Vízügyi Közlemények, 1988 (70. évfolyam)

1. füzet - Székely Ferenc: Szivárgási és advekciós transzportfolyamatok numerikus modellezése rétegzett hidrogeológiai rendszerben

Szivárgási és advekciós transzportfolyamatok numerikus modellezése... 9 rétegekből ill. azok irányába, külső utánpótlás-megcsapolás (természetes vagy mesterséges beszivárgás, párolgás, víztermelés, stb.), végezetül pedig készletváltozás. Ez utóbbi folyamat a nyomás időbeni változásával arányos, a telített zónában rugalmas, a szabad talajvízfelszínen pedig gravitációs tározódás történik. A jó vízvezető rétegekre telepített kutak vízadó képessége gyakorlati szempontból általában megfelelő, ezért ezeket a rétegeket röviden vízadó rétegeknek is nevezzük. A gyengén áteresztő rétegek hidraulikai folyamatai : a fedőben és a feküben települő vízadó rétegek (k= 1 esetében felszíni vizek) nyomáskülönbségétől függő függőleges szivárgás, valamint rugalmas készletváltozás. A vázolt, közelítő hidraulikai elmélet tehát a gyengén áteresztő rétegekben függőleges átszivárgással, a vízadókban pedig laterális áramlással számol. Térbeli szivárgás esetében ez az egyszerűsítés akkor engedhető meg, ha vízadó rétegek áteresztőképessége lényegesen, legalább 50-100-szor meghaladja a gyengén áteresztő rétegek áteresztőképességét. Ellenkező esetben a pontos hidraulikai megoldást függőleges irányban fokozatosan növekvő, határesetben 1 /nl nagyságrendű modellhiba terheli. A függőleges átszivárgás elméletén alapuló modellt a fentiek alapján kvázi-háromdimenziós áramlási modellnek is nevezhetjük. Az oldatok töménységének számításakor a következő transzportfolyamatokat veszszük figyelembe (Székely 1987): - advekció vagy áramvonal menti egydimenziós terjedés; - keveredés a vízadó rétegekben. Laterális keveredés alakul ki a különböző szinguláris pontok (kutak, források, áramlási nyeregpontok) környezetében. A kémiai diffúzió, valamint a jelentős rétegirányú áramlási sebesség hatására fellépő keresztirányú mechanikai diszperzió következtében a fedőből ill. feküből beszivárgó szennyeződések egy idő után a rétegvastagság mentén elkeverednek. Amennyiben a rétegvastagság kicsi és a vele fordítottan arányos elkeveredési idő elhanyagolható, akkor alkalmazható az azonnali vagy pillanatszerű fuggély menti elkeveredés modellje. A COM AD transzportmodell (Székely 1986a) a gyengén áteresztő rétegekben a függőleges terjedési időt elhanyagolja, ezért alkalmazása csak kis rétegvastagság mellett (pl. parti szűrésű rendszerekben) javasolható. Kémiailag stabil szennyezőanyagokat vizsgálva csak a radioaktív bomlás és a szintén pillanatszerű, vagy másnéven egyensúlyi szorpció folyamataival számolunk. Ismeretes, hogy a szennyezőanyagok töménysége más transzportfolyamatok (diffúzió, mechanikai diszperzió) és a kémiai reakciók hatására is változik. Ezek modellezésére a nehézségek ellenére nagyszámú külföldi példa ismert. A parti szűrésű vízbázisok védelmével kapcsolatban szerző jelenleg a mechanikai diszperzió és a szivárgás során fellépő legfontosabb kémiai reakciók modellezésével foglalkozik. 1.3. A FSRADAM folyamat változói A FSRADAM folyamat független változói az x.y.z.k geometriai változók, valamint a t idő. A legfontosabb, ún. elsődleges függő változók a H piezometrikus nyomáseloszlás és а С töménységmező. A t időtől függő változók a vízadó rétegekben két- (x,y), a gyengén áteresztő rétegekben pedig háromdimenziós (x.y.z) eloszlást mutatnak. A modell másodlagos függő változói a H nyomástérhez tartozó y áramvonal függvény, a szivárgó víz fluxusának vektora /= - К gradH, továbbá ennek x, у és z irányú komponensei,