Hidrológiai Közlöny 1983 (63. évfolyam)
4. szám - Dr. Kovács György–Ujfaludi László: Finom szemcsék mozgása kutak környezetében
152 Hidrológiai Közlöny 1983. 4. sz. Dr. Kovács Gy.—tjjlaki L.: Finom szemcsék mozgása érkeztek talajszemcsék és elfoglalták az eltávozott frakció helyét, sőt a szűkülő áramlási csatornák miatt azokba Lbe is szorulhattak", ami ellenállásnövekedést okoz. Ezt igazolta a mérési adatokból számított szivárgási tényezők sugár mentén való eloszlása is. A talajtömb ellenállásának eredő értéke tehát a tisztítószivattyúzásnak megfelelő folyamat során nem változott lényegesen. A folyamat végén azonban a talajszerkezet érzékelhetően stabilabbá vált: számottevő talajkihordást ekkor már dinamikus nyomásváltozásokkal sem sikerült előidézni. A tisztítószivattyúzás tehát a vizsgált esetek tanúsága szerint a szemcsehalmaz potenciális energiájában hozott létre változást: a kezdeti szemcse-konfiguráció egy hirtelen változás (mikrocsatornák kialakulása), majd az ezt követő lassúbb változás után alacsonyabb potenciális energiájú, tehát stabilabb állapotba ment át. A radiális modellen végzett kísérletek során a sebességet a mikrocsatornák létrejöttéhez szükséges sebesség (a kútszűrő palástfelületére számított átlagsebesség) 10—15-szöröséig növeltük (ez volt a berendezéssel elérhető felső határ). Tapasztalatunk szerint ennél a sebességértéknél nem következett be rétegroskadás még azokban az esetekben sem, amikor a szűrő lyukmérete jóval nagyobb volt az önfenntartó váz szemeseméreténél. 4. Következtetések A talajszuffózióra vonatkozó nagyszámú kísérlet eredményeképpen korábbi ismereteinkhez képest részletesebben sikerült feltárni a belső szuffózió folyamatának egyes fázisait. Eszerint a folyamat a következőképpen játszódik le. Kis áramlási sebességek hatására a talajszemcsék még nem mozdulnak el, a vízmozgás a DARCYtörvénynek megfelelően alakul. Az áramlási határsebességet (v/cr") elérve, a finom frakció szemcséi mozgásba jönnek és részben eltömítik a durva frakció hézagait, tehát a talajtest ellenállása növekszik. Tovább növelve az áramlás sebességét, újabb határ észlelhető (£*•/), amikor a talajban kisméretű (mikro)csatornák jönnek létre, ezeken keresztül finom szemcsék távoznak el a rétegből. Ha a szűrő lyukmérete elég nagy, akkor párhuzamos áramlás esetén ennél a sebességnél a finom frakció teljes egészében eltávozhat a rétegből. Radiális áramlás esetén azonban a finom frakció eltávozása nem következik be még a v k r' 2—3szoros értékének elérésekor sem. Ekkor ugyanis a szűrő közeléből kisodródott finom szemcsék helyére a távolabbi helyekről újabb finom szemcsék érkeznek, az áramlási sávok konfúzor jellege miatt összetorlódnak és elzárják a további talajkihordás útját. A talajtömb ellenállása ennek következtében a folyamat végén nem sokkal tér el a kezdeti értéktől. A kísérletek alapján kapott fontosabb gyakorlati eredmények az alábbiakban foglalhatók össze: a) A belső szuffózió geometriai feltételére vonatkozó LUBOCSKOV-féle eljárás helytállónak bizonyult. A KEZDl-féle eljárás szintén megfelelő a szuffózióra való hajlam meghatározására, A [cm/sj 11. libra. .1 kútszűri5 körüli áramlás kritikus sebessége a szivárgási tényező függvényében A javasolt összefüggés (vonalkázott sáv) összehasonlítása az Irodalmi összefüggésekkel Puc. 11. KpummecKüH CKopocmb nomoKa eoKpye i:o.ioi)ejnoeo (fiuAbinpa e 3aeucuM0cmu om Kostfitfniifuenmu (ßuAbmpatiuu CpaBHeiine npe;uiaraeMoro cooTHOuieHHH (saurrpiixoBaHHa» nojioca) C JTHTCpaTypnhlMH ^amiblMH. Fig. 11. Critical velocity of flow around the well screen vs. the permeability coefficient The expression recommended (shaded hand) compared with the formulae puhlislied in the literature illetve az önfenntartó váz számítására vonatkozó KOVÁCS-féle módszerrel együtt jól használható a talajoknak váz és kitöltő frakciókra történő felbontására, ami a külső szuffózió geometriai feltétele szempontjából jelentős. I») A belső szuffózió hidraulikai feltételei tekintetében megállapítottuk, hogy többféle kritikus sebesség definiálható: — a finom szemcséknek a rétegben történő elmozdulásához szükséges v k r" sebesség a (8) összefüggés alapján számítható; — a mikrocsatornák létrejöttéhez szükséges ikr' sebesség a (9) képlettel számítható; — kútszűrők környezetében történő áramlás esetére a v' k' r említett 2—3-szoros értéktartományból a 2-szeres értéket mértékadónak véve a tisztítószivattyúzás megengedhető legnagyobb szivárgási sebessége a (9) alapján: (l±y) Í k m t «n/S] (10) A 11. ábrán az irodalmi összefüggésekkel együtt ábrázoltuk a (10) empirikus egyenletnek megfelelő vonalat. (Az alsó sebességhatárt v k r/2 értékre vettük fel. Ennél kisebb szivattyúzási sebesség esetén a talajszemcsék egyáltalán nem mozdulnak el). Látható, hogy eredményeink az ABRAMOV összefüggés helyességét igazolták, c) A külső szuffózió geometriai feltételére a párhuzamos áramlás esetén vizsgált nagyszámú kísérlet eredményei alapján megállapítottuk, hogy az optimális d S 2 szitaméretet az alábbi egyenlet alapján választható meg:
