Hidrológiai Közlöny, 2019 (99. évfolyam)
2019 / 4. szám
Farkas D. és társai: Szivárgási tényező laboratóriumi meghatározása szemeloszlási görbe és kisminta-modell felhasználásával 43 A kisminta-törvényekkel kapcsolatosan jelen cikkben csak a legszükségesebb fogalmakat, levezetéseket mutatjuk be. További információ nyerhető Mosonyi és Kovács (1952), Öllős (1957, 1970), Ivicsics (1968), Klauder (2010) szakirodalmakból, illetve az itt bemutatott kisminta-modellhez kapcsolódóan ajánljuk még a Barta és társai (2012, 2013), Szabó és társai (2012), Víg és társai (2016) cikkeket. Mosonyi-Kovács modelltörvény Mosonyi és Kovács (1952) az átszámítási tényezők meghatározása során a nehézségi és belső súrlódásból származó erők egyenlőségéből indult ki és a nagyméretű szivárgási folyamat (7. egyenlet), valamint kicsinyített megfelelője (2. egyenlet) esetére az ív Íz'1 2n = 2nz l —,ri fii dz és az í'y "íz"2n = 2nz 'l '^7.Ti" [2] egyenleteket írták fel, ahol: • I a hidraulikus gradiens [-] • r| a dinamikai viszkozitás [Ns/m2] • y a víz térfogatsúlya [N/m3] • z a geodéziai magasság [m] • l a szivárgási hossz [m] • v a szivárgási sebesség [m] Ebből levezethető a következő egyenlet: Feltételezve, hogy a Darcy-törvény érvényes, felírható a kí = k'í" [4] egyenlőség, ennek alapján pedig, feltételezve, hogy a kismintavizsgálatok esetén ugyanolyan a talaj, mint amelyben a nagyméretű szivárgási folyamat lejátszódik, és így k' = k" [5] végeredményül az í = r [6] egyenlőségre jutunk (Ivicsics 1968). A hasonlóág feltételezése miatt a talaj szemcsenagyságát is az arányszámnak (C) megfelelően kicsinyíteni kellene. Azonban, ahogy azt a Mosonyi-Kovács törvény kimondja, mivel a modellben és a valóságban lezajló folyamatokat úgy tekintjük hasonlónak, hogy feltételezzük a Darcy-törvény érvényességét, így ugyanazon szivárgási tényezővel jellemezhető talaj alkalmazása esetén a vízmozgás során a két léptékben megegyező hidraulikus gradiensek és szivárgási sebességek fognak kialakulni. Ebből következik, hogy ha a modellben és a valós méretben alkalmazott talaj szivárgási tényező értékei megegyeznek, akkor a talajjellemzők és a szemcseméret közötti összefüggés miatt a két léptékben a szemcseméret is egyenlő lesz (Darcy 1856, Mosonyi 1955). A KISMINTA MODELL PARAMÉTEREINEK ISMERTETÉSE A vizsgálatok elvégzésére a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék laboratóriumában került sor. Az alkalmazott kisminta-modell negyedkörcikk alaprajzú, két oldalfala által bezárt szöge 90°. A modell teljes sugara a termelőkút tengelyvonalától 133,5 cm, a felső vízbetápláló peremként szolgáló víztérig tartó sugár 128,0 cm. A modell teljes magassága 100,0 cm, szerkezetének tömege 100 kg, térfogata 1,4 m3(7. ábra). A valóságban a próbaszivattyúzások hengerszimmetrikus leszívási folyamatot eredményeznek, a kisminta-modell ennek megfelelően negyed körcikk alakú, és vizsgálati eredményeit a modell alakja nem torzítja (Barta és társai. 2012, Szabó és társai 2012). Oldalnézet Felülnézet (cin] (cm] 1. ábra. Kismintamodell oldal- és felülnézeti ábrája Figure 1. Side and top view of the physical model A mérések során kialakuló leszívási görbét 10 db fenéklemezen lévő és 10 db oldalfalon lévő piezométerrel regisztráltuk. Ezek mellett 10 db megfigyelő kutat is beépítettünk modellünkbe (7. kép). A 10 darab kút távolsága az oldalfaltól: 8, 12,17,27,37,50, 63,76, 90 és 105 cm (7. ábra). Az észlelő kutak perforált csövek, melyek szintén geotextília burkolatot kaptak, hogy megelőzzük a finom frakció bemosódását. A piezométerek és a megfigyelő kutak nyomásszintjeit piezotáblán olvastuk le. A betápláló vízteret geotextíliával burkolt rács választja el a talajjal megtöltött résztől. A fémrács a fizikai elhatárolást biztosítja, a geotextília az apró szemcsék szűrésére szolgál, hogy azok ne mosódjanak a víztérbe. A vízbevezetésnél, és a vízkivételnél is bukót alkalmaztunk, így a leszívást a két bukó szintkülönbsége generálta, ez a vizsgálatok során egyenletes hozamú vízkivételt eredményezett. A bukókban egy-egy laborhőmérő van annak érdekében, hogy a modellbe be- és kilépő víz hőmérsékletét regisztrálni tudjuk (2. kép). Az anyakútban lévő nyomásmagasságot szintén piezocső kivezetéssel olvastuk le.
