Hidrológiai Közlöny 1982 (62. évfolyam)

5. szám - Dr. Kovács György: A porózus kőzeg véletlen jellegű szerkezeti változásainak hatása a szennyeződés terjedésére

HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY Budapest, 1982. május 193—240. oldal. A porózus közeg véletlen jellegű szerkezeti változásainak hatása a szennyeződés terjedésére DR. KOVÁCS GYÖRGY* az MTA levelező tagja 1. A feladat leírása Ez a dolgozat immár harmadik tagja annak a tanulmány-sorozatnak, amelyben a szennyeződésnek vízvezető rétegekben történő terjedését elemző kutatásainkról számolunk be. Az eredeti célkitűzés szerint a vizsgálatoknak a következő kérdésekre kell választ adniok: — Az általában alkalmazott és a diffúzió által befolyásolt transzportegyenletekre alapozott öszszefüggések helyett leírható-e egyszerűbben a szennyezés porozus közegben való terjedése, éspedig a folyamatot leginkább befolyásoló mechanikai diszperzió hatását szimuláló kapilláris csövek hálózatában létrejövő áramlás hidraulikai paramétereinek segítségével? — Alkalmas-e az így kialakított fizikai modell a pontszerű* forrásból eredő szennyeződés térbeli eloszlásának meghatározására (permanens állapot vizsgálata folyamatosan ható, állandó intenzitású szennyeződés esetében) és időben változó hatások előrehaladásának leírására (tranziens —- nem permanens — folyamatok vizsgálata)? — Nyilvánvaló, hogy a szilárd matrix közötti pórusok szerkezete pontról pontra véletlen jelleggel változik, és ez alapvetően befolyásolja a mechanikai diszperziót, így a szennyeződés terjedésének alakulását is. Ennek a hatásnak figyelembevételére a klasszikus elméletből levezetett összefüggések nem alkalmasak, a hálózat-modell azonban lehetővé teszi, hogy kövessük az áramlási tér belső szerkezetének véletlen változását. Meg kell vizsgálni, hogy az azonosan átlagos elemekből felépített réteg feltételezésével adott helyre számított koncentráció azonos-e vajon a véletlen jellegű változás figyelembevételével meghatározott megfelelő pontszerű koncentráció statisztikailag számított várható értékével és ehhez viszonyítva milyen szórás valószínű? — Végül kapcsolatot kell teremtenünk a porózus réteg szerkezetét jellemző fizikai paraméterek és a hálózat-modell geometriai és kinematikai állandói között, tehát választ kell adnunk arra a "Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Központ, Budapest. kérdésre, hogy milyen adatokat helyettesítsünk a modell alkalmazásával levezetett összefüggésekbe ismerve a szemcsés, vagy repedezett kőzetek sajátosságait? A felsorolt kérdések közül az első cikk (KOVÁCS 1980) választ adott arra, hogy a mechanikai diszperziót szimuláló hálózat-modell alkalmas a permanens szennyezés esetében létrejövő koncentrációeloszlás meghatározására. Megadta a modell legcélszerűbb szerkezetét és az ennek figyelembevételével levezetett összefüggéseket, amelyek segítségével a folyamatos, pontszerű szennyeződés hatására létrejövő koncentráció mind síkbeli, mind térbeli rendszerben meghatározható. A második tanulmányban (KOVÁCS, 1981) a tranziens folyamatok szimulálását vizsgáltuk és módszert dolgoztunk ki az áttörési görbe számítására. Ezt kombinálva a permanens koncentráció-eloszlás meghatározására szolgáló kapcsolatokkal, egyszerű összefüggést adhatunk a pontszerű forrásból eredő szennyezés hatására az áramlási térben létrejövő koncentráció hely és idő szerinti változásának leírására. Mostani, harmadik dolgozatunkban a porózus közeg belső szerkezetének véletlen jellegű változását elemezzük és vizsgáljuk ennek hatását a koncentráció eloszlására. Folyamatban vannak azok a kísérletek is, amelyek során a különböző porózus közegekben kialakuló szennyezett csóvák paramétereit mérjük, egyrészt, hogyigazoljuk a levezetett összefüggések megbízhatóságát, másrészt, hogy kapcsolatot határozzunk meg a réteg fizikai jellemzői és a modell paraméterei között. Az elmondottak szerint a most ismertetésre kerülő vizsgálatok célja az volt, hogy a korábbiakban a permanens szennyezés szimulálására megfelelőnek talált hálózat-modell geometriai elrendezését (1. ábra) változatlanul tartva, a kapilláris csövek ármérőjét azonban véletlen jelleggel változtatva, meghatározzuk különböző szerkezetű áramlási terekben a koncentráció eloszlását és egy-egy kiválasztott pontban elemezzük a koncentrációnak a szerkezettől való függését, számítva a meghatározott ponthoz tartozó értékek átlagát és szórását.