4.6 Heterogenitás, anizotrópia

A hidraulikus vezetőképesség a tér különböző helyein más és más lehet, ez esetben heterogén közegről beszélünk (például folyóvízi rétegek, melyekben finomabb és durvább szemcséjű üledékek összefogazódnak): K(x,y,z)const. Amennyiben a hidraulikus vezetőképesség a tér különféle pontjaiban azonos, a közeg homogén K(x,y,z)=const. Az eolikus homokrétegek ilyen homogén közegnek tekinthetők. Formáját tekintve megkülönböztethetünk vastagsági (4.4. ábra: A), rétegzési (4.4. ábra: B), szakadásos (4.4. ábra:C) és trendszerű (4.4. ábra: D) heterogenitást.

Vastagsági (A), rétegzési (B), szakadásos (C) (Fetter, 1994) és trendszerű heterogenitás (D) (Freeze és Cherry, 1979)

4.4. ábra: Vastagsági (A), rétegzési (B), szakadásos (C) (Fetter, 1994) és trendszerű heterogenitás (D) (Freeze és Cherry, 1979)

Hasonlóképpen értelmezhetjük a hidraulikus vezetőképesség irányfüggőségét. Ennek értelmében izotróp Kx=Ky=Kz (pl. eolikus homok) és anizotróp Kx≠Ky≠Kz (pl. folyóvízi üledék) közegről beszélhetünk (4.5. ábra), míg horizontálisan rétegzett üledékek esetén gyakori a ferde anizotrópia is: Kx=Ky≠Kz.

Izotróp és anizotróp közeg

4.5. ábra: Izotróp és anizotróp közeg (Fetter, 1994)

A természetes földtani képződmények általában egyidejűleg heterogének és anizotrópok (4.6. ábra). Az anizotrópia elsődleges oka ásvány-léptékben az agyagásványok orientációja mondjuk üledékes kőzetekben és konszolidálatlan üledékekben. Nagyobb léptékben pedig az üledékes és vulkáni rétegzettség okozhat anizotrópiát az agyag és homok rétegek váltakozásával. Ennek eredményeként üledékes rétegsorokban gyakori, hogy a rétegzettséggel párhuzamos hidraulikus vezetőképesség (és permeabilitás) sokszorosa az arra merőlegesnek.

Az anizotrópia elsődleges következménye pedig, hogy az áramtérben a hidraulikus gradiens ( ) és az áramlási intenzitás ( ) iránya nem fog egy irányba esni (4.7. ábra), mivel az áramlás eltérül a kisebb ellenállás irányába (pl. ha Kx>Kz, akkor x irányba).

A heterogenitás és az anizotrópia négy lehetséges kombinációja

4.6. ábra: A heterogenitás és az anizotrópia négy lehetséges kombinációja (Freeze és Cherry, 1979)

Az anizotrópia hatása az áramlásra: a hidraulikus gradiens (grandh) és az áramlás ( q ) iránya nem esik egy irányba

4.7. ábra: Az anizotrópia hatása az áramlásra: a hidraulikus gradiens (Az anizotrópia hatása az áramlásra: a hidraulikus gradiens (grandh) és az áramlás ( q ) iránya nem esik egy irányba ) és az áramlás ( Az anizotrópia hatása az áramlásra: a hidraulikus gradiens (grandh) és az áramlás ( q ) iránya nem esik egy irányba ) iránya nem esik egy irányba