A szigetközi MODFLOW modellezés verifikálása, paraméter optimalizálás izotóp-adatokkal
Deák József Maginecz János Szalai József Dervaderits Borbála
Földtani felépítés
Áramlási viszonyok
Vízföldtani kérdések • A kavicsban áramló víz eredete (Duna vagy csapadék, ill. a kettő aránya) • Az utánpótlódás mértéke • A kavicsréteg diszperziója • Az elterelés hatása • A modellezés verifikálása
Alkalmazott módszerek • Stabil oxigénizotóp és hidrogénizotóp arányok ( 18O ill. 2H) • 14C víz kormeghatározás • Trícium (3H) vizsgálatok • 3He/3H kormeghatározás • 36Cl elemzések • Freonok (CFC)
Különböző természetes nyomjelzők idősora
A talaj- és rétegvíz eredete stabil izotóp elemzések alapján
18O
gyakoriság (%)
18O
gyakoriság (%)
18O
gyakoriság (%)
A felszín alatti vizek 18O izotóparányainak területi eloszlása
Az utánpótlódás mértéke
A csapadék és a Duna-víz trícium idősora Bécsben
Fő áramlási pálya
A trícium „bomba-csúcs” elhelyezkedése a fő áramlási pálya mentén, 1992-ben
Felszín alatti áramlási sebesség trícium adatok alapján
Trícium és 3He a felszín alatti vizekben, a fő áramlási pálya mentén
3H/3He
víz-kor
A kavicsréteg diszperziójának becslése
36Cl
vizsgálatok
Tritium (TU)
Szigetköz Area 300
300
250
250
200
200
150
150
100
100
50
50
0
0 0
5
10
15
20
25
30
35
Distance along flow path (km)
Tritium measured contents in groundwater
Tritium model results disp=250 m, va=435 m/a
36Cl measured concentrations in groundwater
36Cl model results disp=250m, va=435m/a
Freon (CFC-12) tartalom a rétegvízben
Legfontosabb következtetések
A Szigetköz és környezete vastag kavics-rétegében lévő víz: friss (50 évnél fiatalabb) nagy része a Dunából származik vízszintes irányban áramlik, nagy sebességgel (100-400 m/év) a longitudinális diszperziós együttható nagy, L= 250 – 300 m
MODFLOW modellezés A vizsgálat a felszíntől maximum 400 m-es mélységig terjed . A fizikai modell tartalmazza a vizsgált terület szivárgási paramétereit, melyeket a MÁFI által különböző mélységekben készített szivárgáshidraulikai paraméterek térbeli eloszlását tartalmazó ábrasorozat alapján határoztunk meg.
Az alkalmazott numerikus számítási módszer a földtani, vízföldtani viszonyok térbeli változásait elemekre bontással követi. Minden elemhez valamennyi vízföldtani, földtani jellemzőt hozzárendelünk, ezáltal elemen belül állandó, de elemenként változó tulajdonságokkal dolgozhatunk. Az alkalmazott véges differencia módszernél a terület általános rácshálóval való lefedésével származtatjuk az elemeket.
A 2008. évi vizsgálat során a modellezett területet inhomogén méretű hasábelemekre bontottuk.
A rácshálót 2000 x 2000 m – től 500 x 200 – m - es rácselemekre bontottuk, a vízrajzi viszonyok függvényében. A modellezés során alkalmazott rácsháló:
Az így felépített modell által számolt 30 éves izotermákat és a trícium csúcs 1991-92 évi helyzete alapján kijelölt 28-29 éves elérési idejű pontokat összehasonlítva verifikáltuk a modellt
Modell kalibráció Azokon a területeken, ahol a valós és a számított izotermák jelentősen eltértek, a szivárgáshidraulikai paraméterek célirányos megváltoztatásával kalibráltuk a modellt, míg egy elfogadható hibahatáron belüli értékeket kaptunk a modellezett és a trícium alapján kimért 28-30 éves izotermák között.
További kutatások A Nemzetközi Atomenergia Ügynökség támogatásával, 2009 évben kezdődő Műszaki Együttműködési projekt keretében újabb nagyarányú izotóphidrológiai felmérést fogunk végezni a területen.
A trícium csúcs elmozdulása a Dunakiliti-Mosonmagyaróvár-Lébény szelvény mentén
2007 évre lebomlott trícium tartalom [TU]
50
40
30
1992 2002 2007 1997
20
10
0 0
5
10
15
20
távolság a Dunától [km]
25
30
35
Az újabb izotóp adatokat a Duna elterelés miatt megváltozott felszín alatti áramlási viszonyok modellezésének verifikálására szeretnénk felhasználni – ha egy ilyen modellezésre a VITUKI lehetőséget fog kapni
