SYSTEM CONSIDERING HYDROGEOCHEMICAL DATA

Hasonló dokumentumok
BUDAI KARSZTRENDSZER UTÁNPÓTLÓDÁSI VISZONYAINAK

HIDROGEOKÉMIAI ÉRTÉKELÉSE TÉZISFÜZET. Földtudományi Doktori Iskola, Földtan-Geofizika Doktori Program,

VÍZTERMELÉS HATÁSA A VÍZMINOSÉGRE EGY ÜLEDÉKES VÍZTÁROLÓBAN

Construction of a cube given with its centre and a sideline

AZ ERDÕ NÖVEKEDÉSÉNEK VIZSGÁLATA TÉRINFORMATIKAI ÉS FOTOGRAMMETRIAI MÓDSZEREKKEL KARSZTOS MINTATERÜLETEN

A rosszindulatú daganatos halálozás változása 1975 és 2001 között Magyarországon

Expansion of Red Deer and afforestation in Hungary

EEA, Eionet and Country visits. Bernt Röndell - SES

2. Local communities involved in landscape architecture in Óbuda

Hibridspecifikus tápanyag-és vízhasznosítás kukoricánál csernozjom talajon

Hasznos és kártevő rovarok monitorozása innovatív szenzorokkal (LIFE13 ENV/HU/001092)

A felszín alatti vízáramlás modellezése Budapest tágabb területén

THE IMPORTANCE OF BÜKK KARST WATER MONITORING SYSTEM (BKWMS) IN RESEARCHING THE RELATIONS OF COLD AND WARM KARST WATERS IN THE AREA

General information for the participants of the GTG Budapest, 2017 meeting

FÖLDRAJZ ANGOL NYELVEN GEOGRAPHY

Lexington Public Schools 146 Maple Street Lexington, Massachusetts 02420

FAMILY STRUCTURES THROUGH THE LIFE CYCLE

EN United in diversity EN A8-0206/419. Amendment

± ± ± ƒ ± ± ± ± ± ± ± ƒ. ± ± ƒ ± ± ± ± ƒ. ± ± ± ± ƒ

FÖLDRAJZ ANGOL NYELVEN

Extreme flood events in the Lower Tisza Region The relevance of the excess water

On The Number Of Slim Semimodular Lattices

Diagnosztikai szemléletű talajtérképek szerkesztése korrelált talajtani adatrendszerek alapján

Természetes nyomjelzők alkalmazása vízföldtani modellekben a Szentendrei-sziget példáján

KORRÓZIÓS FIGYELÕ korrózióvédelmi mûszaki tudományos folyóirat. Szerkeszti: a szerkesztõbizottság. A szerkesztõbizottság elnöke: Zanathy Valéria

The Function of the Numerical Hydraulic Modeling in the Case of the Determination of the Environmental Status of Transboundary Groundwater Bodies

PLATTÍROZOTT ALUMÍNIUM LEMEZEK KÖTÉSI VISZONYAINAK TECHNOLÓGIAI VIZSGÁLATA TECHNOLOGICAL INVESTIGATION OF PLATED ALUMINIUM SHEETS BONDING PROPERTIES

A TERMÉSZETES VÍZÁRAMLÁS ÉS A TERMÁLIS GYÓGYVIZEK HŐMÉRSÉKLETÉNEK KAPCSOLATA AZ ÉK ALFÖLD PORÓZUS ÜLEDÉKEIBEN

A BÜKKI KARSZTVÍZSZINT ÉSZLELŐ RENDSZER KERETÉBEN GYŰJTÖTT HIDROMETEOROLÓGIAI ADATOK ELEMZÉSE

Implementation of water quality monitoring

Irányítási struktúrák összehasonlító vizsgálata. Tóth László Richárd. Pannon Egyetem Vegyészmérnöki és Anyagtudományok Doktori Iskola

Report on the main results of the surveillance under article 11 for annex II, IV and V species (Annex B)

AZ IVÓVÍZMINŐSÉG-JAVÍTÓ PROGRAM SZABOLCS- SZATMÁR-BEREG MEGYEI SAJÁTOSSÁGAI

A jövőbeli hatások vizsgálatához felhasznált klímamodell-adatok Climate model data used for future impact studies Szépszó Gabriella

Bevezetés a kvantum-informatikába és kommunikációba 2015/2016 tavasz

Természetes nyomjelzők alkalmazása vízföldtani modellekben a Szentendreisziget

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Építőmérnöki Kar

FORGÁCS ANNA 1 LISÁNYI ENDRÉNÉ BEKE JUDIT 2

ThermoMap. Area mapping of superficial geothermic resources by soil and groundwater data

Károly Róbert Fıiskola Gazdaság és Társadalomtudományi Kar tudományos közleményei Alapítva: 2011

CONCERTO COMMUNITIES IN EU DEALING WITH OPTIMAL THERMAL AND ELECTRICAL EFFICIENCY OF BUILDINGS AND DISTRICTS, BASED ON MICROGRIDS. WP 5 Del 5.

ÁRAMLÁSI RENDSZEREK PONTOSÍTÁSA IZOTÓP ÉS VÍZKÉMIAI VIZSGÁLATOKKAL A TOKAJI-HEGYSÉG PEREMI RÉSZEIN

First experiences with Gd fuel assemblies in. Tamás Parkó, Botond Beliczai AER Symposium

Összefoglalás. Summary

Bird species status and trends reporting format for the period (Annex 2)

A TISZA FOLYÓ MODELLEZÉSE EGYDIMENZIÓS HIDRODINAMIKAI MODELLEL. TISZA-VÖLGYI MŰHELY alapító konferencia

FIATAL MŰSZAKIAK TUDOMÁNYOS ÜLÉSSZAKA

Report on the main results of the surveillance under article 11 for annex II, IV and V species (Annex B)

KARSZTFEJLŐDÉS X. Szombathely, pp

A budapesti karsztos hévizek potenciál- és nyomásviszonyainak értékelése

Miskolci Egyetem Gazdaságtudományi Kar Üzleti Információgazdálkodási és Módszertani Intézet Nonparametric Tests

Negyedidõszaki éghajlati ciklusok a Mecsek környéki löszök puhatestû faunájának változása alapján

A modern e-learning lehetőségei a tűzoltók oktatásának fejlesztésében. Dicse Jenő üzletfejlesztési igazgató

The IPCC SpecialReportonRenewableEnergy Sourcesand ClimateChangeMitigation IPCC WorkingGroup III Mitigationof ClimateChange.

Cluster Analysis. Potyó László

FÖLDRAJZ ANGOL NYELVEN

Szakmai önéletrajz. Személyi adatok

HALLGATÓI KÉRDŐÍV ÉS TESZT ÉRTÉKELÉSE

A Kárpát-medence geotermikus és hévízföldtani adottságai (a hasznosítások szemszögéből)

Report on the main results of the surveillance under article 11 for annex II, IV and V species (Annex B)

DR. BOROMISZA ZSOMBOR. A Velencei-tóhoz kapcsolódó tájvédelmi szakértői tevékenység

A magyar-ukrán határtérség felszín alatti vízkészleteinek mennyiségi és minőségi kérdései.

IZOTÓPGEOKÉMIAI VIZSGÁLATOK A CSÍKI- MEDENCE ÁSVÁNYVIZEIBEN

Rotary District 1911 DISTRICT TÁMOGATÁS IGÉNYLŐ LAP District Grants Application Form

Phenotype. Genotype. It is like any other experiment! What is a bioinformatics experiment? Remember the Goal. Infectious Disease Paradigm

Professional competence, autonomy and their effects

7 th Iron Smelting Symposium 2010, Holland

KARSZTVIZEK GEOKÉMIAI JELLEMZÉSE KÜLÖNÖS TEKIN- TETTEL A RADIONUKLIDOKRA A BÜKK KÖRNYEZETÉBEN

Doktori értekezés Princz-Jakovics Tibor 2008

UNIVERSITY OF PUBLIC SERVICE Doctoral School of Military Sciences. AUTHOR S SUMMARY (Thesis) Balázs Laufer

FÖLDRAJZ ANGOL NYELVEN

Geokémia gyakorlat. 1. Geokémiai adatok értelmezése: egyszerű statisztikai módszerek. Geológus szakirány (BSc) Dr. Lukács Réka

Oxigén és hidrogén stabil izotópjai

Bela Bartok Boulevard 2014

A TALAJTAKARÁS HATÁSA A TALAJ NEDVESSÉGTARTALMÁRA ASZÁLYOS IDŐJÁRÁSBAN GYÖNGYÖSÖN. VARGA ISTVÁN dr. - NAGY-KOVÁCS ERIKA - LEFLER PÉTER ÖSSZEFOGLALÁS

Supporting Information

KELET-ÁZSIAI DUPLANÁDAS HANGSZEREK ÉS A HICHIRIKI HASZNÁLATA A 20. SZÁZADI ÉS A KORTÁRS ZENÉBEN

Cloud computing. Cloud computing. Dr. Bakonyi Péter.

A controlling és az értékelemzés összekapcsolása, különös tekintettel a felsőoktatási és a gyakorlati alkalmazhatóságra

Utasítások. Üzembe helyezés

Gottsegen National Institute of Cardiology. Prof. A. JÁNOSI

Cloud computing Dr. Bakonyi Péter.

Extraktív heteroazeotróp desztilláció: ökologikus elválasztási eljárás nemideális

A STRATÉGIAALKOTÁS FOLYAMATA

Tatai Eötvös József Gimnázium Űrkutató szakkör. Bemutatkozás a 2008-as LPSC konferencián

Using the CW-Net in a user defined IP network

FÖLDRAJZ ANGOL NYELVEN GEOGRAPHY JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ MARKSCHEME

Kádár István 1 Dr. Nagy László 1 1 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem,

THE RELATIONSHIP BETWEEN THE STATE OF EDUCATION AND THE LABOUR MARKET IN HUNGARY CSEHNÉ PAPP, IMOLA

GEOGRAPHICAL ECONOMICS B

A TALAJ-NÖVÉNY-LÉGKÖR RENDSZER MODELLEZÉSÉNEK LÉPTÉKFÜGGŐ PROBLÉMÁI

Magyar Norbert. Elsőéves doktori beszámoló , ELTE TTK Budapest

Supplementary materials to: Whole-mount single molecule FISH method for zebrafish embryo

Pacemaker készülékek szoftverének verifikációja. Hesz Gábor

PIACI HIRDETMÉNY / MARKET NOTICE

Résbefúvó anemosztátok méréses vizsgálata érintõleges légvezetési rendszer alkalmazása esetén

Miskolci Egyetem Gazdaságtudományi Kar Üzleti Információgazdálkodási és Módszertani Intézet. Nonparametric Tests. Petra Petrovics.

Skills Development at the National University of Public Service

A GÖDÖLLŐI PLATÁNFASOR TERMÉSZETI ÉRTÉK FELMÉRÉSE

Átírás:

UNIVERSITY OF SZEGED Faculty of Science and Informatics Doctoral School of Geosciences Department of Mineralogy, Petrology and Geochemistry HYDRODYNAMIC STUDY OF RECHARGE CONDITION OF BUDA KARST SYSTEM CONSIDERING HYDROGEOCHEMICAL DATA SUMMARY OF Ph.D. DISSERTATION POYANMEHR ZAHRA Supervisor: Dr. Szanyi János, Assistant Professor Szeged, 2016

INTRODUCTION Budapest with its historically known thermal waters plays an important role in economy of the country. Overexploitations connected to the coal mining during the 1960-1990 years caused a considerable drawdown in the karst system (Alföldi L. et al. 1980; Liebe P. & Székely F. 1980; Böcker T. et al. 1981; Lorberer Á. 1986, Alföldi L. and Kapolyi L. 2007). Decrease of pressures and water levels resulted in changing of geochemical quality and quantity of thermal springs. Therefore, to avoid the increasing environmental threats in the future, there is a need to study the cold-warm karst system as an integrated regime and to achieve it a 3-D numerical groundwater flow model was constructed. The previously constructed models of the area (Heinmann Z. and Szilágyi G. 1977, Kovács Gy. et al. 1979, Csepregi A. 2007) deal with evaluation of recharge, overexploitations connected to the coal mining and the temporal changes of other karst-water withdrawal. To achieve those goals 2D one or two-layer models were enough. The model constructed in this thesis considers the different hydrogeological layers and different geological zones in these hydrogeological layers to evaluate the spatial changes and variations of geochemistry and pressures in the cold-warm karst system. The goals of the thesis were: Carry out an integrated hydrogeological-hydrogeochemical evaluation on the Buda Thermal Karst System based on archive hydrogeological, hydrogeochemical, and environmental isotope data; Characterize the flow system of the area by constructing a 3D steady-state model, which is able to describe the zonebudget, potential levels and transport processes (the model is capable to manage the different hydrostatic layers with different geological zones); Calibrate the flow model by the measured water levels and stable isotope data; Clarify the main flow paths that were specified by 3D model by using hydrogeochemical data.

METHODS To achieve the aims of the thesis, firstly I considered the theoretical methods to quantify the potential levels of descending (cold) and of ascending (hot) flow systems respect to the density distribution. The quantified potential-levels of warm side, were used to draw the potentiometric map of ascending (hot) flow system. This quantification has been demonstrated main flow directions of karst system. I constructed a 3D numerical steady state flow model by using Visual Modflow Pro software. The flow system was simplified to two aquifer systems, the uncovered shallow aquifer and the semi-covered regional karst aquifer, which were separated by Pelogene-Neogene aquitard complex layer. The model successfully constructed the main flow paths of the area and the recharge, discharge and zonebudget conditions. The model was calibrated by karst water level, water-table levels and environmental isotope data. The exactness of the 3D flow model was verified by evaluation of geochemistry of water. Cluster analysis was applied to classify the similar objects to the respective categories. Furthermore, several graphs of measured main cations, anions and stable isotopes of karstwater were plotted to check the reliability of cluster groups, the spatial distribution of objects and the main flow paths of the region. SUMMARY AND THESES 1 To hydrogeochemically evaluate the thermal karst system I have separated the flow system into two vertically different density flow systems: cold side (descending and gradually geothermally heated flow system) and warm side (ascending and slightly cooling flow system). By theoretical consideration, I have quantified the hydraulic potential levels of each measurement point in the two different density flow systems, which clarify the consequence of lifting force between two different temperature and density flow systems or ascending of thermal water toward the warm-lukewarm springs. 2 I constructed a 3D numerical steady state flow model of the area. Infiltration conditions were determined by using the 1:100 000 scale covered geological map (published by MÁFI). The model deals with two aquifers, the uncovered shallow aquifer (shallow local flow system) and the semi-covered regional karst aquifer (regional karst flow system) as one unique system.

3 By computing the water balance or the waterbudget of the area, 75% of the total infiltrated water drains to the surface as a local system. The 19% of the total infiltrated water (51967 m 3 /day) directly infiltrates through the uncovered karst. The 5% of the total infiltrated water (14332.1 m 3 /day) flows through the Paleogene-Neogene complex aquitard layer to the main karst layer. Finally 223.66 m 3 /day water flows through the deepest not karstified fresh carbonate layer to the main karst layer. So, 66523 m 3 /day (51967 m 3 /day + 14332.1 m 3 /day + 223.66 m 3 /day) or 25% of total infiltrated water discharges from the regional main karst system through the springs or-wells of the thermal-karst. The computed values confirms the total discharge of wells and springs with temperature above 15 C (67000 m 3 /day) reported by Göltz B. 1982. 4 By computing the budget of the Paleogene-Neogene complex aquitard layer, which is located between the two aquifers, it was splitted into the upper and lower zone. I quantified that 42% (5552.9 m 3 /day) of infiltrated water of the Paleogene-Neogene layer flows toward the karst system through the edge of the upper zone layer and the rest 58 % (7779.2 m 3 /day) flows toward the lower zone, despite the fact that last one has a significant contact area with the main karst layer. This fact reflects the sensitivity of the thermal system to the infiltrated pollution through the edge of upper zone of the covering sediments. 5 I calibrated the model by δ 18 O and 14 C data as indicator elements. The results of the 18 O transport modeling represent the old water of deep wells in the center and southern part of Budapest filtrated during the interglacial time. These results confirm the correctness of the concept of the model independently of hydraulic heads and discharges data. 6 The 14 C transport modeling indicates that the residence time of the old water in the flow system is about 30 000 years, which confirms the result of the δ 18 O transport modeling processes. 7 The results of the geochemical analysis of thermal waters proved the increasing presence of younger water in the flow system toward the thermal springs (10% to near 50%) in the central zone of Budapest. The young waters firstly originate from the uncovered carbonate area (recharge area) as shallow intermediate flow system and secondly from the edge of the covering sediments, the last one is quantified in thesis 4. It confirms the sensitivity of the thermal springs to the infiltrated pollution in the central zone of Budapest. 8 The geochemical analysis of waters of south Budapest wells proved the probability of the upward flow from south of Budapest (Csepel II. well) toward the thermal springs (Gellért springs). Evaluation of δ 18 O, 14 C and δ 34 S data proved that the presence of younger water is

the result of infiltration from the edge of the upper part of the covering sediments, which was also supported by zonebudget results. Complex hydrogeological, hydregeochemical and isotope hydrological studies provide useful results to evaluate and to quantify the 3D model of the regional groundwater flow system with waters with different temperature and density. IRODALOMJEGYZÉK Alföldi L. 1980: A felszíni és felszín alatti vizek minőségvédelme. - Magyar Vízgazdálkodás, 1980. 9. Alföldi L., Deák J., Liebe P., Lorberer Á., 1980: A Középhegység hideg és meleg karsztvízkészletek összefüggése, különös tekintettel a bányászat víztelenítési törekvésére. VITUKI Közlemény. 23. Alföldi L., Kapolyi L., edit. 2007: Bányászati karsztvízszint-süllyesztés a Dunántúli- Középhegységben. MTA Földrajztudományi Kutatóintézet kiadványa, 138p. Böcker T., Lorberer Á., Maucha L., 1981: A karsztvízszintek és a bányavízkivételek sokévi változása a Dunántúli-középhegységben- VITUKI I. Vízrajzi Intézet és Kartográfiai V. kiadása, Budapest. Csepregi A., 2007: A karsztvíztermelés hatása a Dunántúli-középhegység vízháztartására. In: Alföldi L., Kapolyi L, szerk.: Bányászati karsztvízszint-süllyesztés a Dunántúli- Középhegységben, pp 77-112. Gölz B., 1982: A Dunántúli-középhegység forrásainak természetes hőteljesítménye. Földrajzi Értesítő XXXI. Évf., pp. 427-447. Heinemann Z., Szilágyi G., 1977: A Dunántúli-középhegység főkarsztvíz-rendszerének szimulációja. Bányászati és Kohászati Lapok, Bányászat 110. évf.11.sz. pp. 750-758 Kovács Gy., Ádám O., Beke I., Böcker T., Egerszegi Gy., Heinemann Z., Horváth J., Ottlik P., Schmieder A., Szebényi L., Szilágyi G., 1979: A Dunántuli bányászat karsztvízszint- sülyesztése és a termálvizellátás kérdései. Budapest, Országos Műszaki Fejlesztési Bizottság, 101 p. Liebe P., Székely F., 1980: Nyomáscsökkenések vizsgálata és előrejelzése hévízkutakban, VITUKI Közlemények, 23 p. Lorberer Á., 1986: A Dunántúli-középhegység karsztvízföldtani és vízgazdálkodási helyzetfelmérése és döntéselőkészítő értékelése. Budapest, VITUKI, 130 p. Lorberer Á., 2002: Budapest hévizei mérnökgeológiai szemmel. In: Alagút- és mélyépítő szakmai napok. A millenium után, Európával, jövőnk környezetéért konferencia kiadvány, Eger, május 27-28. pp. 71-78. Prónay Zs., Törös E., 2001: Szakvélemény a budapesti 4. sz. metróvonal I. szakasz Szent Gellért tér-duna alatti átvezetés kiegészítő mérnökgeofizikai vizsgálatáról. ELGI jelentés (kézirat).

PUBLICATION BY THE AUTOR Poyanmehr Z., Tóth Gy., 2010: A budapesti karsztos hévizek potenciál-nyomásviszonyainak értékelése. MÁFI Évi jelentése, pp. 63-69. Poyanmehr Z., 2013: Conceptualization and implementation of an integrated regional groundwater model for Budapest cold-thermal karst system, Hungary. Central Europian Geology, 56/4, pp.359-380. Poyanmehr Z., 2016: A felszínalatti vízáramlás modellezése Budapest tágabb területén. Földtani Közlöny,146 évf., 2.sz., In press. EXTENDED CONFERENCE ABSTRACT Kovács J., Poyanmehr Z. 2001: Adatelemző módszerek használata a budapesti termálvizek vízminőségi adatainak vizsgálatára, VIII. conference a felszín alatti vizekről, Balatonlelle, 6-7 sep. pp. 10. Poyanmehr Z., 2010: Environmental (Quantitative and Hydrogeochemical) Status Assessment of the Budapest thermal Karst System, Hungary. Proc.7th International Symposium on Managed Aquifer Research, poster session, Abu Dhabi, 9-13 October.