Hidrológiai Közlöny, 2022 (102. évfolyam)
2022 / 4. szám
62 Hidrológiai Közlöny 2022. 102. évf. 4. szám Tartózkodási idő vizsgálata csápos kutak esetében Nyiri Gábor*, Kovács Balázs*, Zákányi Balázs*, Szűcs Péter* ** * Miskolci Egyetem, Műszaki Földtudományi Kar, Környezetgazdálkodási Intézet, 3515 Miskolc, Miskolc-Egyetemváros (E-mail: hgnyg@uni-miskolc.hu) ** MTA-ME Műszaki Földtudományi Kutatócsoport, Miskolci Egyetem Környezetgazdálkodási Intézet Kivonat Magyarországon a parti szűrésű rendszereken alapuló ivóvízellátás aránya 35-40%, de a távlati ivóvízbázisaink jelentős része is ilyen rendszerekre települ. Ezen vízbázisok fontos paramétere az elérési - vagy más szemszögből megközelítve - a tartózkodási idő, amely megmutatja, hogy a folyóból adott pillanatban a vízadóba jutó vízrészecske mennyi idő alatt éri el a termelőkutat, valamint ebből kifolyólag mennyi ideig tartózkodik a vízadó rétegben a szűrési fázis alatt. Munkánkban a parti szűrésű vízbázisok jellemző víztermelő műtárgyával, a csápos kutakkal foglalkozunk részletesebben, amelyek a magyarországi parti szűrésű vízbázisok termelésében kiemelt szerepet játszanak. Előnyük a függőleges kutakkal szemben, hogy a horizontális kialakítással egy kút telepítése esetén megnövekszik a hasznos szűrőfelület, így nagy mennyiségű víz kitermelésére alkalmasak. Ezen kártípusok esetében speciális kialakításuk miatt az elérési-, illetve a tartózkodási idő értelmezése nem magától értetődő. Tanulmányunkban véges differencia módszert alkalmazva vizsgáljuk a csápos kutakhoz tartozó tartózkodási időt és annak változását. Kulcsszavak Parti szűrés, csápos kút, elérési idő, tartózkodási idő, MODFLOW modell. Investigation of residence time in case of horizontal collector wells Abstract In Hungary, the proportion of drinking water supplied by riverbank filtration systems can reach 35-40%, however a significant part of our long-term perspective drinking water bases also relies on this type of groundwater. An important parameter of these water bases is the access time - or approached from a different perspective - the residence time, which shows how long it takes for the water particle seeping into the aquifer from the river at a given moment to reach the production well and, as a result, how long it stays in the aquifer layer during the filtration process. In our work we deal with the characteristic water-producing artefact of riverbank filtered water bases, the horizontal collector wells, which account for a significant proportion of the production of riverbank filtered water bases in Hungary. Their advantage over vertical wells is that with the horizontal design, when installing a well the useful filter surface increases, so they are suitable for extracting a large amount of water. In the case of these types of wells - due to their special design - the interpretation of the reach and residence time is not self-evident. In our study, we use the finite difference method to examine the residence time of horizontal collector wells and its changes. Keywords Riverbank filtration system, horizontal collector well, access time, residence time, MODFLOW model. BEVEZETÉS Parti szűrés során a felszíni víz közelében telepített víztermelő műtárgyak (aknakút, csőkút, csápos kút, galéria) segítségével vizet termelünk, amely során depressziós tér alakul ki a kutak környezetében. A víztermelés eredményeképpen a műtárgy környezetében a hidraulikus gradiens is változik (Rózsa 2000, Kármán 2013). A hidraulikus gradiens változásával szivárgás indul meg a folyó és a háttér felől egyaránt. Megfelelő mederkapcsolat esetén a folyó felől nagyobb arányban (több, mint 50%-ban) történik az utánpótlódás, ekkor beszélhetünk parti szűrésről (Ray és társai 2002). A folyamat során olyan természetes szűrési folyamat alakul ki a felszín alatti üledékes közegben, amelynek eredményeképpen a termelt víz akár ivóvíz minőségűre is tisztulhat. A parti szűrésű vízbázis jogszabályban megfogalmazott definíciója a következő:,.felszíni víz közelében lévő felszín alatti vízbázis, melyben a vízkivételi müvek által termelt víz utánpótlódása 50%-ot meghaladó mértékben a felszíni vízből történő beszivárgásból származik" (123/1997 (VII. 18.) Korm. rendelet). Tehát ajelenlegi jogszabályi környezet nagymértékben támaszkodik a folyóhányad mértékére, de nem tárgyalja az elérési időt, ami alatt a vízrészecske a folyóból a termelőkútig eljut. A jogszabályban lévő fogalom tehát nem köti elérési időhöz a parti szűrés fogalmát, azonban ezen rendszerek biztonságos üzemeltetése esetében fontos tudnunk azt, hogy az adott vízrészecske milyen úton és mennyi idő alatt éri el a termelőkutat, vagyis fontos ismernünk azt, hogy a termelt víz mennyi ideig tartózkodik a vízadó rétegben. A tartózkodási idő magasabb értéke esetén ugyanis a víztermelő rendszer kedvezőbb vízminőséget biztosít számunkra (Öllös 1998). ALKALMAZOTT MÓDSZER Munkánkban a hidrodinamikai modellezés eszközét választva vizsgáltuk a csápos kutakhoz tartozó elérési időt. A számításokhoz a Groundwater Modeling System 10.1-es verzióját alkalmaztuk, a szimulációkat MODFLOW környezetben végeztük el. A véges differencia módszert alkalmazó MODFLOW szoftver egyik modulja a Revised Multi-Node Well (MNW2) csomag, amelyet több szinten szűrőzött kutak, horizontálisan, valamint ferdén fúrt kutak hidraulikai modellezésére fejlesztettek ki (Konikow és társai 2009). Korábbi munkáinkban már igazoltuk, hogy ezen modul alkalmas a csápos kutak radiális kialakítását is kezelni, ezáltal megbízhatóan használható csápos kutak hidraulikai szimulációjára is (Nyiri és társai 2019, Székely és társai 2021). A tartózkodási idő vizsgálata a MODFLOW MODPATH moduljával történt, amely a vízrészecskék útjának és vízadóban eltöltött idejének követését teszi lehetővé (Kovács 2004). Az elérési idő fogalma alatt klasszi-
