Metody hodnocení hydrodynamických zkoušek na jímacích vrtech

Ing. Daniel Kahuda

Doctoral thesis

Methods for evaluating pumping tests on production wells

Abstract:

Hlavním cílem předkládané disertační práce byl rozvoj problematiky vyhodnocování krátkodobých hydrodynamických zkoušek na jímacích vrtech (tj. vrtaných studních) a to zejména ve vodárenskou praxi jímání podzemní vody pro pitné účely. Prostředím řešení je nestacionární proudění podzemní vody do tzv. „skutečného“ vrtu a předmětem výzkumu jsou dodatečné odpory na plášti vrtu vč. vlivu vlastního objemu těchto objektů. Coby nástroj popisu nestacionárního radiálního proudění je použito řešení parciální diferenciální rovnice v Laplaceově oblasti, kdy pro řešení v reálném prostoru je aplikována numerická inverze Laplaceovy transformace s využitím algoritmu Stehfest 368. Zdrojem dat pro studium této problematiky bylo množství provedených terénních hydrodynamických zkoušek na jímacích vrtech provozovaných společnostmi Severočeské vodovody a kanalizace, a.s., RAVOS Rakovník, a.s. a Středočeské vodárny, a.s. V průběhu řešení byla pozornost věnována především regeneracím vrtům a jejich vlivu právě na posuzované hydraulické parametry. V souvislosti s řešenými výzkumnými projekty byla dále prováděna intenzivní činnost na popisu a testování technologií regenerací vrtů, a to zejména technologie regenerace vrtů ultrazvukem. Jedná se o metody vyvinuté za účelem snížení kolmatace pláště a obsypu vrtů (tj. snížení dodatečných odporů) a z provozního hlediska tedy pro udržování výchozí jímací kapacity. Ultrazvuková metoda byla v průběhu řešení této práce představena ve formě prototypu a úspěšně otestována na více jímacích objektech podzemní vody. Předkládaná disertační práce je kompilátem 3 publikovaných a recenzovaných vědeckých článků. Kahuda, D.; Pech, P.: A New Method for the Evaluation of Well Rehabilitation from the Early Portion of a Pumping Test, Czech University of Life Sciences Prague, Water 12 (3), 744 (2020): https://doi.org/10.3390/w12030744 Ficaj, V.; Pech, P.; Kahuda, D.: Software for Evaluating Pumping Tests on Real Wells, Czech University of Life Sciences Prague, Adapted from Applied Sciences. 2021; 11(7):3182. https://doi.org/10.3390/app11073182 Kahuda, D.; Pech, P.; Ficaj, V.; Pechová, H.: Well Rehabilitation via the Ultrasonic Method and Evaluation of Its Effectiveness from the Pumping Test, Czech University of Life Sciences Prague, Coatings. 2021; 11(10):1250. https://doi.org/10.3390/coatings11101250

Abstract:

The main objective of the presented thesis was to develop the theme of evaluation of short-term hydrodynamic pumping test on production wells (i.e. drilled wells), especially in the water supply practice of groundwater pumping for drinking purposes. The medium of solution is the non-steady groundwater flow into the so-called "real" well and the object of research are the additional resistances on the well casing including the influence of the intrinsic volume of these objects. As a tool for the description of the non-steady radial flow, the solution of the partial differential equation in the Laplace domain is used, where the numerical inversion of the Laplace transform is applied for the solution in real space using the Stehfest 368 algorithm. The source of data for the study of this problem was a number of field hydrodynamic tests carried out on the pumping wells operated by waterworks companies: Severočeské vodovody a kanalizace, a.s., RAVOS Rakovník, a.s. and Středočeské vodárny, a.s. In the course of the solution, attention was paid mainly to the well rehabilitation (regeneration) and their influence on the assessed hydraulic parameters. In connection with the running research projects, intensive work was also carried out on the description and testing of well rehabilitation techniques, especially the ultrasonic well rehabilitation technology. These methods were developed to reduce well clogging (i.e. to reduce additional resistivity) and therefore, from an operational point of view, to maintain initial production capacity. The ultrasonic method was introduced in prototype form and successfully tested on several pumping wells during the course of this work. The present dissertation is a compilation of 3 published and peer-reviewed scientific articles.

Keywords

podzemní voda, hydrodynamické zkoušky, dodatečné odpory, regenerace vrtů

Keywords

groundwater, pumping test, skin effect, well rehabilitation

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 3. 2022

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Pavel Pech, CSc.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Doctoral programme / field:
Landscape Engineering / Environmental Modelling