Hidrológiai tájékoztató, 2006

DIPLOMAMUNKA PÁLYÁZATOK - Sidló Tibor: Víznyomásjelzéses vizsgálatok különböző kőzetekben, kiemelten a hasadékos kőzetekben

Víznyomjelzéses vizsgálatok különböző kőzetekben, kiemelten a hasadozott kőzetekben* SIDLÓ TIBOR GÁBOR Szakdolgozatom célja néhány hazai és külföldi nyomjelzéses vizsgálat által szerzett tapasztalat és eredmény bemutatása, továbbá részletesen szeretném feldolgozni a Bátaapáti területén létesítendő kis- és közepes aktivitású nukleáris hulladéktároló megkutatása során végzett nyomjelzéses vizsgálat eredményeit. A víznyomjelzéses vizsgálatok lényege A víznyomjelzés vizsgálat nagyon egyszerű elgondoláson alapszik, miszerint egy víznyelő rendszerbe festékanyagot öntünk bizonyos koncentrációban. Ez a víznyelő rendszer lehet egy fúrólyuk, vízfolyás, talaj- vagy rétegvíztartó, vagy karsztos víznyelő is. A nyomjelzett vizet egy vagy több ponton észleljük. Az észlelés során a nyomjelző anyag várhatóan megjelenik a megfigyelő ponton, ez a megjelenés a koncentrációváltozásban nyilvánul meg, ennek a változásnak az időbeni függvénye adja az áttörési görbét. Alapjában véve a nyomjelzéses vizsgálatokat három csoportba lehet sorolni, aszerint hogy mit akarunk megtudni: 1. Hidraulikai kapcsolatok tisztázása (pl. karsztos áramlási rendszerek) 2. Természetes vagy mesterségesen előidézett áramlási rendszerben vizsgálódunk, hogy megállapítsuk a víz sebességet és irányát, valamint a transzportparamétereket, úgymint effektív porozitás, diszperzió stb. 3. A különféle nyomjelzőanyagok transzport-tulajdonságainak (szorpció, diffúzió) vizsgálata Az első két csoportba tartozó vizsgálatokra sok példa van a hazai és külföldi gyakorlatban egyaránt, de külön a nyomjelzőanyagok tulajdonságainak meghatározására irányuló már jóval kevesebb. A nyomjelzés kétféle módon történhet, attól függően, hogy hogyan adagoljuk a festéket. Az első, ha egy konstans nyomjelzőanyag koncentrációt tartunk például a fúrólyukban, ezáltal folyamatos utánpótlás biztosítunk. A másik, ha egy pillanatnyi impulzust generálunk. A két vizsgálat áttörési görbéje jelentősen eltér egymástól, mert az elsőnél egy folyamatos felfutás jelentkezik a koncentrációban, a másikban viszont egy gyors felfutás után lassú lecsengés figyelhető meg általában. A vizsgálat kiértékelése is teljesen máshogy zajlik, különböző paramétereket tudunk meghatározni az egyes vizsgálatokkal. Karsztosodott kőzetekben történő víznyomjelzés A hazai és külföldi gyakorlatban, a karsztos kőzetekben történő víznyomjelzéses vizsgálatok elsősorban az ismeretlen, meg nem közelíthető barlangjáratokkal, időszakos víznyelők működésének tisztázásával, források vízgyűjtőinek megkutatásával foglalkozik. Mivel itt a hasadékok mérete elérheti a több m-t is, ezért olyan nyomjelző anyagokat is alkalmazhatunk, amelyeket máshol méreteik miatt nem használhatunk. Ilyenek például a spórák, de történt már olyan vizsgálat is, amelynél angolnákat alkalmaztak két barlangrész kapcsolatának kiderítése érdekében. A hasadékok itt általában nagyobbak, a víz gyorsabban áramlik, ezért a vizsgálat időtartama jelentősen lecsökken, így költségei is. Ezen okokból karsztos kőzetekben szívesen alkalmaznak víznyomjelzést, de itt is körültekintően kell megválasztani a festékanyagot. Diplomamunkámban hazai példákon keresztül mutatom be az egyes vizsgálati eljárásokat, az alábbi területek szerint csoportosítva: Bükk, Aggtelek, Keszthely, Mecsek. Hasadékos kőzetekben történő víznyomjelzés Hasadékos kőzetekben történő víznyomjelzéses vizsgálatokra a külföldi gyakorlatban több példa van, mint Magyarországon. Ez magyarázható azzal is, hogy egy ilyen kutatás rendkívül költséges, és sok elővizsgálatot igényel. Mivel itt a hasadékok ritkán haladják meg a dmes tartományt, és a kőzetben bonyolult törésrendszerek találhatók (általában), ezért még a kis távolságra telepített kutak közt is igen lassú a kommunikáció. Tehát a vizsgálat hossza hónapokban mérhető. Mivel a kőzet nem tekinthető homogénnek, előzetes kutatások során ki kell zárni az olyan térrészeket, amelyek biztosan nincsenek kapcsolatban egymással. (Ilyen eljárás, például az interferenciás hidrodinamikai vizsgálat.) Hasadozott kőzetekben nem használhatunk olyan nyomjelző anyagokat, amelyek nem képesek áthaladni a vízvezető repedéseken, méreteik miatt megakadnak, vagy egyszerűen csak megtapadnak a repedés falán. Ezen vizsgálattípussal olyan kőzetfizikai jellemzőket tudunk meghatározni, melyeket más, például geofizikai mérésekkel nem tudnánk meghatározni. Ilyenek a tárolási tényező, transzmisszibilitás, transzverzális és longitudinális diszperzió. Ezek a jellemzők speciális kutatási célok érdekében fontosak, mint például egy radioaktív hulladéktároló megkutatása. Hasadozott kőzetekben történő víznyomjelzésre egy külföldi példát mutatok be, melyet jelenlegi összefoglalóm nem tartalmaz. Porózus kőzetekben történő víznyomjelzés Mivel porózus kőzeteket általában a felszínhez közel is találhatunk, ezért a nyomjelzés könnyebben kivitelezhető, a sekélyfúrások miatt. Bár vizsgálódhatunk olajterületen több ezer m mélyen is, ám a hazai, és külföldi gyakorlatban erre példa elég kevés. így * A 2005. évi Lászlóffy Woldemár diplomamunka pályázaton egyetemi kategóriában III. díjat nyert diplomamunka kivonata. 21