Korszerű fejlesztési irányzatok a hazai kútépítésben* írta: Dr. Pataki Nándor
B evezetés A víz a földi életfolyam atok nélkülözhetetlen előfeltétele. A víz bősége, vagy hiánya m inden kor döntő módon m eghatározta, befolyásolta az em beri társadalm ak fejlődési irányát. Az a m egállapítás, hogy „ahol víz ott élet”, különö sen m ély tartalm at kapott a legutóbbi évtize dekben. Az óriási tem póval fejlesztett iparosí tás, a belterjessé váló mezőgazdaság, a lakosság lélekszám ának nagyarányú növekedése világ szerte állandóan újabb és újabb igényeket tá m aszt ivó- és használati víz iránt. Ez egyaránt vonatkozik a fejlett ipari állam okra és a gyar m ati sorból m ost felszabaduló, fejlődő orszá■ gckra. Ebben a vonatkozásban különbséget csak a problém a jelentkezési form ája képez. Az ipa rilag és mezőgazdaságilag fejlett országokban m ár rendelkeznek bizonyos tradíciókkal, így pl. az USÁ-ban, a R uhr-vidéken, vagy éppen M a gyarországon újabb vízkészletek felkutatása, valam int a meglévők gazdaságosabb kihaszná lása alapján, bővítés a főfeladat. A fejlődő or szágok nagy részében viszont, m int pl. Mali, Guinea, Sudan, Som alia stb. az alapok lerakása, teh át az adott feltételek alapján a vízgazdálko dás megfelelő szintű megszervezése, vízkészle tek felkutatása és feltárása, vízellátási hálózat kiépítése, stb. képezi a fő tennivalót. M agyarországon a legutóbbi k ét évtizedben a szocialista ipar és mezőgazdaság nagyarányú fejlesztése kapcsán szintén óriási m értékben, m egnövekedett az érdeklődés az ivó- és haszná lati víz iránt. Ennek legjobb bizonyítéka, hogy vízterm elési kapacitásunk az elm últ két évtizedben négysze resére n őtt és az Országos Vízgazdálkodási K e retterv a következő k ét évtized vonatkozásában a vízfelhasználás területén, ivóvízre m integy két és félszeres, ipari vízre közel ötszörös nö vekedést vesz figyelem be. Figyelm et érdem el az is, hogy a vízigény, a m ennyiségi növekedé sen túlm enően, stru k tú rá jáb a n is m egváltozott. Az ipar és a m ezőgazdaság vízkém iai és hőm érsékleti vonatkozásban is fokozottabb köve telm ényeket állít a vízfelhasználással és vízel látással foglalkozó szervek, intézm ények elé. A vízellátással kapcsolatos nehézségeket m ég csak növeli, hogy szinte az iparosodás fejlesztésével párhuzam osan óriási m értékben fokozódott a felszíni vizek szennyeződése. így a felszín alatti vizek hasznosítása m indjobban előtérbe került.
* A Nemzetközi H idrológiai Továbbképző T anfolyam k eretében elhangzott előadás. Bp. 1970.
46
Az em lített tényezők nem kis m értékben já ru l tak hozzá, hogy az 1963—1968. évek között kb. 11 000 db különböző m élységű k u ta t építettünk vízfeltárás céljából, — ugyanannyit, m int 1830 — 1935. évek között, te h á t több m int 100 év alatt. Ebben a vonatkozásban term észetesen döntő jelentőségű a K árpát-m edence m élységi vízfel tárás szem pontjából rendkívül kedvező vízföld tani felépítése. A különböző tájegységeken a legváltozatosabb összetételű és hőm érsékletű vííkészletek állnak rendelkezésre, m elyek in tenzív hasznosítása a felm erülő újabb és újabb igények kielégítését is lehetővé teszik. A m agyarországi vízhasznosításban rejlő óriási lehetőségeket elég korán felism erték. H i szen 1830-ban Ugodon, 1832-ben Csórón artézi k u tak a t készítettek és 1868-ban Zsigmondy Vil mos m ár m egkezdte a m ai városligeti I. sz. 911 m m élységű term álkút fúrását. Az azóta eltelt időszak a la tt m integy 46 000 db fú rt k u ta t m é lyítettünk. így lehetővé vált, hogy m egism erjük hazánk vízföldtani felépítését és elkezdjük a sajátos adottságoknak és a gazdaságossági alapelveknek is megfelelő technológiai alapelvek kidolgozását. Fúrási technológiánk egyes részletkérdései vel korábbi tanulm ányokban (33., 34., 38.) m ár foglalkoztam. így a m egadott tém a keretén belül főleg csak az öblítéses ro tary fúrási el járással lem élyített, közép és nagy mélységű vízterm elő k u tak rétegbekapcsolásával szándé kozom foglalkozni. A rétegbekapcsolás fogalmába sorolom m in d azon szűrőzési és rétegtisztítási technológiai m űveleteket, valam int kútvizsgálatokat, am e lyeket a feltá rt víztároló szint optim ális m ér ték ű hasznosítása, illetve a tartós zavartalan, max. vízk ivé tel biztosítása érdekében végzünk. 1. A kútépítési technológiáról általánosságban A kútépítési tevékenységnél az a feladatunk, hogy a követelm ényeknek m egfelelő fúrási és béléscsövezési technológiával, m ajd az ezt kö vető kútkiképzéssel biztosítsuk a rétegadottsá gok optim ális hasznosítását. Ezen belül gazda ságossági feltétel a term elékeny gyors m unka végzés, viszont m inőségi követelm ény a felhasz nálási célnak m egfelelő hom okm entes, tartós vízszolgáltatás. A kútépítési m unkánál teh á t egyidejűleg igen sok feltételt kell kielégítenünk és a sikeres megoldás m indenképpen feltételezi a gondos előkészítést és tervezést. Az em lített kérdések m egoldását nehezíti az a tény, hogy általában több száz m éter m élységű fúrásokkal
feltárt, nyomás alatti felszínű víztároló réte gekkel állunk szemben. Így megfigyelő kúthá lózat kiépítésétől — gazdaságossági szempontok alapján — általában el kell tekintenünk. A tu dományos alapon kialakított kúthidraulikai el vek alkalmazása azonban a gyakorlati techno lógiában döntő módon elősegítheti a vízkutatási és kútépítési m unka hatékonyságát. Adott eset ben a leghatékonyabban alkalmazható módsze reket a vízföldtani viszonyok, az alkalmazott fúrási technológia és gazdaságossági szempon tok határozzák meg. Eredményes m unkát csak az összes m értékadó tényezők — a vízadó ré teg szerkezeti és áram lástani viszonyai, a feltá rás mélysége és módszere, stb. —• összehangolt vizgálata és komplex technológiai módszerek alkalmazása biztosíthat. Vízföldtanilag ism eret len, vagy elégtelenül m egkutatott területeken a feltárási m unkák megfelelő szintű előkészítésé hez, tervezéséhez igen nagy segítséget adnak az előzetes felszíni ellenállásmérések és szeiz mikus vizsgálatok. Sok évtizedes tapasztalatok egyértelműen igazolják, hogy m élyfúrású kutak mélyítésénél legterm ékenyebben és leggazdasá gosabban az öblítéses rotary fúrási eljárás al kalmazható. Nagy átmérőjű, 500— 1500 mm, és maximum 200—300 m mélységű fúrásoknál a különböző balöblítéses szívó-fúró eljárások, míg nagyobb mélység és kisebb átmérő követelmé nyek esetén normál rotary eljárás — szükség esetén ütveműködő és légemelésű eljárással ki egészítve — vehető figyelembe. A rotary öblí téses eljárással biztosítható, hosszú furatszaka szok gyors, béléscsövezés nélküli lemélyítése, továbbá lényeges m egtakarítás érhető el a kútszerkezetek költségei vonatkozásában. A ma m ár általánosan elism ert gazdaságossági elő nyök ellenére — főleg külföldön idegenkedés tapasztalható az öblítéses módszer alkalmazásá val szemben. Gyakori ellenvetés, hogy az öblítő iszap alkalmazása megnehezíti a rétegfelism e rést és a kút közvetlen környezetében hátrá nyosan befolyásolja az eredeti rétegszerkezeti viszonyokat. A vízföldtani viszonyoktól és az alkalmazott fúró iszap sajátosságaitól függő m ér tékben az em lített nehézségekkel természetsze rűleg számolni kell. A rotary öblítéses eljárás
biztosította termelékenységi előnyök ugyanis csak akkor jelentkezhetnek, ha a hagyományos tól eltérő, olyan kiegészítő technológiai műve leteket is alkalmazunk, melyek az em lített fú rástechnikai feltételek m ellett is biztosíthatják a vízadó réteg optimális hasznosítását. így a legmegfelelőbb réteg, vagy rétegek kijelölése szükségessé teszi az elektromos fúrólyuk szel vényezés alkalmazását, mellyel a rétegészlelés körül bizonytalanságok megszüntethetek. A faj lagos ellenállás és PS-m érés útján kapott gör békből — minőségi követelményeket kielégítő pontossággal — következtethetünk a m ért sza kaszban települt rétegek porozitásúra és mély ségbeli elhelyezkedésére. Az elektromos fúrólyuk szelvényezéssel kije lölt vízadószintek optimális term eltetése érde kében, elengedhetetlen követelmény az adott feltételeknek megfelelő szűrőszerkezet alkal mazása, kiegészítő rétegtisztítási műveletek, kútvizsgálatok elvégzése. 2. A szűrőszerkezetek megválasztásának alapelve Szűrőszerkezetek a víztermelő kutak egyik legfontosabb szerkezeti elemét képezik. Elengedhetetlen előfeltétel, hogy a beépíten dő szűrőszehkezet megválasztása az adott víz földtani, szemeseszerkezeti, szivárgási viszo nyok, valam int az alkalmazott fúrási techno lógia, komplex, összehangolt vizsgálata, értéke lése alapján történjék. A kútszűrők magyarországi fejlesztését is kétségtelenül hátráltatta az a tény, hogy az adott vízföldtani feltételek alapján speciális igények m erültek fel szerkezeti vonatkozásban. A szitaszövet borítású szűrőszerkezetek alkal mazásával járó kedvezőtlen jelenségekre nem kívánok részletesen kitérni. (34) Általánosság ban azonban minden esetre kimondható, hogy a kútkiképzési munka hatékonyságának emelését szem előtt tartva, a szitaszövetes szűrőszerkeze tek alkalmazásától perspektivikusan el kell te kintenünk. Nem kell viszont azt sem különösebben bizo nyítani, hogy porózus vízadószintek megcsapo-
1 . ábra. Köpenyes kavicsszűrő
47
lása esetén a leghatékonyabb rétegbekapcsolás, a különböző szerkezetű és típusú kavicsszűrők alkalm azása révén biztosítható. (8., 12., 26., 31., 34., 38.) A különböző típ u sú kavicsszűrők alkalm azá sának, nagyobb feltárási m élység és öblítéses fúrási technológia esetén általában m űszaki akadálya van. A term elékenységi, műszaki, valam int a kút hidraulikai követelm ényeket — az adott felté telek m ellett — egyidejűleg csak ún. előregyár to tt kavicsszűrő típusokkal tu d ju k kielégíteni. Ebben a vonatkozásban számos típus ism ert és legelső m egjelenési form ája az ún. köpenyes kavicsszűrő szerkezet lehetett. (1. ábra)
kel szemben tám asztott követelm ényeknek és elért eredm ényeknek. A 3 cm vastagságú, kétréteges ragasztott kavicsszűrő testekkel végzett laboratórium i vizsgálatok (Bányászati K utató Intézet) átlagosan k = 0,7 cm/sec. szivárgási té nyező értéket m u tattak ki, de k = l,08 cm/sec. nagyságú m érési eredm ény is volt. Törőszilárd ság vonatkozásában 70 kg/cm2 értékkel lehet á t lagosan számolni. . K útkiképzésnél a beépített szerkezetek hatékonyságát, kifogástalan előregyártás m ellett is, egyrészt a réteg szem szer kezeti és szivárgási feltételeinek figyelem bevé telével történő m egválasztás, m ásrészt a rétegtisztítás kifogástalan végrehajtásának m értéke szabja meg. A ragasztott kavicsszűrők és álta-
102
3.5
L m 3.0
V, mm 1,25
Vi mr.'i 30
NÁ
/,
162,0
di mm 03,5
5 mm 5
d) mm
133
3,5
3.0
6,50
30
103,0
123,0
5
m 203
35 3.5
5,00
225,0
5,50
30 30
273,0
155,0 102,0
i
23!
3,5
3,0 3,0 3,0
6,50
30
301,0
223,0
í
5
2. ábra. R agasztott kavicsszűrő szerkezet
Később különböző kötőanyagok, cem ent, bi tum en, vízüveg, gumi, stb. segítségével külső védőburok nélkül, állították elő szűrővázon, vagy szűrőváz nélkül a szűrőréteget. A V ízkutató és Fúró V állalat külföldi tapasz talatok alapján, az epam in m űgyanta kötőanyag felhasználásán alapuló gyártási technológiát fejlesztette ki. (2. ábra) A vonatkozó eljárás segítségével különböző anyagú — acél, m űanyag, aszbesztcement, stb. — szűrővázra, a bekapcsolandó réteg szem szer kezeti és szivárgási viszonyainak megfelelő szem cseösszetételű egy, vagy többrétegű kavics szűrő képezhető ki. A szűrőszerkezet hatásfokának vizsgálata ér dekében számos laboratórium i és terepi kísér letet végeztettünk, illetve végeztünk. A lefoly ta to tt vizsgálatok értékelése azt igazolja, hogy a hazai konstrukciók m inden vonatkozásban m egfelelnek a külföldi, főleg a szovjet szakiro dalom ban publikált, hasonló szerkezetű szűrők-
48
lában a blokkszűrők m egválasztásánál nem elégséges egyedül a réteg et és a m esterséges szűrővázat felépítő szem szerkezeti m éreteket a szokásos m ódon összehangolni. Ebben az eset ben ugyanis még egyéb tényezők is, teh át a ra gasztóanyag fajtája, adagolásának m értéke, az alkotó szem csék alaki tényezői, gyártási tech nológia, stb. befolyásolják a szűrőszerkezet hid raulikai tulajdonságát. A szovjet szerzők, így többek között G avrilko [8] rám u tatn ak arra, hogy a hatékony kútkiképzés érdekében, a be kapcsolandó vízadóréteg és a beépítendő blokk szűrő szivárgási tényezőinek összhangját kell biztosítani. K ísérleti eredm ények alapján a porózus víz adó réteggel érintkező blokkszűrő szerkezet be építés u tán i m ódosult szivárgási tényezője vo natkozásában az alábbi összefüggésre jutottak:
k2^°’9k;(kkJ
(1)
a h o l: k — a bekapcsolandó réteg szivárgási té nyezője, ki — a beépítendő szerkezet szivárgási té nyezője, sk — a szűrőszerkezet beépítés utáni, mó dosult szivárgási tényezője.
h k
4. ábra. G rafikus segédlet a blokkszűrő szerkezet m eg választásához
3. ábra. A beépített blokkszűrő szivárgási tényezőinek változása k és k i függvényében. 1 — íq = 100, 2 — — íq = 200, 3 — íq = 300, 4 — íq = 500, 5 — íq = 800, 6 — fci = 1200
A 3. ábra szerint, helyes m egválasztás ese tén, a b eépített blokkszűrő m ódosult szivárgási tényezője, a beszűrődött réteg szivárgási tén y e zőjének többszörösét, esetleg öt-tízszeresét is elérheti. A réteg m értékadó szem nagysága m ellett ilym ódon a m esterséges kavicsváz uralkodó pó rusm éreteinek hatása is tek in tetb e vehető, am i a tisztító szivattyúzás, illetve a m esterséges ré tegváz kialakítás, továbbá tartós hom okm entes üzem szem pontjából igen nagy jelentőségű. Viszont nem jele n t ellentm ondást a korábbi gyakorlattal szem ben, hiszen a szivárgási té nyező közelítő értékeinek m eghatározásánál al kalm azott képletek egyéb tényezők m ellett, a hézagtényezőt és a szem cseátm érőt is figyelem be veszik. A blokkszűrők m egválasztásánál G avrilko a ki = 185 k0-8 (2) illetve közelítőleg a ki = lOOk (3) viszony figyelem bevételét javasolja. A 4. ábra a szűrő m egválasztásához adja meg a grafikus segédletet. R agasztott kavicsszűrő alkalm azása esetén a hagyom ányos réteg tisztí tási eljárástól érthető okokból, eredm ényes
5/a. ábra. Szelepes csősaruk az in d irek t rétegtisztítási m ódszer alkalm azásához
49
íszaplepénybontás nem várható. Az új techno lógiai elvek alapján az iszaplepény m egbontást célzó öblítőáram ot a ragasztott kavicsszűrő és a fú rólyuk fala közötti térb e nyom juk be. Az eljárás a szűrőcsőrakat alá é p íte tt különleges kiképzésű, az 5. áb ra szerinti, vagy m ás kikép zésű szelepes csősaru alkalm azását teszi szük ségessé. Ebben az esetben m indenképpen a já n latos a rétegm osatást vegyi kezeléssel összekap csolni. A ragasztott kavicsszűrőszerkezet m ellett durvább kifejlődésű porózus képződm ényekben — 0,15— 0,2 m m 0 átlagos szem nagyság felett — a közism ert Johnson típ u sú szűrők a leg hatásosabbak.
5/b. ábra
Az alkotó irán y b an elhelyezkedő korrózióálló anyagból készült pálcákalkotta vázon, ponthe gesztéssel képezik ki a kedvező beáram lási fel tételeknek m egfelelő trapézidom k eresztm et szetű huzal szűrőfelületét. Az adott szem szer kezet figyelem bevételével történő m egválasztás esetén m esterséges kavicsszórás nélkül is alkal m azható. Szerkezetileg m egfelel a legkorsze rűbb kiképzési elveknek, így pl. a vízszintes irányú beöm lő nyílások, m ind a rétegtisztítás, m ind a vízkivétel szem pontjából, a legkedve-
'S&Ss>-
6. ábra. Á ra m k é p e k a hagyom ányos hasíto tt és Johnsontípusú szű rő szerkezet körn yezetéb en
7. ábra. A m zsugaras iszagboniás hatékonysága Johnson és hasított hagyom ányos szúrószerkezetek eseten
zőbb á ra m lá si. feltételeket biztosítják. (6—7. ábrák). Nagyobb m élységek esetén — 500 m a la tt — a fokozódó szilárdsági követelm ények kielégí tése érdekében erősített elem ekből összeállított szerkezet beépítése válik szükségessé. A különböző kialakítású szűrővázak és szűrő elemek m éretezési m ódszereire különösebben nem szándékozom kitérni. Ebben a vonatkozás ban számos összefüggés, javaslat és láblázat is m ert. [8., 26., 41.]
8. ábra. A 168 m m átm érőjű szűrőszerkezet belépési ellenállásainak változása a rések szélessége és a szű rőfelületi viszony függvényében
* Szűrofelületi viszony
Fu
^
F = szűrő beömlő n y ílásán ak keresztm etszeti te rü lete
F = a szűrőpalást összterülete.
Á ltalánosságban m egállapítható, hogy azonos szűrőfelületi viszony m ellett** a hasítással és perforálással kiképzett szűrővázak esetén közel azonos hidraulikai ellenállásokkal szám olha tunk. Á ram lástanilag csak a vízszintes hasítá sokkal kiképzett szűrőváz biztosít kedvezőbb feltételeket, különös tek in tettel az interferencia jelenségére. 20% -nál nagyobb szűrőfelületi vi szony esetén a hidraulikai ellenállások lényege sen nem csökkennek. (8. ábra) Legcélszerűbb azonban az alkalm azandó szű rőtípusokat laboratórium i vizsgálatok kapcsán leellenőrizni. A beépített szűrőszerkezet üzemelésközbeni viselkedésére viszont — teh á t a határoló víz adóréteg szerkezeti felépítéséből, a term elt víz vegyi sajátosságaiból, valam int a helyi áram lási feltételekből, stb. eredő em lített kútellenállási összetevők m értékére — csak kútvizsgálatok segítségével következtethetünk. A term álkutak rétegbekapcsolási kérdéseire külön nem tértem ki. A nagyobb m élységi és nyom ásviszonyoktól eltekintve — különösen kútvizsgálatok vonatkozásában — a követelm é nyek hasonlóak. M egállapítható, hogy a jelen legi technológia m ellett az ún. je t m egnyitásos m ódszer a leggazdaságosabb és leghatékonyabb. Előrehaladás ebben a vonatkozásban is csak a korszerű, nagy nyom ásviszonyok között is alkal m azható m intavételtől és rétegvizsgáló eszkö zöktől várható. Ilym ódon tisztázható a bekap csolandó réteg szerkezete és term elésre való alkalm atossága. A jelen m űszaki szint nem m inden vonatko zásban kielégítő. Számos helyen pl. a k iterm el hető vízhozamot a nagym értékű homokolódás m iatt, az adott k ú thidraulikai param éterek ál ta l m egengedhető szint alá kell szorítani. Az al kalm azott jelenlegi rétegnyitási m ódszert tehát
51
a jövőben m indenképpen össze kell kapcsolni kiegészítő rétegkezeléssel, szűrővázkialakítást elősegítő eljárásokkal. Ebben a vonatkozásban nagyon sokat várunk a m űanyagipartól. 3. A rétegtisztítás korszerű m ódszerei A vonatkozó jelenségek vizsgálatával, vala m int hatásos technológiai m ódszerek kidolgozá sával az elm últ évtizedekben igen intenzíven foglalkoztak. A m ennyiben a vízkutatás és víz feltárás terü letén a víznél m agasabb fajsúlyú öblítővíz alkalm azása k erü l előtérbe, a kutak term elésbe állításánál a korábbi, csupán m es terséges rétegkialakításra irányuló, egyszerű tisztító szivattyúzást nem lehet elégséges. Víz hozamcsökkenés jelentkezik, am i főleg arra vezethető vissza, hogy a fu ra t falán képződő iszaplepény, illetve a rétegbe hatoló iszap kap csán, a fúrás közvetlen környezetében lényege sen m egváltoznak az eredeti rétegszerkezeti vi szonyok. A m egváltozott, lerom lott áteresztőképességi zóna vastagsága, az adott feltételektől függően igen változó és elérheti a (2 — 3). r , értéket is, ahol r t a k ú t sugarát jelenti. [8] Ezt döntő mó don befolyásolják a víztárolók rétegfizikai sa játosságai, az alkalm azott öblítőfolyadék össze tétele és egyéb sajátosságai, a fúrási m unkafá zisban kialakuló nyom ásviszonyok stb. Az elm últ években végzett kísérletek és vizs gálatok alapján bebizonyosodott [8., 12., 28., 34., 46.], hogy új kútlétesítm ényeknél a legm érték adóbb ellenállások a k ú tp alást közvetlen kör nyezetében jelentkező gáthatásból erednek. Ezt a korszerű felfogást tükrözik a vonatkozó legújabb elm életi m egállapítások és osztályo zások is, Scselkaesev, Csarnij, G avrilko [8] J. Peterson és társai [31.] Öllős G. [26., 27.] Az összegezett kútellenállásokat általában az alábbi kapcsolattal jellem ezhetjük: f = £l+ ?2 + ?3 (4) a h o l: fi — a lineáris szivárgási törvénytől való eltérésből, ?2 — az elégtelen rétegfeltárásból, illetve beszűrőzésből, & — az alkalm azott fúrási technológia, il letve szűrőszerkezet elégtelenségei ből adódó ellenállási összetevőket jelenti. Az elégtelen rétegfeltárásra, illetve beszűrőzésre visszavezethető ellenállások általában el hanyagolhatók. A vízadóréteg 80% -át ugyanis általában beszűrőzzük és ebben az esetben a vonatkozó járulékos ellenállások nem jelentő sek. Kozeny [9.] (9. ábra), Öllős G. [5.] [26.], Gav rilko [8.]' A h;-al jelzett kútellenállási összetevő viszont az ellenállási tényezők egész sorozatát ta rta l m azh atja:
52
A rtzacfáréteg beozufőzésének %-os mértéke 9. ábra. A részleges beszűrődés hatása a k ú t vízhoza mára
— a szűrőszerkezeti kialakítása, (az áteresztő nyílások form ája, m érete, m ennyisége, helyzete, kölcsönhatásuk, stb.) — a szűrőt közvetlenül határoló rétegben jelentkező gáthatás (fúrási technológiai elégtelenségekre, illetve üzem elési okora visszavezethetően), — a szűrőszerkezet nyílásainak eltömődése (kolmatáció, vegyi lerakódás és az inkrusztáció más m egjelenési form ái, stb.) — tu rb en s áram lási jelenségek. A jelenséggel igen sokat foglalkoznak a Szov jetunióban is, ahol a vízfeltárásnál általában hasonló fúrási technológiát alkalm aznak. Gav rilko — Scselkaesev és mások alapján — a szű rő közvetlen környezetében a szivárgási viszo nyok m egváltozását az alábbi összefüggéssel jellem zi: 5= p - l ) In (5) ka J xic ahol: ’k r — az érintetlen porózus réteg szivár gási tényezője, k« — az r v vastagságú zóna m egváltozott szivárgási tényezője, r * — a k ú t sugara.
Az ún. gáthatás s - >0, ha illetve r r * (10. ábra). A 10. ábráról látható, hogy a szivárgási tényező javulása a m egváltozott zó nában kisebb hatást gyakorol a k ú t vízhoza mára, m int ugyanazon m értékű romlása. Így pl.
esetén a javulás csak m integy kétszerese, míg
esetén a vízhozam-csökkenés négyszerese az érintetlen vízadóréteg szivárgási tényezője alap
it
r
k„
xk
10. ábra. A gáthatás változása—- é s —A függvényében
ján szám olt vízhozamnak. Az em lített néhány m egállapítás igazolja tehát, hogy a szűrőzési technológián belül az iszapbontás és általában a rétegtisztítás kérdésével kiem elten kell fog lalkozni. Ennek tudható be, hogy az utóbbi években igen sokat foglalkoztunk a vonatkozó technoló giai m ódszerek fejlesztésével és figyelem re m éltó eredm ényeket értünk el. A legkülönbö zőbb m echanikai és vegyi rétegtisztítási mód szerek hatásosságát vizsgáltuk laboratórium i és terepi feltételek között. így kidolgoztuk és ma m ár rutinszerűen sikerrel alkalm azzuk a réteg m osatási eljárás különböző m ódszereit, az ún. m osatófejjel történő vízsugaras iszapbontást, sű rített levegő segítségével előidézett nyom ás változásokon alapuló eljárást, vagy a két mód szer egyidejű kom binált alkalm azásának tech nológiáját. A technológiai részletkérdésekkel, a m ár idé zett tanulm ányok [12., 33., 34., 38.] részletesen foglalkoznak. Az em lített rétegtisztítási m ódszerek -általá ban eredm ényesen alkalm azhatók. Az egyes m űveletek szakszerű végrehajtása esetén azon
ban — az adott rétegszerkezeti viszonyoktól és fúrási üzemi feltételektől függő m értékben — jelentős időtöbblettel kell számolni. Ezen tú l m enően bizonyos m űszaki feltételek m ellett — többréteges kavicsszórás, ragasztott kavicsszűrő alkalm azása — a rétegtisztítás eredm ényessége nem m indig biztosítható. A gazdaságossági szem pontok m egkövetelték a rétegtisztítás időtartam ának csökkentését. A kútépítési m unka hatékonyságának, s végered m ényben a fajlagos vízhozam növelése viszont m egbízhatóbb, hathatósabb módszerek, m int pl. az indirekt vegyi eljárás alkalm azását teszi szükségessé. Az eljárás lényege az, hogy a fú rásnál alkalm azott agyagos, bentonitos norm ál öblítőfolyadékot kém iailag előkészítik, a szűrő beépítése utáni, ugyancsak vegyi úton történő iszapbontásra. Az eddig végzett kísérletek kap csán m egállapítható, hogy a rétegtisztítás összidőszükséglete ilym ódon lényegesen csökkent hető. A szűrőm osásnál általánosan felm erülő 100— 120 óra szükségtelenné válik, a tisztítószivattyúzás szokásos időtartam át — az adott rétegviszonyoktól függően — szintén lényege sen csökkentjük. Az iszapbontást követően kerül sor a réteg tisztítási folyam at második nélkülözhetetlen m űveletére, a tisztítószivattyúzásra. A tisztító szivattyúzás hatékony végrehajtása a kútpalást körül m esterséges szűrőváz kialakítás, illetve a kút tartós hom okm entes üzem feltételeinek biz tosítása szem pontjából döntő jelentőségű. Egyes technológiai részletkérdésekről az em lített ko rábbi irodalom [12., 13., 33., 34., 38.] áttekintő ism ertetést ad. A tisztítószivattyúzás eredm é nyességének, illetve a kútból optim álisan k ite r m elhető vízhozam növelése érdekében viszont feltétlenül felül kell vizsgálni az ún. Sichardtféle szem léletet, illetve ennek alapján a szi várgási sebességek v kri>. illetve v,„ értékeinek m eghatározásával kapcsolatos jelenlegi gyakor latot. öllős [28.] és Schm ieder [41.] laborató rium i vizsgálatokon alapuló legutóbbi m egálla pításai szerint ugyanis a m egengedhető szivár gási sebesség, illetve a kiterm elhető vízhozam m értéke — az adott feltételektől függően — jelentősen növelhető, am i gazdaságossági szem pontok alapján rendkívül nagy fontossággal bír. Az elm ondottakat egyébként szovjet szerzők Abramov, Vologyko [17.] is alátám asztják. 4. A kúthidraulikai m ódszerek gyakorlati alkalmazása Az optim ális vízkiterm elést biztosító, haté kony rétegbekapcsolás végrehajtásához az el m ondottak alapján teh át ism ernünk kell a fel tá rt réteg szem szerkezeti felépítését, szivárgási viszonyait és a kútellenállások m értékét. A m egismerés fokát viszont rendkívüli m ér tékben korlátozhatják a vízfeltárásnál alkalm a zott fúrási technológia, a kutak viszonylag nagy
53
m élysége és nem utolsó sorban az aján lo tt k ú thidraulikai m ódszerek fogyatékosságai. Az öblítőiszappal együtt kiszállított fu radékm inták kevert, osztályozott voltuk m iatt, követelm ényeknek m egfelelő szem szerkezeti analízisre nem alkalm asak. A k u tak nagy m ély sége m iatt — gazdaságossági okokból — já ru lékos m egfigyelő kutak építésére nincs lehető ség. Az általánosan ism ert kúth id rau lik ai m ód szerek jelentős elhanyagolásokat tartalm aznak, és csak kisebb-nagyobb közelítéssel tükrözik a tényleges áram lási viszonyokat. A kútkiképzés hatékonyságának növelését célzó fejlesztési m unkán belül, M agyarországon az utóbbi idő ben, fokozottabb figyelm et ford íto ttu n k az adott feltételek között is alkalm azható réteg szerkezeti és kútvizsgálati m ódszerek beveze tésére és az alábbi terü letek en é rtü n k el em lí tésre m éltó eredm ényeket: — utólagos m intavétel, — nyom ásem elkedés, illetve visszatöltődési görbék értékelése, —- term oszelvényezés, — elektronikus karotázsm érés, — áram lásm érés. Az em lített kútvizsgálati m ódszerekkel és al kalm azott m űszerekkel korábbi [34.] tan u lm á nyom ban foglalkoztam , így részletesebb é rté keléstől eltekintek. A m agyarországi gyakorlatban a nyom ásemelkedési, illetve visszatöltődési görbék vizs gálatát a nem perm anens, tengelyszim m etrikus áram lási feltételek figyelem bevételével kidol gozott, közelítő m ódszerekkel végezzük, [43.] Ez egyrészt a D upuit elm élet — m a m á r közis m ert — hiányosságaira [27., 46.], m ásrészt a rra vezethető vissza, hogy ezekkel az ún. közvetett m ódszerekkel kevesebb járulékos m egfigyelőkút segítségével is, rövidebb idő alatt, m egbízható eredm ények kaphatók, [40.], továbbá bizonyos határfeltételek figyelem bevételével egyedi k u tak vizsgálatánál is eredm ényesen alkalm azha tók [9., 20., 42.]. A vonatkozó összefüggések lényegében a nyo más alatti víztárolók figyelem bevételével, a rugalm as tározótér szem lélet alap ján átalak íto tt Boussinesq-féle alábbi egyenlet közelítő m egol dásait tartalm azzák: 0H üt
f02H Vürs
1 ÜH r d r_
( 6)
Á ltalánosságban a Theis-féle egyenlet grafoanalitikus m egoldásán alapuló m ódszerek te r jedtek el, főleg az előnyös gyakorlati alkalm az hatóság m iatt: Theis a felszín alatti vízáram lás és hővezetés közötti analógia alapján az alábbi ism ert egyen letre ju to tt: [5., 9., 40., 42., 46.] s
54
__[_Eií—jL'i 9 4zckm[
1 V 4at i
(7)
A (7) egyenletben szereplő exponenciális inr-o tegrál hatványsorba fejtve, : u kis értékei 4at esetén az alábbi közelítő kapcsolatban írható fel: 2,25at
( 8)
illetve ebből következően: S=
0,183Q 2,25at km f c '— —
(9)
A fenti összefüggésben: s — az állandó Q vízhozam m al végzett szi vattyúzás h atására lé tre jö tt vízszint vál tozás, k — szivárgási tényező, rn — a víztároló vastagsága, a — nyom áselosztási tényező (piezo vezetőképesség), t — a szivattyúzás, illetve a visszatöltődés m egkezdése óta eltelt idő, r — a k ú t tengelyétől m ért távolság (egyedi k u tak n á l a kútsugár). A nyom ásem elkedési és visszatöltődési g ö r bék grafoanahtikus kiértékelését m egkönnyí tendő, célszerű a (9) egyenletet az alábbi alak ban felírn i: (Jazvin [42.]). 2,25a 0,183Q 0,183Q (10) +■ lg km illetve s = A+Clg t ( 11) A 11. ábra szerint lényegében S2 — Sí (12) lgt2 — lg t, azaz a vízszintem elkedési görbe egyenes sza kaszának iránytangense, míg A az ordinátán kim etszett hossz. Az elm ondottakból következik, hogy a víz szintem elkedési görbe kiértékelése, illetve az alábbi összefüggések alapján szám ítható és á t lagos szivárgási tényező és a nyom áseloszlási tényező: 0,183Q (13) tg«m lg a = 2 lg r — 0,35
(14)
A b em u tato tt eljárás term észetesen m egfi gyelőkutatás vizsgálati rendszer alapján lett kidolgozva, am it egykutas vizsgálatoknál meszszem enőleg tek intetbe kell venni. Legmegbízhatóbban a szivárgási tényező m eghatározásá nál alkalm azható. A k tényező ugyanis a bem u ta to tt összefüggések alapján függ a vízszint időbeni változásától, viszont a vízszint időbeni változása a m egadott határfeltételek között, nem függ a kútellenállás m értékétől.
11. ábra. A nyom ásem elkedési görbe értékelése
A nyom áseloszlási tényező m eghatározását, illetve a kútban kialakuló vízszint m agasságát nagym értékben befolyásolják a kú tp alást m el lett kialakuló m egváltozott viszonyok. Az általánosan m egadott alkalm azási feltéte leken túlm enően [9., 20., 42.] term észetesen fi gyelem be kell venni azt is, hogy a vízszintváltozás sebessége, illetve a vizsgált réteg szivár gási viszonyai korlátozzák a módszer alkalm a zási területét. A m ódszer legeredm ényesebben nagym élysé gű term álkutak vizsgálatainál alkalm azható, ahol egyrészt a rugalm as tározótér hatása job ban érvényesül, m ásrészt az észlelési és m érési feltételek a legkedvezőbbek. [43.]. A vonatkozó kútvizsgálatoknál abból a feltételezésből indu lunk ki, hogy a nem perm anens kúth id rau lik ai m ódszerekkel m eghatározott k,- szivárgási té nyező közelítőleg a víztároló érintetlen zónájá nak szivárgási feltételeit tükrözi. A k útpalást m elletti m egváltozott feltételekre vonatkozó k v szivárgási tényezőt viszont szintén az egyedi kútban végzett m érések alapján, de a D upuitféle, perm anens áram lási viszonyokat figye lem bevevő, összefüggés felhasználásával szá m ítjuk. Az így kapott értékek, m int ism eretes, a kútellenállás nagyságát m agukba foglalják. Az elm ondottak alapján szám ítható a k ú tk iképzés eredm ényességét jellem ző ún. term elé kenységi arányszám az alábbiak szerint:
A ^ < 1 értékek rétegbekapcsolási fogyaté kosságokra utalnak, és ennek alapján — a k ú t ellenállás csökkentése érdekében — további ré tegkezelési m űveletek elvégzésére adhatók u ta sítások. A kútvizsgálatoknál m a m ár elterjedten al kalm azunk egyéb kiegészítő m érési eljárásokat is. Így a term oszelvényezést, az elektrolitikus karotázsm érést és az áram lásm árést. Az adott követelm ényeket kielégítő, m űsze rekkel végzett m érésekből következtethetünk az egyes rétegek egym ásrahatására, a különböző
szűrőszakaszok term elékenységére, azaz vég eredm ényben fontos inform ációkat kaphatunk a kútkiképzés minősége, illetve a kivitelezési hi bák vonatkozásában. A legutóbbi időszakban végzett ellenőrző m érések pl. számos esetben azt bizonyítják, hogy több különböző szintben végzett rétegbekapcsolás esetén, egyes szűrő szakaszok nem m űködnek. Ez m indenképpen alátám asztja azon korábbi m egállapításokat, m elyek óvatosságra in tettek különböző tisztá zatlan hidrogeológiai adottságú rétegek egyide jű bekapcsolását illetőleg. A továbbiakban a vízadóréteg hidrogeológiai adottságainak, még szűrőzés előtti, tisztázására alkalm as m ódszerekkel kapcsolatos kísérleteket és k u tatáso k at szándékozunk fokozni. Ebben a vonatkozásban különböző rétegvizsgáló m űsze rek és geofizikai m ódszerek jöhetnek számí tásba. 5. A szivárgási tényező meghatározása elektro niku s számítógéppel, a nem perm anens áramlási feltételekre vonatkozó alapegyen letek figyelem bevételével A bem u tato tt — nem perm anens áram lási feltételeket figyelem bevevő — grafoanalitikus m ódszer kétségtelen előnye, hogy a gyakorlati kivitelezési m unkában is alkalm azható egysze rű, gyors kiértékelést tesz lehetővé. A vonat kozó szám ítások kiindulási alapját képező (9) összefüggés azonban bizonyos elhanyagolásokat tartalm az és — u értékétől függően — még a m egadott érvényességi tartom ányon belül is csak közelítésként vehető figyelem be. Egyes speciális feladatok m egoldásánál, te h át sem m iképpen sem nélkülözhetjük a (7) alapegyenletet, továbbá (9) összefüggés m echa nikus, grafoanalitikus m egoldása fokozhatja a kiértékelési hibák lehetőségét és így ennél is ajánlatos analitikus megoldás alkalmazása. Az analitikus kiértékelés m unkaigényessége azonban az általános bevezetést és elterjedést illetően igen kom oly akadályt jelent. A gyakorlati alkalm azás és a gyors, pontos feldolgozás követelm ényeit vettü k figyelem be, am ikor a B udapesti M űszaki Egyetem Vízgaz dálkodási Tanszéke m unkatársainak [23.] bevo násával elektronikus szám ítógépre program ot dolgoztunk ki, az e m lített összefüggések anali tikus megoldása, illetve a vonatkozó k úthidralikai param éterek feldolgozása érdekében. V izsgálatainkat a gyöngyösvisontai 28-jelű m egfigyelőkutas kútcsoport f/2-es vízadó szint jére vonatkozó k ú thidraulikai param éterek fi gyelem bevételével végeztük. [40.] A vonatkozó kútkiképzési m unkálatoknál és szivattyúzási próbáknál átlagon felüli szakmai követelm ényeket tám asztottak, ami igen ked vező a feldolgozandó adatsor m egbízhatóságát illetően. Továbbá igen sokoldalú elemzés alap ján, igen jó inform ációk állnak rendelkezésre a
55
szivárgási tényezők vonatkozásában, am i ked vező összehasonlítási és ellenőrzési alapot biztosít.A szám ítások kapcsán ugyanis a vízadó réteg szivárgási tényezőit kívántuk m eghatá rozni, a m egfigyelőkutakban észlelt leszívások és egyéb m ár korábban em lített param éterek figyelem bevételével. A (7) és (9) összefüggések csak fokozatos kö zelítéssel vezethetnek eredm ényre. Ezért több féle iterációs eljárást dolgoztunk ki és ezek kö zül választottuk ki az alkalm azott felezéses itelációs m egoldást. Az iterációs algoritm us alap ján ALGOL program ozási nyelven a szovjet RAZDAN— 3 elektronikus szám ítógép rep re zentánsában készítettük a program okat. A vizs gálatokat az Egyetem i Szám ítóközpontban vé geztük. A szám ítások elvégzéséhez a (7) alapösszefüg gést 4n mk
1>
(16)
4 tk I
alakban írtu k át. Az exponenciális integrál értékének közelítő szám ításánál a hatványsor első nyolc tag ját vettük figyelem be az alábbiak szerint: s= j
Q- t Í— 0,5772 — In u + u — 4n mk 4
ur’ _ uü 600 4320
—~ b 18 96
u' __ u8 'l 35280 32560j
(17)
ahol;
u = -r (18) 4 tk Az így szám ított exponenciális integrál é rté kek a Theis-féle táblázatban közölt értékektől általában csak az utolsó tizedesben térn ek el. A (9) összefüggés viszont az Q 2,25 tk (19) 4?nmk n v y f alakot v e tte . fel. A program k = 1 0 -3 m. sec. szivárgási tén y e zőből kiindulva szám ítja a leszívás értékét. A továbbiakban iterációs úton addig változtatja a szivárgási tényezőt, amíg a m ért leszívás érté ket, a program adatlapján m egadott pontosság gal, meg nem közelíti a (17) és (19) összefüggé sekből szám ított leszívás értéke. A program futási ideje igen rövid, ugyanis egy-egy k tényező m eghatározása 1— 2 m p-ig tart. Figyelem be véve a RAZDAN— 3 elek tro nikus szám ítógép gépóra költségét, igen gazda ságos, pontos, gyors kiértékelést jelent. A szivárgási tényező m eghatározása kapcsán term észetesen lehetőség nyílott különböző öszszehasonlító vizsgálatokra is. így érétkeltük — a kúttávolság, — a térfogatváltozási tényező, — a szivattyúzás megkezdése óta eltelt idő és — vízhozam
56
p aram éterek változásának hatását a szivárgási tényező értékének alakulására. Eddig lefolytatott vizsgálataink alapján nyil vánvaló, hogy a jövőben intenzívebben kell a kúth id rau lik ai vizsgálatoknál az elektronikus szám ítási technikát figyelem be venni. A hazai adott vízföldtani és technológiai követelm é nyekre való tek in tettel term észetesen a további kutatásokat az ún. „egykutas” fe lté te l alapján kell szorgalmazni. B efejezés E rövid tanulm ányban a vonatkozó fúrástechnikai és k ú thidraulikai kérdések átfogó is m ertetésére és elem zésére nem k erü lh etett sor. Szándékom csupán az volt, hogy néhány sajá tos problém a m egvilágítása kapcsán, a konzer vatív felfogással ellentétben, bizonyítsam az öblítéses ro ta ry eljárás alkalm azásának létjo gosultságát vízkutató és feltáró fúrásoknál. Eredm ényes m unkát csak az adott vízföldtani és hidraulikai viszonyok összehangolt vizsgá lata és ennek alapján m egválasztott kom plex technológiai m ódszerekkel érh etü n k el. Ez egy részt azt jelenti, hogy a korszerű kútépítésnél az elm életi k utatás terén elért eredm ényeket m esszem enően figyelem be kell venni, am i az elm életi kutatással és gyakorlati kivitelezéssel foglalkozó intézm ények, illetve szakem berek szoros kooperációját igényli. M ásrészt azt, hogy a kútépítésnél ma m ár a korszerű fúróberende zések és korszerű m űszerek nem nélkülözhetők. IRODALOM 1. Dr. A lliquander Ödön: A v ízk ú tfú rás korszerű módszerei. Budapest. 1968. M érn. Tov. Int. 14.633. 2. B éltek y Lajos: Falusi ivóvízellátás és korszerű fej lesztése. Budapest, 1960. K ézirat. 3. B éltek y Lajos: A rtézi kutaik m inőségi és gazda ságos építése, üzem eltetése és k arb a n tartá sa. Budapest, 1350. K ézirat. 4. Dr. Ing. Erich Bieske: A lterungserseheinungen bei B ohrbrunnen. Orsz. V ízépítőipari Napok, B u dapest, 1968. B udapest, 1968. Előadás. 5. Dr. S. Erdélyi, J. G álfi, dr. G. Öllős, dr. K. Ubell and Varrók: E stim ation of G ro u n d w ater R e sources, In tern atio n al P o st-G rad u ate Course. B udapest, 1968. 6. Jacob C. F.: Recovery M ethod fó r D eterm ining the Coefficients of T ransm issibility, W ater Supply P aper, 1963. 7. G lenn E. E.— Slusser M. L.— H u itt J. L.: Faotors Effecting W all P roductivity I. D rilling Fluid F iltratio n II. D rilling Fluid P artiele Invasion intő P rous M edia; P etro leu m T ransactions of th e AIM. E. 1957. U SA Dallas. 8. V. H. G avrilko: F iltri vodozabom ich, vodoponiziteln ich i gidrogeologicseszkich szkvazsin. M oszkva, 1962. 9. Edw ard E. J'ohnson. INC: G round W ater and Wells, Saint Paul M innesota. 10. Kassai Lajos: T erm előkutak nyom ásem elkedési görbéinek értékelése. B ányászati Lapok, 60/10 —
11— 12.
11. Zsolt Keserű: A N ew A pproach to th e Study of th e C ritical V elocity of Filtr.ation and it’s new Methods. MTA. Budapest, 1966. (K úthidr. A n két) 12. Dr. K onyor László— P ataki N ándor— Pákozdi Pál: A kom presszoros vízem elés alkalm azása a ré tegtisztításban és a fúrástechnikában. M érnök T ovábbképző Intézet/4634. Budapest', 1968. 13. Dr. K onyor László: K útkiképzés hatékonyságának vizsgálata. Országos V ízépítőipari Napok, B u dapest, 1968. 14. Dr. Korira K álm án: A pannóniai rétegek víztároló és vízadó képességét m eghatározó földtani té nyezők. Hidrológiai Közlöny. 1966, 11. sz. 15. K ozeny J.: T heorie und B erechnung dér B runnen. W asserkraft und W asserw irtschaft (1953.) 16. Prof. A. K ezdi: Soil Physics. In tern atio n al PostG raduate Course, 1968. Budapest. 17. Sz. N. L erm enn—J. F. Volodko: K replenyie artezianszikich szkvazsin nyem etalicseszkim i tru bam i. NEDRA. M oszkva, 1963. 18. L akatos Sándor: A vízkutató és vízfeltáró fú ráso k hoz kapcsolódó karotázs-vizsgálatok. Budapest, 1968. M érnök T ovábbképző Intézet/4633. 18. Dr. M anfred L udw ig: U ntersuchungen üb er die G ültigkeitsgrenzen des D arcyschen-G esetzes bei körnigen L ockersedim enten. MTA. B uda pest, 1966. 20. V. M. M akszim ova: Szparavocsnoje rukavodsztro gidrogeoloiga I—II. NEDRA, Leningrád, 1967. 21. M arton Lajos: Vízadó k u ta k „elöregedése”, külö nös te k in te tte l az „okkeredésre”. H idrogeoló giai Közlöny, 66,7. Budapest. 22. V. Nagy Im re: A lam ináris szivárgás instabil álla potának vizsgálata. Hidrológiai K özlöny, B u dapest, 1964/4. sz. 23. Dr. V. Nagy Im re—dr. Ijjas Istvá n —W interJános: K ú th id rau lik ai adatok statisztikai feldolgozása. K ézirat. 1969. B udapesti M űszaki Egyetem V ízgazdálkodási Tanszék. 24. Dr. V. Nagy Im re: H idrológiai statisztikai szám í tások. T ankönyvkiadó. B udapest, 1969. 25. G. G. M alevanij—V. D. P irjatin: Szposzob naim enysich kvad rato v v gidrogeologicseszkich isszledovanjijach i raszcsotach. C harkov, 1968. 26. Dr. ö llő s Géza: K útszűrők és hid rau lik ai vizsgá latuk. (V ízügyi K özlem ények) 1960. I. 27. Dr. Öllős Géza: A k ú tp a lást m elletti h idraulikai viszonyok részletes vizsgálata. Hidrológiai Közlöny, 1959/1. Budapest. 28. Dr. ö llő s Géza— D ávidné Deli M atild— Szolnoky Csaba: A nyom ás a la tti réteget m egcsapoló k u tak tervezésének h id rau lik ai kérdései. (H id rológiai K özlöny) 66/10. uBdapest. 29. Dr. ö llő s Géza: Inhom ogén ta lajo k h atása a k u ta k vízhozam ára. H idrológiai K özlöny 1960/1. 30. P apfalvy Ferenc: A szivárgási tényező m eghatáro zására szolgáló m ódszerek egyes kérdései. MTA. 1966. Budapest. 31. Jack S. Petersen, Cári Rohw er, M. L. Albertson: Effect of W éll Screens on Flow intő Wells. (Einfluss d ér B ru n n en filter a u f die E inström ung in B runnen. B ohrtechnik u n d B runnenhau. 1963/4. Berlin.) 32. Papp Ferenc dr.—dr. V itális György: M agyaror szág m űszaki földtana. Tankönyvkiadó. B uda pest, 1967. 33. P ataki Nándor: A korszerű kom presszorozás gya k orlati tapasztalaai és alapélvei. M érnök T o vábbképző Int. 4318. B udapest, 1965. (Die p rak tischen E rfahrungen und G rundprinzipien dér m odernen W asserförderung m it M am m utpum pe. W. T. I. B erlin, 1966.) 34. N. Pataki: W ater P rospecting Technology Based on the A pplication of C irculating M űd an d R elated to W ell H ydraulic Q uestion in H ungary.
35. 36. 37. 38. 39. 40.
41. 42. 43. 44. 45.
46.
P ap ers of P articip an ts of In tern atio n el PostG rad u ate Course, Budapest, 1968. P ataki Nándor: A hévízkútépítés fúrástechnikai kérdései. H idrológiai T ársaság előadás. H évíz k út ankét, Debrecen, 1966. P ataki Nándor: K útszűrők fejlesztési irán y a középés nagym élységű kutaknál. H idrológiai T á r saságban ta rto tt előadás. Budapest, 1969. P ataki Nándor: P réselt m űgyantás faszűrők első hazai alkalm azása. V ízügyi K özlem ények, B u dapest, 1967 10. P ataki Nándor: A v ízk u tatásn ál alk alm azo tt k o r szerű technológia néhány időszerű kérdése. M T I (4330. Budapest, 1965.) Dr. Rónay András:: A z A lföld negyedkori rétegei nek vízföldtani vizsgálata. Hidrológiai K öz löny, 1963/5. Budapest. A. S ch m ied er: Die prak tisch e V erw endung dér Grund,gleichungen von d ér in L aufe d ér Zeit verán d erlich en W asserbew egung. MTA B uda pest, 1966. Schm ieder A ntal: A k ú t k ö rü li k ritik u s sebesség és a m egengedhető szivárgási sebesség. H idro lógiai Közlöny, 1966/10. Budapest. A. J. S zilin—Szkcsorin: D inam ika podzem nich vöd. E gyetem i T a n könyv, M oszkva, 1965. Dr. Szpiriev Bozsidár: H évízkutak vizsgálata. Or szágos V ízépítőipari Napok, Budapest, 1968. Előadás. Dr. U rbancsek János: M agyarország vízföldtani adottsága. Budapest, 1968. M érnöki Tovább’ képző Intézet. 4633. Dr. U rbancsek János: P álcavázas és szitaszövetes szűrő alk alm azásán ak gazdaságossági jelentő sége a hazai vízfeltárásban. Hidrológiai K öz löny, 1966 9. Budapest. Dr. Übell Károly: A z elm életi k ú th id ra u lik a m ód szereinek gyakorlati alkalm azása. V ízügyi K ö zlem ények, 1968/3. sz. Budapest. M O D E R N É É N T W ICK.LUNGSTEiNDENZEN IM U N G A R IS C H E N W A SSER B R U N N E N B A U
Dr. Ing. N. P ataki D ér A rtik el befast sich m it den Schichtansohlussproblem en von W asserforschungs- und Erschliessungsbohrungen m ittle re r und grosser Tiefe, die in tertiáren und q u a rta re n porosén Schichten u n te r A nw endung von S pülung ab g eteu ft w urden, .mit besonderer Rücksicht auf die E rfahrungen in U ngarn. Die am wirlcsam sten v erw en d b aren M ethoden w erd en gegebeneníalils von hydrogeologischen V enháltnissen, von dér v erw endeten Rohrtechnologie und von w irtschaftlichk eitsfak to ren bestim m t. Den Erfolg dér A rbeit siohert n u r die Z usam m enstim m ende U ntersuchung aller m assgebenden F aktorén — S tru k tu r- und Ström ungsverhaltnisse dér w asserfü h ren d en Schicht, T iefe und M ethode dér Erschliessung, usw. — und die V erw en dung von kom plexen technologischen M ethoden. Beim B o h rv erfah ren m it D ickspülung erk e n n t m án u n te r den B ru n n en w ied erstan d sfak to ren als m essgebendste den an d ér B ohrlochw and sich bildenden F ilterkuchen und den u n te r Einfluss des in die Schicht sich einsickernden B ohnschlam m es bem erk b aren sogenannten Sikin-Effekt. Bei A nw endung dieses B ohrverfahrens m uss deshalb das trad itio n elle R einpum pen in jedem Fali m it w irk sam er Schichtreinigung ergánzt w erden. U n ter den verschiedenen m echanischen Schichtreinigungsverfahren zeigt sich als w ifk sam ste die gleichzéitige V erw endung d ér S chlam m auflösung m it W asserstrahlen und dér M ethoden die au f den m it P resslu ft h ervorgerufenen D ruckveránderungen b é rűben. Falls m án eine k ü n stlich e K iesschüttung oder v o rv erfertig te B lockfilter verw endet, ist es zweckm ássig die m echanischen V erfah ren m it chem ischer S chichtbehandlung zu ergánzen. E ine seh r w irksam e
57
V ariante dieser B ehandlung ist das sogenannte indirek te chem ische V erfahren, das auf dér S aurebehandlung d ér K alzium -T onspülungen beruht. Die in dér Entw ioklung dér F ilterko n stru k tio n en gew onnenen Ergebnisse ausw ertend, kan n m án feststéllen, dass u n te r den gegebenen V erháltnissen bis zu ein er rnassgebender Korngrö&se vo.n u ngefáhr D <0,2 mim 0 die besten Ergebnisse m it den verschiedenen K iesfiltern erreic-ht w erden können. In A n betracht d ér P ro d u k tiv itat und dér W irksam keit ist die V erw endung d ér in B lockfilterform hergestellten, sogenan n ten geblebten K iesfilterkonstruktionen se h r günstig. Bei d ér W ahl dér B lockfilterkonstruktion m uss m án zűr E rreichung eines w irksam en B runnenausbaus die S ickerfaktoren dér ein zuschaltenden w asserführenden Schicht u n d des einzubauenden F ilte rs in B etracht nehm en. In gröber entw ickelten porosén F orm ationen m it einer D urehschnittsikom grösse ü b e r D >0,2 m m 0 sind die bekannten F ilterk o n stru k tio n en vöm Typ Johnson die w irsam sten. Z űr Sioherung d ér B edingungen einer w irksam en S chichteinschaltung und zű r K laru n g d ér S tröm ungsbedingungen in d ér Zone um den F ilter, k a n n m án die m it m odernen M ethoden u nd In stru m en ten v erw irk lich ten B ru n nenuntersuehungen n icht entbehren. Bei E inzelbrunnen kan n m án am verlásslichsten die au f d ér graphoanalytischen Lösung dér T heis’schen G leichung basierten M ethoden verw enden. lm A rtik el findet m án eine Ü bersicht d ér sehr allgem ein verw endeten, n ith t perm anenten, sich auf
58
rad iale S trö m u n g sv erh altn isse beziehenden, annáhernden B runnengleichungen. D ér A rtik el g ib t u n te r Berüoksichtig'ung d é r u n ter D ruck steh en d en W asserspeicher m ittle re r und grosser T iefe ein e A u sw ertu n g d ér p raktischen V erw endb ark eit dér diesbezügliehen brunnen h y d rau lisch en M ethoden u n te r d é r sogenanimten „E inzelbrunnen” Ausführungsbedingungen. Bei U ntersuchunigen d ér Brurnnenwirksam keiit v ergleicht m án m itein a n d er die m it nicht perm an en ten A n n aherungsm ethoden u n d die m it dér D upuit’schen p erm an en ten M ethode erm itteltan Sickerbeiw erte. Aus dem sogenannten L eistungsm odul 2, dér w as gegenseitige V erháltnis dieser zw ei S ickerbeiw erte ausdrückt, k an n m án auf die v erán d erten S tröm ungsfaktoren dér B runnenum gebungszone folgern. Die W erte 2 < I verw eisen auf M angel des Schichtanschlusses, dem zufolge m án die V erm in d eru n g des B runnenw iderstandes an streb en d die D u rch fü h ru n g w eiterer S chichtbehandlung sarb eiten v o rsch reib sn kann. W egen sp a te re r K o n tro lle ist bei den B runnenu ntersuchungen die A pplikation ergánzender Messverfah ren , so d é r T herm oprofilierung, dér elektronischm essung und d ér Ström ungsm essung zweckmássig. Zum Schluss zeigt d ér A rtik el ein P rogram m ieru n g sv erfah ren im Z usam m enhang m it dér A nw endung des elektronischen R echenautom aten in dér B ru n n en h y d rau lik .
