Hidrológiai Közlöny 1967 (47. évfolyam)

10. szám - Dr. Kovács György: A szivárgók környezetében kialakuló nem permanens vízmozgás jellemzőinek gyakorlati meghatározása

Kovács Gy.: Nem permanens vízmozgás Hidrológiai Közlöny 1967. 10. sz. 435 kében végeztek. így pl. ajánlható a leszívás előtt H

2 és a leszívott II

x mélység ismeretében a Veriginféle egyenlet használata [2, 21]: m2 Ho + H, (6) Az (5) egyenlet átrendezésével további olyan egyszerűsítéshez jutunk, amelynek világos fizikai magyarázata is megadható. Ha koordináta rendszerünket úgy választjuk meg, hogy annak kiindulási pontja a megcsapolás szelvényében legyen, a piezometrikus szint esése az x—0 szelvényben, szorozva az állandónak választott m mélységgel, az egységnyi széles sávból kivett vízhozamot adja meg. Ha ezt az elemi időértékkel szorozzuk és a szorzatot összegezzük két meghatározott időpont között, megkapjuk az említett két határ közötti időben kivett teljes vízmennyiséget. Ez viszont másrészt egyenlő a két időpontra jellemző vízfelszín vagy piezometrikus szint közötti területnek és a feszültségmentes hézagtérfogatnak a szorzatával, ami az egységnyi széles sávban a tárolt vízkészlet megváltozását adja meg. Az utóbbi értéket a két időponthoz tartozó vízmélység különbségének az áramlási hossz mentén végzett összegezésével — tehát integrálásával — kapjuk meg. Minthogy mind az y érték differenciálásakor, mind a t

x és t

2 időponthoz tartozó vízmélység különbségének képzésekor az állandó tagok kiesnek, a vízmélység helyett áttérhetünk a nyugalmi vízszinttől mért, s-sel jelölt leszívási érték alkalmazására. Akár matematikai formában fejtjük tovább az (5) egyenletet, akár az elmondott fizikai folyamatot írjuk fel egyenlet formájában, a következő általános összefüggéshez jutunk: / n^s{x\ —í

2)] dx . (7) A felírt integrálegyenlet jobboldalán levő integrál felső határával kapcsolatosan kell még megjegyeznünk, hogy az összegezést tulajdonképpen addig a szelvényig kell elvégezni, ameddig a vizsgált időpontban a nyugalmi vízfelszín megváltozott. A oo jel alkalmazása azonban hibát nem jelent, hiszen a hatástávolságon túl a vízfelszín a két időpont között nem változik, és így különbségük ténylegesen csak a határtávolságon belül bekövetkezett változást jellemzi. Indokolt is a felső határ ilyen felvétele, mert a gyakorlati feladatokban többször választunk olyan egyszerű függvénykapcsolatokat, amelyek —- bár nem jelentős mértékben — az első pillanattól kezdve a végtelenig terjedő vízfelszínváltozást tételeznek fel. 3. Az ismertetett elvek alkalmazása a szivárgók vizsgálatában Az előző pontban elmondottak során alkalmazott és más szivárgási vizsgálatokban is általánosan előforduló közelítő feltételek a következők: a Darcy-tétel érvényessége, a vízvezetőréteg homogén, izotrop volta, a potenciálvonalak függőlegessége {Dupuit-feltétel), végül az, hogy a kilépés helyén vízszálelszakadás nem következik be, a depressziós görbe kilépési pontja az alvízszint magasságában van, tehát a kilépési szelvényben a mozgást létrehozó nyomáskülönbség a vízszál magassági helyzetétől függetlenül állandó. A két utóbbi feltétellel kapcsolatosan elsősorban azt kell megjegyeznünk, hogy a potenciálvonalak függőleges volta csak a vízvezető réteget teljes mélységig harántoló szivárgók esetében ad megfelelő közelítést. Lebegő szivárgók vagy csatornák számítására csak akkor alkalmazhatjuk ezeket a számításokat, ha külön figyelembe vesszük az áramvonalaknak a megcsapoló rendszer környezetében kialakuló görbültségéből adódó hatást. Erre a lebegő kutak számítására kidolgozott eljárások közül csak azok alkalmasak, amelyek nem transzformációs függvények megoldásán alapulnak, mert az utóbbiak a vízszintes méretek torzítása miatt a nem permanens vízmozgások vizsgálatában nem alkalmazhatók. A megmaradó, általában empirikus megoldásoknak (pl. Forecheimer [5], Kozeny [13]) a hátránya viszont az, hogy a megcsapoló elem lebegő voltát általában egy, a vízhozamot redukáló tényező segítségével veszik figyelembe, ami viszont nem illeszkedik a nem permanens áramlást fizikailag leíró összefüggések rendszerébe. Kis mélységű, csatorna jellegű szivárgók esetében viszont jól alkalmazhatjuk a csatorna környezetében előálló többletellenállás számítására adott összefüggéseket [10], mert az ebben meghatározott kiindulási szelvényt választva a nem permanens mozgás jellemzésére felvett koordináta-rendszer kezdőpontjául, a számításokat akadály nélkül elvégezhetjük. Minden időpontban meghatározva a vízhozamot, számíthatjuk a kiindulási szelvény és a csatorna közötti többletellenállást, amely az adott helyzetben a csatornában tartandó depressziót megadja számunkra. A vízszálelszakadás kérdéséről röviden összefoglalva korábbi vizsgálataink eredményét [11], megállapíthatjuk, hogy ez a jelenség minden esetben bekövetkezik. Ha azonban leszívási szintnek nem a szivárgóban létrehozott vízszintet tekintjük, hanem a depressziós görbe kilépési pontját, a rétegben lejátszódó folyamat jellemzésére minden esetben alkalmazhatjuk a Dupuit-féle feltevést. Azonban a rétegben létrehozott leszívástól függően meg kell határoznunk a vízszálelszakadás mértékét is. Ezt levonva a depressziósgörbe kilépési pontjának magasságából kapjuk meg a vizsgált állapothoz tartozó szivárgó-vízszintet. Megállapíthatjuk tehát, hogy a továbbiakban csak olyan vízmozgást vizsgálunk, amely az előzőekben felsorolt feltételeknek legalább közelítően megfelel. Az elmondottak szerint ezek a feltételek magukban foglalják azt, hogy a szivárgó a vízvezető réteget teljes mértékig átvágja és a leszívott vízszintet nem a szivárgóban mérjük, hanem a depressziósgörbe kilépési magasságával jellemezzük. Ezekhez kiegészítő feltételként járul az áramlási tér előző fejezetben elmondott modelljének alkalmazása, tehát annak feltételezése, hogy félig vízzáróan fedett m vastagságú vízvezető rétegben ki-