Akas atjaunojamā jauda

Akas atjaunojamā jauda jeb ilgtspējīgais debets raksturo ūdens daudzumu, ko aka spēj nodrošināt ilgstošā ekspluatācijā bez būtiska ūdens līmeņa pazeminājuma. Praksē šo lielumu nosaka ar sūknēšanas testu, kura laikā pie zināma debeta tiek novērota ūdens līmeņa izmaiņa laikā. Metode tiek izmantota gan hidroģeoloģiskos pētījumos, gan esošu aku ekspluatācijas īpašību novērtēšanā, tostarp gadījumos, kad akai ir sarežģīta konstrukcija ar atšķirīgiem diametriem.

 Pamatjēdzieni 

Debets (Q) – izsūknētā ūdens plūsma (m³/h, l/s).

Statiskais ūdens līmenis (SWL) – ūdens spoguļa līmenis mierā, pirms sūknēšanas.

Dinamiskais ūdens līmenis (DWL) – ūdens spoguļa līmenis sūknēšanas laikā.

Depresija (s) – līmeņa pazeminājums sūknēšanas rezultātā:


Ilgtspējīgais debets – tāds debets, pie kura līmenis sūknēšanas laikā stabilizējas (vai pazeminās ļoti lēni) un pēc sūknēšanas apstādināšanas atjaunojas pieņemamā laikā.

 Praktiskie apsvērumi 

 Drošība 
 Darbs pie atvērtas akas ir bīstams: kritiena risks, gāzu risks, elektrības risks.
 Izmanto drošu pārsegu vai margu, strādā vismaz divatā.
 Elektriskām iekārtām: RCD (noplūdes strāvas aizsardzība), sausas rokas, drošas pagarinātāju līnijas.
 Nelej eļļas, degvielu vai ķīmiju akas tuvumā.

 Nepieciešamais aprīkojums 
 Sūknis (jebkurš, kas spēj dot stabilu plūsmu) un šļūtenes.
 Mērtrauka metode debeta noteikšanai: 10–20 l (mērcilindrs + hronometrs).
 Līmeņa mērītājs:
 atsvars uz auklas (ar metru atzīmēm), vai
 līmeņa mērlente, vai
 elektronisks līmeņmērs (ja pieejams).
 Pierakstu lapa vai izklājlapas veidne (protokols).
 Termometrs (vēlams): āra temperatūra un ūdens temperatūra.

 Matemātiskais pamats 

 Debeta noteikšana ar tilpuma–laika metodi 
Debeta aprēķins un ūdens līmeņa depresijas interpretācija balstās uz klasisko sūknēšanas testu teoriju, kur mērcilindrs tiek modelēts kā porains vidējs ar noteiktu caurlaidību.Driscoll, F. G. Groundwater and Wells. Johnson Screens, 1986. Ja  ir tilpums litros, bet  ir laiks sekundēs, tad:

Pārrēķins uz m³/h:


 Akas ūdens krājums (tilpums) 

 Viena diametra aka (cilindrisks tilpums) 
Ja  ir iekšējais diametrs (m),  ir ūdens kolonnas augstums (m), tad:


 Divu diametru aka (kombinēts cilindrisks tilpums) 
Ja akā ir liels diametrs  un šaurs stobrs/urbums , tad kopējais krājums:


Kur:
  – ūdens kolonnas augstums lielajā diametrā,
  – ūdens kolonnas augstums šaurajā stobrā.

 Ūdens līmeņa izmaiņu saistība ar krājumu 
Ja līmenis krīt par , tad izsūknētā krājuma daļa (tilpuma izmaiņa):
 lielajā diametrā: , kur 
 šaurajā stobrā: , kur 

 Sūknēšanas testa metodoloģija 
alt=Sūknēšanas testa laikā ap aku veidojas gruntsūdens līmeņa pazeminājuma zona jeb depresijas piltuve|thumb|Depresijas piltuves izplatība akas sūknēšanas laikā
Sūknēšanas tests nosaka, kā ūdens līmenis reaģē uz zināmu debetu :

 Ja līmenis stabilizējas pie noteikta , tad aka spēj atjaunot ūdeni aptuveni šajā apjomā (vismaz šajā apjomā).
 Ja līmenis turpina krist bez stabilizācijas,  ir lielāks par ilgtspējīgo debetu.
 Ja līmenis nemainās un  ir precīzi izmērīts, tad:
 ilgtspējīgais debets ir vismaz 


 Sākotnējo apstākļu fiksēšana 
1. Fiksē datumu, laiku, laikapstākļus, gaisa temperatūru.

2. Izmēra un pieraksta:
 ,  (ja ir),
 akas kopējo dziļumu,
 statisko līmeni  (m no virsmas).
3. Pārbauda, vai sūknis atrodas pietiekami dziļi zem  (lai neiesūktu gaisu).

 Debeta noteikšana 
1. Tiek ielslēgts sūknis.

2. Ūdenī ievietots mērcilindrs ar zināmu tilpumu (piemēram, 10 l) un hronometrēts laiks.

3. Aprēķina :

4. Atkārto 3 reizes un ņem vidējo.

 Sūknēšana pie zemāka debeta 
1. Sūknē ar konstantu plūsmu .

2. Mēra līmeni pēc grafika:
 0 min (startā),
 5 min,
 10 min,
 15 min,
 30 min,
 45 min,
 60 min.
3. Pieraksta līmeni un aprēķiniadepresiju .

Kritērijs:
 Ja 60 min laikā līmenis stabilizējas (depresijas pieaugums kļūst ļoti mazs),  ir ilgtspējīgs (vismaz).

 Sūknēšana pie paaugstināta debeta 
1. Palielina plūsmu (ja iespējams) vai izmanto citu sūkņa režīmu, lai iegūtu .

2. Atkārto mērījumu grafiku (vismaz 30–60 min).

3. Novēro, vai līmenis stabilizējas.

 Papildu slodzes režīms (pēc vajadzības) 
Atkārto kā 3. solī, ja nepieciešams atrast robežu.

 Ūdens līmeņa atjaunošanās novērojumi 
1. Izslēdz sūkni.

2. Mēra līmeni pēc grafika:
 0 min (tūlīt pēc izslēgšanas),
 5 min,
 10 min,
 15 min,
 30 min,
 60 min,
 120 min (ja iespējams).
3. Fiksē laiku, kad līmenis atgriežas līdz:
 90% no  vai
 pilnībā līdz .

 Rezultātu interpretācija 

 Ilgtspējīgais debets 
 Ja pie  līmenis stabilizējas:  ir ilgtspējīgs režīms.
 Ja pie  līmenis turpina krist bez stabilizācijas:  pārsniedz ilgtspējīgo debetu.
 Ja līmenis nemainās un  ir izmērīts: .

 Akas konstrukcijas ietekme 
 Lielais diametrs darbojas kā buferis: līmeņa kritums var būt lēns, jo  ir liels.
 Kad līmenis sasniedz šauro stobru, kritums var kļūt straujāks, jo  ir mazs.
 Protokolā atzīmē brīdi, kad līmenis pāriet no  zonās uz  zonu (tas būtiski ietekmē krājuma aprēķinus).

 Secinājumu izmantošana projektēšanā 
Projekta tekstā ieteicams formulēt:
 testētie debeti , , ,
 līmeņa izmaiņas un stabilizācijas novērojumi,
 atjaunošanās laiks,
 secinājums:
 "Aka nodrošina ilgtspējīgu debetu vismaz  m³/h (pēc 60 min sūknēšanas depresija stabilizējas)."

 Datu dokumentēšanas piemērs 

 Objekta pamatinformācija 
 Objekts / adrese:
 Datums:
 Laiks:
 Laikapstākļi:
 Gaisa temperatūra:
 Akas tips: liela aka / aka + stobrs (D1/D2)
 D1 (m):
 D2 (m):
 Kopējais dziļums (m):
 SWL (m no virsmas):
 Sūkņa tips / jauda:
 Šļūtenes diametrs un garums:

 Debeta mērījumu piemērs 
 Mērījums  Tilpums (L)  Laiks (s)  Q (L/s)  Q (m³/h) 1     2     3     Vidējais     

 Sūknēšanas režīma Q1 piemērs 
 Laiks (min)  Līmenis (m no virsmas)  Depresija s (m)  Piezīmes 0    5    10    15    30    45    60   

 Sūknēšanas režīma Q2 piemērs 
 Laiks (min)  Līmenis (m no virsmas)  Depresija s (m)  Piezīmes 0    5    10    15    30    45    60   

 Atjaunošanās novērojumu piemērs 
 Laiks pēc izslēgšanas (min)  Līmenis (m no virsmas)  Atjaunošanās (% no SWL)  Piezīmes 0    5    10    15    30    60    120   

 Apkopojošie secinājumi 
 Testētie debeti: Q1 = ___ m³/h, Q2 = ___ m³/h, Q3 = ___ m³/h
 Maksimālais stabilais režīms: ___ m³/h
 Maksimālā novērotā depresija: ___ m
 Atjaunošanās laiks līdz 90% SWL: ___ min
 Ieteiktais ekspluatācijas debets (projekta vajadzībām): ___ m³/h
 Piezīmes par divu diametru pāreju (ja attiecas):

 Praktiskas piezīmes 

 Aukstā laikā (<0 °C) līmeņa mērīšana un elektronika var uzvesties nestabili; tomēr tests ir derīgs, ja mērījumi ir konsekventi.
 Lai noteiktu robežu, bieži nepieciešams jaudīgāks sūknis nekā ikdienas hidrofora sūknis.
 Ja mērķis ir ugunsdzēsības pieslēguma ūdens punkts, papildus jāvērtē sūknēšanas ilgums (vismaz 60–120 min) un piebraukšana/ pieslēguma iespējas.

 Atsauces 

 Ārējās saites 

Kategorija:Ģeoloģija
Kategorija:Dzelzceļa infrastruktūra