Hydraulic evaluation of the hypogenic karst area in Budapest (Hungary)

Abstract

The Buda Thermal Karst area, in central Hungary, is in the focus of research interest because of its thermal water resources and the on-going hypogenic karstification processes at the boundary of unconfined and confined carbonates. Understanding of the discharge phenomena and the karstification processes requires clarification of the groundwater flow conditions in the area. Accordingly, the aim of the present study was to present a hydraulic evaluation of the flow systems based on analyses of the archival measured hydraulic data of wells. Pressure vs. elevation profiles, tomographic fluid-potential maps and hydraulic cross sections were constructed, based on the data distribution. As a result, gravitational flow systems, hydraulic continuity, and the modifying effects of aquitard units and faults were identified in the karst area. The location of natural discharge areas could be explained and the hydraulic behavior of the Northeastern Margin Fault of the Buda Hills could be determined. The flow pattern determines the differences in the discharge distribution (one- and two-component) and related cave-forming processes between the Central System (Rózsadomb area) and Southern System (Gellért Hill area) natural discharge areas. Among the premises of hypogenic karstification, regional upward flow conditions were confirmed along the main discharge zone of the River Danube.

Résumé

L e de l’intérêt de la recherche à cause de ses ressources en eau thermale et des processus de karstification hypogénique en cours à la limite des carbonates libres et captifs. La compréhension des phénomènes de décharge et des procédés de karstification nécessite une clarification des conditions d’écoulement des eaux souterraines dans la zone. Le but de la présente étude était ainsi de présenter une évaluation hydraulique des systèmes d’écoulement basée sur les analyses des données hydrauliques mesurées sur des puits disponibles dans les archives. Des profils de pression en fonction de l’altitude, des cartes d’imagerie du potentiel de fluide et des coupes transversales hydrauliques ont été élaborés à partir de la distribution spatiale des données. En conséquence, les systèmes d’écoulement gravitaire, la continuité hydraulique, et les effets modificateurs des unités aquitards et des failles ont été identifiés dans la région karstique. La localisation des zones de décharge naturelle pourrait être expliquée et le comportement hydraulique de la faille de la marge nord-est. des collines de Buda pourrait être déterminé. Le mode d’écoulement détermine les différences dans la distribution de la décharge (à une ou deux composantes) et les processus de formation des cavités entre les zones de décharge naturelle du Système Central (région de Rózsadomb) et le Système du Sud (zone des collines de Gellért). Parmi les hypothèses relatives à la karstification hypogénique, les conditions d’écoulement régional ascensionnel ont été confirmées le long de la zone de principale décharge du Danube.

Resumen

La zona de Buda Thermal Karst, en el centro de Hungría, está en el foco de interés de la investigación debido a sus recursos de agua termal y los procesos de karstificación hipogénica en curso en el límite de carbonatos confinados y no confinados. La comprensión de los fenómenos de descarga y de los procesos de karstificación requiere aclarar las condiciones de flujo de agua subterránea en la zona. En consecuencia, el objetivo del presente estudio fue presentar una evaluación hidráulica de los sistemas de flujo basados en el análisis de los datos hidráulicos de archivos en pozos. Se construyeron perfiles de presión vs elevación, mapas tomográficos de fluido potencial y secciones transversales hidráulicas, basados en la distribución de datos. Como resultado se identificaron los sistemas de flujo gravitatorio, la continuidad hidráulica y los efectos modificadores de las unidades de acuitardas y de las fallas en el área kárstica. La ubicación de las áreas de descarga natural podría ser explicada y el comportamiento hidráulico de la falla de Margen Noreste de las Colinas de Buda podría ser determinado. El esquema de flujo determina las diferencias en la distribución de la descarga (uno y dos componentes) y los procesos de formación de cuevas relacionados entre las áreas de descarga natural del Sistema Central (área de Rózsadomb) y del Sistema Sur (área de Gellért Hill). Entre las premisas de karstificación hipogénica, se confirmaron las condiciones regionales de flujo ascendente a lo largo de la zona de descarga principal del río Danubio.

摘要

匈牙利中部的布达热岩溶地区由于其热水资源及非承压和承压碳酸盐边界持续的深成岩溶化过程而成为研究兴趣的焦点。了解补给现象和岩溶化过程需要弄清楚本地区地下水流状况。因此,目前的研究目的就是根据井过去档案记载的水力资料对水流系统的水力状况进行评估。基于资料的分布,绘制了压力对高程的剖面、层析成像液体-潜力图和水力横断面。因此,确认了岩溶区的重力水流系统、水力连续性及弱透水层单元和断层的改性效果。天然补给区的位置可以解释,布达山东北边缘断层的水力特性可以确定。水流模式决定了中部系统(Rózsadomb地区)和南部系统(Gellért山地区)天然排泄区之间排泄分布(一个和两个组分)和相关的洞穴形成过程方面的差异。在存在着深成岩溶化前提下,确定了沿多瑙河主要排泄带的区域向上水流条件。

Tartalmi kivonat

A Budai Termálkarszt Magyarország középső régiójában, fedett és fedetlen karbonátos kőzetek határzónájában húzódik. Termálvíz készletének, valamint a határzónában zajló hipogén karsztosodási folyamatoknak köszönhetően, intenzíven kutatott terület. A megcsapolódási jelenségek és a karsztosodási folyamatok megértéséhez a terület felszínalatti áramlási rendszereinek vizsgálata szükséges. Jelen tanulmány célja az áramlási rendszerek hidraulikai feldolgozása archív kútadatok alapján. A munka során az adateloszlás figyelembevételével nyomás-eleváció profilok, tomografikus folyadék-potenciál térképek és hidraulikai keresztszelvények készültek. Az alkalmazott módszerek eredményeként gravitáció által vezérelt áramlási rendszerek és a hidraulikus folytonosság jelenléte, valamint a vízfogó képződmények és vetők áramlást módosító hatása került kimutatásra a területen. Sikerült meghatározni továbbá a természetes megcsapolódási területek elhelyezkedésének okát, valamint a Budai-hegység Északkeleti peremvetőjének hidraulikai szerepét is. A kimutatott áramlási mintázat meghatározza a megcsapolódási területek (egy- illetve két-komponensű) jellegét és az ehhez kapcsolódó barlangképződési folyamatokat a Rózsadombi és Gellért-hegyi területeken. Végül, a Duna menti megcsapolódási zónában bizonyítást nyert a hipogén karsztosodás egyik elengedhetetlen feltétele, a regionális feláramlás.

Resumo

A área Buda Thermal Karst, na região central da Hungria, está em foco quanto ao interesse de pesquisa devido aos seus recursos hídricos hidrotermais e aos processos de carstificação hipogênica atualmente em curso no limite entre carbonatos confinados e não confinados. A compreensão dos processos de carstificação e do fenômeno de descarga exige o esclarecimento das condições de fluxo das águas subterrâneas da área. Consequentemente, o objetivo do presente estudo foi apresentar uma avaliação hidráulica dos sistemas de fluxo com base nos registros de dados hidráulicos de poços. Foram desenhados perfis de pressão vs. elevação, mapas tomográficos de potencial de fluido e seções transversais hidráulicas, baseados na distribuição de dados. Como resultados foram identificados sistemas de fluxo gravitacional, continuidade hidráulica, e o efeito modificador de falhas e de unidades aquitardes do carste da área. A localização das áreas de descarga natural pôde ser explicada e o comportamento hidráulico no Northeastern Margin Fault do Buda Hills pôde ser determinado. O padrão de fluxo determina as diferenças na distribuição da descarga (um e dois componentes) e a formação relacionada de cavernas entre o Sistema Central (área de Rózsadomb) e o Sistema Sul (área de Gellért Hill). Dentre as premissas da carstificação hipogênica, as condições regionais de fluxo ascendente ao longo da área de descarga do Rio Danúbio foram confirmadas.