187530. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés folyó- vagy állóvíz medre alati porózus anyagban uralkodó folyadéknyomás meghatározására
1 187 530 2 feletti víztér nyílt felszíne alá vezethető ágvezeték, másrészt ez utóbbi leágazási helyével átellenes oldalon légtelenítő készülék csatlakozik, és/vagy a csővezetékbe vízminta vételét lehetővé tevő szerkezet van beépítve. A találmány legfőbb előnye, hogy segítségével ellenőrizhetők a kutakat tápláló szűrőfelületekben végbemenő folyamatok, miáltal lehetőség nyílik ennek a rendkívül értékes szűrővagyonnak a megvédésére. A találmány folyó- vagy állóvíz medre alatti porózus anyagban uralkodó folyadéknyomás meghatározására szolgáló eljárásra és berendezésre vonatkozik. Olyan természeti adottság esetén, amikor valamely élővíz alatt, illetve környezetében kavicsréteg van, az ivóvíz beszerzésére kézenfekvő lehetőség az ún. partiszűrésü kutak alkalmazása. Budapest vízellátásában jelenleg is ez a vízbeszerzési mód az uralkodó: a Dunából a kavicsteraszba beszivárgó vizet partiszűrésű kutakkal termelik ki, és juttatják a főváros ivóvízhálózatába. A kutak működtetésével, általában vízszintjének süllyesztésével ennek következtében a vízfolyás alatt húzódó kavicsteraszban nyomáskülönbség előidézésével a vízvezető rétegen keresztül az élővíz alatti szűrőréteget aktivizálják : a nyomáskülönbség hatására a folyóvíz behatol a kavicsrétegbe, és azon átszivárog a vízkivétel helyére. A folyóvíznek a kavicsrétegbe történő belépésénél egy összetett, igen hatásos mechanikus-biológiai-biokémiai szűrési folyamat zajlik le, amelyet a szakirodalom lassú, vagy ultralassú szűrésnek nevez. Ez a lassú szűrési folyamat gyakorlatilag a mederfenék térségében zajlik le és a szűrőréteg alatti réteg tulajdonképpen a szűrletnek a vízkivételi hely felé történő továbbvezetésére szolgál. Ez a szűrési mechanizmus valamely folyó (pl. a Duna) kialakulása óta szakaszosan, és váltakozó irányokban ugyan, de állandóan működött; azaz, a vízszint emelkedésének időszakában a vízvezető réteget e szürőfelületen keresztül töltötte a folyó, apadó vízálláskor viszont az ellenkező folyamat játszódott le. A kutak megépítésével és azok működtetésével a meder alatti vízáramlást lényegében egyirányúsították, vagyis az áramlás mindig a meder felől a kutak felé irányul. Mérések tanúsága szerint ezen a Duna-alatti „lassúszűrő” felületen az átlagos beszivárgási sebesség 10-15 cm/nap körül mozog. Ez azt jelenti, hogy a kutak vízutánpótlását - tehát Budapest vízellátásának döntő hányadát - kb. 10 millió m2 természetes szűrőfelület biztosítja, amelynek védelme természetesen nem elhanyagolható. A szűrőfelület védelme annál is inkább rendkívül fontos, mert pl. a Duna-kavicsterasz vastagsága Budapest térségében - 4,0 és - 10,0 m között vám Ugyanakkor a Duna medre e rétegbe mintegy -2,0 és - 6,0 m közötti bevágódást mutat, ami azt jelenti, hogy a meder alatt helyenként egyáltalán nincs is szűrő- és vízvezető réteg, vagy ha van, az igen vékony. A partiszűrésű kutak mederoldali vízutánpótlásával kapcsolatban problémaként jelentkezik, hogy közvetlenül a mederfenéken egy viszonylag vékony [általában (cm) nagyságrendű], igen nagy ellenállású réteg található, amelynek megjelenési formája kötőanyag jelenlétére enged következtetni. Ezt a kötőanyagot feltehetően kavics- és homokszemcsék közé beépült iszap- és agyagfrakciók alkotják. A szűrési sebesség, vagy a terhelés bizonyos határokon túli növelése, vagyis a normális szűrési folyamat pl. túlerőltetés formájában történő megváltoztatása ennek a viszonylag vékony rétegnek a betömődését (eltömődését) és kiteijedését vonja maga után. Az eltömődés a nyomásesés növekedésében jelentkezik, ami további eltömődéshez vezet. Ezt a folyamatot a szakirodalomban kolmatációnak, gyakorlatiasan sokszor „elcementálódásnak” nevezik. Az ilyen kolmatálódott rétegek szárazra kerülve homokkőre hasonlítanak, nehezen fúrhatok. A szakirodalomban egyébként a partiszűrésü vízbeszerzéssel kapcsolatban többször megkísérelték a mederkolmatálódás - elcementálódás - térben és időben történő folyamatának regisztrálását, azonban kizárólag elméleti úton, mert tényadatok nem álltak rendelkezésre (1. pl. Sigurd G. van Riesen „Grundwasserbeeinflussung durch Selbstdichtung an Gewässersohlen” című cikkét a „Wasserwirtschaft” 68/1976/6. számának 175-178. oldalain). Az optimális üzemeltetés meghatározásához azonban elméleti módszerek nem elegendőek, ehhez konkrét adatok birtokába kell jutni, mert a szűrési rendszerbe csak ezek ismeretében lehet beavatkozni. A tényleges nyomásviszonyokat a partiszűrésü kutak környezetében megkísérelték mederfúrások útján meghatározni. Ezeknél azonban a folyóvíz biztonságos kizárása még tömítéssel ellátott védőcső alkalmazása esetén sem volt megnyugtatóan biztosítható. Másrészt a partiszűrésű vízbeszerzési mód alkalmazási területe rendszerint hajózó víziutakkal esik egybe, így több napon át tartó és/vagy több ponton egyidejűleg történő méréseket gyakorlatilag úgyszólván lehetetlen végezni. További problémát jelent, hogy a hajók által keltett hullámok a béléscsöveket kimozdítják a helyükből, ami a mérések meghiúsulását vonja maga után, vagy legalábbis a mérési eredmények hitelességét erősen kétségessé teszi. A szűrési mechanizmus megismeréséhez rendkívül fontos a vízadó, illetve vízvezető rétegből vízminta vételezése és annak elemzése. Mederfúrásokkal azonban a rétegből vízminta vételezése gyakorlatilag lehetetlen, mert olyan nagy vízmennyiséget kell megmozgatni, ami a béléscső alján talajtörést okoz, és ezzel a réteg feletti élővíz, pl. folyóvíz is belekerül a mintába. A fentiekből kitűnik, hogy a mederfúrásokkal csak a vízadó, illetve vízvezető réteg vastagságának, valamint a szűrőréteg-anyag minőségének a meghatározására van lehetőség, ami önmagában kevés a teljes szűrőrendszer mechanizmusának megismerésére és az esetlegesen szükséges beavatkozás módjának megállapítására. A mérési eredmények nagyfokú bizonytalansága, a vízmintavétel hiánya, a mérések alkalomszerűsége és megismételhetetlensége - és mindezen té5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
