Kun Éva Székvölgyi Katalin - Gondárné Sőregi Katalin Gondár Károly XXI. Konferencia a felszín alatti vizekről Siófok,

Átírás

1 Sűrűségüggő geotermikus modellezés tapasztalatai magyarországi esettanulmányok tükrében Kun Éva Székvölgyi Katalin - Gondárné Sőregi Katalin Gondár Károly,

2 Előadás vázlata Csatolt víz és hőtranszportot meghatározó egyenletek A hőmérséklettől üggő paraméterek és állapotjellemzők sűrűség, viszkozitás, hővezető képesség Esettanulmány A vizsgált terület öldtani, hidrogeológiai és geotermikus viszonyai Modellezési eredmények bemutatása sűrűségüggetlen és sűrűségüggő esetben Összeoglalás

3 Csatolt víz és hőtranszportot meghatározó egyenletek Tömegmegmaradáson alapuló olytonossági egyenlet változó sűrűség esetén Változó sűrűségű eltételek mellett a szivárgást leíró Darcy-egyenlet általános ormája Oldat tömegmegmaradás törvénye A olyadék és a szilárd kőzet energia megmaradás törvénye g grad k q p g p z h h grad K q g k K Q C C div C div t C Dgrad q T s s Q T div T c div T c c t 1 λgrad q Q div t q

4 A hőmérséklettől üggő paraméterek és állapotjellemzők I. Sűrűség 1 p p0 T T0 C C 0 0

5 A hőmérséklettől üggő paraméterek és állapotjellemzők II. Viszkozitás 0 p, C, T

6 A hőmérséklettől üggő paraméterek és állapotjellemzők III. Hővezető képesség Aritmetrikus: Harmonikus: Geometriai: s s 1 s

7 Esettanulmány Földtani elépítés MÁFI 2005 alapján

8 Geotermikus viszonyok Hőmérséklet és hőáram Hőáram Detk-1 úrás: 118 mw/m 2 ± 10% Dövényi Átlagos hőáram: 105 mw/m 2 mért hőáram + advektív hőáram a orrások teljes hőmennyisége és a hőgyűjtő terület nagysága alapján Lenkey et al

9 Hidrodinamikai és hőtranszport modell 2 modellverziót hasonlítunk össze: A modell csatolt hőtranszport; B modell erősen kapcsolt hőtranszport gravitációs és elhajtó erő által generált áramlás Modellek jellemzői Regionális 40 km É-D x 30 km K-Ny. 13 réteg Egyszerűsített hidrogeológiai modell első 4 réteg edő üledékek 5-13 réteg karszttároló Porozitás értékek % porózus képződményekben a mélység elé csökkenő értékkel Szivárgási tényező mező heterogén, de őleg izotróp Karsztos képződmények: 8.0* *10-8 m/s; porózus réteg: 1-2*10-8 m/s; Reerencia hőmérséklet 0 C Folyadék viszkozitását a FEFLOW-ba beépített összeüggés alapján vettük igyelembe A szilárd ázis hővezető képességének hőmérséklet üggését mindkét modell esetében IFM-en keresztül adtuk meg Vosteen & Schellschmidt 2003 üledékes képződményekre kidolgozott összeüggése alapján Hosszú idejű uttatás 5*10 8 nap Peremeltételek: Felszínen 10 C 1. típusú A modell alján -10'400 J/m 2 /d hőáram 2. típusú Kezdeti hőmérséklet 10 C és 250 C hőmérséklet között

10 INTERFACE MANAGER Sűrűség IFM: Sűrűség ügg a hőmérséklettől, nyomástól és koncentrációtól A korábban bemutatott alacsony össz oldott anyagtartalom miatt a koncentrációtól való üggést nem vettük igyelembe Az Interace Manager-en keresztül mind a változó termális expanzió és a olyadék összenyomhatósága is igyelembe vehető MPa nyomás és C hőmérséklet tartományban Magri, MICROSOFT VISUAL C Hővezető képesség IFM: A szilárd ázis hővezető képessége hőmérséklet üggő. A hőmérséklet a hideg víz beszivárgása miatt mind vertikálisan mind horizontálisan jelentősen változik, ezért a uttatás során minden időlépcsőben az előzőleg számított hőmérséklet alapján a hővezető képességet újraszámítottuk. Vosteen and Schellscmidt 2003 által az alábbi üledékes kőzetekre kidolgozott empirikus összeüggést alkalmaztuk 0 T 0.99 T a b / 0 a= ; b=0.0039

11 Eredmények I. Hidraulikus emelkedési magasság Modellezett hidraulikus emelkedési magasság [mb] 5. modellréteg /sűrűségüggetlen/ Modellezett hidraulikus emelkedési magasság [mb] 5. modellréteg /sűrűségüggő/

12 Eredmények II. Hidraulikus emelkedési magasság

13 Eredmények III. Hőmérséklet Modellezett hőmérséklet eloszlás [ C] 5. modellréteg /sűrűségüggetlen/ Modellezett hőmérséklet eloszlás [ C] 5. modellréteg /sűrűségüggő/

14 Eredmények IV. Hőmérséklet

15 Eredmények V. Különbség térképek Hidraulikus emelkedési magasság Hőmérséklet

16 Eredmények VI. Áramvonalak Áramvonal /sűrűségüggetlen/ Áramvonal /sűrűségüggő/

17 Összeoglalás A sűrűség különbségből akadó vízmozgás iránya a bemutatott esetben megegyezik a topográiai különbség által hajtott áramlás irányával A vízmozgás sebességek nagyobbak, nagyobb terület hűl el A kiemelt elszín alatti karsztrögök esetén a spontán konvekciónak nagyobb a szerepe, konvekciós cellák jöhetnek létre A kalibrálást újra el kell végezni

18 Köszönöm a igyelmet!