Hidrológiai Közlöny, 2013 (93. évfolyam)

2013 / 2. szám - Alföldi László: Kis elmélkedés a Vízgazdálkodásról

ALFÖLDI L.: Kis elmélkedés a vízgazdálkodásról 5 tömörödése mellett a vízadók képesek voltak illetve képesek a hézagtérfogat csökkenése miatt fölszabaduló vizeket leadni. Eddig a határig a mélység függvényében a hidrosztatikus nyomásviszonyok érvényesülnek. A konszolidáció első szakaszában a tapasztalat szerint vannak olyan folyamatok is, amelyek bizonyos fizikokémiai és biokémiai változásokat reprezentálnak. A kútfúrás tapasztalata (gyakorlata) azt mutatja, hogy durván 800 méter mélységhatárig a kőzetvázak olyan lazák, hogy a vízadók megnyitása csak jól kiválasztott szitaszürők megtámasztása mellett lehetséges. Nagyjából 1.000 méternél nagyobb mélységekre tervezett kút kiképzésére szitaszürők alkalmazására már nem mindig szükséges, mert az üledék eléggé konszolidálódott ahhoz, hogy belövéssel megnyitható legyen. A felszín alatti vizek felszín alatt való tartózkodásuk és mozgásuk során kitett geokémiai és biokémiai hatások következtében az eredeti szingenetikus víz teljes kicserélődése nélkül változtatja kémiai összetételét, és bizonyos értelemben maga is konszolidálódik. A mélybeli nyomás alatti vízadó képződmények utánpótlódásáról csak akkor beszélhetünk, ha a rendszerből vízelvonás történik. A felszín alatti vízrendszerek (vízadók) döntő hányada nem tekinthető megújuló vízkészletnek, (inkább tárolt vízkészletnek) mert bármilyen vízelvonás a rendszer vízháztartását felborítja, és az egyensúly egyáltalán nem, vagy csak évezredes késéssel áll helyre. Praktikusan nincs utánpótlódása. A kútfúrási gyakorlatban ismert, hogy 700900 méter mélységhatárnál a vízadók kalcium-hidrogénkarbonát tartalma nátrium-hidrogénkarbonáttá változik, amit mind a mai napig ioncserélő folyamatok eredményének tulajdonítanak. Figyelemre méltó, hogy ebben a mélységben tárolt (megcsapolt) víz hőmérséklete 45-50 C°, amihez körülbelül 100 atmoszféra hidrosztatikus nyomás járul. A nemzetközi irodalomban vannak utalások arra, (Wener A. P. Ucek 1975, Coplen T. Hanshow B.B. 1970, Paul H. Jones 1969) hogy ebben a tartományban a tapadóvíz leválik, ami a kőzetváz körülményeit, a kőzetváz kapcsolatokat érdemben változtatja meg. Ismerjük a víz fizikai tulajdonságait, különösen a térfogatsúly és más paraméterek hőmérséklettől való függését, de a határterületi jelenségekről keveset tudunk. Vannak ismereteink arról, hogy a mélység felé az ioncsere fokozatosan csökken, és előtérbe kerülnek a kőzetté váláshoz vezető folyamatok. Alig ismertjelentősége van a féligáteresztő és a szuperszűrési jelenségeknek, melyek elsősorban nagy mélység és rendkívüli túlnyomásos körülmények között fordulnak elő. Tulajdonképpen alig ismerjük a cibatikus halmazok szerepét, különösen a hőmérséklet-változásokkal kapcsolatosan, már csak azért sem, mert esetleges jelenlétük a mikro -szivárgás kialakulásnál befolyásoló tényező lehet. Kőzetvázak, kényszerpályák A csapadékvíz vagy beszivárgás és/vagy az üledékképződés részvevőjeként kerül a felszín alá, amikor is elfoglalja az üledék hézagaiban rendelkezésre álló teret, s ezzel az üledék által kialakított szabályozott kényszerhelyzetbe kerül. Ebből következően térbeli elmozdulását az üledék által kialakított kényszerpálya nyomásviszonyai és a természetes földi hőáram által kiváltott térfogatsúly változások szabályozzák. A felszín alatti víz mozgása porózus vagy karsztos tározókban egyaránt szivárgással és kényszerpályákkal jellemezhető folyamat. Egyazon térbeli kényszerpálya rendszer több beszivárgási és megcsapolási hellyel rendelkezhet, vagyis egyazon regionális rendszeren belül önálló részrendszerek is előfordulhatnak. A különböző vízadó rendszerek egymással és/vagy a felszínnel többféle kapcsolatban lehetnek, hidrológiai, hidraulikai egyensúlyhatárok mentén érintkeznek. Valamely ilyen vízadórendszerre létesített megcsapolás tartós és jelentős vízelvétel az egyensúly megbontására, az érintett rendszerek közötti kommunikációt megindíthatja. Ebben az esetben az egyik rendszerből elvont vízmennyiség a szomszédos rendszerből való átáramlás révén pótlódhat. A felszín alatti vízadó képződmények utánpótlódásáról csak akkor beszélhetünk, ha a rendszerből vízelvonás következik be, de lehetnek olyan utánpótlódási lehetőségek, melyek csak megcsapolás után aktivizálódnak. Egy adott rendszerből elvont vízmennyiségi kapcsolat nem feltétlen egyirányú, hanem kétirányú is lehet, vagyis nemcsak a vízhozam függ az utánpótlódástól, hanem az utánpótlódás is függhet a vízelvonás mértékétől (Alföldi 1988). A hazai üledékekben tárolt víz szedimentációs eredetű, de nem biztos, hogy egyidejűnek, vagyis szingenetikusnak tekinthető. A kőzetben levő viz mennyiségét a hézagtérfogatok mértéke, alakja határozza meg. Hazai üledékeknél a kőzet (üledék) terjedelmének 25-40 %-a hézag. Természetes körülmények között az üledékképződésnek vannak határozott determinisztikus jellemzői, melyek az üledék, illetve a szilárdváz szerkezetében is kifejeződnek. A tengeri üledékek rétegzettsége és mikro rétegzettsége, a szemcsék bizonyos szabályszerű elhelyezkedésének a következménye. A csillámos homok és homokkövek jól meghatározott szerkezetet alkotnak. A folyami üledékek kereszt és ferde rétegzettsége is törvényszerűen alakul ki. A kereszt rétegzettség a horizontális molekulamozgást befolyásolja. Ezzel szemben a csillámos homokban szinte szabályos párhuzamos csövek halmazáról beszélhetünk. A kőzetváz szerkezetének leírásához nemcsak a hézagtérfogat megváltoztatására, hanem a pórusok alakjának, és egymásba való kapcsolódásának az ismeretére is szükség van, amit a XX. században általában gömbelmélet alkalmazásával próbáltak megközelíteni. Dr. Kovács Gy. (1981) hívta fel nemcsak a hazai, hanem a nemzetközi közvélemény figyelmét is arra, hogy a pórusok keresztmetszeti alakja jobban közelíthető négyszögekkel és/vagy háromszögekkel, mintsem körrel. A különböző szemcseméretű homokok alkotóelemei görbe felületekkel lehatárolható alakot mutatnak, de három szemcse illeszkedése esetén kialakuló tér (pórus) homorú határfelületeket alkot, ami a gömbszemléletet használó csőköteges modell feltételezését vagy használatát nem indokolja. A vízadók vázszerkezetét leíró numerikus megoldások (megközelítések) megfelelhetnek a hidrológia igényeinek, de nem nyújtanak megfelelő segítséget a hidrogeokémiai folyamtok értelmezéseihez. A kvarchomok szemcsék felületéről az ELTE Mikrobiológiai Tanszékén készített (OTKA kutatási együttműködés keretében) 1000-szeres és 3000-szeres nagyítások által felismert mikromorfológiai jelenségek arra figyelmeztetnek, hogy a kialakult fázishatárt nem elég sem sima felülettel sem a közismert tapadóvíz fogalommal jellemezni. A szemcsefelület ugyanis rendkívül bonyolult fázishatárt képvisel, ahol a kémiai folyamatokat az ismert ioncserélődést katalizáló mikrobiológiai hatások befolyásolják. A fázishatár a kőzetvíz kölcsönhatás még nem kellően ismert területe. (Alföldi L. 2000)