7. fejezet - Áramképek és szerkesztésük

Tartalom

7.1 Az áramképek felépítése, összetevői, és készítésének célja
7.2 Homogén, izotróp közeg
7.2.1 Az áramlási mező és a határfeltételek meghatározása
7.2.2 Az áramkép megszerkesztése
7.2.3 Q számítása homogén-izotróp közegre, ha ismert K
7.2.4 Az áramkép ellenőrzése
7.2.5 A homogén-izotróp áramkép szerkesztés szabályainak összefoglalása
7.3 Heterogén, izotróp közeg, tangens törvény
7.4 Anizotróp közeg
7.4.1 Áramtér transzformáció
7.4.2 Áramlási irány meghatározása
7.4.3 Az anizotrópia hatása az áramképre
7.5 Ellenőrző kérdések
7.6 A fejezetben felhasznált irodalmak

A felszín alatti víz áramlásának irányát és intenzitását a folyadékpotenciál felszín alatti eloszlása határozza meg. Az áramképek rekonstruálásának egyik módja tehát, ha a közvetlenül a potenciométerekben vagy kutakban történt hidraulikus emelkedési magasság mérésből szerkesztjük meg a potenciálteret, mellyel jellemezni tudjuk a felszín alatti vízáramlási rezsimet. A másik módszer az áramlási egyenletek alkalmazásán nyugvó  numerikus áramkép szimuláció. E technikák alkalmazása mellett, mintegy azok mentális háttereként  fontos, hogy a hidrogeológus az áramlási tér geometriája ismeretében vizuálisan – mégis fizikailag korrekt módon – gyors elképzelést alkosson az áramképről. Ennek érdekében e fejezetben – a határfeltételek és a várható geológiai felépítés ismeretében – az áramképek grafikus szerkesztésének elveit és technikáját fogjuk áttekinteni. Célunk bemutatni a kvantitatívan pontos áramképek szerkesztésének szabályait és módszerét, valamint azok használatát homogén-izotróp, homogén-anizotróp és heterogén áramlási rendszerek esetén. Ezzel kívánunk hátteret adni a mért adatokon nyugvó és a szimulált áramképek előállításához.

7.1 Az áramképek felépítése, összetevői, és készítésének célja

Az áramképek – melyek formájukat tekintve a stacioner állapot megjelenítésére alkalmasak – a stacioner állapotot leíró áramlási egyenletek, azaz a Laplace-egyenlet, Richard-egyenlet, stb. grafikus megoldásai. Az áramképet két vonalsereg alkotja: az ekvipotenciális vonalak, melyek mentén a hidraulikus emelkedési magasság állandó, és az áramvonalak, melyek a folyadék részecskék áramlási pályáját írják le. Homogén-izotróp esetben a ekvipotenciális és áramvonalak merőlegesek egymásra.

A matematikailag korrekt áramképek szerkesztése révén tehát meghatározhatjuk i) egyrészt a felszínalatti vízáramlási tér egy meghatározott elemére vonatkoztatva kvantitatív módon a vízhozamot és a fajlagos térfogati hozamot; ii) másrészt az áramtér geometriai képét két dimenzióban. Ez ábrázolásilag az x-y síkon potenciometrikus felszínt jelent, a z-s síkon pedig hidraulikus keresztszelvényt.

Érdemes azt is megjegyezni, hogy az áramképek léptéktől függetlenek, tehát az áramtér lehet néhány vagy akár több ezer négyzetméter kiterjedésű, a szerkesztés szabályai azonosak.