Hidrológiai Közlöny 1993 (73. évfolyam)
5. szám - Völgyesi István: Mederkapcsolati hatásfok; a parti szűrésű víztermelés fontos paramétere
262 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 1993. 73. ÉVF., 1. SZÁM (AL). Ennek a távolságnak fizikai értelme is van: ha itt egy mederellenállás nélküli folyót képzelünk el, ennek ugyanolyan hatása lenne a kútra, mint a tényleges távolságban lévó', de mederellenállással rendelkező folyónak. - Az (SD-SL)/SD aránnyal, melyet mederkommunikációs tényezőnek, vagy %-os értékben mederkapcsolati hatásfoknak (MH%) nevezhetünk. Értéke elméletileg 0% és 100 % között változhat. A mederkapcsolati hatásfok a felszíni víz és talajvíz kölcsönhatását átfogóbban jellemzi, mint a mederellenállást kifejező A77 és AL mennyiségek, mert ez utóbbiak értéke a kút hozamától is függ. Az MH% esetében viszont az s D és s L is nő a kút növekvő hozamával, de arányuk alig változik. Mindenesetre: bármelyik mederellenállást vagy mederkapcsolatot kifejező paramétert választjuk is, azok valamelyikét alkalmazni kell egy folyó tényleges hatásának megítélésekor. A folyó hatását mindenképpen csak „gyengítve" vehetjük figyelembe, akár a folyó vízszintjének talajvizet befolyásoló hatásáról, akár pedig a folyóból a rétegbe utánpótlódó vízmennyiség meghatározásáról van szó. A közvetlen kapcsolat feltételezése jelentős hibákhoz vezethet. A mederkapcsolati hatásfok mellett a folyóból történő utánpótlódást jellemezheti természtesen a fenéken kialakult rossz vezetőképességű réteg vastagsága és szivárgási tényezője is, melyeket az 1. ábra jelölései szerint a b=kJm Q hányadosba vonhatunk össze. Ez nem más, mint az eltömődött fenékréteg függőleges irányú hidraulikai ellenállásának reciproka, tehát vezetőképessége. (Diemenziója d' 1, nem azonos a m 2d~ l dimenziójú transzmasszivitással.) Másképp fogalmazva ez a hányados egyértelmű a mederfenék 1 m 2-ín átszivárgó vízhozammal 1 m-ts vízszintkülönbség hatására. Ha azonban a folyóvízzel történő kapcsolat számítása a b paraméter alkalmazásával történik, akkor még külön figyelembe kell venni azt a többletellenállást is, ami a vízvezető réteg nem teljes harántolásából származik. Ilyen értelemben tehát a mederkapcsolati hatásfok a b vezetőképességnél is általánosabb érvényű paraméter. 3. A Hantush-Lapsin egyenletek Mint láttuk, a mederkapcsolati hatásfok két nyomásvonal ismeretében határozható meg; a Dupuit-görbe mellett ismernünk kell a folyó felől érkező utánpótlódás következtében kialakult nyomásvonalat is. Ez utóbbit Hantush (1966) és Lapsin (Bocsever, Lapsin, Oradovszkaja 1979) egyenleteinek segítségével állíthatjuk elő. A két szerző egymáshoz hasonló módszerrrel vizsgálta egy kút környezetében a szivárgó vízmozgást, akkor, ha a kút nem csak a rétegből, hanem a közelben lévő nyílt meder alatt ebből a mederből is táplálkozik, mégpedig a meder alatt kialakult leszívással arányos felületi utánpótlódás formájában. Mindkét megoldás szerint a part menti kút körüli teret két zónára osztjuk. A folyópartig teijedő A zónában, illetve a túlparton lévő B zónában a leszívások: .-fi-te. 5 = 2Ír( / ]~ / 2) (i) (2) A képletek teljes kutakra vonatkoznak, feltételezve, hogy a T=km transzmisszivitás független a depressziótól. Az 7-vel jelölt mennyiségek fejezik ki a mederfenék eltömődéséből és a nem teljes harántolásból származó ellenállásokat. Meghatározásuk általános esetben Fourier-integrálokkal történhet, ha azonban a depressziós görbét csak a folyópartra merőleges szelvényben akaijuk számítani, akkor (közelítően) a következő egyszerűbb kifejezések használhatók: 71 = exp (Ajjc) Ei(kix) 7 2 = exp fex)Eí(7^c) Az eddigi képletekben: p=x + x„ r = x -x a x = a(x' + x B) a = y/k 0 /T 1m a x' = x (az A zónában) x'= -x-2c (a B zónában) c = ac Xj = the \r, = cthc Ei a Theiss-féle kútfüggvény (integrál exponenciális) jele, végtelen sorral határozható meg. A többi mennyiség a 7. ábrán szerepel. Említést érdemel, hogy ha a folyó fenekén nincs eltömődést okozó réteg (m o=0), és ugyanakkor a folyó teljes vastagságban harántolja a vízvezető réteget, akkor Ii=I 2=0, így az (1) egyenlet a Forcliheimer öszszefüggéssel válik azonossá, a (2) pedig nem értelmezhető (ilyen esetben a folyó túlpartján valóban nem alakulhat ki leszívás). Fenti összefüggéseket Székely (1981) és Aujeszky (1985) részben már ismertették a magyar szakirodalomban is, de az 7 függvények számszerű meghatározására nem tértek ki. A jelenleg közölt formulák az eredeti külföldi kiadványokban hibásan szereplő képletek javításával, illetve további egyszerűsítések után születtek, és a Fourier-integrállal elérhető pontos megoldáshoz képest (a gyenge mederkapcsolatok, tehát a nagy mederellenállások tartományában) maximálisan 10 %-os hibával terheltek, úgy, hogy a valódi 7 értékek mindig kisebbek. 4. A mederkapcsolati hatásfok meghatározása Az (1) és (2) egyenletek általánosabban az s L = (Q,x, T va) alakban írhatók. Ha egy Q hozammal szivattyúzott kút mellett a leszívási görbe x távolságban lévő pontját (az A/77% számításánál x=x„) meg akaijuk határozni, akkor ismernünk kell a T, és a paramétereket is. Ehhez próbaszivattyúzást kell végeznünk, melynek során a leszívási görbe helyzetét több piezométerben megmétjük, majd az így kiadódó x-s L értékpárokból következtetünk a 7, és a paraméterekre. Három ismeretlen lévén, legalább három piezométerre van szükség, célszerűbb azonban négyet, de inkább hatot telepíteni a szívott kút vonalában, a folyó
