A folyamatos vízszintmérő berendezések típusai és gyakorlati alkalmazásuk Szakdolgozat

Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Kar

Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék

A folyamatos vízszintmérő berendezések típusai és gyakorlati alkalmazásuk Szakdolgozat

Szerző: Martinovics Réka Földtudományi mérnök Bsc Földtudományi szakirány Konzulensek: Dr. Lénárt László, egyetemi docens Czesznak László geofizikus mérnök, BKÉR 2014.05.16.

Miskolc, 2014

Tartalomjegyzék

2

Tartalomjegyzék 1.

Bevezetés, a feladat megfogalmazása ..............................................................................3

2.

A vízszintmérő műszerek bemutatása, csoportosítása ......................................................5

3.

4.

2.1.

A légzőkábeles megoldás ........................................................................................6

2.2.

A légnyomás értékeinek második műszerrel való leválasztása .................................9

Mérési lehetőségek a Bükkben, illetve a Bükk-térségben .............................................. 12 3.1.

Karsztvízfigyelő kutakban ..................................................................................... 12

3.2.

Forrásokban .......................................................................................................... 14

3.3.

Barlangi vízterekben ............................................................................................. 15

3.4.

Felszíni vizekben .................................................................................................. 16

3.5.

Pozitív termelő kutakban ....................................................................................... 17

3.6.

Negatív termelő (szivattyúzott) kutakban .............................................................. 18

A Bükki Karsztvízszint Észlelő Rendszer (BKÉR) és egyéb monitoringok a vizsgált területen ........................................................................................................................ 20

5.

4.1.

A monitoring rendszerek kialakulásának földtani, vízföldtani, szervezési okai ...... 20

4.2.

A monitoring rendszerekben használt műszerek .................................................... 23

A mérések folyamata .................................................................................................... 25 5.1.

A műszerek által használt saját programok, műszertelepítés, adatkinyerés ............. 25

5.2.

Adatkonvertálás, feldolgozási formák ................................................................... 31

5.3.

Adatrendszer kialakítása a sokéves, több műszerrel történő méréshez.................... 35

5.4.

Az adatok feldolgozása különböző céllal ............................................................... 36

6.

A különböző műszerek által nyert eredmények összehasonlítása ................................... 39

7.

Az egyes mérési helyekhez javasolt mérőműszerek ....................................................... 42

8.

Összefoglalás ................................................................................................................ 44

9.

Summary ...................................................................................................................... 46

10. Köszönetnyílvánítás ...................................................................................................... 48 11. Felhasznált irodalom ..................................................................................................... 50

Bevezetés, a feladat megfogalmazása

3

1. Bevezetés, a feladat megfogalmazása Szakdolgozatomat a folyamatos vízszintmérő berendezések típusairól és azok gyakorlati alkalmazásairól írom. A munkámban kifejezetten a Bükk hegységben és annak térségében létesített mérőrendszereket mutatom be, ugyanis a Bükk-térség karsztvizeiből történik a társadalom jelentős vízigényének kielégítése. A térségben hideg és meleg karsztrendszerről lehet beszélni egyaránt. A hideg karsztvíz készletből legtöbbet ivóvízellátásra használnak (pl. Eger és Miskolc térségében), a termálkarsztból kitermelt különböző minőségű és hőmérsékletű vizek pedig a térség gyógy-és strandfürdőinél érdekelt (pl. Eger, Bogács, Egerszalók, Demjén, stb.). Az utóbbi időben előtérbe került a nagyobb mélységben feltárt magas hőmérsékletű termálkarsztból kinyerhető vizek geotermikus energiára való használata is (Mályi, Kistokaj). A rendelkezésre álló hideg és meleg karsztvízkészlet nagyságára vonatkozóan csak becslések vannak, így a vízkészlet hatásait folyamatosan figyelni és értékelni kell. A karsztvíztermelés mértéke a 20. század második felében, ill. végén növekedett meg, majd a 90-es évekre már a túltermelés jelei is megmutatkoztak. Éppen ezért a Nehézipari Műszaki Egyetem kezdeményezésére a vízügyi hatóság és a karsztvíz termelő vízmű vállalatok együttműködésének köszönhetően megalakult a Bükki Karsztvízszint Észlelő Rendszer (BKÉR), továbbá a megfelelő észlelőhelyek kialakítása, felműszerezése és folyamatos észlelések megindítása. A monitoring rendszer, azaz az észlelő hálózat magába foglalja az észlelő helyeket (figyelőkutak, víztermelő objektumok, források, barlangi mérőhelyek, stb.), ill az oda telepített folyamatos vízszintmérő berendezéseket. Az észlelőhálózat és az egyes mérési helyekre telepített műszerek száma és időval az igénybe vett műszerek típusai is változott, ill. a mai napig változik az észlelési tapasztalatok, a technika fejlődése és rendelkezésre álló anyagi keretek alakulásának függvényében. Ezért is választottam ezt a témát, mert dolgozatomban részletesen be szeretném mutatni a Bükkben és térségében használt mérőműszerek közötti különbségeket, előnyeiket, esetleges hátrányaikait, korlátaikat. Dolgozatom célja tehát, a folyamatosan mérő-rögzítő vízszintmérő eszközök működési elvei szerinti csoportosítása, a kinyert adatok feldolgozási módjai, a különböző mérőeszközök

Bevezetés, a feladat megfogalmazása

4

működésének összehasonlítása, a bükki, ill. Bükk-térségi monitoring rendszerek bemutatása keretében. Munkám első részében részletesen be szeretném mutatni a Bükk-térségben használt műszerek közötti különbségeket, működésük szerinti csoportosításukat, majd rátérek a mérési lehetőségeikre, hogy hová, milyen műszereket telepítettek a tárolt karsztvízkészlet mennyiségének folyamatos ellenőrzésére. Továbbá beszámolok a Bükk-térségi monitoring rendszer műszerezettségéről, a BKÉR létrehozásának okairól, valamint a térségben lévő egyéb monitoringokról. Dolgozatom másik felében a különböző mérőeszközök és általuk használt szoftverek használatát mutatom be, ill. hasonlítom össze, valamint az általuk kinyert adatok feldolgozási módjait fejtegetem, hogy milyen céllal történik az adatok feldolgozása, milyen eredmények születnek, majd végül javaslatot teszek arra, hogy milyen szempontokat érdemes figyelembe venni az egyes mérési helyekhez rendelhető mérőműszerek kiválasztásakor.

A vízszintmérő műszerek bemutatása, csoportosítása

2.

5

A vízszintmérő műszerek bemutatása, csoportosítása A folyamatos vízszintmérő műszerek iránti igény megjelenése egyidősnek tekinthető a

hidrológiával, hiszen a vízszintek mérése kezdetektől fogva fontos feladatnak számít, ugyanis a vízgazdálkodásban előfordulnak olyan feladatok is, amelyek során a vízszintváltozások pontos észlelése és hosszú távú adatsorok kialakítása a cél. A vízszintészlelés automatizálásának köszönhetően egyrészt jelentős élőmunka takarítható meg, másrészt lehetőség nyílik a vízszintváltozások folyamatos, vagy kellő gyakoriságú észlelésére, amelyet hagyományos módon, hagyományos eszközökkel nem, vagy csak nagy nehézségek árán lehetséges. Az első folyamatos mérő és az adatokat regisztráló berendezések óraművel kombinált mechanikus szerkezetek voltak. Ezeknél általában az óraművel megforgatott, és célszerűen elhelyezett, előre skálázott papírlapra rajzolta az írószerkezet a vízszint változásait, amely változásokat – a vízszintre helyezett úszótest függőleges elmozdulásait – egy aprólékosan kidolgozott, csiga rendszert és több áttételt is tartalmazó mechanika közvetítette a műszerházban elhelyezett írószerkezethez. Ezek a berendezések éppen a finommechanika miatt meglehetősen drágák voltak, másrészt a mai műszerekhez képest meglehetősen nagy helyigényük volt – a berendezéseket sokszor külön műszerházban helyezték el – így ezeket elterjedten főként vízfolyások vízállásának, ill. esetenként nehezen megközelíthető kutak, víztermelő objektumok vízszintjének regisztrálásához használták. A papíralapú rögzítés helyett a papír páraérzékenysége és az írószerkezetek gyakori meghibásodása miatt más megoldásokat kerestek a műszertervezők, így a digitális adatrögzítés technológiájának kifejlődése után megjelentek azok a fél mechanikus berendezések, amelyek ugyan a hagyományos úszós technológiával működtek, viszont a vízszintváltozásokkal arányos elmozdulások mértékét a mechanikus szerkezeten már digitália úton rögzítették. [1] Igazi áttörésnek számított viszont a vízszintregisztráló berendezések megjelenése, ahol a vízoszlopmagasság változásának észlelésére a nagy pontosságú nyomásmérést kezdték igénybe venni.


6

Folyadékszint mérés a hidrosztatikai nyomás alapján A folyadékszint mérés esetén a műszer a folyadék hidrosztatikai nyomását méri, azaz egy nyomásérzékelőt a folyadékba merítve a mért nyomás alapján megállapítható az érzékelő fölött lévő folyadékoszlop magassága. Ha folyadékszint magasságra akarjuk a nyomást átszámítani, először is a legfontosabb tényezőként a folyadék sűrűségét kell figyelembe venni. „A természetes vizek sűrűsége 1g/cm3 körüli érték, amely a benne oldott ásványi sók, oldott gázok koncentrációjától valamint a víz hőmérsékletétől változhat, de ha ezektől eltekintünk, akkor azt mondhatjuk, hogy 10 m vízoszlop 1 bar nyomásnak felel meg.”[2] Abban az esetben, ha kézi méréssel állapítjuk meg a vízszintet, akkor az ugyanahhoz az időpillanothoz tartozó nyomás és vízszintértékek egymáshoz rendelhetők. A nyomás regisztrálásával ez által a vízszint változása is követhető. A folyadék sűrűségén kívül a folyadékba merített érzékelő segítségével mért és regisztrált adatokat kell javítani a légnyomásváltozás eredményével, ill. gondoskodni kell arról, hogy a mért értékeket ne befolyásolja a légnyomás változása. „További szintmérési problémát okozhat a folyadék erős áramlása, keverése, vibrációja, hullámzása. A hatások ellen a szonda megfelelő beépítésével, mechanikus árnyékolásával kell védekezni. A pontos mérés elengedhetetlen feltétele az érzékelő szonda elmozdulás mentes beépítése” [2], viszont tekintettel arra, hogy a dolgozatom a vízszintregisztráló műszerek alkalmazásáról szól, ezért ez utóbbiakra a dolgozatomban nem térek ki. A légnyomásváltozás hatásainak javítása céljából, ill. azok kiküszöbölésére kétféle megoldási módszer terjedt el. A Bükkben, ill. annak térségében is a vízszintadatok mérésére két fajta mérő-adatgyűjtő berendezést alkalmaznak, ezért dolgozatomban ezeknek a műszereknek a két különböző eljárását mutatom be. 2.1. A légzőkábeles megoldás A légzőkábeles megoldást a Bükk-térségi monitoring rendszerekben gyakorta alkalmazott DATAQUA gyártmányú mérőműszerek bemerülő és becsavarozható típusainál alkalmazzák a leginkább. „Ezen folyadékba meríthető műszereket tartályok, kutak, felszíni és felszín alatti vizek, szennyvizek szintjeinek mérésére, ill. regisztrálására használják. ”[2]


7

2.1. ábra Légzőkábel és búvárharangos megoldás [8] Az 2.1. ábrán szemléltetett műszer esetében a nyomásérzékelő és az adatgyűjtő szonda egy szigetelt, rozsdamentes acéltokban van elhelyezve, mely meggátolja a folyadék acéltokba való bejutását. A légköri nyomáskiegyenlítés érdekében a nyomásmérő szondába az elektromos kapcsolatot biztosító vezetékek és a szonda felfüggesztésére szolgáló sodort acél kábel mellett az ún. légzőkábel belsejében egy vékony, kemény műanyagból készült kapilláris cső van bevezetve, amelynek felső vége a vízszint fölé van hozva. „A légző kábelek külső, mechanikai sérüléseiből fakadó beázások kiküszöbölése céljából, a vezeték rögzítéseinél és szerelési pontjainál speciális folyadékkizáró tömítéseket alkalmaznak.”[2]


8

2.2. ábra légzőkábel és a búvárharang működése[9] Ezzel a megoldással a légnyomás így egyaránt nyomja a víz felszínét és a víz közvetítésével a nyomásmérő szenzor külső, valamint a légző kapilláris segítségével a szenzor belső oldalát is, azaz a légnyomás a szenzor mind a két oldalán kiegyenlítődik. A műszer által mért nyomás már csak az érzékelő fölött lévő folyadékoszlop magasságától függ, így a mérőműszer kalibrálása és a szükséges korrekció elvégzése után a mért nyomásértékekhez a regisztrálni kívánt adatok a kívánt mértékegységben hozzárendelhetők. A kezdetleges légzőkábeles megoldásoknál a műszerek kiválasztása körülményes volt, ugyanis az adatgyűjtő egység és az elektromos energiát szolgáltató telepek a légzőkábel feletti műanyag tubusban voltak elhelyezve, így ha a tubus víz alá került, a berendezés beázott és gyakran javíthatatlanul tönkrement. A ma használatban lévő (SMART) műszereknél az elektromos eszközöket tartalmazó műszertér vízzáró szigeteléssel van körülvéve, ennek köszönhetően a víz nem tud abba behatolni, a légnyomás kiegyenlítő kapilláris felső részénél pedig a műszer beázását gátló


9

búvárharangos védelem is található, amelyet az 2.1. ábra jobb oldali, kinagyított rajza, valamint az 2.2. ábra mutat be részletesen. A légzőkábeles megoldás előnyei, hogy a mérés pillanatában a valós vízszint adat kerül rögzítésre, tehát utólagos légnyomás-korrekcióra nincs szükség, viszont a speciális légzőkábel előállítása jelentős költségekkel jár, valamint az adott méréshatár és adott kábelhosszak korlátozzák az egyes műszerek más-más mérőhelyeken való használhatóságát. Tekintettel erre, az államdó helyre telepítendő mérőműszerek esetén javasolt a légzőkábeles megoldás alkalmazása. [1] 2.2. A légnyomás értékeinek második műszerrel való leválasztása A

légnyomás

értékeinek

második

műszerrel

történő

leválasztására

azoknál

a

nyomásmérésen alapuló vízszintregisztráló berendezéseknél van szükség, amelyek teljesen a folyadékba merítve a teljes nyomást, azaz a hidrosztatikai nyomás és légköri nyomás összegét mérik és regisztrálják. Ilyen műszerek a Bükk-térségben is használatos Diver típusú mérőműszerek, amelyeket hermetikusan zárt tokozatban eresztenek le az észlelni kívánt folyadék szintje alá. Fontos, hogy a tartókábel nyúlásmentes legyen, mert a kábelnyúlásból adódó hiba terhelni fogja a mérési adatsort. A légnyomás leválasztásához egy második műszerre is szükség van. Ez a másik műszer viszont már a víz felszíne fölé van telepítve, és a légnyomásból származó értéket méri. Mindkét mérőműszert célszerű a nagy eltérések elkerülése érdekében ugyanolyan gyakoriságú mérésre beállítani, ill. egyszerre elindítani. Tulajdonképpen az eljárás lényege az, hogy az a mérőműszer, amely a víz felszíne fölé van telepítve méri a légköri nyomást, ezzel szemben a vízszint alatt található mérőműszer a teljes nyomást méri. Mindkét műszer segítségével az adatok kinyerhetőek, melyekből adatsor állítható össze. Ezt követően a folyadékban lévő műszer adatait kell korrigálni a légnyomást mérő műszer adataival, azaz le kell vonni a második műszer által mért légnyomás értékeket. E folyamat segítségével választható le a légnyomás értéke az abszolút nyomásról.


10

2.3.ábra: vertikális referenciaszinthez viszonyított vízszint meghatározása[10]

Lényeges különbség a két megoldási módszer között az, hogy a DATAQUA műszereknél használt légzőkábel a légnyomást kiegyenlíti, vagyis a légnyomás hatása nem látszódik a mérési adatsoron. A Diver típusú műszereknél két darab mérőműszert alkalmaznak, ezáltal jóval nagyobb anyagi vonzata van, valamint a két mérőműszeren külön-külön kell a méréseket végrehajtani, és emiatt a légnyomás leválasztódik az adatsorról. DIVER műszerek előnye, hogy a nyomásérzékelő méréstartományán belül a műszerek a tartókábel hosszától függően széles körben alkalmazhatók, viszont pontos mérések csak kettő műszer birtokában és egyidejű mérések esetén végezhetők. A tényleges vízszint adatok megszerzéséhez előzőleg el kell végezni a légnyomás korrekciót. Egyéb paraméterek mérése, regisztrálása A legelső vízszintregisztráló berendezések egy csatornások voltak, ami azt jelentette, hogy egyetlen nyomásszenzor adatait rögzítették, azonban szükséges volt a hőmérséklet regisztrálására is a változó hőmérsékletű közeg nyomásváltozásai mellett. Ezáltal új lehetőségeket nyújtott pl. az utánpótlódási viszonyok, vagy pl. termálkutak esetén a vízhozam és a vízhőmérséklet összefüggéseinek vizsgálatára.


11

Az elektronikai eszközök fejlődése tette lehetőve, hogy 2, ill. később 3 csatornás műszerek kerüljenek beépítésre, így a mai korszerű vízszintregisztráló berendezések a nyomás /vízszint (P,W), ill. a hőmérséklet (T) mellett már a folyadék (víz) vezetőképesség (C) programozott mérésére és rögzítésére is alkalmasak. A méréshez szükséges tartozékok: 

mérő-adatgyűjtő egység (datalogger) 

hőmérséklet-, nyomás- és vezetőképesség szenzorok,



tápegység (elem, vagy akkumulátor)



adatgyűjtő részegység,



adattovábbító részegység.



kiolvasó egység (az egyes műszertípusokhoz kifejlesztve),



számítógép és a műszertípushoz tartozó, a kommunikációt, beállításokat, kezelést biztosító program,



Interface, a műszer és a kiolvasó egység, ill. számítógép közötti kommunikáció biztosítására.



A nem légzőkábeles megoldásoknál egy külön légnyomás-érzékelő, regisztráló



Negatív vízszintű észlelési objektumoknál cm pontossággal leolvasható kézi vízszintmérő[1]

Mérési lehetőségek a Bükkben, illetve a Bükk-térségben

12

3. Mérési lehetőségek a Bükkben, illetve a Bükk-térségben A Bükkben és a bükki térségben több mérési lehetőség is adódott a karsztvízkészlet ellenőrzésére. Számos helyen alakítottak ki észlelő hálózatokat, amelyek magukba foglalják a mérési objektumokat, az észlelő és az adatot, információt továbbító eszközöket, valamint az észlelést végző és értékelő személyzetet. Ezen észlelő hálózatok célja a tárolt karsztvízkészlet minőségi és mennyiségi folyamatos ellenőrzése a Bükkben. Ennek elérésére karsztvízfigyelő kutakba, forrásokba, barlangi vízterekbe, felszíni vizekbe, pozitív termelő kutakba és negatív termelő (szivattyúzott) kutakba vízszintmérő-regisztráló berendezések lettek elhelyezve. A 3.14. ábrán látható, hogy hány helyen lettek kialakítva ezek a karszthidrogeológiai mérési objektumok. Ezeken az észlelési helyeken a monitoring rendszerben lévő berendezések folyamatos elektronikus vízszint (s), vízhőmérséklet (T), vezetőképesség (ρ), és radon (Rd) mérésére is alkalmasak. 3.1. Karsztvízfigyelő kutakban 

Miskolctapolca,T 2.sz. figyelőkút

A figyelőkútban a DATAQUA Elektronikai Kft. által működtetett SMART műszercsaládhoz tartozó bemerülő adatgyűjtő van telepítve (P), mely GSM távadóval nincs felszerelve.

3.1. ábra Miskolctapolca, 2. sz. figyelőkút [11]


13

 Miskolctapolca, Várhegyi (felhagyott) kőbánya, T-10 figyelőkút (P,T, C) A figyelőkútban jelenleg a DATAQUA Elektronikai Kft. által használt SMART típusú, bemerülő mérőműszer van telepítve, mely GSM távadóval van felszerelve.

3.2.ábra: T-10 figyelőkút [fotó saját]  Nagyvisnyó, Nv-17 ( = Nv-8) figyelőkút A kútban 2 darab mérőműszer is van telepítve. Az egyik a DATAQUA 2002 Kft által működtetett DLC típusú műszer (W, T), a másik a DATAQUA Elektronikai Kft. által gyártott SMART típusú mérőműszer. Mindkét mérőműszer bemerülő szonda típussal készült, és egyik sincs GSM távadóval felszerelve.

3.3.ábra: Nv-17 figyelőkút (fotó saját)


14

 Répáshuta, Tebepuszta, Tbp-1 (Rh-1) figyelőkút Szintén két darab mérőműszer van telepítve, egy DA PIC WISE típusú műszer (P,T), mely a DATAQUA-2002 Kft által készült, ill. a DATAQUA Elektronikai Kft. által gyártott SMART műszertípus

típusú

mérőműszer.

bemerülő,

ill.

Mindkét nincsenek

felszerelve GSM távadóval.

3.4.ábra: Tbp-1 (Rh-1) figyelőkút[12]

3.2. Forrásokban  Miskolc, Garadna-fő-forrás A forrásban egy a DATAQUA Elektronika Kft által készített DA PIC WISE bemerülő típusú mérőműszer (P,T) van telepítve, mely nincs felszerelve GSM távadóval.

3.5.ábra: a Garadna forrás [fotó saját]


15

 Miskolc-Lillafüred, Szinva-fő-forrás A forrásba 2 darab mérőműszer van telepítve. Az egyik a DATAQUA-2002 Kft által gyártott SMART bemerülő műszertípus (P,T), a másik pedig a DATAQUA Elektronikai Kft által készített szintén SMART bemerülő típusú műszer (P,T,C). Egyik műszer sincs GSM távadóval felszerelve.

3.6.ábra : Szinva forrásnál elhelyezett mérőműszer [fotó saját]  Miskolctapolca, Termál-forrás A Termál-forrásba a DATAQUA Elektronikai Kft. által gyártott SMART típusú műszer (P,T,C) van telepítve, mely GSM távadóval nincs felszerelve.

3.7.ábra : Termál-forrás [fotó saját] 3.3. Barlangi vízterekben A barlangi vízterekbe azért telepítettek vízszintmérő berendezéseket, hogy azokból folyamatos, összehasonlító vízszint, vízhőmérséklet

és vízvezetőképességi adatokat p] szerezzenek. Továbbá azért, mert a fő karsztvízadó összlet hidrogeológiai viszonyait feltáró karsztvíz figyelő kutak száma a kelleténél kevesebb, ezért azok hiányát ezekkel a barlangi


16

mérésekkel lehet pótolni, így a barlangokba 13 folyamatosan mérő-rögzítő DATAQUA mérőműszereket telepítettek, melyek a következők: 

„Balla-völgyi-víznyelőbarlang (Békás-barlang), végpont



Fekete-barlang, I. szifon



István-lápai-barlang, Nyugati-ág, I. szifon



István-lápai-barlang, Nyugati-ág, IV. szifon



István-lápai-barlang, Keleti-ág, Középső-szifon:



Jáspis-barlang, végponti szifon



Létrási-Vizes-barlang, I. lejárat, Tó



Soltész-akna (Színva-parti-mésztufabarlang), szifon



Speizi-barlang, végponti szifon



Szent István-barlang, Pokol



Szent István-barlang, Vasas-akna



Szepesi-Láner-barlangrendszer, Láner rész (lejárat), Homokszifon



Szepesi-Láner-barlangrendszer, Szepesi rész (lejárat), Tó ” [3]

3.4. Felszíni vizekben A DATAQUA mérőműszer megad felszíni mérésekhez használható műszereket is. Itt mindenkor vízszinteket mér valamilyen módszerrel, de a vízszintek bukókhoz, Parschall – csatornákhoz vagy egyéb mérő műtárgyakhoz kapcsolódnak.

3.8.-3.10.ábra: Bukók leolvasása (pl. Fekete-len, 2B10; Sály-Latorpuszta, 2D28; Harsányi víztározó, 2D32) [13]


17

3.5. Pozitív termelő kutakban  Miskolc, Selyemréti 2. sz. termelő kút A kútba DATAQUA Elektronikai Kft. által gyártott SMART becsavarozható típusú mérőműszer (P,T) van elhelyezve, mely nem rendelkezik GSM távadóval.

3.11. ábra: Selyemréti 2. sz. termelő kút (fotó saját)

 Miskolc, MIVÍZ Kft központi (kertészeti) telep termelő kútja A termelő kútba 2 féle mérőműszer van telepítve.

Az

egyik

a

DATAQUA

Elektronikai Kft. által gyártott SMART bemerülő típusú műszer (P,T), ill. a másik a DATAQUA 2002 Kft. által készült DA PIC

WISE

becsavarozható

típusú

mérőműszer (P,T), mely GSM távadóval is fel van szerelve.

3.12. ábra: Fonoda-utcai termelőkút (fotó saját)


18

3.6. Negatív termelő (szivattyúzott) kutakban  Miskolctapolca, Új kút A kútba a DATAQUA Elektronikai Kft által készített telepítve (P,T, C), mely nem rendelkezik GSM távadóval.

SMART típusú mérőműszer van


3.14. ábra:BKÉR Karszthidrogeológiai mérisi objektumok [14]

19

A BKÉR és egyéb monitoringok a vizsgált területen

4. A

Bükki

Karsztvízszint

Észlelő

20

Rendszer

(BKÉR)

és

egyéb

monitoringok a vizsgált területen 4.1. A monitoring rendszerek kialakulásának földtani, vízföldtani, szervezési okai A Bükki Karsztvíz Észlelő Rendszer létrejötte „Miskolc és a Bükk-térség mintegy 90 településének sokirányú vízellátása nagyrészt a bükki karsztvízből biztosított, Miskolc esetében éppen 100 esztendeje karsztvíz bázisra alapozott vezetékes ivóvíz formájában. A mérőrendszer kialakításának oka a térségi, hosszan tartó, jelentős csapadékcsökkenés, ill. a szárazság miatti víztermelés biztonságához való hozzájárulás volt. Ezek mellett viszont az évek során az árvizekkel kapcsolatos kutatások is előtérbe kerültek, valamint több egyéb szempont szerint is vizsgálódtak. A Bükk-térségben a rendkívüli módon megnövekedett vízigény kielégítése veszélybe került, a bükki karsztot a túltermelés mellett a csapadékból történő utánpótlás jelentős csökkenésének felerősödése fenyegette. A karsztvízművekből történő termelés biztonságának segítésére hozatta létre az akkori vízügyi hatóság (ÉVIZIG) főmérnöke, Stéfán Márton a Bükki Karsztvízszint Észlelő Rendszert (BKÉR-t), alapvetően figyelő és előrejelző rendszerként. Az 1992-ben kialakított automata vízszint (helyenként hőmérséklet és vezetőképesség) monitoring rendszer alapját a Böcker Tivadar által 1983-ban tervezett és kivitelezett karsztvízszint észlelő kutak jelentették. A bükki karsztvízszint észlelő rendszert a Miskolci Egyetem 1992-ben indította be az ÉVIZIG kezdeményezésére, 4 vízmű megbízása alapján. Máig összesen 63 helyen történt hosszabb-rövidebb ideig folyamatos műszeres vagy kézi észlelésű mérés. Pillanatnyilag 21 helyen történik adatrögzítés 30 percenként (forrásokban, termelő kutakban) vagy óránként (megfigyelő kutakban) DATAQUA mérőműszerekkel. A rendszerből 3 kút az országos karsztvízszint észlelő adathálózat része.”[4]


4.1. ábra: A Böcker Tivadar által létesített kutak jelölése a 2006-os mérési állapotot bemutató térképen [18]

21


22

A Bükk hegységre, illetve a miskolctapolcai vízkivételi helyre vonatkozóan több megfigyelő rendszer létezik egymás mellett, egymástól kevésbé pontos elkülöníthetőséggel. Ezek a következők:  A BKÉR mint mennnyiségi monitoring: „A BKÉR mint mennyiségi monitoring (vízszint, vízhőmérséklet, részben vízvezetőképesség mérésre) mely mintegy 30 elemből áll. Ennek része Miskolctapolcán az Új-kút és a Termál-forrás, az Új-kút közelében lévő 2-es számú megfigyelőkút, és a Várhegyi (felhagyott) kőfejtőben lévő T-10 megfigyelőkút.  A Miskolctapolcai Hidegvízmű monitoringja: A Miskolctapolcai Hidegvízműben kialakított vízminőségi monitoring, mely keretében a bejövő és a kiadott víz minőségi vizsgálatát végzi a MIVÍZ Kft.  A Miskolctapolcai Hidegvízmű vízminőségének védelméhez megvalósult monitoring: A Miskolctapolcai Hidegvízmű vízminőségének védelmére tervezett, a jelen kérelem tárgyát

képező

„Miskolctapolcai

vízgyűjtő” vízminőségi

monitoring alapvetően a

Miskolctapolcai Hidegvízműbe érkező szennyezett víz időbeni felismerését hivatott szolgálni, hogy legyen idő a vízműben beavatkozni, adott esetben a szennyezett vizet a vízellátásból kizárni. Jelenlegi tervezett formájában a rendszer két sekély és egy közepes mélységű megfigyelő kutat tartalmaz, melyekben folyamatosan vízszint, vízhőmérséklet és vízvezetőképesség mérése történik, folyamatos (vagy nagyon sűrű, kb. órás) adatközléssel, vízminőségvizsgálatra alkalmas kutakban. Amennyiben a rendszer beváltja a hozzá fűzött reményeket, további sekély mélységű figyelőkutat javasolnak telepíteni Bükkszentlászló alá, a Tatár-árki patak medrébe, és Répáshuta alá, a Balla-völgyben található szerkezeti vonalra.  EU monitoring: A Víz Keretirányelv (VKI) előírja a felszín alatti vizek monitoring programjának létrehozását.


23

A VKI magyarországi monitoringja kétszintű. Az alap monitoringot „állapotértékelési monitoringnak” nevezik, ebből válogatják le a „jelentési monitoringot”. A monitoring kialakítását az illetékes vízügyi szervezetek végzik, annak elkészülte után a bükki részeket onnan át tudják majd venni.  GVOP Vimore megvalósult (2007) monitoring: A GVOP-Vimore projekt egy vízgazdálkodási döntéseket segítő mennyiségi és részben minőségi monitoring rendszer kialakítását hivatott létrehozni. Ez a BKÉR elemeit is magába foglalja, kiegészül barlangi és külszíni mérőhelyekkel és a „Miskolctapolca vízgyűjtő vízminőség monitoringja” kútjaival, valamint felhasználja az EU Víz Keretirányelv szerinti országos monitoring vonatkozó elemeit. [5] 4.2. A monitoring rendszerekben használt műszerek A Bükk-térségi vízszintészlelő rendszerekben a DATAQUA műszercsaládhoz, ill. annak több generációjához tartozó vízszintregisztráló berendezések üzemelnek. A régebbi típusokat, mint a DATAQUA Kft által kifejlesztett DA-21, DA-23 műszereket DATAQUA-2002 Kft által kifejlesztett megbízhatóbb és stabilabb DA-PIC-WISE típusú műszerek váltották fel, amelyek gyártása és szervize azonban a DATAQUA-2002 Kft. megszűnésével abbamaradt. „A monitoring rendszerekben a DATAQUA Eleketronikai Kft kifejlesztette a Víz Monitoring Rendszert. E rendszer a felszín alatti, karszt- és talajvizek, megfigyelő kutak, felszíni

vízfolyások,

hőmérsékletének

és

pozitív

és

negative

vezetőképességének

termelő

elektromos

kutak,

tározók

hálózattól

vízszintjének,

függetlenül,

telepes

berendezéssel történő regisztrálására szolgál. A DATAQUA Víz Monitoring Rendszer főbb részei: 

Terepi mérő berendezés,  Értékelő szondák (P-nyomás, vízszint, T-hőmérséklet, K-vezetőképesség)  Mérő- és Adattároló Egység (Measuring and Datastoring Unit-MDU)



Hordozható Adatkinyerp Egység (Data Retrival Unit-DRU),



IBM PC kompatibilis számítógép.


24

Az érzékelő szondák alakítják át a mérendő fizikai mennyiséget analóg elektromos jellé, ezt pedig az MDU digitalizálja és tárolja. Az MDU lehet egy- vagy többcsatornás, csatornánként egy-egy szondával illetve mérendő jellemzővel. A mérés különböző paraméterei kívánság szerint változtathatók. Mivel a mérőberendezések a job terepállóság miatt nem tartalmaznak semmiféle kezelő-ill. kijelzőszervet, ezért programozásuk és az adatok kinyerése szabványos RS232C interfészen keresztül billentyűzettel és kijelzővel ellátott hordozható Adatkinyerő Egységgel (DRU) történik.”[6] A monitoring rendszerekben jelenleg döntően a DATAQUA Eleketronikai Kft kifejlesztett SMART műszercsaládhoz tartozó berendezések üzemelnek. „A SMARTacu típusjelzésű mérő-adatgyűjtő készülékcsalád korszerű és nagy megbízhatóságú, kizárólag digitális alkatrészekből felépített mérő- és adattároló rendszer. Megbízhatósága, stabilitása és élettartama nagyságrendekkel jobb, sokkal nagyobb a tárolókapacitása is.”[7] A monitoring rendszerekben továbbá vízminőségi-vízmennyiségi helyek is lettek létesítve, melyek az ivóvízhálózatba bekerülő vízminőség megfelelősségének és ellenőrzésének legfontosabb helye. A jelenleg kialakított vízminőség-vízmennyiség mérő monitoring rendszerek a következők: 

Miskolc-Tapolca



Tavi forrás-Szent-György-forrás



Anna-forrás-Szinva-forrás



Felső-forrás

Ezen monitoring rendszerekbe szervesanyag tartalom, zavarosság, pH és szabadklór mérésére alkalmas műszerek vannak telepítve.

A mérések folyamata

25

5. A mérések folyamata 5.1. A műszerek által használt saját programok, műszertelepítés, adatkinyerés 1. WAquaCom program A WAquaCom szoftvert a DATAQUA 2002 Kft fejlesztette ki, a DA-21, DA-23, DA-PICWISE műszerek kezeléséhez. Jelenleg a program legfrissebb verzióját a 4.9-et használják. Amiért a DATAQUA 2002 Kft megszűnt így ezekhez a DATAQUA műszerekhez semmilyen műszertámogatást, sem programfejlesztést nem támogatnak már. A WAquaCom 4.9 program csak Windows operációs rendszer alacsonyabb verzióin valamint Windows XP alatt fut. Műszertelepítés A vízszintregisztráló berendezések telepítés több lépésből áll. Az első lépésben kiválasztjuk az észlelési helyhez a szükséges műszaki paraméterekkel rendelkező műszert a mérendő paraméterek, azok mérési tartománya, ill. a légzőkábel és tartókábel hosszak figyelembe vételével. A második lépésben rövid méréssel ellenőrizzük a műszer működőképességét, töltöttségét, állapotát. Ha a műszer hibátlanul működik, akkor kerülhet sor annak beépítésére, amennyiben gondoskodtunk a berendezés biztonságos elhelyezéséről, rögzítéséről. A harmadik lépésben történik a műszer szoftveres telepítése, azaz a szükséges beállítások elvégzése és mérések elindítása. A DATAQUA műszerek és kezelésükhöz használt számítógép összekapcsolásánál a DA műszerek régebbi típusainál a kommunikációt a tartókábel végére szerelt, vízzáró gumiharanggal lezárt 5 tűs csatlakozó biztosítja. A műszerek és a számítógép összekapcsolására a DATAQUA műszerekhez kialakított speciális csatlakozó kábel tartozik. A csatlakozó kábel a számítógéphez soros, RS232-es aljzathoz illeszkedik, azonban a mai számítógépek nem rendelkeznek ilyen csatlakozókkal, ezért ma már USB, ill. USB2 portot alkalmazzák. Emiatt a régebbi DATAQUA műszerekhez egy RS232-es USB átalakítóra van szükség, aminek működéséhez telepítő program szükséges.[1] A számítógép kikapcsolt állapotában csatlakoztattam a készüléket, mert ha bekapcsolt állapotban tesszük , akkor a Windows valamilyen okból kifolyólag nem ismeri fel a RS232USB átalakító eszközt, s így a kommunikáció sem jön létre a mérőműszer és a számítógép között. Ezután kell bekapcsolni a gépet, majd elindítani a programot.


26

A műszer szoftveres telepítése, beállítások, a mérés(ek) elindítása A telepítésnél lehetőség volt a regisztrálni kívánt paraméterek beállítására, ahol menüből a nyomásérték (bemerülés), felszíni víz (vízmérce), relatív nívó (talajvíz) és abszolút vízszint (rétegvíz) értékek mérését lehet beállítani. [lásd 5.1 ábra: DA műszer telepítése a WaquaCommal]

5.1.ábra:DA műszer telepítése WAquaCommal [saját készítésű ábra] Ha a nyomásértékek regisztrálását választjuk, akkor a telepítés során a műszer bekapcsolásán, a telepítési név és a mintavételi gyakoriság beállításán kívül nem szükséges más adat beadása. A mérés és az adatok rögzítése a telepítés után elindul, ha azonban a felszíni víz (vízmérce), a relatív nívó (talajvíz), vagy abszolút vízszint (rétegvíz) menüpontot választjuk akkor a telepítéskor be kell írni az aktuális vízszint (-m), vízállás (cm), ill. abszolút vízszint (mBf) értéket is. [1] A BKÉR üzemeltetésénél a relatív nívók regisztrálása történik, így a telepítés során ezt a menüpontot választható majd negatív előjellel [-m] beírtam a kézi mérővel cm pontossággal megmért adatot, vagyis az aktuális vízszintet, ill. beállítható a mintavételi gyakoriságot. A mintavételi gyakoriságot 1 és 240 perc közötti értékre lehet beállítani, attól függően, hogy az adott mérési helyen milyen változékonyság várható, de a menüből választható napi egy, ill. napi két mérés is.


27

5.2.ábra:telepítés eredménye [saját készítésű ábra] A régi műszerek nem adnak fel plusz információt, viszont ez a típus megadta, hogy mennyi az aktuális vízszint.[lásd:5.2. ábra: telepítés eredménye] Amit itt meg kell jegyezni az az, hogy a DA-PIC-WISE műszerek nem a telepítéskor megadott adatot adta vissza, hanem az utolsó adatot, mely műszerhibának is tekinthető. A telepítés után mérőprogramon kívüli ellenőrző mérést célszerű végezni, hogy a telepítés a beadott vízszintre rendben megtörtént-e. A WAquaCom szoftver 2 csatornás műszerekhez, azaz nyomás és hőmérséklet mérésére alkalmas műszerekhez készült, ezért a mérés során a vízszintet és hőmérsékletet külön-külön kell mérni. Ügyelni kell arra, hogy a két csatornát azonos mérési gyakorisággal, ill. egymástól jól elkülöníthető névvel telepítsük. Meg kell említeni, hogy a WAquaCom ismeretlen eredetű szoftverhibája miatt a program nem tudja kezelni a 2010.-2015. közötti dátumokat. Ha a telepítés, vagy a kiolvasás ideje ebben a tartományban van, akkor dátumkonverziós hiba lép fel. A keveredések elkerülése érdekében célszerű kerek 10 éves időbeli eltolást alkalmazni, így pl. a mérések során a dátumot a telepítés előtt 2024-re állítottam át


28

Adatkinyerés

5.3. ábra: kinyerés [saját készítésű ábra] A kinyerés menüből, a parancssorban lévő ikonnal, ill. az F8 funkcióbillenytű lenyomásával indítható. A kinyerés során a telepítési név, mintavételi gyakoriság és az adatok száma jelent meg.[lásd: 5.3.ábra: kinyerés]. Az OK billentyű lenyomásával a kinyerés elindul, amely folyamat során a mért és tárolt adatok a számítógépre kerülnek átmásolásra terepi mérőberendezés memóriájából. Ezután a mért és tárolt adatokat gyűjthető ki a terepi mérőberendezés memóriájából. Adatkinyerésnél is a 2 csatornát külön- külön menthető le megfelelő névvel és megfelelő állományba (waq fájl). A mentés után a program rákérdez, hogy kívánjuk-e törölni az adatokat az adatgyűjtő memóriájából, azonban kinyerés után érdemes megnézni az adatokat, hogy a kezdeti és végértékek között volt-e adathiány.


29

2. SMART-Admin program A korábbi DATAQUA berendezésektől sokkal megbízhatóbb, stabilabb és nagyobb a tároló kapacitása. Ezekhez a műszerekhez fejlesztették ki a SMART-Admin szoftvert, amelynek több verziója létezik, jelenleg a 2010-es verziót használják. Műszertelepítés A műszer telepítése hasonló módon történt, mint a WAquaCom-nál. Lényeges különbség nincs közöttük, csak a csatlakoztatásnál, ahol a mérőműszert a számítógéphez USB kimenetelű csatlakozó kábellel kötöttem össze. Így a mai számítógépekre könnyebben illeszkedik és gyorsabb adatátvitelt biztosít. Ellenőrző mérést is célszerű elvégezni, hogy a telepfeszültség megfelelő-e. A BKÉR üzemeltetésénél a relatív nívók regisztrálása történik, így a telepítés során itt is ez a menüpont választható, majd negatív előjellel [-m] beírható a kézi mérővel cm pontossággal megmért adatot, vagyis az aktuális vízszintet. Beállítottam a mintavételi gyakoriságot, ami szintén 1…240 perc között adható meg. Emellett megadható a mintavételi tartomány úgy, mint folyamatosan, megadott időponttól, megadott időpontig és időpontok között.[lásd:5.4. ábra: beállítások]

5.4. ábra: beállítások [15] A BKÉR-ben használt SMART berendezések 3 csatornás műszerek, kivéve a termál kutakban, ahol 2 csatornásak vannak.


30

A telepítésnél a mérés és adatgyűjtés adatait állítható be, melyet az 5.5 ábra szemléltet.

A

telepítési folyamat elindításakor a program mind a három csatornát egy folyamatban telepítette.

5.5 ábra: telepítési adatok[16] Ezután pedig mérőprogramon kívüli ellenőrzést kell véghez vinni, hogy a telepítés az adott vízszintre megtörtént-e. Adatkinyerés A program Adatgyűjtő menüpontját megnyitva, majd kiválasztva a megfelelő pontot és így az adatokat kinyertem. A program kiolvasta a1- 2-3 csatornát, ill. már egy grafikont is előállított. Az adatokat mind egy fájlban mentethetők el. (rec fájl).[lásd: 5.6. ábra: adatkinyerés]


31

5.6. ábra: adatkinyerés [saját készítés] Mindemelett a program lehetőséget ad arra, hogy az adatvesztés elkerülése érdekében az adatok már a helyszínen lementhetőek, másolat készíthető belőlük, ill. már a helyszínen átkonvertálhatók DXT, ill TXT állományba. 5.2. Adatkonvertálás, feldolgozási formák Miután a WAquaCom szoftveren a kinyert adatokat elmentettem a program egyedi fájltípusába (waq fájl), úgy következett az adatok feldolgozása. Amennyiben a dátumot a kiolvasásnál nem állítjuk vissza, akkor a Datum konvertelt használjuk, amely segítségével a WaquaCom által nem kezelhető adatsorokat használhatóvá tudjuk alakítani [lásd:5.7. ábra: dátum konverter]

5.7. ábra: dátum konverter


32

Ezután az adatokat a WAquaCom szoftver fő menüjén található Adatmegjelenítés és konverzió fülre kattintva jelenítettem meg.[lásd:5.8. ábra: adatmegjelenítés]

5.8. ábra: adatmegjelenítés [saját készítésű ábra] A megnyitás után a fájl tartalma, azaz az adatok, mind szöveges formában, mind grafikusan is megjelentek. A grafikus megjelenésnél lehetőségem adódott az adatok különböző fájlokba történő konvertálására.[lásd:5.9. ábra: konvertálási lehetőségek]

5.9. ábra: konvertálási lehetőségek[saját készítésű ábra]


33

Ezek a következők: -

Szöveges állomány (TXT)

-

DBF állomány: más programok, például táblázatkezelők számára bemenetként szolgál.

-

Excel formátumba, ahová a program az adatokat csatolja, ill. grafikon készítésére és trendvonalak felvételére is lehetőség van.

-

Speciális konvertálás, amelyen belül napi átlag, ill. napi időpont is lekérdezhető, amelyet szintén Excel formában nyit meg a program.

Az adatkinyeréskor kapott adataimat legtöbb esetben Excel formátumba dolgoztam fel, mert a táblázatos adatmegjelenítés sokkal áttekinthetőbb és értelmezhetőbb.[lásd:5.10. ábra: feldolgozott adatok]

5.10. ábra: feldolgozott adatok


34

A SMART-Admin szoftveren az adatokat REC, ill. DXT fájlba menthetők el-Ezek után az Adatforrás-Adatfeldolgozás menüpontot indítottam el, ahol az archív fájlból kiválasztva az adatokat. [lásd: 5.11. ábra: adatok megnyitása]

5.11. ábra: adatok megnyitása [saját készítésű ábra] Az adatok kiolvasását követően a panelen megjelent a teljes eseménylista és grafikon is látható.[lásd: 5.12. ábra: eseménylista tartalma]

5.12. ábra: eseménylista tartalma [saját készítésű ábra]


35

A mérési helytől függően az eseménylistán lehetőség van az adatokat egy grafikonon is kimutatni. Az eseménylistán az adatok menthetőek egy meghatározott mappába és a kiválasztható típusú fájlokba (DXT), valamint jelentés is készíthető. További konvertálási lehetőségek a következők: 

HFT fájl (Hafter): tulajdonképpen ez egy szöveges, a vízügyi ágazatok egységes adattároló állománya.



TXT fájl: egyszerű szöveges állományba konvertálhatók az adatok



DXT fájl: az adatok konvertálhatók további Excel-es feldolgozáshoz.

Feldolgozási formái hasonlítanak a WAquaCom-ra, a DXT állományból készített Excel táblázatokban az adatok egymás alatt jelentek meg. Így az átláthatóság miatt célszerű volt az azonos időhöz tartozó adatokat egymás mellé rendeznem.[lásd: 5.13. ábra: feldolgozott adatok]

5.13. ábra: feldolgozott adatok 5.3. Adatrendszer kialakítása a sokéves, több műszerrel történő méréshez A nyers adatállományaimat Excel fájlban a műszer hibája és/vagy a külső bevatkozás által okozott hiba miatt kijavított, rendezett, majd a megfelelő helyre rendezett formában tárolható. A feldolgozott, javított és napi átlagokat tartalmazó adatsorok időpont, észlelési helyek, monitoring rendszerek szerint tárolhatóak. Így a könyvtárrendszer kialakításához sokkal praktikusabbak, áttekinthetőbbek.


36

A nyer mérési adatok időrendben történő tárolására mutat példát az 5.14.ábra.

5.14. alábbi ábra: mérési adatok időrendben történő tárolására 5.4. Az adatok feldolgozása különböző céllal Az adatok feldolgozása elsősorban a vízszint előrejelzésein alapszanak. Az előrejelzéssel meg lehet határozni a vízszint változásainak jellegét vagyis csökkenését és növekedését a vízkészlet alakulását csapadékos és száraz időszakban karsztárvizeket beszivárgási ill. visszatöltési görbék mutathatók ki, melyekből meghatározható a kutak vízadó képessége. Az adatok tovább feldolgozhatók a felszín alatti vízkészlet utánpótlódásának valamint ivóvízbázisok diagnosztikai vizsgálatának céljából. Továbbá hosszú hidrogeológiai jellegű adatsorok nyerhetők ki. Az adatok összevetésével az adatpótlás lehetősége biztosítható, valamint a hideg és meleg karsztvízrendszer is. Meghatározható belőlük a folyamatos karsztvízkészlet, a vertikális karsztosodottság. Segítséget nyújtanak új megfigyelőkút kitűzéséhez. Az adatsorokban pedig akár az árapály is kimutatható.


37

További feldolgozási módok a kinyerési gyakoriságtól függenek, és ezek is Excel formátumba fűzhetőek. Akár hosszabb időtartamokban is lehet vizsgálódni. Grafikus feldolgozásból pedig különféle diagramok készíthetők, ahol például a csapadékot is fel lehet vinni a diagramra. Az adott észlelési pontok környezetében a vízszint változását és a csapadék összefüggéseit lehet vizsgálni. Amiért a régebbi Excel korlátozott mennyiségű adatot képes tárolni, ill. a műszerek tárolási kapacitása is véges, ezért az adatállomány méretének csökkentése miatt napi átlagoknak a használata került előtérbe. [17] A napi átlag alapvetően a trendek, a csapadékok, évszakos változások (víztermelés) okozta vízszint változások figyeléséhez, elemzéséhez kell, mivel 20 évnyi 15 perces adatot nem képesek kezelni a kommersz táblázatkezelő programok, másrészt ezeket az átlagolt adatsorokat már nem zavarja pl. az ár-apály jelensége, ami egyébként sok esetben látszik a görbéken.


38

5.15. ábra: napi átlagot tartalmazó adatsor

A különböző műszerek által nyert eredmények összehasonlítása

39

6. A különböző műszerek által nyert eredmények összehasonlítása A Bükk térségi észlelő hálózatban több olyan mérési hely is található, ahol egymással párhuzamosan különböző műszertípusok is működnek. Egy adott észlelési helyen pl. Miskolcon a Fonoda-utcában lévő, a MIVÍZ Kft. által üzemeltetett ún. Kertészeti hévízkútba két darab vízszintmérő-adatgyűjtő műszer van elhelyezve. Az egyik egy régebbi, a DATAQUA-2002 Kft. által készített DA PIC WISE típusú (a továbbiakban: DA típusú), 2 bar méréshatárú nyomás és hőmérsékletregisztráló (P, T) műszer, mely a MÍVÍZ Kft. tulajdonában van, a másik egy GSM távadóval felszerelt SMART műszercsaládhoz tartozó SMARTacu-KLTRB-F25K20 típusú, három csatornás (P,T,C) egyetem tulajdonában lévő mérőműszer. Mindkét mérőműszer esetén a nyomásmérés hőmérséklet kompenzált. A MIVÍZ Kft. a Kertészeti hévízkutat régebben sajóparti, üvegházas virágkertészetének hőigényét biztosította, mára viszont a hévízkút a MIVÍZ Kft. József Attila utcai központjának használati melegvízellátását és az épület fűtésének hőigényét biztosítja. Ez azt jelenti, hogy a pozitív kútból történő vízhasználat mértéke az évszaktól függően változó, de csaknem folytonos. A DA típusú műszer (Kert1) egy becsavarozható műszer, mely a termelőcső oldalába hegesztett, menetes karmantyúval van becsavarozva, míg a SMART műszer (Kert2) bemerülő szonda típussal készült, ezáltal az érzékelő fejet a terepszint alá a termelőcső tengelyébe engedték le. A 6.1. ábrán az egy éves időtartamot magába foglaló, napi átlagot tartalmazó, a két műszer által mért adatokból szerkesztett értékek láthatók grafikon formájában.(PKert1, TKert1, PKert2, TKert2). Látható, hogy a két műszer által regisztrált nyomásértékek között nincs nagy eltérés, viszont a hőmérsékletmérésnél szemmel láthatóan más értékeket vehetnek fel. A SMART műszer hőmérséklet görbéje (TKert2) a vizsgált 2013-as év nagy részében 45°C körüli hőmérséklet értékek körül mozog, ezzel szemben a DA műszerrel mért hőmérséklet 40,2-43,2°C között ingadozik. Ezáltal felmerülhet az a kérdés, hogy mi okozhatja az eltéréseket a mért adatsoron.


40

A hőmérséklet eltérése nyilvánvalóan a műszerek elhelyezésétől függenek, mivel a SMART mérőműszer a pozitív kútból feláramló víz útjában van elhelyezve, így a feláramló víz tényleges hőmérsékleté méri (TKert2), viszont a DA műszer (TKert1) a termelőcső oldalába van becsavarozva, ezáltal a műszer a külső hőmérsékletnek is ki van téve. Azért van rá hatással a külső hőmérséklet, mert maga a termelőcső nem szigetelt, az acél pedig jó hővezető, ezáltal a cső felülete folyamatosan hűl, mert a levegő külső hőmérséklete mindig kisebb, mint a 45°C-os termálvízé. Továbbá a DA (TKert1) érzékelője nem ér bele az áramló víz útjába, így csak a könnyebben lehűlő víz hőmérsékletét méri. A DA mérőműszer (TKert1) hőmérsékletét az évszakok változása is befolyásolja. A téli hónapokban a hőmérséklet 41°C körül, a nyári hónapokban pedig 42-43°C között mozog. A kút fölé egy alumínium lemezekből készült kútház épült, amelyet a napsütés is könnyen felmelegíti és valószínűleg ezért nem okoz nagyobb hőmérsékletváltozásokat 2-3°C-nál a regisztrált vízhőmérsékletben. A SMART műszer által mért hőmérséklet változása szintén az évszakok változásához fűzhető. Április végén a hőfok szembeötlően leesik 45,4°C-ról 45°C-ra, majd a fűtési szezon kezdetén hirtelen újra megemelkedik 45,4°C-ra. A hőmérséklet csökkenése a vízhozam csökkenésével, növekedése pedig a kitermelt vízmennyiség növekedésével hozható össze, mert a nagyobb hozamokhoz nagyobb áramlási sebesség tartozik. A két műszer nyomásmérésében az eltérések az különböző mértékű hőmérséklet kompenzáció miatt következhet be, viszont a vizsgált időben a nyomásértékek közti különbség az idő múlásával folyamatosan növekszik. Ez a változás az elektronika hibája miatt is bekövetkezhet, ill. a vízáramlás útjába telepített SMART műszer nyomásérzékelőjének felületére vízkő kiválások rakódhattak ki, melyek befolyásolhatják a mérési pontosságot. A fent említett ismeretek tudatában arra lehet következtetni, hogy a műszerek kiválasztásakor, elhelyezésekor és a kapott adatok előzetes értékelésekor mennyire megfontoltnak kell lenni ahhoz, hogy a külső, nem kívánt hatások ne befolyásolják a mérési eredményeket, ugyanis ezek a hatások olyannyira megváltoztathatják az eredményeket, hogy hibás

adatsorokból

félrevezető,

ill.

pontatlan

következtetések

vonhatók

le.[1]


41

6.1. ábra: Kertészeti telep kútján mért eredmények [Czesznak László, geofizikus mérnök, külső konzulens által szerkesztett ábra]

Az egyes mérési helyekhez javasolt mérőműszerek

42

7. Az egyes mérési helyekhez javasolt mérőműszerek A BKÉR és a kapcsolódó térségi monitoring rendszerek- melyek kialakulását már a 4. fejezetben fejtegett- üzemeltetési tapasztalatai alapján a műszerek kiválasztásához az alábbi szempontokat kell figyelembe venni: A vízszintek mérése minden egyes mérőhelyen alapkövetelménynek számít, mert a Bükk térségi monitoring célja a karsztvíz felszín, ill. karsztvíz készlet folyamatos meghatározása, változások észlelése. Értelemszerűen észlelni csak ott érdemes, ahol a vízszintváltozások összefüggésbe hozhatók a készletváltozással. Sajnálatos módon léteznek olyan észlelőkutak, amelyek kommunikációja korlátozott a karszttal. A vízszint mellett a hőmérséklet változásának mérése a következő lehetőség. A hőmérséklet változásának a termálkutak esetében úgy van jelentősége, hogy a kifolyó víz hőmérséklet változása tájékoztatást ad azzal kapcsolatban, hogy a kivett víz mennyisége és a víz hőtartamát biztosító felszín alatti hőátadás arányban van egymással. A BKÉR-hez tartozó karsztvízfigyelő kutakban, forrásokban a hőmérsékletet a friss víz hozzásfolyása befolyásolhatja, vagyis a csapadékból származó víz a víznyelőkön keresztül bejut ezekbe a rendszerekbe. Tulajdonképpen a hőmérsékletváltozás a beszivárgás sebességével pl.: források vízkészletének utánpótlódási folyamataival hozható összefüggésbe. Ezáltal, ahol ilyen változások észlelését kell mérni, a nyomásmérés mellett feltétetlenül szükség van hőmérséklet mérésére is. A vezetőképesség mérésének ott van értelme, ahol jelentős vízminőségváltozás várható. A BKÉR-en belül észlelt és a Miskolc város vízellátásába bevont karsztforrások hidrogeológiai védőidomának lehatárolása során számos kútba került 3 csatornás, azaz nyomás, hőmérséklet és vezetőképesség mérésére alkalmas berendezés. A vezetőképesség mérésének azokban a kutakban van értelme, ahol nagy áramlási sebesség várható, így a források utánpótlódásában részt vevő, jól karsztosodott zónákat harántolnak. A Bükkben a nagy áramlási rendszerektől távol levő figyelőkutakban a vezetőképesség mérésnek nincs értelme, mivel ha nincs áramlás a kút környezetében, úgy a vízminőség változás sem várható.

Az egyes mérési helyekhez javasolt mérőműszerek

43

A vezetőképesség mérése előrejelzésként a vízbázistól áramlási irányban kellő távolságban elhelyezett figyelőkútban alkalmazható, de ott is csak az elérési időhöz képest kellően sűrű gyakoriságú adatkinyerés esetén. [1]

Összefoglalás

44

8. Összefoglalás Dolgozatom célja a folyamatosan mérő-rögzítő vízszintmérő berendezések működési elvei szerinti csoportosítása volt, mely során bemutattam a Bükk-térségben használt műszerek közötti különbségeket. A Bükk-térségben két féle mérő-adatgyűjtő berendezéseket alkalmaznak, melyek a DATAQUA, ill. Diver típusú műszercsalád tagjai. A két műszer abban különbözik egymástól, hogy a DATAQUA típusú műszereknél ún. légzőkábelt alkalmaznak, mely a légnyomást kiegyenlíti, azaz a légnyomás hatása nem látszódik a mérési adatsoron. Ezzel szemben a Diver típusú műszerekhez két darab mérőműszert kell alkalmazni, ezáltal sokkal drágábbnak bizonyulnak, valamint a két mérőműszeren külön-külön kell a méréseket végrehajtani, és emiatt a légnyomás leválasztódik az adatsorról. Dolgozatom további célja a műszerek által nyert adatok feldolgozásának módjai, a különböző mérőeszközök működésének összehasonlítása, valamint a Bükk-térségi monitoring rendszerek műszerezettségének bemutatása, ismertetése volt. A

Bükk-térségi

észlelő

rendszerekben

a

DATAQUA

műszercsaládhoz

tartozó

berendezések üzemelnek. A DATAQUA 2002 Kft által gyártott megbízható és stabil DAPIC-WISE típusú műszereket, ill. – a monitoring rendszerekben jelenleg döntően – a DATAQUA

Elektronikai

Kft

által

kifejlesztett

SMART

műszercsaládhoz

tartozó

berendezéseket alkalmaznak. E két műszerhez két különböző szoftver típus van hozzá rendelve ( WAquaCom, SMARTAdmin). Ezen műszerekhez használt szoftverek segítségével tudtam a mérési adataimat rögzíteni, majd feldolgozni, melyek feldolgozása különböző célokkal történik. Az adatok feldolgozása

elsősorban

a

vízszint

észlelésein

alapszanak,

melynek

segítségével

meghatározható a vízszint változások jellege, vízkészlet alakulása, ill. a kutak várható vízhozama. stb A különböző műszerek működésének összehasonlításában arra a következtetésre jutottam, hogy a műszereket az szerint kell kiválasztani, elhelyezni, hogy a külső, nem kívánt hatások ne befolyásolják a mérési eredményeket, ugyanis ezek a hatások úgy változtathatják az eredményeket, hogy az adatsorokból hibás, pontatlan következtetések vonhatók le.

Összefoglalás

45

A konzekvekciát levonva arra jutottam, hogy a bükki monitoring rendszerben használt vízszintmérő – regisztráló berendezések jelenléte igen fontos szerepet tölt be, mivel alkalmazásuk nélkül nem történhetne meg a karsztvíz készlet folyamatos meghatározása, ill. a társadalom vízigényeinek kielégítése.

Summary

46

9. Summary The purpose of my thesis was grouping the continuously recording water level measuring equipment according to the operational principles; meanwhile I demonstrated the differences between the instruments used in the Bükk-area. In the Bükk-area two types of measuring and data acquisition devices are used; which are the members of DATAQUA and Diver instrument families. The main difference in the two instrument types is that in case of DATAQUA type instruments a so called respiratory cable is used, which compensates the atmospheric pressure; therefore the air pressure does not have any effect on the measured data. In contrast, for the Diver type instruments two different measuring instruments must be used, the measurements have to be implemented on the two devices separately - which increases costs - to eliminate the effect of the air pressure from the data line. Besides comparing the above mentioned two instrument families, a further object of my paper was to compare the different data processing methods and to introduce the instrumentation of the monitoring system in the Bükk regional area. The instruments in the regional observing systems of the Bükk-area are represented by DATAQUA instrument family members. These are the reliable and stable DA-PIC-WISE type instruments, produced by DATAQUA 2002 Ltd. and also the currently most commonly used devices in the monitoring systems, which belong to the SMART instrument family, developed by DATAQUA Electronics Ltd. For these two instruments two different type of software applications are assigned (WaquaCom, SMART -Admin ). I used these software applications to record my data and also to process the data, I used for my thesis. Data processing is mainly based on the perception of the water level, which is used to determine trends in the water level changes, development of the water resources and the expected flow rate of the wells. After comparison of the operational methods of the various instruments, I have concluded that the instrument must be selected, positioned bearing in mind that the unwanted outside effects have to be eliminated, otherwise the data line shall contain false information and these false results shall lead to have inaccurate, incorrect conclusions.

Summary

47

Analyzing the consequences I came to the conclusion that the devices used for water level measuring, registration and data acquisition in the Bükk monitoring system play a very important role, as without these devices and applications, it would not be possible to have continuous determination of the karst water resources, and as a trivial consequence, the water needs of society would not meet stable, predictable sources.

Köszönetnyílvánítás

48

10. Köszönetnyílvánítás Ezúton szeretnék köszönetet mondani mindazoknak, akik építő ötleteikkel segítették dolgozatom elkészülését. Hálás köszönettel tartozok konzulenseimnek, Dr. Lénárt László tanár úrnak és Czesznak László geofizikus mérnöknek. A szakdolgozatom a Miskolci Egyetemen működő Fenntartható Természeti Erőforrás Gazdálkodás Kiválósági Központ TÁMOP-4.2.2/A-11/1-KONV-2012-0049 jelű „KÚTFŐ” projektjének részeként – az Új Széchenyi Terv keretében – az Európai Unió támogatásával valósult meg.

Összefoglalás

49

Felhasznált irodalom

50

11. Felhasznált irodalom [1]

Czesznak László geofizikus mérnök, külső konzulens által közölt szóbeli információk

[2]

DA-S-RLB, RLA, RPA SMARTacu adatgyűjtő felhasználói kézikönyv, verzió: F252, 2002-2004

[3]

Hernádi B- Dr. Lénárt L.: A Miskolci Vízművek mennyiségi monitoring rendszerének kiegészítése barlangokban végzett hidrogeológiai mérésekkel (A Marcel Loubens Barlangkutató Egyesület által észlelt barlangi mérőhelyekre vonatkozó mérési eredmények, ill. Hernádi Béla térinformatikai vizsgálatai alapján dr. Lénárt László, Karsztvízgazda Bt.)

[4]

http://www.hidrologia.hu/vandorgyules/31/dolgozatok/028_lenart_laszlo.html 2014.03.05.

[5]

Lénárt László: A miskolci karsztforrások

[6]

WAquaCom programleírás,2001

[7]

SMARTacu WIN- ESP felhasználói kézikönyv, verzió:F252-SP1, 2002-2007

[8]

DA-S-RLB, RLA, RPA SMARTacu adatgyűjtő felhasználói kézikönyv, verzió: F252,

monitoring rendszere, 2007. december 19.

2002-2004 [9]

DA-S-RLB, RLA, RPA SMARTacu adatgyűjtő felhasználói kézikönyv, verzió: F252, 2002-2004

[10] http://www.jaketa.hu/files/monitoring/m2-1111e_diver_hu_10.pdf, 2014.03.15. [11] Smaragd - GSH Kft: VIMORE projekt, 2007 [12]

Smaragd - GSH Kft: VIMORE projekt, 2007

[13]

Smaragd - GSH Kft, 2007

[14]

Dr. Lénárt László-Hernádi Béla által szerkesztett térkép,2014.02.23.

[15]

SMARTacu WIN-ESP felhasználói kézikönyv, verzió:F252-SP1, 2002-2007

[16]

SMARTacu WIN-ESP felhasználói kézikönyv, verzió:F252-SP1, 2002-2007

[17]

Lénárt László-Szegediné Darabos Enikő:XX. Jubileumi Konferencia a felszín alatti

vizekről,Siófok, 2013.04.16-17. [18] Lénárt, L. – Szegediné Darabos, E. – Czesznak, L. – Hernádi, B. – Kovács, P. – Tóth, K. – Sűrű, P. – Balla, B. (2013): 20 éves a Bükki Karsztvízszint Észlelő Rendszer (BKÉR). MHT Vándorgyűlés, Gödöllő, 2013.07.03-05. (CD-n jelent meg)

Összefoglalás

51

A folyamatos vízszintmérő berendezések típusai és gyakorlati alkalmazásuk Szakdolgozat

Recommend Documents