Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Karsztos vízkészleteink Beszivárgás becslése karsztvidéken Kitermelhető vízkészlet előrejelzése A Dunántúli-khg. és a bányászati karsztvízkiemelés.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Karsztos vízkészleteink Beszivárgás becslése karsztvidéken Kitermelhető vízkészlet előrejelzése A Dunántúli-khg. és a bányászati karsztvízkiemelés."— Előadás másolata:

1 Karsztos vízkészleteink Beszivárgás becslése karsztvidéken Kitermelhető vízkészlet előrejelzése A Dunántúli-khg. és a bányászati karsztvízkiemelés

2 Kessler H., 1954: „a tartós víztermelés szempontjából csak az utánpótlódó, tehát csapadékeredetű beszivárgott vízmennyiséggel számolhatunk és a mélykarsztban tárolt vízmennyiséget csakis a változó csapadékviszonyok okozta utánpótlási különbségek kiegyenlítésére használhatjuk fel”

3 Mennyi a tartósan/átlagosan pótlódó mennyiség? a vízgyűjtő nagyságából és a beszivárgásból számolható (forrás(ok)hoz rendeljük) lefolyási tényező helyett karsztokon „beszivárgási százalékkal” dolgozhatunk korábban ezt fix értéknek gondolták (20-50 %) Kessler (1954) számításai szerint ez ugyanazon forrásnál különböző években akár 7 és 70 % között változhat világviszonylatban első modelljét a Tettye-forrás vízhozamadataira alapozta (1892-től vízmű)

4 Kessler-féle beszivárgás-számítási módszer alapfelismerés: a forrás éves vízhozama, azaz a vízgyűjtőre jellemző beszivárgási százalék és az éves csapadék köszönőviszonyban sincsenek egymással pl.: 1947-ben 524 mm mellett 1,772 millió m 3 (67%), 1949-ben 534 mm mellett m 3 (7%) a Tettye- forrás vízhozama (vízgyűjtő kb. 5 km 2 ) különbség a két évben: 1947-ben 269 mm (52%), 1949-ben 64 mm (11,5%) csapadék esett az első négy hónapban Mértékadó csapadékszázalék (μ): az adott évben az első négy hónap csapadékának százalékos aránya az éves csapadékhoz képest

5

6 az évek adataiból ábrázolható a mértékadó csapadékszázalék függvényében a beszivárgási százalék, erre görbe illeszthető – vajon mennyire jó közelítés? még mindig 8,5 % az átlagos eltérés a tényleges és számított beszivárgási százalék között, de akár 21 % is lehet szélsőséges eltérésű években az előző év utolsó négyhavi csapadéka (szept-dec.) lényegesen eltér a szokásos átlagtól  azt is figyelembe kell venni! ha azonos súllyal vesszük figyelembe, nincs javulás vezessük be a korrekciós csapadékszázalékot: előző évi utolsó négy hónap csapadékának ugyanezen négy hónap sokévi átlagától való eltérése %-ban kifejezve

7 empirikus úton ehhez Kessler egy korrekciós állandót (k) rendelt, melyet hozzá kell adni/le kell vonni a mértékadó csapadékszázalékhoz:

8 Tehát a μ’-vel jelölt javított mértékadó csapadékszázalék: μ’=μ+k (ezzel a görbe alapján számolt és a valós beszivárgási százalékok átlagos eltérése 4,5 %-ra csökkent, szélső értékben 11,5 %) A karsztforrás vízhozama (Q, m 3 /év) pedig a következőképpen számolható: Q = β*c*A, ahol A a vízgyűjtő területe m 2 -ben c az éves csapadékmennyiség m-ben β = f(μ’) beszivárgási százalék (0-1 között), mely a javított mértékadó csapadékszázalék függvényében empirikus úton van megadva (ld. köv. dia)

9

10 Más karsztterületeken való alkalmazhatóság tesztelése ismert forrásvízhozamok, csapadékadatok és vízgyűjtők esetén Kessler ezen módszerrel meghatározott β értékekkel számolta vissza a vízgyűjtők területét ( as adatokkal): Terület, illetve forrás(ok) Ismert vízgyűjtőSzámolt vízgyűjtőEltérés Bükk-fennsík55,8 km 2 51,3 km 2 -8,1% Miskolctapolca82,9 km 2 74,7 km 2 -10% Eger-Kács52,1 km 2 49,1 km 2 -5,7% Keszthelyi-hg.*67,8 km 2 68,8 km 2 +1,6%* * kétéves átlagokból számítva (dolomittérszín)

11 Böcker-féle beszivárgás-becslés (1976) barlangi csepegővizek hozama alapján dolgozta ki az elpárolgó csapadékmennyiségen túli többletet tekintette beszivárgónak, évszakosan differenciált bevezette a határcsapadék fogalmát, mely: decembertől márciusig 60 mm, áprilistól júniusig 180 mm, júliustól szeptemberig 225 mm, október, november folyamán 120 mm

12 A négy időszak mindegyikére a beszivárgó vízmennyiséget az adott időszak csapadékösszegének és határcsapadékának a különbsége adja, ha ez negatív, akkor a beszivárgást 0-nak kell tekinteni. Az évi beszivárgó vízmennyiség a négy időszakban adódó (pozitív) különbségek összege

13 Maucha L. módszere a karsztos beszivárgás számítására (1990) célja a forráshozamok mérése nélkül következtetni a beszivárgási százalékra, azaz csupán éghajlati adatok felhasználásával a dinamikus mészkőtárolók évente %-ban leürülnek, ezért az éves beszivárgott vízmennyiséget a távozó források összhozamával azonosíthatjuk dolomittérszíneken a szűkebb repedésrendszereknek köszönhetően adott év csapadékához kétéves kiürülési időt rendelhetünk

14 módszere a Nagy-Tohonya-forrás (Jósvafő) 20 éves adatsorára alapszik, de helyenként a Tettye adatbázisát is felhasználja szélsőséges évekre is tud becsülni (ez igazából az újdonság!) két eljárást dolgozott ki: – éghajlati összegző módszer – havi adatokkal dolgozik, abból összegez – éghajlat kapcsolati módszer – a teljes év jellegére épít

15 Összegző módszer (Maucha, 1990) Alapképlet:

16 B ny az adott évre jellemző, az aktuális 12 havi csapadékadatok és a sokévi havi átlagos beszivárgási tényezők szorzatának az összege:

17 K c csapadék-korrekció ( 0, ha a tárgyévi csapadék átlagos ) : sokévi átlagtól való csapadékeltérésen (δ c ) alapul: ebből a mérési adatok és elméleti megfontolások után: K c = (0,6* δ c *δ c )/C (parabolaegyenlet)

18 K T tározási-korrekció ( 0, ha a megelőző két év csapadéka átlagos ): megelőző két év csapadékátlagának átlagtól való eltérésén (δ T ) alapul: előzőhöz hasonlóan „normális” években: K T ’ = 2*(0,6* δ T *δ T )/(C -2 +C -1 ) szélsőséges években: K T ’’ = δ T Mi számít normálisnak, illetve szélsőségesnek?

19 a szélsőséges évre vonatkozó második képletet akkor használjuk, ha a tárgyév és a megelőző év csapadékösszegeinek különbsége (ΔC) egy adott küszöbértéknél (lim ΔC) nagyobb (azaz igen csapadékos és igen száraz évek váltják egymást) elméleti háttere a karsztok „kettős porozitásában” rejlik, ilyen években óriási telítettség, vagy éppen telítési hiány jelentkezhet lim ΔC-re kizárólag a Tettye és a Nagy-Tohonya- forrás esetében tudunk megbízható tapasztalati értéket mondani (221 mm, ill. 414 mm), bár Maucha tett kísérletet e két pontra hiperbolát illeszteni (lim ΔC-t a sokévi átlagcsapadéktól tette függővé)

20 a sokévi átlagos csapadék a Tettyénél 717 mm, Jósvafőn 650 mm

21 K P párolgási-korrekció (0, ha a nyári átlaghőmérséklet megegyezik a sokévi átlaggal) : g hogyan értelmezhető?

22 g megadja, hogy 1 0 C átlagos nyári hőmérséklet- növekedés esetén évente hány mm-rel csökken a beszivárgás a K P nélkül a Tettyére kiszámított sokéves beszivárgási értékek 16 mm/évvel nagyobbnak adódtak a valósnál (forráshozamból számoltnál), és a jósvafői és pécsi nyári átlaghőmérséklet- különbségekkel korrigálva ez éppen 18 mm/év/ 0 C- nak felel meg (más források is hasonló értékeket adnak meg)

23 szupercsapadékos hónap: az adott hónap csapadéka nagyobb, mint ugyanezen hónap sokévi átlagcsapadékának kétszerese extracsapadékos hónap: az adott hónap csapadéka nagyobb, mint ugyanezen hónap sokévi átlagcsapadékának háromszorosa szupercsapadékos év: C > 975 mm/év K L lefolyási-korrekció (szinte mindig 0, csak nagyon csapadékos évben nem) :

24 a szupercsapadékos hónap lefolyási részkorrekcióját csak akkor alkalmazzuk, ha: – pozitív értéket ad – szupercsapadékosat megelőző hónap csapadékösszege is legalább kétszer akkora, mint a tárgyhó sokévi átlagcsapadéka – szupercsapadékos hónap hőmérséklete nagyobb 3 0 C-nál egyébként K L ’-t 0-nak tekintjük

25 extracsapadékos hónap lefolyási részkorrekcióját csak akkor vesszük figyelembe, ha e felírt összeg pozitív számot ad a szupercsapadékos év lefolyási részkorrekciója 975 mm éves csapadék felett pozitív értéket ad

26 Éghajlat kapcsolati módszer (Maucha, 1990) Az eltérés lényege az összegző módszerhez képest, hogy ott a csapadék eloszlásán volt a hangsúly, az éves összcsapadékot nem is vette figyelembe a módszer, itt pedig az évi csapadékösszegből indulunk ki. Ezért az alapképletben a K C csapadékkorrekció helyett egy K CE -vel jelölt csapadékeloszlási- korrekció lesz. A tározási és a párolgási korrekciót ugyanúgy számoljuk, mint az összegző módszerben

27

28 A Tettye-forrás éves kitermelhető vízkészletének előrejelzése (Vass B. 2009) A Tettye-forrásról: Mecsek 2. legnagyobb karsztforrása csak karsztos vízgyűjtővel rendelkezik (9,442 km 2 ) vízzáró fekü miatt több tízezer éve (?) állandó forrásszáj – tipikus magaskarszt 1892 óta vízműként üzemel forrásküszöb feletti visszaduzzasztás szép példája a vízhozam 93 %-a hasznosul (korábban %) Duna-víznél lényegesen olcsóbb ivóvizet biztosít

29 A vízkészlet-becslés lépései hézagtérfogat meghatározása a vízgyűjtőre leürülés jellemző karsztvízszintjeinek meghatározása éves kitermelhető vízkészlet előrejelzése az első negyedévvégi karsztvízszintek alapján jelen esettanulmány a Tettyére alkalmazza a módszert, de gyakorlatilag számos más ivóvízbázisként felmerülő karsztforrásnál alkalmazható

30 Hézagtérfogat meghatározása adott 6 db karsztvízfigyelő kút, melyeken át húzott egyenesekkel (némi korrekcióval) 8 részre osztjuk a vízgyűjtőt viszonylag magas karsztvíznél kiválasztunk egy előreláthatóan beszivárgásmentes időszakot (vegetációs időszakon kívül csapadékmentes, vagy vegetációs időszakban 30 mm/nap alatti csapadékkal rendelkező intervallum – a természet beleszólhat!) T 27 T 11 T 12 T B T 15 forrás

31 a vizsgálati időszak elején és végén is mérjük a kutakban a vízszinteket + folyamatosan a forrás vízhozamát a vízszintek változásából a következő dián látható módon kiszámoljuk a karsztvízszint-süllyedés által érintett teljes kőzettérfogatot (Σ V 1 -V 8 ) a kifolyt összes vízmennyiséget ezzel elosztva megkapjuk a hézagtérfogatot A Tettyénél a mérés a 2003-as, rendkívül száraz évben történt: A mértA valaha mért A kút jelelegmagasabblegalacsonyabbIngadozás m vízszint m A. f. T ,5239,82,7 T ,6295,211,4 T ,5258,73,8 T ,4318,22,2 T ,8246,33, B301,9297,34,6

32 V 1 = ((30 * +3,5)/2)* m 3 V 2 = ((3,5+2,7)/2)* m 3 V 3 = ((2,7+11,4)/2)* m 3 V 4 = ((11,4+3,8)/2)* m 3 V 5 = ((3,8+4,6)/2)* m 3 V 6 = ((4,6+2,2)/2)* m 3 V 7 = 2,2* m 3 V 8 = 3,8* m 3 Összesen: tömör m 3 Kifolyt vízmennyiség: m 3 n = / = 0,01331, azaz a hézagtérfogat 1,331 % * forrásduzzasztási magasság T 27 T 11 T 12 T B T 15 Vízgyűjtők mérete: A 1 = 77,9 ha A 2 = 31,3 ha A 3 = 75,7 ha A 4 = 168,3 ha A 5 = 121,6 ha A 6 = 319,6 ha A 7 = 97,7 ha A 8 = 50,1 ha Σ 942,2 ha

33 A leürüléshez tartozó, a téli hidrológiai félév kezdetét jelző minimális vízszintek évente változnak, de átlagos értékük számolható, ezzel lehet kalkulálni, mint évvégi állapot Az első negyedév végén mért, közel maximális vízszintek és a várható leürülési szintek különbségeit – az előbb látott módon – az adott kutat tartalmazó egy vagy két területrészhez rendeljük, és kiszámoljuk – mostmár az ismert hézagtérfogat, mint szorzótényező használatával – a becsült, év végéig rendelkezésünkre álló vízmennyiséget: Q becsült leürülő készlet = 0,01331*Σ V i (i=1, 2,…8)

34 A módszer hibái ElőreMértEltérés a mért és számítottforráshozamszámított hozam Évforráshozam (m 3 ) közt, a mérthezEltérés % -ban (m 3 ) viszonyítva (m 3 ) ,5% ,7% ,6% A kapott eltérések minimálisak!!! További pontosítás a sűrűbb karsztvízszintészlelő- hálózattal lenne megoldható

35 Felhasznált irodalom, ábrák jegyzéke Kessler Hubert: A karsztból tartósan kitermelhető vízmennyiség és a beszivárgási százalék megállapítása. Hidrológiai Közlöny, 1954/ old. Böcker Tivadar: A barlangi csepegés és a beszivárgás kapcsolata a Bükk-hegység keleti részén. Magyar Karszt és Barlang, Csepregi András: A karsztos beszivárgás számítási módszereinek összehasonlítása a vízszintváltozások elemzése alapján. Hidrológiai Közlöny, 1985/ old. Maucha László: A karsztos beszivárgás számítása. Hidrológiai Közlöny, 1990/ old. Vass Béla: Vízhozam és hézagtérfogat számítás magaskarszt forrásoknál. Vízmű Tükör, 2009 Felszín alatti vizeink kutatása, feltárása, hasznosítása és védelme. Szemelvények a kutatás és oktatás intézményeinek munkáiból. 1.a kötet: Karsztvízkutatás Magyarországon (szerk: Liebe Pál). Balatonfüred, Bányászati karsztvízszint-süllyesztés a Dunántúli-középhegységben (szerk: Alföldi László, Kapolyi László). MTA FKI Budapest, 2007.


Letölteni ppt "Karsztos vízkészleteink Beszivárgás becslése karsztvidéken Kitermelhető vízkészlet előrejelzése A Dunántúli-khg. és a bányászati karsztvízkiemelés."

Hasonló előadás


Google Hirdetések