Hidrogeológia BSc

Dr. Szőcs Péter, egyetemi tanárMiskolci Egyetem,

Hidrogeológiai – Mérnökgeológiai Tanszék

2. részA vízadó réteg és a felszín alatti víz fıbb tulajdonságai

Homogén, inhomogén, izotróp, anizotróp rétegek

v

h

k

k=λ

A felszín alatti víz néhány fizikai tulajdonsága

• Belsı súrlódás, a víz viszkozitása

- Csúsztató feszültség [Pa]

dy

duµτ =

µ - dinamikai viszkozitás

µ = 0.001 Pa s (20 °C)

1 centi poise = 0.001 Pa s

),( PTµ

2

0

00022.0337.01 tt ++=

µµ

Poiseuille (1832)

A felszín alatti víz néhány fizikai tulajdonsága

• Belsı súrlódás, a víz viszkozitása

- kinematikai viszkozitás [m2/s]

),( PTν

ρµ

ν =

= 10-6 m2/s (20 °C)ν

dy

duµττ += 0 Bingham test

Összenyomhatóság, rugalmasság

• Bv , rugalmas térfogat-kiterjedési tényezı

[1/Pa]

dP

dV

VBv

1−=

vBE

1=

E, rugalmassági modulus

[Pa]

⋅== −

PaBv

1105 10β

)(

00expPP−⋅= βρρ

A felszín alatti víz sőrősége

• A folyadék sőrősége függ a hımérséklettıl, az oldott

sótartalomtól és a nyomától

=

3m

kg

V

Mρ

A víz sőrősége a T növekedésével csökken

+⋅=

310007.0

m

kgSkρ

Sk a vízben oldott sótartalom [g/l]

A víz felületi feszültsége

• A felületi feszültség a molekuláris erık függvénye

Kapillaritás

A víz gáztartalma

• Normál állapoton 20 l levegı oldódik 1 m3 vízben

PVgo ⋅Γ= A CO2 nagyság rendekkel jobban oldódik

a vízben mint a metán vagy a nitrogén

A víz gáztartalma

• A nyomás és a

geotermikus lépcsı

szerepe

• A víz sőrősége

az elnyelt gáz

mennyiségének

növekedésével csökken

A Bernoulli – tétel, a Hubbert összefüggés,a hidraulikus emelkedési magasság

• m tömegő test energiája

++=Φ

kg

J

P

2

vgz

2

ρ

Potenciális energia

Kinetikus energia

Rugalmas energia

[ ]JmgzW =1

[ ]JmvW 2

22

1=

[ ]JPmWρ

=3

Bernoulli: egységnyi tömegő folyadék energiája

A Bernoulli – tétel, a Hubbert összefüggés,a hidraulikus emelkedési magasság

• Hubbert: egységnyi tömegő folyadék energiáját

vízoszlop magasságban fejezi ki, illetve a kinetikus energia

elhanyagolása

[ ]mg

h

Pz

ρ+=

A Hubbert összefüggés, a hidraulikus emelkedési magasság (h)

+==Φ

kg

J

Pgz

ρgh

A Bernoulli tétel, a Hubbert összefüggés,a hidraulikus emelkedési magasság

• Nyomásmérés

egy adott helyen

z g

Pz h +=+=

ρψ

A hidraulikus emelkedési magasság, h

• A víz a magasabb energia szintő helyrıl mozog az alacsonyabb felé

z g

Pz h +=+=

ρψ

Darcy’s Law and the Fluid-Dynamic

ParametersFluid potential, Φ, and

hydraulic head, h

The unique control on flow direction:The unique control on flow direction:

hydraulic head, h.hydraulic head, h.

ρρρρΦΦΦΦ

pgz ++++====

∫∫∫∫++++++++====p

p

2

0

dp

2

vgz

ρρρρΦΦΦΦ

p=ρρρρgψψψψ

ΦΦΦΦ=gz+[ρρρρg(h-z)]/ρρρρ

Φ= ghh=z+Ψ

ΦΦΦΦ: mechanical energy perunit mass

hh11>h>h22 hh11>h>h22

from figure:from figure:

A hidraulikus emelkedési magasság, h

A hidraulikus emelkedési magasság, gradiens, áramlás,

dl

dhI =

A hidraulikus emelkedési magasság sőrőség korrekciója

Felszín alatti áramlási rendszerek megjelenítése

A felszín alatti áramlási rendszerek törvényszerőségeinek

bemutató ábrája Tóth József (1963) elmélete alapján.

Felszín alatti áramlási rendszerek megjelenítéseH' 1H1

DunaTisza

-5500

-5000

-4500

-4000

-3500

-3000

-2500

-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

-5500

-5000

-4500

-4000

-3500

-3000

-2500

-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000Elevation a.s.l. (m

)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

Szeged

H'' 1H2

90 9090

90

808085

85

85

95

95

95

95

100

100

100 110

110

120

120130

120

150

150

150

200

1000500

1000

1000

500 20

0

150

120

100

100100

100120

150

200

?

100

120

150

200

500

110

W E

Distance from western end of cross section (km)

50x exagerated elevation (m a.s.l.)

land surface

(vertical exageration: Mh

Mv = 10 )

hydraulic head contour (m a.s.l.)with direction of fluid driving force

top of Pre-Neogene basement with fault

120

NW SE / NW

H4 H'4 H"4

Berettyó Sebes Körös

-5000

-4500

-4000

-3500

-3000

-2500

-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

-5000

-4500

-4000

-3500

-3000

-2500

-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

Elevation a.s.l. (m

)

Tisza

SEH3

120

110

100 90 90

100

110120

150

200500 1000

1500

20001500

1000

500200150120

110

100

90

2000

1500 1000

500200

150 120

110100

90

2000

1500 100

0 500

200

150120

110100

Distance from north-western end of cross section (km)

hydraulic head contour (m a.s.l.)with direction of fluid driving force

top of Pre-Neogene basement with fault

50x exagerated elevation (m a.s.l.)

land surface