Hidrológiai Közlöny 1957 (37. évfolyam)

1. szám - Öllős Géza: A kútpaláston kialakuló vízmozgásnak és a kút vízhozamának vizsgálata

30 Hidrológiai Közlöny 37. évf. 1957. 1. sz. öllős G.: A kútpaláston kialakuló vízmozgásnak vizsgálata 4—5. ábra. A kútpaláston lévő szivárgási felület létezésének elméleti úton történő bizonyítására vonatkozó magyarázó ábrák Puc. 4—5. OöbHCHumeAbHbie epa$UKU öah meopemunecKozo eueoda cyujecmeoeaHUH tßuAbmpaifuoHHOü noeepxHOcmu 3a cmewiaMu KOAOdqa Fig. 4. and 5. Explanatory sketches to the theoretical explanation of the existence of the percolation surface at the well mantle Megjegyezzük azonban, hogy a valóságban a BG vonal mentén a kútban levő szívófej hatása miatt rendszerint nincsenek azonos potenciálértékek. Az AB vonal a szivárgási mező szabad levegővel érintkező határoló vonala. Nem nevezhető áramvonalnak, sem potenciálvonalnak. Ennek megfelelően sem az áram-, sem a potenciálvonalak nem merőlegesek rá. Az irodalomban szivárgási vonalnak nevezik. A leszivási görbe A pontjához tartozó érintő a vízszintessel gyakorlatilag valamilyen a szöget zár be. Az AB vonal mentén az A ponttól a B pont felé közeledve a szivárgási áramvonalaknak az AB vonalon levő végpontjaihoz tartozó érintőknek a vízszintessel bezárt « szöge egyre kisebbedik. A B pontban x ed 0 kell legyen, hiszen a B pont már a BG potenciálvonal felső végpontja, amire az áramvonal merőleges. Ha feltételeznénk, hogy nincs szivárgási vonal, vagyis az A és a B pont összeesik, akkor az előbb elmondottak értelmében, — amint a 4. ábrán láthatjuk — a leszivási görbének merőlegesen kellene lennie a kútpalástra. Szabad vízfelszínre, amely csupán a gravitációs erő hatása alatt áll, a potenciálos szivárgó vízmozgás esetén érvényes a cp = k-z (5) összefüggés, ami azt jelenti, hogy a szabad vízfelszínen függőleges irányban lineáris a potenciál változása. A leszivási görbének a B pontba való befutása esetén azonban a potenciálváltozás nem következhetne be az (5) egyenlet által megszabott törvényszerűségeknek megfelelően. Állandó kútvízszintnél a leszivási görbe mentén, — a kút felé haladva — csak növekvő hidraulikus gradiens léphet fel. Nem lehetséges tehát az általunk vizsgált szivárgási rendszer esetében az, hogy a leszivási görbének valahol is inflexiós szakasza legyen. A kút teljes leszívásának (hb — 0) esetén is nézzük meg a vízszintek elszakadásának kérdését. Legyen modellkísérletünknél a kúttalpig történő leszívásnál adódó vízhozam Q. Tételezzük fel, hogy nem ismeretes a leszivási görbe, továbbá, hogy az A, a B és a G pont összeesik, vagyis a leszivási görbe a kúttalp szintjében metszi a kútpalástot (5. ábra). Ebben az esetben a C pontban nyelőnek kellene lenni, vagyis a Q vízhozamnak a kútba való juttatásához rendelkezésre álló cp = k-H (6) potenciálnak végtelennek kellene lenni. Ennek lehetősége azonban nem állhat fenn, mert a k-H szorzat csak véges potenciálértéket ad. Léteznie kell tehát ebben az esetben is az AB szivárgási vonalnak (szivárgási felületnek), amin keresztül a Q vízhozam a kútba jut. A modell adatai, valamint a potenciálelmélet alaptételeinek alkalmazása során kapott következtetések alapján megállapítható tehát az, hogy a szivárgási felületnek minden kútbeli leszívás esetén léteznie kell. Eddig azt az esetet tárgyaltuk, amikor a kút körül kavicsszűrő nincs kialakítva. Az elmondottak azonban elvileg érvényesek akkor is, ha a kút körül van kavicsszűrő. Ilyenkor azonban a kútpalástnál levő vízszintnek a 6. ábrán vázolt módon alakulnak. Látható, hogy a hk — hb vízszintkülönbség két részből tevődik össze : hk — hb — h' -f- h" (7) ahol h' a leszivási görbe kavicsszűrőbe való bejutásának magassága és a kavicsszűrőben levő vízszínmagasság közti különbség, h" pedig a kavicsszűrőben és a kútban levő vízszín különbsége. h" a hidraulikailag megfelelően kiképzett kútpalást esetén h'-höz viszonyítva lényegesen kisebb. h' a talajbeli ellenállás folytán fellépő veszteségmagasságot, h" pedig a kavicsszűrőn és a kútpaláston át való vízáramlásnál fellépő veszteségmagasságot jelenti. Vizsgálataink az irodalomban sokat emlegetett ,,kútellenállás" fogalmának tisztázására is adnak útmutatást. A modellbeli kút porózus betonból készült. A porózus beton 3—5 mm-es kavicsszemcsékből, viszonylag kevés víz és cement hozzáadásával készült. Hézagtérfogata és vízátKútkorüh kavicssiúrö Kill * On isr 0

0c g£ goo T isr oo ae 6. ábra. Kútkörüli hidraulikai viszonyok kavicsszűró alkalmazása esetén Puc. 6. rudpaeAuiecKue ycAoeun eonpye KOAOöifa e CAynae npuMeHenuH ipaeuünozo cßuAbmpa Fig. 6. Hydraulic conditions around the well in case of gravel filters