Hidrológiai Közlöny 1995 (75. évfolyam)

3. szám - Tóth József: A nagy kiterjedésű üledékes medencék felszín alatti vizeinek hidraulikai folytonossága

TÓTH J.: A nagy kiterjedésű üledékes medencék felszín alatti vizei 155 NW Bcmm d'A/cocbon E22S3 A<,

uúo«i • F low direct •on 3.ábra. Rétegzett tározórendszer vázlatos ábrázolása és a számított vízhozamok Aquitánia medence, Franciaország (Besbes és tsai. 1976. nyomán módosítva) Sables sous-molassiques = agyagos mészmárgás homokok Sommet de Crétacé .. = Felső-Kréta fedőréteg Base de Crétacé .. = Felső-Kréta fekü Flow direction = Áramlás iránya A medencék tulajdonságai alapján levezetett hidraulikai folytonosság A medencék tulajdonságai alapján értelmezett hidraulikai folytonosság magyarázatára a kőolaj képződményeken áthatoló vízáramlás tanulmányozása során Munn (1909) tett először kísérletet. A "rétegek vízzáróságát" ennek során "hagyományokon alapuló tévhitnek minősítette. Az 1950-es.évekkel kezdődően a regionális vizsgálatok egyre inkább alátámasztották azt a megállapítást, hogy a hosszú idejű próbaszivattyúzások, regionális nyomáseloszlások, az egész medencére kiterjedő vízmérlegek és nagy léptékű áramlási modellek számszerű értékelése csak a regionális és a képződményeken átható hidraulikai folytonosság feltételezésével lehetséges. Walton (1960) mérései szerint pl , a Dél-Illinois medencében az egész rétegsor hidraulikailag "egyetlen vízadó"-ként viselkedett. Kolesov (1965) megállapította, hogy a Szibériában, Oroszországban és a Dnyeper-Donyec medencében mért több ezer nyomásérték könnyen értékelhetővé válik, ha "a teljes rétegsort egyetlen összetett, hidraulikailag összekapcsolt rendszernek tekintik". Francia hidrogeológusok (Albinét és Cottez, 1969, Astié és tsai, 1969, Margat, 1969) a piezometrikus nyomás eltéréseit több nagy kiterjedésű üledékes medencében (Párizs, NyAfrika. Szahara, Aquitánia) értékelve megállapították, hogy áramlás az egyes vízadó rétegeket elválasztó, vízzárónak tekintett rétegeken keresztül is bekövetkezik. Arra a következtetésre jutottak, hogy ha "átfolyás" mesterségesen. szivattyúzással előidézhető, az természetes nyomáskülönbségek hatására is szükségszerűen bekövetkezhet. A több mint 100 ezer knr kiterjedésű Aquitániai-mcdence (Franciaország) számszerű vízmérleg modellje segítségével Besbes és tsai (1976) meghatározták a "vízzáró rétegek közvetítésével összefüggő nyolc fő vízadóréteg" hidraulikai jellemzőit (3. ábra). A közelmúltban Neuzil és tsai. (1984) numerikus szimuláció segítségével kimutatták, hogy a Dakota összletből a ténylegesen kitermelt vízmennyiség és vízhozam csak a fedő Pierre-palán keresztül történő átszivárgással magyarázható. A palák függőleges áteresztőképessége azonban regionális léptékben 10-1000-szerese a loKális léptékben észleltnek. Próbaszivattyúzással meghatározott és a tényleges regionális transzmisszivitás-értékek konvergenciája Az Alberta-i üledékes medence (4. ábra) heterogén törmelékes krétakori összleteiben a növekvő időtartamú próbaszivattyúzások alapján meghatározott vízszállítási tényező értékek (Tóth, 1966, 1973) fokozatosan közeledtek a regionális talajvíz-ingadozások éves eloszlása alapján számított értékhez (Tóth, 1968, 1982). Az a tény, hogy ezek a más néven: "transzmisszivitás" értékek adott határértékhez tartanak, arra utal, hogy az egyes vízadó rétegeken keresztül kitermelt víz által jellemzett áramlási tartomány azonos azzal, amelyen a regionális áramlás a beszivárgási és kilépési területek között átáramlik, azaz, hogy a kőzetváz hidraulikailag folytonos. o

3 o< DS ló" Time (t), minutes lO" 4.ábra. Növekvő tartósságú próbaszivattyúzások alapján levezetett transzmisszivitás értékek az évszakos talajvízállás-változásokból számított értékhez tartanak. (Összeállítva Tóth, 1966, 1968, 1973, 1982 nyomán). 1 Imp.gall/nap.láb = 1.491 . 10"

2m

2/nap A regionális hidraulikai folytonosság ténye mellett szóló további érvek. Az egyes vízadó rétegek és a medencék hidraulikai jelenségei alapján leszűrt következtetéseken túlmenően a kőzetek mért hézagméretei és áteresztőképességei is a regionális hidraulikai folytonosság ténye mellett szólnak Tissot és Welts (1978) becslése szerint a kőzetek hézagmérete 4000 m mélységben a (látszólag legkisebb) 1 nm értékre csökken, ugyanakkor a vízmolekula hatékony átmérője közel 0,32 nm. Feltételezhető tehát, hogy a vízmolekula képes áthaladni a legtömörebb pala szemcseközi hézagain, még akkor is, ha feltételezzük, hogy a hézagok falát két elmozdíthatatlan, egy molekula vastag vízréteg vonja be. Brace (1980) arról számolt be, hogy minden kőzetben (talán az egyetlen tiszta halit kivételével), és minden a jelenlegi fúrási módszerekkel elérhető mélységben: mérhető "k" szivárgási tényező értékeket tapasztalt. A Swan Hills területen (Alberta, Kanada), tömör plasztikus és evaporit vízzáró rétegekben a függőleges hidrau-