Hidrológiai Közlöny 1960 (40. évfolyam)
1. szám - Öllős Géza: Inhomogén talajok hatása a kutak vízhozamára
Hidrológiai Közlöny 1960. 1. sz. 33 HIDRAULIKA.—VÍZ ELLÁTÁS Inhomogén talajok hatása a kutak vízhozamára* ÖLLÖSGÉZA A kútköriili szabad felszínű talaj vízmozgásra vonatkozó elméleti kutatások legnagyobbrészt homogén és izotróp vízadó talajt tételeznek fel. A szivárgási folyamatok elméleti úton történő szabatos jellemzését azonban még az ilyen legegyszerűbb szerkezeti felépítésű talaj esetében sem sikerült megvalósítani. A .kúthidraulika számos, alapvető kérdése vár még ma is megoldásra. A vízadó talajok azonban tulajdonképpen sohasem rendelkeznek homogén és izotróp sajátosságokkal, hanem kisebb-nagyobb mértékben inhomogén szerkezetűek. Az ilyen bonyolultabb felépítésű talajokban lejátszódó szivárgó vízmozgás elméleti úton történő vizsgálata sok esetben szinte lehetetlenné válik. Ez a magyarázata annak, hogy az inhomogén talajba telepített kismélységű kutak hidraulikai vizsgálatára viszonylag kevés irodalmi adat található. Megállapítható ezzel szemben az, hogy más természetű szivárgások (pl. a műtárgyak alatti szivárgások) területén az inhomogén talajszerkezet tényleges hatását ma már egyre nagyobb mértékben igyekeznek figyelembe venni [1, 2]. Ehhez a törekvéshez hasonló jelen tanulmányunk célkitűzése is. Erre nagy szükség van a kúthidraulikában, mert hiszen a talajszerkezet a szivárgási folyamatokat (pl. a kútpalást melletti sebességeloszlást, a szabad vízfelszín lesüllyeszthetőségének a mértékét stb.) a homogén talajbeli. folyamatokhoz viszonyítva, kisebbnagyobb mértékben megváltoztathatja. A kutak tervezésének és üzemeltetésének megfelelő volta azonban éppen ezeknek a tényleges szivárgási viszonyoknak a figyelembevételével érhető él. A tanulmány fő célkitűzései a következők : B) A szivárgási teret olyan, egymástól eltérő áteresztőképességű résztalajterek töltik ki, amelyek azonban külön-külön homogének. Ebbe a csoportba a következő esetek tartoznak : 1. A szomszédos, különböző áteresztőképességű terek csatlakozása párhuzamos, sík felületek mentén történik (anizotrop talajbeli szivárgás). 2. A szomszédos, különböző áteresztőképességű tereket sík, azonban egymással nem párhuzamos síkok választják el. 3. A szomszédos, különböző áteresztőképességű terek csatlakozásánál a kisebb-nagyobb sík felületek mellett már görbe felületek is szerepet kapnak. 4. A szivárgási teret uralkodó jélleggel kitöltő talajban, nálánál nagyobb, vagy esetleg kisebb áteresztőképességű lencsék találhatók. C) A B.-csoportba tartozó alcsoportok esetében a talaj vízáteresztőképessége az egymástól szivárgási szempontból eltérő talajtereken belül is változó. D) A talaj szerkezeti felépítettsége és ennek megfelelően a vízáteresztőképesség, szabályosságtól mentesen, szeszélyesen változik. Amennyiben ilyenkor az egész szivárgási teret egy átlagos szivárgási tényezővel lehet jellemezni, akkor az elméleti kutatások során a szivárgási folyamat közelítőleg az A csoport szerint kezelhető. Kutak tervezése során a vízadó talaj szerkezeti felépítettségét, csoportjának meghatározását a lehetőségeknek megfelelően, nagy gondossággal kell elvégezni. Csak ezen az úton járva remélhetjük, hogy a kútszűrők célszerű kiválasztása, a szívócső kiképzése és mélységbeli elhelyezése, valamint a kutak üzemeltetése körébe tartozó hidraulikai kérdések megítélése tudományos szempontból is alátámasztott módon történik. Különösen fontos az inhomogén talaj szerkezeti felépítettségének és az ebből származó hatások ismerete a nem permanens szivárgási folyamatok vizsgálatához. Például a nyomások időben és térben való tovaterjedését, a vízutánpótlódást, a leszívási görbe alakjának időbeli változását az inhomogén talajállapot különösen érzékenyen befolyásolja. Inhomogén talajbeli szivárgás alaptörvényei A H mélységű inhomogén vízadó talajba süllyesztett r 0 sugarú kút (1. ábra) körüli tengelyszimmetrikus háromdimenziós szivárgás jellemzőit a szokásos külső határfeltételek (teljes kút, r ( ], II, eredeti talaj vízfelszín esésviszonyai) mellett a belső határfeltételek (az egymástól eltérő vízáteresztőképességgel rendelkező talaj terek geometriai viszonyai és ezek szivárgási tényezőinek az aránya, a rétegalkotó ásványok eltérő sajátosságai, a hőmérsékleti, vízkémiai viszonyok térben és időben 1. Inhomogén talaj esetén a szivárgás alaptörvényeinek áttekintése és kutakra való alkalmazásuk lehetőségeinek vizsgálata. 2. Jellegzetes összetételű (6. ábra) inhomogén talajokban lejátszódó permanens állapotú szivárgás jellemző tulajdonságainak meghatározása. Inhomogén talajok előfordulási formái A vízadó talajok szerkezeti felépítettsége —• keletkezésük körülményeitől függően — egyszerűbb vagy bonyolultabb. A vízadó talajokat, a bennük lejátszódó szivárgási folyamatok szempontjából, a következőképpen célszerű csoportosítani : A) Az egész szivárgási teret homogén talaj alkotja. *A tanulmány az Építőipari és Közlekedési Műszaki Egyetem I. Vízépítéstani Tanszékén készült. Előadásként elhangzott a Magyar Hidrológiai Társaság Vízellátási és Hidrogeológiai Szakosztályának 1960. január 20-án tartott előadóülésén.
