Vízügyi Közlemények, 1958 (40. évfolyam)

4. füzet - VII. Kisebb közleménye

(57) PRAKTISCHE ANWENDUNG DER METHODEN DER BRUNNENHYDRAULIK von K. UBELL Kandidat der technischen Wissenschaften (Abbildungen siehe Seite 306—333 des ungarischen Textes) DK 532.544 : 628.112 Die hydrodynamische Untersuchung der Grundwasserströmung, welche die tatsächliche Strömung auf Grund des Darcy'schen Gesetzes durch einen fiktiven Vorgang ersetzt, kann als hochentwickelt bezeichnet werden. Ein verläßliches Ergebnis bietet sie jedoch in den meisten Fällen nicht. Grund dessen ist einesteils, daß der Durchlässigkeitsbeiwert meistens nicht genügend genau bekannt ist, andernteils, daß die bei der Lösung angewandten Annäherungen Unstimmigkeiten verursachen. Bei Grundwasser mit freier Oberfläche kann die dem Brunnen zugerichtete axialsymmetrische, dreidimensionale Strömung mathematisch nur annäherungsweise gekennzeichnet werden (Abb. 1). Die Grenzbedingungen des Strömungsbereiches sind in der Wirklichkeit meist nur für einzelne Strecken bekannt. Eine stationäre Strömung kommt nur sehr selten, bei günstigen Gegebenheiten vor. Die Grenzen des Strömungsbereiches verändern sich nämlich fortwährend und es herrscht entweder im ganzen Bereich, oder in einem beträchtlichen Teil desselben eine zeitlich veränderliche Strömung. Dem ist es zuzuschreiben, daß bei der Lösung praktischer Aufgaben noch immer solche hydraulische Methoden angewandt werden müssen, welche Voraussetzungen und Vernachlässigungen enthalten. Diese Methoden können in zwei Gruppen gesondert werden. Die der ersten Gruppe zugehörenden Methoden (Dupuit, Thiem, Jaeger) behandeln die stationäre Strömung in vereinfachter Form. Meistgebräuchlich ist die Methode Dupuit, deren Fehler es aber ist, daß sie die sich an der Brunnenwand bildende Sickerungsoberfläche nicht berücksichtigt ( Abb. 2). Infolgedessen paßt sie sich der Wirklichkeit nicht einmal bei einem begrenzten Strömungsbereich genügend an. In der Wirklichkeit entsteht eine stationäre Strömung gewöhnlich nur in der engeren Umgebung des Brunnens. Infolge der Vernachlässigungen weisen die annähernden Methoden eben in diesem Bereich die größten Abweichungen auf. In größerem Abstand vom Brunnen verändert sich die Senkungslinie ständig. So kann an der wahren Senkungslinie nur eine mittlere Strecke gefunden werden, an der sich eine formale Übereinstimmung mit der Dupuit'schen Formel zeigt ( Abb. 3 und 9 ). Die Formeln der zweiten Gruppe bestreben die Annäherung der niehtstationären Strömung (Weber, Kozeny, Theis, Jacob

). Ein gemeinsamer Zug aller ist die Annahme, daß sich das Wasser mit dem Sinken seiner Oberfläche schritthaltend aus den Poren des Bodens restlos entleere und das Maß des Spiegelabsinkens nach Verlauf einer bestimmten Zeit überall gleich sei. Am Anfang der Wasserentnahme wird der Wasservorrat vermindert und gleichzeitig entstellt eine nichtstationäre Sickerströmung. Die ausführlichen Beobachtungen beziehen sich gewöhnlich nur auf diesen Zeitabschnitt. Deshalb war zu erwarten, daß mit Hille der Methoden dieser zweiten Gruppe genauere Ergebnisse erreicht werden können. Eingehendere Untersuchungen ergaben jedoch, daß das Ergebnis nicht befriedigt. An Hand der Ergebnisse dreier Pumpversuche wurde festgestellt, daß der am Anfang der Entnahme stattfindende Vorgang viel verwickelter sei, als der bei den bekannten Nichtgleichgewicht-Methoden berücksichtigte. Die wichtigsten Kennzeichen der tatsächlich stattfindenden nichtstationären Strömung sind die folgenden : a

) Das ausgehobene Wasser stammt ausschließlich aus dein Entnahmetrichter undzwar so, daß anfangs nur ein geringer Bruchteil des in den Herzu emnaltcnen Wassers frei wird und die vollständige Entleerung derselben nur später, langsam und allmählich erfolgt. b

) Das Sinken der Grundwasseroberfläche kann in drei kennzeichnende Zeitabschnitte gesondert werden (Abb. 5) : I. Beim Beginn des Pumpens entsteht eine plötzliche Senkung und es wird nur ein geringer Bruchteil des in den Poren gespeicherten Wassers entfernt. II. In der Folge steigert sich das Absinken (die Beziehung