Hidrológiai Közlöny 2000 (80. évfolyam)
2. szám - Rózsa Attila: Beszivárgás vizsgálatok a Szentendrei-Duna medrében
RÓZSA A.: Beszivárgás vizsgá latok a SzentendreiDuna medrébe 123 válik, ami a beszivárgást létrehozó nyomáskülönbség csökkenésével magyarázható. Ez a jelenség legjobban a III. mérési helyszínen, az 1999. augusztus 13-án végrehajtott 31 cm-es pillanatszerű vízoszlopnövelést követően volt érzékelhető, amikor a beszivárgás 3,5 cm/óra, azaz 0,84 m/nap sebességgel kezdődött, majd másnap a nyomáskülönbség csökkenésével közel zérussá vált. Az egyes helyszíneken kimért átlagos beszivárgási sebességeket és az azokból, valamint a piezométerek és a Duna vízszint adatai alapján megállapított rétegjellemzők értékeit következő táblázatban foglaljuk össze: Az általunk mért 0,1-0,35 m/nap-os beszivárgási sebesség adatok jó egyezést mutatnak a Kontur Ádám által közölt szakirodalmi adatokkal ( Kontur Á.1988; Kontur A., 1993; Fővárosi Vízmüvek Rt.,1995), a belőle származtatott 1,0-3,0 l/nap nagyságú függőleges átszivárgási együtthatók a dr. Völgyesi István (Völgye si I. 1993) által ismertetett értékekkel. Érdekes tapasztalatunk volt, hogy 0,2-0,3 m/nap-ot meghaladó sebességű dunai apadás esetén a depreszsziós tér nyomásfelszínének süllyedési üteme nem képes követni a folyóvíztükör apadásának menetét. Ilyen esetekben a folyóvíz meder alatti kavicságyat tápláló szerepe rövid időre megváltozik, s a Duna időlegesen a talajvíz nyelőjévé, befogadójává válik Ekkor a parti szűrésű kútsor termelése a korábbi, magasabb talajvízszín és a lesüllyedt dunai vízfelszín által hamarosan újra stabilizálódó talajvízszín közötti kőzettestben tározott térfogati készlet leürüléséből származik. Ugyanez, a korábban mederfenék alá beszivárgott, s már felszín alattivá vált víztömeg a forrása a Dunába ez idő alatt visszaadódó vízmennyiségnek is. Fölmerül a kérdés, vajon a nyomáskülönbség növelésével, vagyis a víztermelés fokozásával növekszik-e a folyóból tartósan beszivárgó vízmennyiség? Mesterséges beavatkozásaink, az infiltrométer belsejében lévő vízszint megemelése a beszivárgás menetében észrevehető sebességnövekedést, a vízszint lecsökkenése pedig sebességcsökkenést eredményeztek. Ezek arra utalnak, hogy a folyó alatti leszívás növelése növeli a beszivárgó vízmennyiséget és a kivehető vízhozamot. Nem szabad azonban elfelejteni, hogy ezek a vízszintváltozások rövid idejűek voltak. A valóságban egy adott állandó vízhozam kitermelése esetén a parti szűrésű rendszer dinamikus egyensúlyban van. A beszivárgó vízmennyiség kialakítja a maga kolmatált rétegét, amely részben szervetlen anyagokból, részben élő és elhalt parányi élőlényekből épül föl, kitöltve a homokos kavics kőzetváz pórusait. Nagyobb beáramló vízmennyiség több beszűrődő lebegő anyagot eredményez, és egyidejűleg több beáramló tápanyagot is jelent az élőlények számára, aminek következtében azok szaporodni, a kolmatált zóna pedig tömörödni és vastagodni kezd. Ez fokozatosan növekvő ellenállást alakít ki a beszivárgó víz útjában, aminek hatásaként lecsökken a beáramló víz mennyisége, bár a meder alatt jelentkező, a kiindulási helyzethez viszonyítva megnövelt szívás megmarad A Fővárosi Vízmüvek Rt. dunai víztermelési tapasztalatai erre a folyamatra utalnak, s megerősítik azt, hogy a depresszió megnövelésével megemelt vízhozam csak ideig-óráig tartható fönn. Megfigyeléseik szerint a fokozott eltömődés kimosódásához a víztermelés visszafogása mellett is jó néhány árhullámnak és gyors apadásnak kell bekövetkeznie, amelyek frissítik, regenerálják a kolmatált réteget Az általunk kimért, gyors apadással együtt járó fordított irányú kolmatált rétegbeni vízmozgás voltaképpen a szűrőfelület természetes visszamosatásának tekinthető. A válasz tehát a föltett kérdésre: egyértelmű nem, s csak figyelőrendszerrel ellenőrzött, tartós termeltetés mellett állapítható meg a víztermelés optimuma, amelynél kis hidraulikai mederellenállás nagy kitermelhető vízhozammal párosul. Hasonló okok miatt nem állandósul a mederkotrások hatására időlegesen megnövekedett vízhozam sem, ugyanis a vízbeáramlás hamarosan kialakítja a kolmatált réteget A parti szűrésű víztermelés tehát védi magát a mederbeni beavatkozásokkal szemben. Saját vizsgálatunkból és a hivatkozott üzemi tapasztalatokból együttesen arra következtethetünk, hogy a parti szűrésű rendszer önbeálló, visszacsatolt rendszer. A mederfenék hidraulikai ellenállása nem állandó Kapcsolat létezik a depresszió és a mederellenállás között, amit b 0 = b 0(s) alakban írhatunk föl. A megfejtendő függvénykapcsolat alakulásában valószínűleg több tényező játszik szerepet, amelyek közül a teljesség igénye nélkül az alábbiakat soroljuk föl: a mederfenék anyaga, a mederfenék élővilága, vízhőmérséklet, folyóbeli vízsebesség, vízminőség (beleértve a szerves és szervetlen lebegőanyag tartalmat is), stb. 3. A parti szűrésű víztermelés szempontjából számításba vehető aktív mederszélesség meghatározása a kísérlet eredményei alapján 3.1. Az aktív mederszélesség matematikai úton történőlevezetése Folyó melletti, a vízéi mentén telepített galéria jellegű megcsapoló létesítmény vízhozamának folyóból származó mennyiségét a szakirodalomban több szerző vizsgálta. A meder alatti nyomásvonal egyenletéül különböző függvényeket határoztak meg. Léczfalvy S. (1980) pl. sinus-hiperbolikus függvényt vezetett le, míg Székely F (1981) cosinus-hiperbolikus függvényt tartalmazó megoldást kapott. Az orosz irodalomban található adatok szerint (Bocsever F. M, 1965) a nyomásvonal egyenletét egy sinus-hiperbolikus és egy cosinus-hiperbolikus függvény összegeként állították elő, feszített tükrű, állandó vastagságú vízvezető réteget, korlátlan szélességű folyót, állandó mederellenállást, és a mederből történő kiszivárgás meder alatti depresszióval egyenesen arányos voltát, valamint permanens víztermelési állapotot feltételezve. Ezen utóbbi megoldás kiindulási differenciálegyenlete a következő volt: Rétegjellemzö I. helyszín II. helyszín III. helyszín v (m/nap) 0,12 0,25 0,34 AH (m) 0,08-0,10 0,08+0,10 0,12+0,14 mo (m) 0,05+0,10 0,05+0,10 0,05+0,10 1 (m/m) 0,8+2,0 0,8+2,0 1,2+2,8 k. (m/nap) 0,06+0,15 0,13+0,31 0,12+0,28 6o (l/nap) 1,2+1,5 2,5+3,1 2,4+2,8 E (nap) 0,6+0,3 0,3+0,4 0,3+0,4
