Slug test – Hvorslev 1951

Testele cu „Slug test”

Slug test-ul a devenit una dintre cele mai utilizate metode pentru o estimare rapidă a principalilor parametri hidrogeologici ai acviferelor, în primul rând a conductivității hidraulice. În special, rapiditatea și ușurința de execuție a acestor teste hidrodinamice devin de o importanță capitală pentru a satisface cerințele metodelor moderne de evaluare a vulnerabilității acviferelor și a riscului de poluare.

Un slug test constă în provocarea unei variații instantanee a nivelului piezometric, într-un foraj cu diametru „nu foarte mare” (de ex., într-un piezometru) și în măsurarea timpului necesar pentru restabilirea ulterioară a condițiilor inițiale; acest lucru se poate realiza în diverse moduri, dar cel mai simplu din punct de vedere operațional constă în introducerea (sau extragerea) unui volum cunoscut de apă, sau a unui corp solid de formă cilindrică, în gaura de testare.

La un volum egal de „slug” solid utilizat pentru test, viteza de restabilire a nivelului inițial va fi direct corelată cu conductivitatea hidraulică a acviferului testat.

Testul poate fi efectuat atât cu sarcină descrescătoare (falling head), cât și cu sarcină crescătoare (rising head), adică mai întâi introducând și apoi, odată obținută restabilirea nivelului inițial al apei, extrăgând din piezometrul de testare volumul care a provocat dezechilibrul nivelului original.

Succesul testului este legat de prudența alegerilor operaționale referitoare la tehnica corectă de achiziție a datelor și la obținerea unei variații semnificative a nivelului apei în piezometru; aceasta din urmă va depinde de volumul slug-ului solid, de diametrul forajului și de permeabilitatea acviferului supus testului.

Avantajele utilizării testelor slug sunt numeroase: afectează întreaga lungime filtrantă și, prin urmare, implică niveluri cu permeabilitate diferită ale aceluiași acvifer, furnizând valori diferite ale lui K, în virtutea neomogenității și anizotropiei acviferului în ansamblu; astfel încât poate fi determinată conductivitatea hidraulică atât a acviferelor, cât și a acvitardurilor; măsurătorile conductivității hidraulice se fac in situ, ceea ce evită erorile care apar în testele de laborator efectuate pe probe remaniate de pământ; nu este necesar să se extragă apă din acvifer, lucru deosebit de important în cazul apelor subterane contaminate; testele sunt rapide și au costuri reduse, deoarece nu sunt necesare puțuri de pompare și de observație.

Cu toate acestea, utilizarea slug test-ului prezintă anumite limitări: poate fi evaluată doar conductivitatea hidraulică a acviferului în vecinătatea piezometrului, ceea ce s-ar putea să nu fie reprezentativ pentru o zonă foarte vastă; de aici necesitatea de a avea un număr de puncte de testare adecvat întinderii zonei de studiat; în general, coeficientul de înmagazinare S nu poate fi determinat (Robert P. Chapuis, D.Chenaf, 2002).

Metoda lui Hvorslev (1951)

Urmând metoda clasică a lui Hvorslev, se face referire la nivelul piezometric netulburat, adică la nivelul static; după introducerea (test cu sarcină descrescătoare) și după extragerea slug-ului solid (test cu sarcină crescătoare), diferența maximă de nivel, măsurată imediat înainte de începerea recuperărilor aferente, va fi notată cu H0, în timp ce nivelurile dinamice de recuperare vor fi notate cu H1, H2,… Hn. Când se scoate apa, testul se numește bail test, când se introduce, slug test.

Făcând referire la figura 1 și presupunând că s-a scos apa din puț, debitul de intrare prin filtru este:

din care se obține formula mai generală:

unde F este un factor de formă dependent de lungimea și diametrul părții filtrante.

Dacă q = q₀ pentru t = 0, atunci q(t) scade asimptotic spre zero pe măsură ce trece timpul.

Metoda Time lag (Întârzierii în timp)

Hvorslev a definit timpul de bază T₀ (time lag) ca:

Substituind valoarea în expresia precedentă, se obține, pentru h = H₀ la momentul t = 0:

Reprezentând pe grafic timpul pe abscisă și urcarea apei (la scară logaritmică) pe ordonată, se obține o tendință liniară. Pentru valori ale (H – h) / (H – H⁰) = 0.37, atunci ln[(H – h) / (H – H₀)] = -1, deci T₀ = t, ceea ce reprezintă definiția pentru time lag. Pentru a deduce K se construiește graficul din figura 2, obținând T₀ = 0.37.

Calculul factorului de formă

În funcție de tipologia poziției filtrului (Figura 3), se poate deduce factorul de formă F.

Unde:

• D = diametrul filtrului (d_w);
• L = lungimea udată a filtrului(L_wetted);
• R = raza filtrului.

Calculul permeabilității K

După calcularea factorului de formă F, este posibilă determinarea lui K:

Unde:

• r = raza preforajulu