HİDROJEOLOJİ 6.Hafta Gözenekli Ortam ve Akifer Özellikleri Doç.Dr.N.Nur ÖZYURT nozyurt@hacettepe.edu.tr Suyun Yeraltında Bulunuşu Doygun olmayan zon Kapiler Saçak Su Tablası Doygun zon Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz Dönemi 1 Gözenekli Ortamın Özellikleri • • • • • Gözeneklilik Özgül verim Özgül tutulma Geçirgenlik Hidrolik iletkenlik Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz Dönemi Darcy Yasası Henry Darcy, 1855 yılında yaptığı deney ile gözenekli ortamda akım için Darcy Yasasını geliştirmiştir. Q, ha-hb ile doğru orantılı Beslenim Q, L ile ters orantılı Kum ile dolu kolon Q, K (hidrolik iletkenlik katsayısı ile doğru orantılı Boşalım Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz Dönemi 2 Darcy Yasasının Geçerliliği Darcy Yasasına UYAN yeraltısuyu akımı (laminer akım, düşük akış hızı) Darcy Yasasına UYMAYAN yeraltısuyu akımı (türbülanslı akım, Yüksek akış hızı) Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz Dönemi Darcy Yasası ha: A noktası için hidrolik yük hb: B noktası için hidrolik yük h: hidrolik yük L: akış yolu uzunluğu h − hb Q = − KA a L dh Q = − KA dL K: Hidrolik iletkenlik katsayısı Hidrolik eğim (i) Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz Dönemi 3 Akımın Yönü ha: A noktası için hidrolik yük hb: B noktası için hidrolik yük ha>hb A dan B ye doğru hb>ha B den A ya doğru akım gerçekleşir. Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz Dönemi Özgül Debi_Darcy Hızı (q) q= Q A dh Q = − KA dL q = −K dh dL Gerçek Hız v = q ne Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz Dönemi 4 Birim hacim ağırlık (ɣ), akışkanın birim haciminin ağırlığıdır (kN/m3). Dinamik vizkozite (µ), akışkanın akmaya karşı direncidir (kgm-1s-1). Tane çapının karesi (d2), gözenekli ortamı oluşturan tanelerin çaplarının karesi (cm2) Yoğunluk (ρ), akışkanın birim hacimdeki kütlesi (g/cm3) Yerçekim ivmesi (g), bir cismin yerçekimi etkisi ile sahip olduğu ivmedir(9.8 m/s2) Şekil faktörü (C), gözenekli ortamı oluşturan tanelerin paketlenmesini tanımlayan bir sabit. Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz Dönemi Özgül Geçirgenlik (Ki) Özgül Geçirgenlik (Ki), sadece gözenekli ortamın özelliklerine bağlıdır. Birimi m2 dir. Özgül Geçirgenlik (Özgül permeabilite) Birim ağırlık (ɣ), (g/cm3). Dinamik vizkozite (µ), (kgm-1s-1). 2 i Tane çapının karesi (d2), (cm2) Yoğunluk (ρ), (g/cm3) Hidrolik İletkenlik Yerçekim ivmesi (g),.(9.8 m/s2) Şekil faktörü (C) K = Cd γ ρg K = K i = K i µ µ Aynı gözenekli ortam içinde petrol ile suyun hareketini karşılaştırınız? Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz Dönemi 5 Hidrolik İletkenlik (K) Hidrolik iletkenlik katsayısı (K), hem gözenekli ortam hem de bu ortamda hareket eden akışkanın özelliklerine bağlıdır. Genellikle m/s birimi kullanılır. Gözenekli ortamda akım; Akışkanın birim ağırlığı (ɣ) ile doğru orantılı Akışkanın dinamik vizkozitesi (µ) ile ters orantılı Tane çapının karesi (d2) ile doğru orantılıdır. Q=− Cd 2γ µ A dh dL Qαγ Qα 1 µ Qαd 2 dh Q = − KA dL Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz Dönemi Jeolojik malzemeler için hidrolik iletkenlik katsayıları Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz Dönemi 6 Hidrolik İletkenliğin Sıcaklık ile Değişimi Akışkanların yoğunluk ve viskozitelere sıcaklığa bağlı olduğundan hidrolik iletkenlik sıcaklık ile değişir. Akışkanın kimyasal kompozisyonu özgül gravite ve viskozitesini değiştirdiğinden akışkanın kimyasal içeriği hidrolik iletkenliği değiştirir. Q=− Cd 2γ µ A dh dL Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz Dönemi Hidrolik İletkenliğin Belirlenmesi • Hazen Yöntemi • Permeametre Deneyi Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz Dönemi 7 Hazen Yöntemi Etkili tane boyu 0.1-3.0 mm arasında (kum-çakıl) olan ortamlar için uygulanabilir. K = Cd 2 K: Hidrolik iletkenlik katsayısı (cm/s) D10: etkili tane boyu (cm) C: Şekil faktörü-sabit C katsayısı Kötü boylanmış çok ince kum 40-80 Kötü boylanmış iri kum 80-120 İyi boylanmış iri kum 120-150 Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz Dönemi Permeametre Deneyi Sabit Seviyeli Permeametre Düzeneği Qt = KAt ( ha − hb) L K= VL Ath Düşen Seviyeli Permeametre Düzeneği d t2 L ho K = 2 ln dc t h Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz Dönemi 8 Permeametre Deney Düzeneği Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz Dönemi Sabit seviyeli permeametre düzeneği içine yerleştirilen orta iri kum numunesi 15 cm uzunlukta ve örnek silindirinin kesit alanı 25 cm2’dir. Hidrolik yük 5 cm olduğunda 12 dakikada 100 ml su toplanmıştır. Orta iri kum boyundaki malzeme için hidrolik iletkenliği belirleyiniz? VL K= Ath K= 100cm 3 ×15cm s 25cm 2 × 12dak × 60 × 5cm dak K = 0.017 cm/s =1.7 10-2 cm/s Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz Dönemi 9 Siltli ince kum içeren jeolojik malzemenin yerleştirildiği düşen seviyeli permeametre düzeneğinin düşen seviye tüpü çapı 2 cm, örnek silindiri çapı 10 cm ve akış uzunluğu 15 cm’dir. Başlangıçtaki hidrolik yük 5 cm olup, 528 dakikalık süre sonunda hidrolik yük 0.5 cm ye düştüğüne göre hidrolik iletkenliğini belirleyiniz. d t2 L ho K = 2 ln dc t h K= 2 2 cm 2 × 10 2 15cm s 528dak × 60 dak 5cm × ln 0.5cm K = 4.4 10-5 cm/s Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz Dönemi Sabit Seviyeli Permeametre Düzeneği Düşen Seviyeli Permeametre Düzeneği d t2 L ho K = 2 ln dc t h VL K= Ath Göreceli olarak daha Göreceli olarak daha YÜKSEK HİDROLİK İLETKENLİK katsayılarının belirlenmesi için kullanılır. DÜŞÜK HİDROLİK LETKENLİK katsayılarının belirlenmesi için kullanılır. Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz Dönemi 10
© Copyright 2024 Paperzz
