Hidrológiai Közlöny, 2019 (99. évfolyam)
2019 / 4. szám
35 Horizontális és csápos kutak hidraulikai modellezése különböző számítási eljárások segítségével Nyiri Gábor*, Székely Ferenc*, Zákányi Balázs*, Szűcs Péter** * Miskolci Egyetem, Környezetgazdálkodási Intézet Miskolc, Egyetemváros, 3515, hgnyg@uni-miskolc.hu ** MTA-ME Műszaki Földtudományi Kutatócsoport, Miskolci Egyetem, Környezetgazdálkodási Intézet Kivonat Magyarországon az ivóvízellátás nagyjából 35 %-ban parti szűrésű vízbázisokra épül, valamint távlati ivóvízbázisaink jelentős része is erre a felszín alatti víztípusra támaszkodik. Munkánkban a parti szűrésű vízbázisok jellemző víztermelő műtárgyával, a csápos kutakkal foglalkozunk, melyek a magyarországi parti szűrésű vízbázisok termelésének jelentős hányadát adják. Előnyük a függőleges kutakkal szemben, hogy a horizontális kialakítással, egy kút telepítése esetén megnövekszik a hasznos szűrőfelület. Ezen kúttípusok hidraulikai viszonyait vizsgáljuk különböző számítási módszerek segítségével. A parti szűrésű rendszerekről elmondható, hogy igen változatos földtani felépítéssel és összetett hidraulikai viszonyokkal rendelkeznek. Ezen bonyolult hidrogeológiai körülmények modellezési lehetőségeit tovább nehezíti a csápos kutak alkalmazása. Munkánkban ezen modellezési problémákra keresünk megoldási lehetőségeket. Tanulmányunkban egy fél-analitikus, valamint egy véges differencia módszert alkalmazunk a termelés hatására kialakult vízszintek meghatározására, permanens állapotban. Vizsgálatunk során két jellemző kútgeometriával dolgoztunk. Egyik esetben egy egyirányban, horizontálisan telepített kút, másik esetben pedig egy ötágú csáposkút környezetében számítottuk ki a kialakuló vízszinteket. A számítási eredmények összehasonlításával megbizonyosodhatunk a módszerek alkalmasságáról, és jobb képet kaphatunk a csápos kutak hidraulikai viszonyairól. A számított vízszinteket összevetettük független számítási eredményekkel. Ezen eredményeket felhasználva a továbbiakban célunk valós földtani viszonyokban telepített kutak komplex hidrodinamikai vizsgálata. Kulcsszavak Parti szűrés, csápos kút, kúthidraulika, hidraulikai modellezés, Multi-Node Well 2. Hydraulic modelling of horizontal and radial collector wells using different calculation methods Abstract In Hungary, approximately 35% of drinking water supply is based on riverbank-fdtrated water resources, and a significant part of our long-term drinking water bases rely on this type of groundwater. In our work, we are dealing with the typical water-producing structure of riverbank filtration systems, the radial collector wells, which produce a significant part of the water production in Hungary, especially in Budapest. Their advantage over vertical wells is that with the horizontal design, the installation of a well increases the effective filter surface. The hydraulic conditions of these types of wells are examined using different calculation methods. Riverbank filtrated systems are characterized by a wide variety of geological structures and complex hydraulic conditions. The modelling possibilities of these hydrogeologic conditions are further complicated by the use of Ranney collector wells. Recognizing this situation, we were looking for solutions to these modelling problems. In our study, we used a semi-analytical and a finite difference method to determine the water levels generated by production in steady state condition. Two typical well types were tested: a horizontally installed well, and a radial collector well with five arms. By comparing the results of the calculations, we can verify the suitability of the methods and get a better view of the hydraulic conditions of the radial collector wells. The calculated water levels were compared with independent calculation results. Using these results, we aim to further carry out complex investigation of the hydrodynamics of wells in real geological conditions. Key words Riverbank filtration system, horizontal collector well, Ranney well, well hydraulics, hydraulic modelling, Multi-Node Well 2. BEVEZETÉS Hazánk ivóvízellátásának nagyjából 95 %-a felszín alatti vizekből ered (Ilyés és társai 2017), melyben fontos szerepet játszanak a parti szűrésű vízbázisok. Az egyre sűrűbben tapasztalható időjárási szélsőségek hatással lehetnek ezen vízbázisok után-pótlódására is (Ilyés és társai 2016). A parti szűrés jogszabályban foglalt definíciója a következő: „felszíni víz közelében lévő felszín alatti vízbázis, melyben a vizkivételi művek által termelt víz utánpótlódása 50%-ot meghaladó mértékben a felszíni vízből történő beszivárgásból származik” (123/1997. (VII. 18.) Korm. rendelet). Arányait tekintve az ivóvízellátás 35-40%-a parti szűrésű rendszerekre támaszkodik. Ezen vízbázisok jelentőségét fokozza, hogy távlati ivóvízbázisaink 70-75%-a ilyen folyóparti környezetben helyezkednek el (Kármán 2013). Jellemző továbbá ezen vízbázisokra, hogy előfordulásuk változatos, valamint összetett geológiai, hidrogeológiai viszonyokkal rendelkeznek. A vízkivételhez kapcsolódóan különböző műszaki megoldások ismeretesek, melyek még összetettebbé teszik ezen vízbázisok hidraulikai modellezését. A víz kitermelését tekintve többfajta műtárgy használatos: galéria, függőleges kút, valamint a kutak egy speciális fajtája, a csápos kút. A változatos műszaki kialakítás és hidrogeológiai körülmények ellenére a modellezési gyakorlat jelentős egyszerűsítéseket használ (vertikális helyettesítő kutak, egyszerű peremfeltételek). Munkánkban ezen csápos kutak hidraulikai vizsgálatával foglalkozunk, több számítási módszert öszszehasonlitva. A numerikus modellezés során a MODFLOW MNW2 modulját használtuk, amely véges
