Hidrológiai Közlöny, 2014 (94. évfolyam)

2014 / 1. szám - Öllős Géza: A karsztrendszerben lezajló hidraulikai folyamatok kisminta-vizsgálata (Újraközlés)

HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2014, 94. ÉVF. 1. SZ.

A vízmennyiség kapcsolata a hidrosztatikus nyomással ' • és a megcsapolt keresztmetszet nagyságával

; A karsztrendszer különböző méretű és morfo- lógiájú járataiban a hidraúbkai ellenállás és ezzel összefüggésben természetesen a vízszállítás is változó. A bányavíz elleni aktív védekezés során például egyáltalán nem közömbös, hogy valamely megcsapoló létesítménnyel (pl. aknával) jó vagy kevésbé jó vízvezető járatokat sikerült hárántolni. Hasonló a helyzet a bányába való vízbetörés esetében is a megcsapolt legkisebb keresztmetszet, illetőleg annak szőkébb környezetét illetően. Éppen ezért . kutatásainkat kiterjesztettük az egymástól eltérő geometriájú járatok vizsgálatára is. Ezek közül a.9. ábrán egy hullámos — kisebb hidraulikai ellenállást okozó — és egy másik, a vízmozgás irányának gyakori és éles változását előidéző járattal kapcsolatos vízhozamadatokat mutatjuk be a hidrosztatikus nyomás függvényében. Az 1 jelű görbe egyenlete

■<?! = á9,28É°ftat A 2 jelű görbe egyenlete : ,

0,59

( Qi = 30,89Hgztat

■ A Q és a Hizlal egymással való kapcsolatát megvizsgáltuk a térbeli kisminta esetében is (10. ábra) . Az. előálUtptt legnagyobb hidrosztatikus nyomás a megcsapolás szintje felett 5 m volt. A 00, 50 és 90 jelű ponton való megcsapoláshoz tartozó ábrázolt Q értékek 45°-os szektortérre vonatkoznak. A megcsapolt keresztmetszet mind- ■ három esetben azonos. A kapott egyenletek a következők :

Qoo ~ 147,8Í?í2toí . - Qso = 165,0ffiiai

Qbo ” 105,0Hgztat- .

A Q50 és Q90 jelű hozamokra vonatkozó egyenlet azonosságából kitűnik, hogy homogén eloszlású repedésrendszer .. azonos hidrosztatikus nyomás alatt álló síkjának tetszőleges pontját megcsapolva, a hozam változatlan, ami egyben a „vízáteresztőképesség” azonos voltát is jelenti.

• A 9. és 10. ábrával kapcsolatos felírt egyenletek mindegyike' bizonyítja, hogy karsztrendszer esetében, midőn a víz vonalas jellegű repedésekben, járatokban mozog, a megcsapolt víz mennyisége (Q) és a hidrosztatikus nyomás (Heztat) között olyan gyökös kapcsolat létezik, amely közelítőleg az edényből való kifolyás hidraulikai alapfeltételeinek felel meg.

A hidrosztatikus nyomás növekedése során természetesen nem közömbös az sem, hogy a megcsapolt víz mennyisége miként' változik a meg- ■ csapolt keresztmetszet nagyságával \F). Ilyenirányú vizsgálataink{Hszt<u-konstans feltétel esetében) a

Q = a Fn

n <f 1,0

alakú összefüggésre vezettek, vagyis a vízhozam és a megcsapolást keresztmetszet közötti kapcsolatot szintén gyökös jellegű kifejezés jellemzi.

70. ábra. A vízhozam és a hidrosztatikus nyomás közötti ■ kapcsolat a térbeli kisminta három különböző ponton való A megcsapolása esetében ‘

ctnie. 10. Ceú3b Meotcdy deőumoM a zadpocmammecKUM dasAMueM rípu sCKpamuu MOdenu e mpex pa3Amnux " ' ) ;■ momcax - ■

Fig. 10. Relationship between discharge and hydrostatic head when tapping the three-dimensional model at three

' ; different points ■ ' ' L : : :

1 A karsztrendszer vízáteresztőképességének értelmezése

Az előzőkben többször említettük a karszt- reiidszer „vízáteresztőképességét”. Felvetendő azoirbairarkérdés ibeszélhetűnk-eegyáltalAn karsztrendszer esetében olyan k tényezőről, amely a rendszert hidraulikai szempontból átfogóan, egyértelműen jellemezni képest A felelet határozottan, megadható : a k tényező ilyen értelemben nem alkalmas a jellemzéshez. Ugyanis, csak valamely homogén szerkezetű, szemcsés, szivárgás szempontjából izotróp sajátosságúnak tekinthető közegnek lehetséges oly an'vízáteresztőképességi tényezője, amely valamilyen szivárgási állapoton belül valóban az egész rendszerre nézve egyértelműen jellemző paraméter. ,

Karsztrendszer esetében, tekintettel, hogy a vízvezető járatrendszer nem homogén felépítésű, ezért a feltételezett & tényező értéke a rendszer egyes pontjaiban egymástól eltérő. Ebből kifolyólag például valamely kutatófúrás alapján kapott k tényező elméleti értelemben tulajdonképpen csak a fúrás által létrehozott megcsapolás geometriai paramétereivel (fúrólyuk átmérője, a harántolt repedések méretei stb.) hozható kapcsolatba, Ha a fúrólyuk körüli járatok méreteit növeljük, akkor az ezáltal kialakuló újabb geometriai paraméterekhez már . többé kevésbé megváltozott hidraulikai folyamatok, s ennek megfelelően más k vízáteresztőképességi tényező tartozik. Ebből a tényből tehát az következik, hogy akár a kutatófúrásba vizet betáplálva, akár belőle vizet kivéve, az ily módön kapott k tényező a megcsapolás vagy a betáplálás legkisebb keresztmetszetéhez, illetőleg annak közvetlen környezetéhez tartozó vízvezető járatok geometriai paramétereivel hozható elsősorban kapcsolatba. Más szavakkal élve.: a karsztrendszer esetében a vízvezető járatrendszer tényleges, hidraulikai-szempontból mértékadó szerkezeti fel-