Hidrológiai Közlöny 1976 (56. évfolyam)

10. szám - Dr. Alföldi László–Lorberer Árpád: A karsztos hévizek háromdimenziós áramlásának vizsgálata kútadatok alapján

438 Hidrológiai Közlöny 1976. 10. sz. Dr. Alföldi L.—Lorberer A.: A karsztos hévizek a Az magasságú vízoszlop egyensúlyban tartásához szükséges. A két megcsapolási pont között a fajsúly változást egy-egy áramlási pálya mentén lineárisnak tételezzük fel, ami a karbonátos kőzetek hővezetési jellemzői (Gálfi J.: 1972) alapján megengedhető. A gyakorlati számításokhoz és térképi ábrázolásokhoz a gradiensek függőleges és vízszintes komponenseire külön-külön van szükségünk: [grad^-^ du dr [grad du dz 10Zip — Az-y

V

á /\

z Aly

0 Al 10 Ap-Az-y

r

á Ar Aly

0 (6a) (6b) Számítógépes feldolgozásnál — amikor a fúrásadatokat X; Y; Z koordinátákkal határozzuk meg és Ar = YÄx

T+Äy

2; a vízszintes komponens tovább bontható: [grad u]

x = 10 Ap — Az- y

V

á Ax Aly

0 Al 10 Ap- Az -y

r

á Ay Al Aly

0 (6c) (6d) du dx dTdT d u d y [grad «Ir-gj-gj* A levezetett összefüggések értelemszerűen nemcsak karsztkutakra alkalmazhatók, hanem bármely más összefüggő tároló esetében is, ahol különböző megcsapolási mélységű kutak adataiból kell meghatároznunk a nyomásanomáliákat. A számítás során általában egy-egy központi helyzetű kutat vizsgálunk, amelynek nyomását sorra összehasonlítjuk a környező kutak nyomásával. A Ap és a Az értékeket akkor tekintjük pozitívoknak, ha a vizsgált központi kút megcsapolási szintje van mélyebben. így a piezoinetrikus gradiensek függőleges komponensei felfelé mozgó víz esetében pozitívok, lefelé való vízmozgásnál pedig negatívok. Pozitív előjelű vízszintes komponens a vizsgált kúttól távolodó vízmozgást jelez. A számítások gyakorlati végrehajtása és az eredmények kiértékelése A gradiensszámításhoz szükségünk van az egyes fúrások geodéziai adatain kívül a talpnyomások értékeire. Mélységi nyomásmérések hiányában ezek az értékek az egyes vízoszlopok átlagos fajsúlya alapján határozhatók meg. A karsztvizek jelentéktelen gáztartalma, kis töménysége és a vegyi összetétel egyveretűsége miatt elegendő a hőmérsékleti és nyomás szerinti fajsúly korrekció figyelembevétele. A ténylegesen mért és a számítással meghatározott talpnyomások jó egyezését az 1965-ben létesített zuglói, ún. Paskál malmi hévízkút példáján szemléltethetjük. A kútfej geodéziai magassága £„=111,16 m A. f. Perforált szakasz: -—1396 és -—1402 m terep alatti szintek között. Megcsapolási szint: —1400 m terep alatt (z= 1288,84 m A. a.) Mélységi nyomás értéke 1400 m-ben mérve: Pt,m= 137,12 att. Talphőmérséklet 1400 m-ben: <í=75,0°C. Felszíni vízhőmérséklet: tf= 70,0 °C. Nyugalmi vízszint: +4,50 m (115,66 m A. f.). A vízoszlop magassága: h = 1288,84+ 115,66= 1404,50 m. Átlagos nyomás 68,8 att. A vízoszlop átlagos hőmérséklete: ta= 72,50 °C. A vízoszlop átlagos fajsúlya: yr^ = 0,9764 kp/m

3. (Az 1. táblázat alapján). Számított talpnyomás: Pt,sz = 0,9764.1404,50 = 1371,358 kp/m

2 = 137,13538 att. Az eltérés +0,011%, vagyis kisebb, mint a mélységi nyomásmérő műszereket gyártó cégek által garantált mérési pontosság, amely ± 0,05%, ezért a számításokhoz is pt, sz értékét célszerű figyelembe venni. Miután mindenegyes kútra meghatároztuk Z{ [m A. f.]; y,

H [kp/m

3] és p

t

i [att] értékeit, az egyes gradiens-értékek számítása már majdnem teljesen mechanikusan végezhető. Első lépésben a koordináták alapján számítjuk (vagy ezek hiányában az alaptérképről lemérjük) a Ar távolságokat, majd képezzük a hozzájuk tartozó Az szintkülönbségeket, s ezek alapján számítjuk a Al ferde távolságok értékeit. Meghatározzuk a Ap nyomáskülönbségeket és a y

V

á átlagos fajsúlyokat. i

A

i kiszámítása után az egyes gradiensértékek meghatározása a (6) összefüggés szerint a ArjAl\ illetve AzjAl, stb. hányadosokkal való szorzással történik. A számítás során mindenegyes gradiens-komponens kétszer szerepel aszerint, hogy a mélyebb vagy a sekélyebb kutat vizsgáljuk. A függőleges komponenseknek nemcsak a nagysága, de az előjele is azonos kell legyen, míg a vízszintes komponensek ellenkező értelműek lesznek. Ez a kontroll biztosítja a numerikus számolási hibák kiszűrését. A számítás teljes gépesítésének legfőbb akadálya, hogy ha a földtani felépítés és a szerkezeti viszonyok figyelembevétele nélkül, mechanikusan képezzük a szomszédos kútpárok gradiens-értékeit, gyakran irreális értékeket kapunk. Könnyen belátható például, hogy egy kiemelt, szabadfelszínű karsztvizet tartalmazó alaphegységrög két oldalára telepitett kutak adataiból nem kaphatunk valóságos értékeket, ha a közbeeső területre nincsenek adataink. Hasonló a helyzet akkor is, ha a két kút között tektonikus árok található. Altalánosságban azt mondhatjuk az eddigi tapasztalatok alapján, hogy ha a Ar kúttávolságon belül nincs jelentős szerkezeti-morfológiai változás a karsztos összletben, akkor a számított piezometrikus gradiens-komponensek megközelítik a valóságot. Az eredményként kapott vertikális komponensek [grad li]

z értékeit a két kút közé eső víztest súlyvonalának megfelelő pontokban felrakva mechanikus graduálással egy izovonalas vertikális gradiens-térképet kapunk, amely — ha a feltárások elegendő sűrűségűek — igen jól korrelál a karsztos alaphegység morfológiai viszonyaival. Példaképpen a Budapest környéki karsztvizek vertikális gradiens-térképének egy részletét mutatjuk be a 4. ábrán. Látható, hogy a negatív értékű vertikális gradiensek területe, vagyis a potenciális hőgyűjtő terület jelentősen meghaladja a lehetséges beszivárgási területek, a nyiltkarszt kiterjedését. A vízszintes komponensek esetében csak akkor lehet hasonló izovonalas gradiens-térképeket szerkeszteni, ha valenmennyi fúrás esetében ismerjük az X és Y koordinátákat is: ezek azonban legtöbb esetben nem állnak rendelkezésre. Ha viszont a [grad /»y

r-értékeket is a kutak közé eső „súlypon-