Hidrológiai Közlöny 2011 (91. évfolyam)

4. szám - Marton Lajos: Felszín alatti vizek hidraulikai vizsgálata az Alföldön – radiokarbon koruk ismeretében

37 4. Értékelés Az Kelet-Alföld pleisztocén és pliocén vízadó rétegei között települt agyagrétegek vízáteresztő képességét vizsgáltuk a víz radiokarbon korának ismeretében. Meghatároztuk, hogy a vízadó rétegek között átszivárgás van, de a vízcsere ezer éves nagyságrendű és molekuláris jellegű vízmozgással történik. Az újabb külföldi kutatások kimutatták, hogy nano-méretek esetében, tehát az agyag pórusaiban, a hajtóerők hatására a folyadék nem kontinuumként mozog, hanem viszkózus áramlásból molekuláris áramlásba megy át, és molekulánkét hagyja el a pórusteret. A molekuláris vízmozgás esetében már nem érvényesek a Navier-Stokes törvények, de a Darcy-törvény érvényben marad. A Nyírség alsópleisztocén vízadó rétegében kialakult horizontális pórusközi szivárgás mértékéről is képet kaphatunk (3.3. szakasz), amelyek v

W

í,=(0,8-^7,13)

x10" m/s nagyságrendet képviselnek. Ezeket nem szerepeltetjük a 9. táblázatban. A bemutatott példák összhangban vannak a térség hídrogeológiájának korszerű értelmezésével, a tápterületek felől megfelelő vízvezető közeg jelenlétében a holocén korú vizek is nagy mélységre lejutottak és a gravitációs hajtóerő hatására áramlási rendszerekben mozognak (Tóth és Almási 2001). A hidraulikai számítások egyértelműen bizonyítják, hogy a korábban vízzárónak tekintett képződményeken keresztül is lehetséges lassú vízátszivárgás molekuláris mozgással. Az úgynevezett zárt rendszerek vizének kitermelése esetében az utánpótlódás nagyon lassú, amit az emberi beavatkozás ugyan fel tud gyorsítani, de még így is több nagyságrenddel elmarad a felhasználás mértékének ütemétől. Másrészt az is bizonyítható, hogy az Alföld rétegvizeiben a vízmozgást nem az emberi tevékenység (a kitermelés elkezdése) indította el, de mindenképpen felgyorsította. A táblázat összefoglaló értékelése szerint a hidegvizes rétegekben feltűnően egységes, csak egy nagyságrenden belül változó, (1,0-^10,0)xl0"'° m/s mértékű tényleges vertikális pórusközi szivárgási sebességeket számítottunk, ezen belül a felsőpleisztocén rétegekre v

p ~ 5x10"'° m/s értéket kaptunk. Legkisebb vertikális sebességeket az ún. feláramlási zónában számítottunk, (1,(HT,25)xlO~

1

0 m/s értékekkel. A termálvizes rétegek esetében jelentősen megnő az átszivárgás sebessége, ahol több mint egy nagyságrenddel nagyobb, (3,4^6,6)x 10"

9 m/s értékeket kaptunk. Hangsúlyozni kell, hogy ezek a sebességek tényleges pórusközi szivárgási sebességek, ezekből a Darcy-féle v szivárgási sebességet az n

0 hatékony (szabad) pórustérfogattal való szorzás után nyerjük. Ezek az értékek jól egyeznek a külföldi kísérletek során mért eredményekkel. Irodalom Amarasinghe PM, Katti KS, Katti DR (2008): Molecular hydraulic properties of montmorillonite: a polarized fourier transform infrared Carman PC (1949): Flow of adsorbed moleculas. Nature 163, 684-685 (30 April 1949) Erdélyi M (1976): Outlines of the hydrodynamics and hydrochemistry of the Pannonian Basin. (A Pannon-medence hidrodinamikai és hídrogeokémiai körvonalai). Acta Geologica Academiae Scientiarum Hungáriáé 26, 287-309 Freeze RA and Witherspoon PA (1967): Theoretical analysis of regional groundwater flow. 2. Effect of water table configuration and subsurface permeability variation (A regionális talajvízáramlás elméleti elemzése. 2. A talajvíztükör alakjának és a kőzetváz permeabilitásának a hatása). Water Resources Research 3/2, 623-634 Halász B (1995): Felszínalatti vizekkel való gazdálkodás rétegzett rendszerekben. Doktori disszertáció. Budapesti Műszaki Egyetem Vízgazdálkodási Tanszék Harmon RS. Schwarcz HP (1981): Changes of 2H and l

sO enrichment of meteoric water and Pleistocene glaciation. Nature, 290 Hévízkút-kataszter (1977): Magyarország hévízkútjai III. 1970-1975. VITUKI, Budapest Ingerson E, Pearson FJ (1964): Estimation of the age and rate of motion of groundwater by the 1

4C method. In: Maruzen C: /Recent Research in the Fields of Atmosphere, Hydrosphere and Nuclear Geochemistry/. Tokyo, Sugawara Festival Vol., 263-283 Juhász J (1987, 2002): Hidrogeológia. Akadémiai Kiadó, Budapest Karnidiakis G, Beskok A & Aluru N (2005): Microflows and Nanoflows: Fundamentals and Simulation, Springer, New York Loeb A (1934): Kinetic Theory of Gases, 290. 2nd ed., McGraw-Hill Marton L (2009): Alkalmazott hidrogeológia. ELTE Eötvös Kiadó, Bp. McWhorter, David B, Sunada, Daniel K. (1977): Ground-water hydrology and hydraulics. Water Resources Publ. (Fort Collins, Colo.) Nemecz E (1973): Agyagásványok. Akadémiai Kiadó, Budapest Németh E (1963): Hidromechanika. Tankönyvkiadó, Budapest Rónai A (1985): Az Alföld negyedidőszaki földtana. Geologica Hungarica, Series Geologica, Tomus 21. Műszaki Könyvkiadó, Bp., p. 446 Székely F (1988): Kutak depressziójának számítása korlátozott kiterjedésű, rétegzett hidrogeológiai rendszerekben. Hidrológiai Közlöny, 68 (4):217-223 Timms WA, Acworth RI (2005): Propagation of pressure change through thick clay sequences: an example from Liverpool Plains, NSW, Australia. HydrogeolJ. 13: 858-870 Tóth J and Almási I (2001): Interpretation of observed fluid potential patterns in a deep sedimentary basin under tectonic compression: Hungarian Great Plain, Pannonian Basin (Felmért folyadékpotenciál-mintázat értelmezése egy tektonikai kompresszió alatt álló mély üledékes medencében: Pannon-medence. Magyar Alföld). Geofluids 1/1, 11-36 Trebotich D, Miller GH (2007): Simulation of flow and transport at the micro (pore) scale. Proceedings of the 2nd International Conference on Porous Media and its Applications in Science and Engineering ICP June 17-21, 2007, Kauai, Hawaii, USA Urbancsek J (1978): Az Alföld negyedkori üledékeiben uralkodó rétegvíznyomás. Magyarország mélyfúrású kútjainak katasztere VIII. kötet, OVH Budapest Varsányi Z-né (2000): Felszín alatti vízmozgási rendszerek elkülönítése a Dél-Alföldön. Hidrológiai Közlöny, 80 (3): 145-156 Vrabcc J, Baumhögger E, Eisner A, Horsch M, Liu Z, Miroshnichenko S, Nazdrajié A, Windmann T (2010): Molecular simulation of fluid dynamics on the nanoscale. In Kuzmin (editor), VI. International Conference on Computational Fluid Dynamics (ICCFD): pp. 106107. WM Publishing Co., St. Petersburg A kézirat beérkezett: 2011. március 4-én spectroscopic study. Appl. Spectrosc. 62 (12): 1303-13 Hydraulic study using radiocarbon ages of groundwaters Marton, L. H-2683. Acsa, Petőfi u. 4. e-mail: lamarton@invitel.hu Abstract: The flow properties of the clay interlayer were studied in Eastern Hungary using radiocarbon ages of groundwater stored in Pleistocene and Pliocene deposits. According to recent studies, on the nanometer length scale, continuum approaches like the Navier-Stokes equation break down. However Darcy's law remains valid. The flow velocities in pores of clayey sequences were found to be (l,0^-10)xl0~

l

om/s and (3,4-6,6)x m/s of waters of normal temperature and in the case of thermal waters, respectively. These flow velocities are of the same order of magnitude as the hydraulic conductivity of smectite-type clay reported elsewhere. In some parts of the study area the movement of water was determined to be very slow a.upward oriented. Keywords: isotope hydrology, groundwater age, clay minerals, molecular flow, nano-systems. MARTON LAJOS dr., oki. vízépítő mérnök, a műszaki tudomány kandidátusa (hidrológia), 1951-ben kap diplomát a Bp. Műszaki Egyetemen. A fővárosban, majd 1966-tól Debrecenben dolgozik, hidrogeológiai és izotóp-hidrológiai kutatásokat végez, másodállásban főiskolai docens, a Magyar Állami Földtani Intézet tudományos tanácsadója. Az MTA Debreceni Területi Bizottságában a Hidrológiai Munkabizottság elnöke. 2009-ben elkészült Alkalmazott Hidrogeológia c. könyve.