szivárgás-hidraulikai paraméterek jelentősen eltérhetnek a valós értékektől. Több helyszínen, eltérő körülmények között végzett helyszíni mérések adatait dolgoztuk fel különböző módszerekkel, hogy azok gyakorlati alkalmazhatóságát vizsgáljuk, szivárgási tényező, terepi vizsgálatok, próbaszivattyúzás, talajvíz, kút, y, a távolabbi fígyelőkútban a leszívást követő vízoszlop-magasság [m], y 2 a közelebbi fígyelőkútban a leszívást követő vízoszlop-magasság [m]. Kulcsszavak: Bevezetés A terepen, kútban végezhető vizsgálatoknak számos fajtája ismert. Jelen cikkben ezek közül a próbaszivattyúzással (pumping test) és a nyeletéssel (slug test) foglalkozunk. Próbaszivattyúzáshoz lehetőleg teljes kút kiépítése szükséges, ami azt jelenti, hogy a vizsgált réteg aljáig, vízzáróba kötve mélyítjük a kutat. Ha feltételezzük, hogy a kúttalp alatti szivárgás elhanyagolható, és a teljes kút kiépítése aránytalanul nagy költségeket jelentene, akkor ettől a kitételtől el lehet tekinteni. Ez esetben a kúttalpon átmenő vízszintes síkot tekintjük hasonlítósíknak. A vizsgálatoknál a vízhozamot a felfutási időszaktól eltekintve állandó értéken tartjuk, és a kialakuló depressziós görbe vagy a vízszint-süllyedés folyamata alapján számíthatjuk a szivárgási tényezőt. Amennyiben a vizsgálat kellően hosszú ideig tart, kialakul a permanens szivárgási állapot a talajban, és a leszívási tölcsér állandósul. Ilyen vizsgálatok esetében szükséges észlelőkutak kialakítása. Számításra egyensúlyi módszerek használhatók. Az egyensúlyi módszerekben feltételezett permanens szivárgás általában csak a kút közelében alakul ki (Ubell 1958). A szivattyúzást rövidebb ideig végezve, nem-permanens leszívás esetén a számítás során figyelembe kell venni az időbeli változást, mivel nem alakul ki állandósult vízmozgás. A nyeletés lényege, hogy a kútban hirtelen vízszintváltozást idézünk elő. Ez történhet egy súlyos, megfelelő térfogatú tárgy hirtelen beejtésével, kiemelésével, illetve pillanatnyinak tekinthető vízrátöltéssel, vízkimeréssel. A számítási módszerek ismertetése Az első, permanens szivattyúzásra alkalmazható számítási eljárás az 1863-ban közölt Dupuit-féle összefüggés, a kútképlet, amely szabad-felszínü és nyomás alatti áramlás esetére is lehetőséget ad k értékének meghatározásához. Az eredeti képlet a leszívási hatástávolság és a kútsugár hányadosának logaritmusát tartalmazza. A távolhatást figyelembe vehetjük több észlelőkút használatával. Ekkor szabadtükrű talajvízre az alábbi képletet használjuk (/. ábra): x In Q k = In — x, n y] -y\ ahol Xi a távolabbi figyelőkút távolsága a szívott kúttól [m], x 2 a közelebbi figyelőkút távolsága a szívott kúttól [m]. Szívott kút (anyakut). Figyelőkút Leszívott talajvízszint Nyúgaínil talajvízszint /. ábra. A Dupuit-féle összefüggés jelöléseinek értelmezése szahadfelszlnű talajvíz esetére Dupuit minden pontban vízszintes szivárgást feltételezett és nem vette figyelembe a kútpaláston kialakuló szivárgási felületet, a kútellenállást. Méréskor a kút belsejében létrejövő vízszinteket mérjük, ám ez általában nem egyezik meg a kútpalást külső felén létrejövő vízszinttel, hiszen erre csak hosszantartó szivattyúzás és nagy áteresztő-képesség esetén van lehetőség. Ubell megállapításai szerint Dupuit képlete nem alkalmazható a süllyedési görbe egészére. A valós és a Dupuit-féle leszívási görbe alakja közötti eltérés a szivattyúzott vízhozam növelésével nő, és főleg a kút közelében, tehát azon a szakaszon jelentős, ahol a permanens szivárgás kialakulására lehet számítani (Ubell 1958). A közbenső görbeszakasz is csak alakra egyezik meg a valóssal. Hibát jelent még a távolhatás mértékének határozatlansága, melyet több megfigyelő-kúttal csökkenthetünk. A leszívás hatástávolságának számítására több empirikus, és félempirikus képlet létezik. Ezek közül a leggyakrabban használtak a következők: Sicchardt (1927) R=3000 s Vk Kusakin (Strzodka 1975) R = 575 • s • Vk • H Weber (1928) R =3 k-H-t ahol k - szivárgási tényező (m/s) s - leszívás a kútban (m) H-a telített zóna vastagsága (m) t-a szivattyúzás ideje (s) n - porozitás (-)
