Hidrológiai tájékoztató, 2014
DIPLOMAMUNKA PÁLYÁZATOK - Karay Gyöngyi: Próbaszivattyúzások kiértékelési módszerei repedezett kőzetekben
Próbaszivattyúzások kiértékelési módszerei repedezett kőzetekben* KARAY GYÖNGYI Diplomamunkámban összefoglaltam repedezett kőzetekben végrehajtott próbaszivattyúzások kiértékelésére rendelkezésre álló módszereket a nemzetközi szakirodalom alapján, majd mérési adatok felhasználásával példát mutattam alkalmazásukra. Bevezetés A magyarországi bányaipar leépülésével a repedezett kőzetekben zajló vízmozgás vizsgálata is háttérbe szorult, noha beható ismeretére nemcsak a bányászat, de felszín alatti építés és ivóvízbázis-keresés szempontjából is szükség van. A nemzetközi szakirodalom a 60-as évek elejétől foglalkozik a repedezett kőzetekben végrehajtott próbaszivattyúzások kiértékelésére használható módszerek kifejlesztésével, melyek alkalmazása a hazai gyakorlatban nem terjedt cl. A széles körben használt hagyományos, porózus kőzetekre kidolgozott képletek (pl. a Theis-módszer) olyan egyszerűsítéseket tartalmaznak, melyek repedezett közegben nem érvényesek, ezért szükséges más módszerek megismerése. Elméleti háttér A szivárgás általános differenciálegyenletét kút felé való áramlás - próbaszivattyúzás — vizsgálatakor célszerű hengerkoordinátás alakban felírni. Ekkor az egyenlet repedezett kőzetekre a következő alakra egyszerűsödik (Streltsova 1976): max) ■ ■9:s, •V = 5., ds-rs *P .c ÖSi är+5iir ahol- r: a sugárirányú távolság a kúttól (m),- t: az idő (s),- srep, sb: a leszívás a repedésben illetve a kőzetmátrixban (m),- Srep, Sb: a repedések és a kőzetmátrix tárolási tényezője (-),- m: a vízadó réteg vastagsága (m),- Tmax: az anizotrop közeg legnagyobb transzmisszivitása (m7s). Látható, hogy a képletben külön szerepelnek a repedésekre és a kőzetmátrixra vonatkozó paraméterek. Ezt a felosztást nevezik kettős porozitás elméletének. Az elmélet két csoportra osztja a kőzetekben található diszkontinuitásokat, és elsődleges porozitásnak nevezi a kőzettel egyidős pórusüregeket, valamint másodlagos porozitásnak a tektonikus mozgások során utólag keletkezett töréseket. A két közeget hidraulikai szempontból is el lehet különíteni egymástól: az elsődleges porozitásnak alacsony az áteresztőképessége, de nagy a tárolási kapacitása, ezzel szemben a másodlagos porozitást nagyobb áteresztőképesség, de kisebb tárolási kapacitás jellemzi (Barenblatt et. al 1960). Kiértékelési módszerek kőzetekben végzett próbaszivattyúzásokhoz A próbaszivattyúzás egy ellenőrzött terepi kísérlet, mellyel információk nyerhetők a kút teljesítőképességéről, a vízadó rétegről és a kinyert víz minőségéről. Repedezett közegben való próbaszivattyúzásoknak kétféle kiértékelési módszere van: az egyik a kettős porozitás elméletén alapul, míg a másik típus a homogén izotróp közeget elmetsző egyedi repedés feltételezésével él. Előbbiek közül a következőket mutattam be a diplomamunkámban:- a Barenblatt-féle módszer,- a Warren és Root-féle módszer,- a Kazemi-féle módszer,- a Boulton és Streltsova-féle módszer,- a $en-féle módszer,- a Moench-féle módszer,- Bourdet-Gringarten görbeillesztési eljárása. Az egyedi repedést feltételező módszerekből ezek szerepeltek:- a párhuzamos repedés-modell,- Gringarten és Witherspoon módszere egyedi függőleges repedés esetére,- Gringarten és Ramey módszerei egyedi függőleges repedés esetére,- Jenkins és Prentice módszere egyedi függőleges repedés esetére,- Gringarten és Ramey módszere egyedi vízszintes repedés esetére,- a többszörös vízszintes repedés modellje. A képletek alkalmazása Az ismertetett módszerek közül a Kazemi-, a Moench- és a Gringarten- Witherspoon-t'élc módszereket alkalmaztam kézi-, illetve az Aqtesolv szoftverrel végzett számításokban. Az eredményeket összevetettem kétféle hagyományos, homogén, izotróp közeget feltételező módszer eredményeivel. Három különböző területen végzett próbaszivattyúzást értékeltem. Bad Schönauban egykutas vizsgálattal kutatták a kristályos, palás vízadó kőzetet. Balatonudvariban a vízművek egy termelőkútjának vízkivételét és annak megfigyelőkutakra kifejtett hatását vizsgálták. Itt a vízadó réteget karbonátos kőzetek alkotják. A Várhegy márgájába mélyített kutak közül néggyel foglalkoztam. A bad schönau-i kútnál a vízadó repedéseinek szivárgási tényezője 6*10'9 m/s-ra adódott, amely a rétegvastagsággal felszorozva nagyságrendileg egyezett a porózus közeget feltételező számítások során kapott transzmisszi vitással. A kőzetblokkok szivárgási tényezője az elméleti feltevést alátámasztva kisebb lett, mint a repedéseké. A blokkok és repedések tárolási tényezői nagy szórással ugyan, de az elméletnek megfelelően a blokkban nagyobb értékekre adódtak. Az elméleti görbék jól illeszkedtek a mérési adatokhoz. A balatonudvari számításoknál a repedések 20
