Hidrológiai Közlöny, 2021 (101. évfolyam)
2021 / 4. szám
Farkas Dávid: Szivárgáshidraulikai kisminta-modell igazolása terepi mérésekkel 33 A kisminta, valamint a Mázsa téri kút méreteit összevetve láthatjuk, hogy átmérőik megegyeznek, illetve az anyakút szőrözött hossza 7%-kal több a kisminta esetében. A szűrőzött hosszban fennálló különbség nem tekinthető jelentősnek, így a kútra vonatkozó geometriai hasonlóság teljesül. A terepi mérés értékelésénél bemutattuk, hogy a szivárgási tényező számítását több feltételezett feküszinttel is elvégezték, melyek közül az 5,0 m-es vízadó rétegvastagság teljesíti a vizsgált talajrétegre vonatkozó geometriai hasonlóságot (a két lépték közötti eltérés 6%). A két méretben lezajlott folyamatok közötti kinematikai hasonlóság feltétele, hogy a laboratóriumban és terepen megfigyelt leszívás és vízhozam értékpárból számított szivárgási tényezők kellően közeli értékekkel rendelkezzenek. A laboratóriumban vizsgált talajminta konszolidált állapothoz rendelhető szivárgási tényezője 4,44* 10'4 m/s volt (Farkas és társai 2019), mely csupán 2%-os eltéréssel rendelkezik terepi vizsgálatból számított 4,55* 10"4 m/shoz képest. A kisminta-modellben az említett szivárgási tényező számítása s=0,205 m leszívás és Q=0,36 1/min vízhozam mérési eredmények mellett történt. A kismintamodell negyedhenger alakja miatt a hozam értékét néggyel meg kellett szorozni, hogy teljes hengerfelületű termelőkútra vonatkozó adatokat kapjunk. A kismintában mért értékek valós méretre kiterjesztése a geometriai méretszorzó felhasználásával történt: a leszívást C- vel, a vízhozamot C2-tel kellett megszorozni. Az átszámítás után a valós méretre vonatkoztatott leszívás s= 1,93 m, míg a vízhozam Q= 127,5 1/min volt. A terepi próbaszivattyúzás 1,89 m-es leszívása és 130 1/min-es hozama, valamint a valós méretre átszámított laboratóriumi leszívás és vízhozam értékek között egyaránt 2-2% eltérés jelentkezett (1. táblázat). 1. táblázat. A kismintában és a Mázsa téren végzett próbaszivattyúzások összehasonlító számításainak eredményei Table 1. Comparative analysis of scale model results with field _____________pumping test from Mázsa Square ____________ Paraméterek Kisminta értékek Átszámított értékek Terepi mért értékek Különbségek [%| Leszívás [m] 0,205 1,93 1,89 2 Vízhozam [1/min] 0,36 127,2 130,0 2 A két léptékben elvégzett mérési eredmények összevetése alapján kijelenthető, hogy a kismintával végzett vizsgálatok között található olyan, amelynek leszívás- és vízhozamértékei közel azonosak a geometriai szempontból hasonló terepi próbaszivattyúzáséhoz, emellett a számított szivárgási tényezők is minimális eltérést mutatnak. Ezzel a laboratóriumi kismintát egy valós körülmények között elvégzett próbaszivattyúzással sikerült igazolni oly módon, hogy a geometriai mellett a kinematikai hasonlóság is teljesült. A kisminta és a Könyves Kálmás körút méréseinek összevetése A laboratóriumi modell, valamint a Könyves Kálmán körúti mintaterület közötti geometriai arányszám C=9,7 értéket vett fel, mely az alkalmazott kútátmérők (terepi 165 mm, laboratóriumi 17 mm) hányadosa. A Könyves Kálmán körúti szivattyúzott kút teljes szűrőzött hossza 6%-kal nagyobb, mint a kisminta-modellé, mely különbség elhanyagolható mértékű. A vízzáró fekü jól behatárolható, a vízvezető telített rétegvastagságok közötti különbség 7%-ot tesz ki, így a kisminta és a terepi próbaszivatytyúzás közötti geometriai hasonlóság teljesül. A kinematikai hasonlóság feltétele, hogy az időfüggő paraméterek is megfelelő egyezést mutassanak a két méretarányban lezajló folyamatok között. Ebben az esetben ilyen paraméter a szivárgási tényező, valamint a vízhozam. A laboratóriumi, illetve a terepi adatokból számított szivárgási tényező értékek egy nagyságrenddel eltértek egymástól, ezért a kisminta és a valóság szivárgási jelenségeit nem lehetett kinematikailag hasonlónak tekinteni. A kinematikai hasonlóság érvénytelensége ellenére megkíséreltük az összetartozó leszívás és vízhozam értékek átszámítását. A leszívás átszámítási tényezője C-vel egyenlő, a vízhozam valós méretre vetítése a 3. egyenlettel megvalósítható. Ebben az esetben a Ck = 0,038, mely a terepi (1,7*10‘5 m/s) és laboratóriumi (4,44* 10"4 m/s) szivárgási tényező hányadosa. A konszolidált állapotú mintával végzett kismintavizsgálatok között nem fordult elő olyan mérés, amelynél a leszívás megközelítően azonos lett volna a terepi 0,97 m-rel, ezért a rendelkezésre álló mérésekből kiválasztott négy adatpár felhasználásával határoztuk meg a valóságra transzformált leszívás-vízhozam görbét (8. ábra). A függvénykapcsolatot felhasználva az s=0,97 mes leszíváshoz tartozó vízhozam értéke Q=3,0 1/min-re adódott. A kiszámított értékpárt a 8. ábrán négyzet alakú jelöléssel tüntettük fel. 8. ábra. Kisminta mérések leszívás és kitermelt hozam adatai átszámítva valós méretre Figure 8. Drawdown-discharge datas from laboratory measurements rescaled to field conditions Az átszámított vízhozamot összevetve a terepen mért eredeti értékkel (Q=6,5 1/min) láthatjuk, hogy az eltérés közel 46%-os, mely meghaladja az elfogadható mértéket. Ebből azt a következtetést lehet levonni, hogy a geometriai hasonlóság teljesülése, de a kinematikai hasonlóság érvénytelensége (eltérő szivárgási tényezők a kismintában és a valóságban) esetén a kismintában mért leszívásvízhozamértékpárok nem számíthatók át megfelelő pontossággal a valóságra, a kinematikai hasonlóság hiányát a szivárgási tényezők arányán alapuló átszámítással nem lehet áthidalni.
