Hidrológiai Közlöny, 2022 (102. évfolyam)
2022 / 4. szám
Nyíri G. és társai: Tartózkodási idő vizsgálata csápos kutak esetében 63 kus értelemben véve azt az időtartamot értjük, ami alatt a folyó medréből a vízadó rétegbe belépő vizrészecske a függőleges kút szűrőjéig, vagyis a kút által meghatározott henger palástjáig elér. Csápos kutak esetében viszont a kút geometriája miatt ez a megközelítés nem alkalmazható. A csápok különböző irányban, hosszban és magasságban történő kihajtása miatt a szürőfelület nem egy függőleges hengerpalásttal, hanem vízszintesen orientált, több irányban kinyúló hengerpalásttal közelíthető. Ennek vizsgálatára korábbi munkánk folytatásaként (Nyíri és társai 2019) olyan elméleti modellt építettünk, aminek segítségével a termelt hozam és a folyó kölcsönhatása figyelhető. A modell főbb paramétereit az 1. táblázat mutatja. 1. táblázat. Az alkalmazott modell főbb paraméterei Table 1. Main parameters of the applied model Modellparaméter Érték Modell vastagsága (m) 24 Modell hossza K-Ny irányban (m) 850 Modell hossza E-D irányban (m) 600 Folyó szélessége (m) 250 Folyó mélysége (m) 12 Mederkapcsolati hatásfok (m2/nap)/(m2) 170 Csápok mélysége (m) 21 Csápos kút hozama (1. eset) (m3/d) 60 000 Csápos kút hozama (2. eset) (m3/d) 40 000 Csápos kút hozama (3. eset) (m3/d) 20 000 Csáphossz (m) 60 Csápok belső sugara (m) 0,15 Szivárgási tényező (m/s) l,7xl0'3 Vertikális anizotrópia (Kh/Kv) (-) 1 A modellszámítások során két kúttípust alkalmaztunk (1. ábra). A kúttípusok közös jellemzője, hogy a csápok a folyó felé, vagy a folyóval párhuzamosan vannak kihajtva, a háttér felé nincs kialakítva csáp, valamint alkalmazásuk gyakorinak mondható a parti szűrésű rendszerek víztermelésénél (Houben és társai 2021). Ezen csápelrendezés használata akkor kerül előtérbe, amikor a folyó felőli utánpótlódást kívánjuk megnövelni (Moore és társai 2011). Ezen kúttípusok kiválasztásának másik oka, hogy a véges differencia módszernél alkalmazott rácsháló ezen csápirányok esetén fedi le egyértelműen a csápokat, ezáltal biztosítva azt, hogy a cellákban a vízforgalom egyértelműen definiálható legyen. A kutak elhelyezéséről elmondható, hogy a kútakna a modellezett terület közepére került, ezáltal minden csáp a cellák közepén halad át. A középre történő elhelyezés biztosítja a modell szimmetriáját, tehát a hozamértékek és a kialakuló áram vonalak a modell Kelet-Nyugat irányú középvonalára szimmetrikusak. A szimulált csápos kutak csápjai 60 m hosszúak, átmérőjük pedig 0,3 m. Ezen kúttípusok folyóhoz viszonyított helyzetét 10 m és 80 m-es intervallumban változtattuk. Ezzel a vizsgálattal elsősorban a folyóhoz közeli régióban történő változásokat szerettük volna követni, mivel ezekben a távolságokban érvényesülhet legmarkánsabban a folyó hidraulikai hatása. A csápos kút és a folyó elrendezésének sematikus vázlatát az 1. ábra mutatja. 1. ábra. A vizsgált csápos kúttípusok csápjainak elrendezése Figure 1. The arm-layout of the investigated well types A MODELLSZÁMÍTÁSOK EREDMÉNYEI A parti szűrésű rendszerekre telepítendő kutak esetében több tényező befolyásolja a kitermelhető hozamot, a kialakuló potenciálszinteket, valamint a termelt víz vízadóban eltöltött idejét. A fenntartható módon kitermelhető vízmennyiséget befolyásolja maga a földtani környezet, ahova az adott csápos kutat telepítjük, a kút műszaki kialakítása, valamint a folyóhoz viszonyított helyzete. Ezek közül a földtani adottság egy olyan tényező, amelyet csak nagyon kis mértékben, vagy egyáltalán nem tudunk megváltoztatni. Ilyen tulajdonság a vízadó réteg szivárgási tényezője, porozitása, a mederkapcsolati hatásfok, az inhomogenitás stb. Egy új kút telepítésénél azt tudjuk megadni, hogy milyen távol legyen a kútakna a folyótól, valamint a csápokat milyen számban, irányban és hosszban hajtsuk ki. Megválaszthatjuk továbbá a kút üzemelése során termelt hozamot, amely a vízigényekhez kell. hogy igazodjon. Ezen műszaki paraméterek optimális megválasztásával el tudjuk azt érni, hogy a csápos kút üzemelése során kedvező hidraulikai körülmények alakuljanak ki. Ilyen optimális körülmény lehet például, hogy a kút kevés vizet termeljen a háttérből és a vízadóban való minimális tartózkodási idő kritériuma is teljesüljön. A csápos kutak telepítése esetén az alábbi követelményeket támasztjuk tehát az üzemelő rendszerrel szemben: • képes legyen a vízigény kielégítésére, • a háttérből származó víz aránya alacsony legyen, • a termelt víz töltsön elég időt a vízadó rétegben annak érdekében, hogy a parti szűrés folyamata a legnagyobb tisztítási hatásfokkal működjön. A megfelelő kialakítás megválasztásához azonban tudnunk kell, hogy milyen mechanizmusok játszódnak le a csápok számának és irányának változtatása esetén, illetve a folyótól való távolság változtatásának esetén. Munkánk során ezen mechanizmusokra próbáltunk rávilágítani. Első lépésként a folyóból indított vízrészecskék útvonalát vizsgáltuk meg, amelynél rögtön szembetűnik az a jelenség, hogy a folyóból indított vízrészecskék nem egy időpontban érik el a csápokat. Lesz olyan vízrészecske, ami hamar odaér a csáp falához és van olyan, ami hosszabb időtartamot tölt a vízadó rétegben. Ezt a jelenséget szemlélteti a 2. ábra.
