Hidrológiai Közlöny 1980 (60. évfolyam)

4. szám - Aujeszky Géza–Dr. Karácsonyi Sándor: Partiszűrésű kút vízminőségét befolyásoló belépési sebesség és tartózkodási idő elemzése

154 Hidrológiai Közlöny 1980. 3. sz. Partiszűrésű kút vízminőségét befolyásoló belépési sebesség és tartózkodási idő elemzése AUJESZKY GÉZA* DB. KARÁCSONYI SÁNDOR* 1. Bevezetés Környezetünk és vele együtt vizeink növekvő szennyeződési veszélyeztetettsége [9] a partiszűrésű vízellátás tekintetében is a jó vízminőség biztosításának, illetve megőrzésének ad fokozott hangsúlyt. Partiszűrés esetén a vízvezető rétegben lezajló természetes szűrési folyamat igen összetett és egymással kölcsönhatásban álló fizikai, kémiai, valamint biológiai folyamatok formájában megy végbe [3, 5]. Egyesek közülük döntően a nyersvíznek a szűrőkőzegbe való belépésénél, illetve a belépést közvetlenül követő szűrőszakaszokon játszódnak le. Itt történik a felszíni vízben levő lebegő anyagok fizikai kiszűrése, a kémiai változások, esetleges kiválások egyrésze, valamint jelentős itt az élőszervezetek szerepe (biológiai hártya). Más folyamatok viszont a szűrőközegben való fokozatos előrehaladás közben következnek be, eközben is változó intenzitással, esetleg módosuló jelleggel. A fentieket figyelembe véve a partiszűrésű víz minőségének vizsgálata szempontjából célszerű a rétegben lejátszódó folyamatok lépésről-lépésre történő, a víz útját folyamatosan nyomonkísérő követése. Ugyancsak igen fontos — a belépő nyersvíz minőségének meghatározó jellegén túl — a rétegbe belépő vízsebesség, valamint a vízrészek kútba való bejutásáig felmerülő tartózkodási idő ismerete. Ez a tanulmány a FTI-nél ilyen irányban végzett vizsgálataink harmadik közleménye. Korábban [1, 2] elsősorban galéria jellegű vízkivételek (galéria, sűrűn telepített kutakból álló kútsor) esetére vonatkoztattuk vizsgálatainkat. Most a felszíni víz — vízfolyás, tó (továbbiakban: folyó) — partjára telepített egyedi kút esetén vizsgáljuk a víz útját követve a vízminőség szempontjából lényeges szivárgási sebesség, illetve tartózkodási idő alakulását. 2. A számítási módszer és a modell kiválasztása Vízparti egyedi kút esetén a folyó felől — felülnézetben szemlélve — különböző íves áramlási pályák mentén érkezik a kútba a víz (Íja ábra). Ily módon, ellentétben a galéria jellegű vízkivételek esetével, a kútba bejutó vízrészecskék különböző hosszúságú utak megtétele után érkeznek meg a kúthoz aszerint, hogy melyik áramvonal mentén mozognak. Ennek megfelelően különböző az egyes * Földmérő és Talajvizsgáló Vállalat (FTI), Budapest. vízrészecskék rétegbeli tartózkodási ideje, de különböző a felszíni vízből a rétegbe való belépési sebességük és a rétegbeli szivárgás során fellépő sebességük is. A kút körül kialakuló depressziós tér egyébként igen változatosan alakidhat (2ja és 2jb ábrák) aszerint, hogy — a benne létrejövő szivárgás szabad tükrű-e, vagy vízzáró fedőréteg jelenléte miatt nyomásalatti; — a folyó a vízvezető réteget teljes egészében (a vízzáró feküig) átmetszi-e, vagy csak részlegesen harántolja azt; — a folyó partja közel függőleges falú-e, vagy lapos lejtésű rézsűje van; — a meder kolmatálódott-e, vagy sem; stb. Ennek megfelelően a kialakuló áramkép meghatározása is különféle modelleket feltételező matematikai eljárásokkal lehetséges, melyek legtöbbször a valóságos helyzet bonyolultsága miatt közelítéseken alapulnak és gyakran a konform leképezés módszerét hívják segítségül. A folyót olyan tápláló határnak tekintve, mely mentén a vízparti kút szivattyúzása ellenére nem csökken a vízszint — a szakirodalomban [11] a vízparti kút körül kialakuló áramkép szempontjából a vízfolyás hatását egy ún. ,,tükör kút" hatásával helyettesítik. A „tükörkiit" egy olyan képzeletbeli kút, mely helyileg a valóságos kút vízpartra vetített tükörképe és éppen akkora vízhozamot nyel, mint amekkora vízhozammal a valódi kutat szívjuk. A vízfolyás hatásának „tükörkúttal" való közelítése szigorúan véve természetesen csak több feltétel teljesülése esetében lehetséges. Ilyen például (2jb ábra), hogy a folyó a vízadó réteget teljes egészében (a feküig) átmetszi; partja közel függőleges falú és nem kolmatálódott; a folyóbeli vízszint állandó; a vízvezető réteg vagy nyomásalatti, vagy ha szabadtükrű, akkor a kútbeli leszívás a vízzel telt rétegvastagsághoz képest kicsi és a felületi hatások (beszivárgás, párolgás) elhanyagolhatók. Ugyanakkor bizonyos esetekben a fenti feltételek részbeni nem teljesülése esetén is (pl. kolmatált mederoldal, rézsűs part, részlegesen bevágódott meder) közelítőleg megengedhetőnek tartják [6, 11] a „tükörkutas" eljárást, de ekkor a tápláló határ szerepet betöltő tükrözési tengelyként a folyó víztükrének a kútfelőli széle helyett célszerűen egy, a kúttól ennél távolabbra húzódó, megfelelő mértékben párhuzamosan eltolt egyenest tekintik. A tanulmányban a továbbiakban közölt levezetések és számpéldák esetén a 2/b ábrának megfelelő adottságokat vesszük alapul, mely esetben a vízmozgás közelítőleg síkáramlásnak vehető.