A Magyar Hidrológiai Társaság XXVII. Országos Vándorgyűlése (Baja, 2009. július 1-3.)

10. szekció: Számítógépes modellek alkalmazása a vízgazdálkodásban - dr. Vasvári Vilmos, KULTECH Mérnöki Tanácsadó és Kereskedelmi Kft.: Hőmérsékleti anomáliák becslése talajvízben analitikus módszerekkel

HŐMÉRSÉKLETI ANOMÁLIÁK BECSLÉSE TALAJVÍZBEN ANALITIKUS MÓDSZEREKKEL Dr. VASVÁRI VILMOS KULTECH Mérnöki Tanácsadó és Kereskedelmi Kft. Bevezetés A felszín alatti vizek termikus hasznosításával kapcsolatos tervezési mukáknál gyakran van szükség arra, hogy lemondva a bonyolult numerikus modellezésről, csupán a kevés rendelkezésre álló adat segítségével a hőterjedésre vonatkozó becsléseket tegyünk. Becsléseink célja ezeknél a számításoknál a transzportfolyamatok lehetőség szerint valósághű leírása lehetőleg minél kevesebb modellparaméter bevonásával. Permanens áramlási viszonyokat feltételezve a hőmérséklet egyszerű kezdeti és peremfeltételei mellett lehetőség nyílik a hőterejedés differenciálegyenletének közvetlen integrálására. Analitikus megoldások ill. azok alkalmazásának tárgyalása több szerzőtől ismertek (Ogata & Banks, 1961; Avdonin, 1964; Noyer, 1977; Voigt & Häfner, 1985). A megoldások sokaságából azokat mutatjuk be közelebbről, amelyek a transzportmechanizmusok és a hőmérsékleti peremfeltételek alapján alkalmasak határérték becslések elvégzésére. Különböző modellkonfigarációkra bemutatjuk a hőmérséklet anomália változását permanens hőbetáplálás és domináns transzverzális hőcsere esetére, a lehülési hossz számítását elemi konfigurációra, a csillapítási hossz meghatározását a bevezetésnél fellépő hőmérsékleti ingadozások esetére. A vizsgált modellkonfigurációk (Söll, 1988): 1. permanens hőmérsékleti feltételek a bevezetés helyén valamint állandó hőmérséklet az alsó és felső modellperemen, a transzport az áramlás irányban csak konvekció által történik, függőleges irányban figyelembe vesszük az energiaátadást a légkörrel és a feküvel, a feküt vertikálisan végtelen féltérként közelítjük, a nempermanens hőtárolási hatásokat a fedőrétegben elhanygoljuk; 2. nempermanens hőmérsékleti feltételek a bevezetés helyén cosinus függvény formájában, melynek középértéke a geogén viszonyítási hőmérsékletnek felel meg, az egyik peremtől egymást követő ciklusokban meleg és hideg víz áramlik, a hőmennyiség egy periódusban nullával egyenlő, az egymást követő meleg- és hidegvíz zónák közötti hőmérséklet kiegyenlítődés a longitudinális diszperzió által jön létre; 3. mint a második konfiguráció, azonban a longitudinális elkeveredést elhanyagoljuk, a bevezetésből származó hőmérsékleti ingadozások csillapítása a felső és alsó határoló réteggekkel mint végtelen féltérrel történő hőcsere útján jön létre. Bemutatunk továbbá egy kétdimenziós iteratív közelítő eljárást (Ingerle, 1988), mely a hőterjedési csóvát trapézzal közelíti és figyelembe veszi mind a felszínnel történő hőcserét, mind a diszperzió hatását a hőtranszport során. Olyan közelítő eljárásokról van szó, amelyek alkalmasak a hőmérsékleti anomáliák becslésére. Ezeket hatékonyan vethetjük be projektek első megítéléséhez, ahol a helyszín hidrogeológiai és termofizikai tulajdonságai csak közelítőleg határozhatók meg.