Hidrológiai Közlöny 1988 (68. évfolyam)

3. szám - Nagyistók Ferenc: Tranziens nyomásváltozások hatása réztegvizkutak üzemeltetésére

166 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 1988. 68. ÉVFOLYAM, 3. SZANt Tranziens nyomásváltozások hatása rétegvízkutak üzemeltetésére Nagyistók Ferenc Csongrád Megyei Víz- és Csatornamű Vállalat 6601 Szentes, Berekhát 11. Kivonat: A rétegvízkutakban a hirtelen nyitás-zárás következtében tranziens jelenségek lépnek fel. Ha a pillanatnyi depresszió nagyobb, mint a kúthidraulikai összefüggés által megengedett, akkor az állandósult értéknél nagyobb gradiens lép fel. Ezen túlmenően lengési jelenségek is megfigyelhetők. A lengés kialakulásának feltóteleit a tanulmány megkísérli a vízadórétegre értelmezni. Bevezeti a redukált úthossz fogalmát, és értelmezését. A csőhidraulikával analóg definiálja a nyitási-zárási időket. Rámutat arra, hogy a lökési energia több nagyságrenddel nagyobb, mint a szivárgási nyomás energiatartalma. A tranziens szakaszban keletkező energiák meghatározó szerepet játszanak a szemcsék kimozdításában. Áttekinti az elemzés a szemcseelmozdítás ismert geometriai és energetikai feltóteleit, a vízadóróteg inhomogenitásainak és a kútkikópzés minőségének fontosságát. Ha a geometriai feltételek megfelelőek, akkor a tranziens jelenségek károsításától nem kell tartani. Inhomogén és szuffózióra hajlamos rétegek esetén a védekezés fontos, a megfelelő nyitás-zárási idővel a lökéshullámok elkerülhetők, ill. minimalizálhatók. Általánosítva úgy fogalmaz, hogy ennek az időnek legalább akkorának kell lennie, mint a radiális szivárgási zóna elérési idejének. 1. Bevezetés A laza törmelékes vízvezető képződményekre telepített kutak elöregedési jelenségeit komplex fizikai kémiai és biológiai folyamatok váltják ki. A káros folyamatok elleni preventív védekezés a tervezés, kivitelezés és az üzemeltetés időszakára egyaránt kiterjed, ill. ki kell, hogy terjedjen. A tervezés során a szivárgás hidraulikai paraméterek helyes meghatározása, vagy az ismertek alkalmazása, s a ható tényezők feltárása, az ismertek figyelembevétele, a megfelelő méretezés kell, hogy érvényesüljön. A kivitelezés alkalmával a tervezés során figyelembe vett paraméterek és a ténylegesen feltárt viszonyok közötti azonosságok vagy különbözőségek meghatározása a fő cél. Ennek alapján kerülhet sor a megfelelő preventív védekezés kialakítására, az optimális kútszerkezet megvalósításával. Természetesen az üzemeltetésnek igazodnia kell ahhoz a körülményhez, amelyet a tényleges vízföldtani helyzet és a kialakított kútszerkezet egybevágósága vagy különbözősége hoz létre. Az elöregedés különböző megnyilvánulási formái között tartjuk számon a homokolás jelenségét is. Amíg a kémiai és biológiai folyamatok általában az üzemeltetés időtartamának növekedésével összhangban, azzal összefüggően fejtik ki hatásukat, addig a homokolási jelenségek nem feltétlenül kötődnek a tartós üzemeltetéshez. Tendenciájában igaz az, hogy a kút élettartamának növekedésével nő a meghibásodások gyakorisága. Olyan kutaknál is jelentkezik a homokolás, amelyet „kíméletesen" üzemeltettek, de olyanoknál is, amelyek a szabad kifolyású üzemmód következtében egyre kisebb hozammal üzemeltek. Természetesen a problémák felléphetnek közvetlenül a kivitelezés után is nem megfelelő üzemmód, kivitelezési hiba, vagy egyéb okok miatt. Karácsonyi (1971., 1973) kiterjedt vizsgálataiban a kút belső terében lejátszódó folyamatok és a gyakorlati tapasztalatok alapján adja meg a védekezés módjait. A tapasztalatok szerint a homokolást egyaránt kiválthatja sztatikus és dinamikus túlterhelés. A dinamikus túlterhelés az indítási és leállítási folyamatok közben lép, vagy léphet fel. A tranziens szakaszban kialakulhat a kritikusnál nagyobb szivárgási gradiens és létrejöhet nyomáslengés is. A kritikus gradiens, ill. szivárgási sebességet mind elméleti mind empirikus úton számos szerző kísérelte megadni. Az elméleti megközelítésből Kovács (1972) a ható tényezők bonyolult rendszerére mutatott rá. Más vizsgálatok (Öllős, 1970) a szivárgási gradiens ós a kútsugár összefüggéseire irányították a figyelmet. Szovjet kísérletek során Alekszeev és Gurinovics (1973) mutattak rá mélységi mérésekkel, hogy a kutak termeltetésének kezdeti szakaszán lengési jelenségek lépnek fel. A kút belső terében lejátszódó lengés értelmezésére és méretezéssel történő kivédésére Schneider (1966) megoldási javaslatot is ad. A nyomásemelkedési vagy visszatöltődési, ill. leszívási görbék kezdeti szakaszát a rétegparaméterek meghatározása során nem szokás felvenni. A tranziens jelenségekre azonban e görbeszakaszok utalnak. A homokolási jelenségek statisztikus feldolgozása azt mutatja, hogy az esetek egyrészénél a homokbeáramlás tartóssága kicsi, más részénél több órás is lehet, vagy permanens jellegűvé is válhat. A kút indításakor az impulzusszerű beáramlás a felszínen is észlelhető, míg ugyanez a leállítási szakaszban csak mélységi észleléssel tárható fel. A jelenséget mélységi mintavételezéssel egyértelműen ki tudtuk mutatni a leállítási szakaszban is. 2. A tranziens folyamatok elemzése Az indítási és leállási szakaszban nem permanens folyamatok játszódnak le, melyeket permanens mozgások sorozatával is közelíthetünk. Ilyenkor a folyamatot a vizsgált idő pillanatban álllandósultnak tekintjük.