HİDROJEOLOJİ. Gözenekli Ortam ve Akifer Özellikleri. 5.Hafta. Prof.Dr.N.Nur ÖZYURT

Transkript

1 HİDROJEOLOJİ 5.Hafta Gözenekli Ortam ve Akifer Özellikleri Prof.Dr.N.Nur ÖZYURT

2 Gözenekli Ortamın Özellikleri Gözeneklilik Özgül verim Özgül tutulma Geçirgenlik Hidrolik iletkenlik

3 Darcy Yasası Henry Darcy, 1855 yılında yaptığı deney ile gözenekli ortamda akım için Darcy Yasasını geliştirmiştir. Beslenim Kum ile dolu kolon Q, ha-hb ile doğru orantılı Q, L ile ters orantılı Q, K (hidrolik iletkenlik katsayısı ile doğru orantılı Boşalım

4 Darcy Yasasının Geçerliliği Darcy Yasasına UYAN yeraltısuyu akımı (laminer akım, düşük akış hızı) Darcy Yasasına UYMAYAN yeraltısuyu akımı (türbülanslı akım, Yüksek akış hızı)

5 Darcy Yasası ha: A noktası için hidrolik yük hb: B noktası için hidrolik yük h: hidrolik yük L: akış yolu uzunluğu Q = KA h a L h b Q = KA dh dl K: Hidrolik iletkenlik katsayısı Hidrolik eğim (i)

6 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.

7 Özgül Debi_Darcy Hızı (q) q = Q A Q = KA dh dl q = K dh dl Gerçek Hız v = q n e

8 Birim hacim ağırlık (ɣ), akışkanın birim haciminin ağırlığıdır (kn/m 3 ). Dinamik vizkozite (µ), akışkanın akmaya karşı direncidir (kgm -1 s -1 ). Tane çapının karesi (d ), gözenekli ortamı oluşturan tanelerin çaplarının karesi (cm ) Yoğunluk (ρ), akışkanın birim hacimdeki kütlesi (g/cm 3 ) Yerçekim ivmesi (g), bir cismin yerçekimi etkisi ile sahip olduğu ivmedir(9.8 m/s ) Şekil faktörü (C), gözenekli ortamı oluşturan tanelerin paketlenmesini tanımlayan bir sabit.

9 Özgül Geçirgenlik (K i ) Özgül Geçirgenlik (Ki), sadece gözenekli ortamın özelliklerine bağlıdır. Birimi m dir. Özgül Geçirgenlik (Özgül permeabilite) K i = Cd Hidrolik İletkenlik K = K i γ µ = K i ρg µ Birim ağırlık (ɣ), (g/cm 3 ). Dinamik vizkozite (µ), (kgm -1 s -1 ). Tane çapının karesi (d ), (cm ) Yoğunluk (ρ), (g/cm3) Yerçekim ivmesi (g),.(9.8 m/s ) Şekil faktörü (C) Aynı gözenekli ortam içinde petrol ile suyun hareketini karşılaştırınız?

10 Hidrolik İletkenlik (K) Hidrolik iletkenlik katsayısı (K), hem gözenekli ortam hem de bu ortamda hareket eden akışkanın özelliklerine bağlıdır. Genellikle m/s birimi kullanılır. Qαγ Gözenekli ortamda akım; Akışkanın birim ağırlığı (ɣ) ile doğru orantılı Qα 1 Akışkanın dinamik vizkozitesi (µ) ile ters orantılı Tane çapının karesi (d ) ile doğru orantılıdır. Qαd µ Q Cd µ γ dh A dl dh = Q = KA dl

11 Dr.N.Nur Özyurt Güz Dönemi Jeolojik malzemeler için hidrolik iletkenlik katsayıları

12 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 µ γ A dh dl

13 Hidrolik İletkenliğin Belirlenmesi Hazen Yöntemi Permeametre Deneyi

14 K = Cd Hazen Yöntemi Etkili tane boyu mm arasında (kum-çakıl) olan ortamlar için uygulanabilir. K: Hidrolik iletkenlik katsayısı (cm/s) D10: etkili tane boyu (cm) C: Şekil faktörü-sabit C katsayısı Kötü boylanmış çok ince kum Kötü boylanmış iri kum İyi boylanmış iri kum

15 Permeametre Deneyi Sabit Seviyeli Permeametre Düzeneği Qt = KAt( ha hb) L K = VL Ath Düşen Seviyeli Permeametre Düzeneği K = d d t c L t ln h o h

16 Permeametre Deney Düzeneği

17 Sabit seviyeli permeametre düzeneği içine yerleştirilen orta iri kum numunesi 15 cm uzunlukta ve örnek silindirinin kesit alanı 5 cm dir. Hidrolik yük 5 cm olduğunda 1 dakikada 100 ml su toplanmıştır. Orta iri kum boyundaki malzeme için hidrolik iletkenliği belirleyiniz? K = VL Ath K = 5cm 3 100cm 15cm s 1dak 60 dak 5cm K = cm/s = cm/s

18 Siltli ince kum içeren jeolojik malzemenin yerleştirildiği düşen seviyeli permeametre düzeneğinin düşen seviye tüpü çapı cm, örnek silindiri çapı 10 cm ve akış uzunluğu 15 cm dir. Başlangıçtaki hidrolik yük 5 cm olup, 58 dakikalık süre sonunda hidrolik yük 0.5 cm ye düştüğüne göre hidrolik iletkenliğini belirleyiniz. K = d d t c L t ln h o h K = cm 10 15cm 58dak 60 s dak 5cm ln 0.5cm K = cm/s

19 Sabit Seviyeli Permeametre Düzeneği K = VL Ath Düşen Seviyeli Permeametre Düzeneği K = d d t c L t ln h o h Göreceli olarak daha YÜKSEK HİDROLİK İLETKENLİK katsayılarının belirlenmesi için kullanılır. Göreceli olarak daha DÜŞÜK HİDROLİK LETKENLİK katsayılarının belirlenmesi için kullanılır.