A Hidrogeológiai- Mérnökgeológiai Tanszék környezetvédelemmel kapcsolatos kutatásai

Átírás

1 A Hidrogeológiai- Mérnökgeológiai Tanszék környezetvédelemmel kapcsolatos kutatásai Dr. Szabó Imre tanszékvezető, egy. docens

2 A Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Tanszék kutatási tevékenysége Hidrogeológia Mérnökgeológia Környezetvédelem Vízkutatás-vízgazdálkodás Vízkészletvédelem Vízminőségvédelem Vízbázisok diagnosztikai vizsgálata Karsztvízkutatás Felszín-alatti hidraulikai áramlási problémák Mérnökgeológiai, építésföldtani térképezés Talajmechanika Nyírószilárdság-vizsgálatok Környezetvédelem geotechnikai kérdései Felszínmozgásos területek vizsgálata Hulladéklerakók Szennyezett területek vizsgálata Kármentesítés Transzportmodellezés Kockázatelemzés Térinformatika

3 A tanszék munkatársainak tevékenységi területe

4 Nemzetközi kutatási projektek a Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Tanszéken EU-5 Keretprogram: IRON CURTAIN PROJEKT ( ) NATO SQUASH PROJEKT ( ) TEMPUS PROJEKT ( ) Magyar-osztrák TÉT projekt (Miskolc-Leoben) ( ): A talajvízminőséget érintő kockázatok kezelésére vonatkozó stratégiák kidolgozása Magyar-osztrák TÉT projekt (Miskolc-Leoben) ( ): Szennyezett területek kármentesítésének minőségbiztosítása Magyar-osztrák TÉT projekt (Miskolc-Leoben) ( ): Geostatisztikai módszerek alkalmazása a szennyezett területek kármentesítésének minőségellenőrzése során

5 A nemzetközi projektek partnerei

6 Európai Uniós K+F Projekt: Vasfüggöny Projekt Az EU 5. Keretprogram Életminőség és természeti kincsek fenntartható kezelése című alprogramjában támogatást nyert a Vasfüggöny The Iron Curtain című projekt. A kutatási programba az egykori vasfüggöny, keletnyugati határ hat mintaterületét vonták be, amely közül az egyik, a Kékfrankos mintaterület a Sopron Fertő tó Észak Burgenland környezetét foglalja magába. THE IRON CURTAIN PROJECT 5 th Framework Programme Quality of Life and Management of Living Resources EC-Project Contract No: QLK5-CT

7 A Vasfüggöny Projekt (folyt.) A projekt teljes költségvetése 3 évre: 3,4M Euro 10 partnerintézet: Norvégiától Görögországig, Oroszországtól Németországig Projekt célja eltérő fejlettségű, de erőforrásait tekintve összetartozó területek (értsd pl. Vasfüggöny menti területek) fejlesztési koncepcióinak kidolgozása, modellezése Egy modellező eszköz kifejlesztése 6 tesztterületen kipróbálva A projekt érdekessége és kihívása: valódi multidiszciplinaritás (vidékfejlesztés, mezőgazdaság, infrastruktúra fejlesztés, környezet-, és természetvédelem, vízgazdálkodás,.)

8 A Projekt 6 mintaterülete A kiválasztott mintaterületeken eltérő problémákat eredményez a vasfüggöny történelmi, gazdasági és környezeti öröksége Köztük az egyiken még ma is is áll a vasfüggöny

9 Az Az osztrák-magyar tesztterület Urban Water Forest Agriculture 1 Agriculture 2 Reed Grass Területhasználatok (Landsat felvételből) felvételből)

10 Partnerek (alvállalkozók nélkül) University of Leoben, Division of Oekosystem Analysis, Austria Aristotle University of Thessaloniki, Department of Civil Engineering, Greece University of Salzburg, Department of Geography and Geoinformatics, Austria Interconsult International ASA, Oslo, Norway GEO Ltd., Prague, Czech Republic Geonardo Ltd., Budapest, Hungary Friedrich-Schiller-University, Department of Geography, Jena, Germany University of Miskolc, Department of Hydrogeology and Engineering Geology, Hungary

11 A Szamos-folyó határon átnyúló alluviális összletének komplex hidrogeológiai vizsgálata NATO NATOTudomány a Békéért pályázat ( ) SQUASH PROJECT, NATO SfP SfP Partnerek: Partnerek: University Universityof ofliege, Hydrogeology HydrogeologyGroup, Department Departmentof of Georesources, Georesources, Liege, Liege, Belgium Belgium Technical TechnicalUniversity Universityof ofbucharest, Faculty Facultyof ofhydraulic Techniques, Techniques, Bucharest, Bucharest, Romania Romania A projekt projekt főbb főbb céljai: céljai: a a határ határ két két oldalán oldalán elhelyezkedő elhelyezkedő régió régió felszín felszín alatti alatti vízbázisának vízbázisának hosszú hosszú távú távú mennyiségi mennyiségi és és minőségi minőségi fenntarthatóságát fenntarthatóságát biztosítani. biztosítani. projektben projektben résztvevő résztvevő partnerek partnerek a a szoros szoros együttműködés együttműködés révén révén nemzetközi nemzetközi színvonalú színvonalú tudományos tudományos és és technikai technikai eredményeket eredményeket érjenek érjenek el. el. a a kidolgozott kidolgozott tudományos tudományos eredmények eredmények és és eljárások eljárások nagyban nagyban hozzájárulhatnak hozzájárulhatnak ahhoz, ahhoz, hogy hogy tovább tovább erősödjék erősödjék a a politikai politikai együttműködés együttműködés Magyarország Magyarország és és Románia Románia között között a a felszín felszín alatti alatti vizek vizek tekintetében tekintetében is. is. a a projekt projekt keretében keretében megvalósulhat megvalósulhat egy egy hosszú hosszú távú távú monitoring monitoring program program kidolgozása kidolgozása a a projekt projekt lehetővé lehetővé teszi teszi annak annak felmérését, felmérését, hogy hogy a a különböző különböző humán humán tevékenységek tevékenységek hogyan hogyan befolyásolják befolyásolják a a felszín felszín alatti alatti vízbázis vízbázis mennyiségi mennyiségi és és minőségi minőségi mutatóit. mutatóit. Ennek Ennek ismeretében ismeretében meghatározhatók meghatározhatók a a hosszú hosszú távú távú védekezés védekezés főbb főbb irányvonalai. irányvonalai. az az Ecsedi-láp Ecsedi-láp és és a a területen területen található található egyéb egyéb vizes vizes élőhelyek élőhelyek számára számára biztosítani biztosítani az az ökológiai ökológiai vízigényt. vízigényt.

12 A vizsgált vizsgált terület terület és és a területen található vízkivételi helyek helyek A kalibrációs folyamatban lévő lévő regionális léptékű léptékű áramlási modell modell

13 Hulladékelhelyezés

14 A szivárgási tényező meghatározása boratóriumban (flexibilis falú permeabiméter-triaxiális cella) 1x10-7 k = 8,7 x m/s sötétbarna közepes agyag Iv-2 / 2,1-2,3 m Szivárgási tényező, k [m/s] 1x10-8 1x10-9 1x Idő, t [nap]

15 2 1.9 k < m/s k > m/s Térfogatsûrûség, ρ d [g/cm 3 ] w opt =15,5% Gyáli hulladéklerakó Víztartalom, w [%] A gyáli lerakón mért szivárgási tényező értékek a víztartalom és térfogatsűrűség függvényében A k < 10-9 m/s kritériumot kielégítõ mérések aránya [%] Az optimális víztartalomtól való eltérés [%] A vízzárósági kritériumnak megfelelő k-tényező értékek százalékos megoszlása a wopt-tól való eltérés függvényében GYÁL (Szabó A.

16 belépés kilépés A k-tényező helyszíni mérése infiltrométerrel t= Mérések száma [db] GYÁL 428 3,8 % k < 1E-09 m/s 2x x x x x10-9 2x10-9 4x10-9 Szivárgási tényezõ, k [m/s] k > 1E-09 m/s 96,2 % Eloszlás [%] k a = d d k i i i

17 Alternatív szigetelőrendszerek vizsgálata - Bentonitszőnyegek - Keveréktalajok - Vízüveggel kezelt talajok (Hydrostab)

18 1x10-9 A típusú GCL (por töltet) A típusú GCL (granulátum töltet) Plagioklász 2% Kaolinit Kvarc 3% Krisztobalit 25% Illit 4% A típusú GCL 3% Amorf 4% Plagioklász 5% Goethit 3% Amorf Kvarc 5% 5% Gipsz 1% B típusú GCL Na-montmorillonit 59% Na-montmorillonit 81% Na-montmorillonit Illit Krisztobalit Kvarc Plagioklász Kaolinit Amorf Szivárgási tényező, k [m/s] 1x x10-11 σh = σn = 30 kpa σn = 80 kpa σh = 30 kpa Idő, t [nap] A szivárgási tényező értéke az A típusú bentonit szőnyegnél 1x10 normál terhelés -9 mellett, illetve anélkül Na-montmorillonit Gipsz Kvarc Plagioklász Goethit Amorf Szivárgási tényező, k [m/s] 1x10-10 σ n = 30 kpa A típusú GCL (por töltet) A típusú GCL (granulátum töltet) B típusú GCL 1x Idő, t [nap]

19 A mentett oldalon kilépő kumulatív szennyezőanyagmennyiség és a belépő szennyezőanyag-mennyiség arányának alakulása az idő függvényében az adszorpció figyelembevételével ill. elhanyagolásával A C C+a B B+a A B C

20 Bentonit-homok keverékből épített szigetelőrétegek vízzárósága (in situ kísérletsorozat) Közreműködők: INNOVÁCIÓ 2000 Kft. Miskolci Egyetem, Eljárástechnikai Tanszék Miskolci Egyetem, Hidrogeológiai- Mérnökgeológiai Tanszék Csőke és Társa Bt. GEOSZABÓ Mérnöki Iroda Bt. BALÁZS Mérnöki Iroda Bt. Antalffy és Társa Bt.

21 A próbaterület A próbamező parcellái (10-10 db) A bentonit terítése: - műtrágya szórógéppel - finisherrel 8-12 % bentonit-homok keverési arány t/parcella bentonit hozzáadás

22

23 összetétel Hydrostab Égetési pernye 6-9 % Vízüveg 1,2-1,5 % Szennyvíz iszap Szárazanyag tartalom > 30% % % Szemcsés/szennyezett talaj (D<16 mm) A szig. szig. rendszer rendszer felépítése felépítése Rekultivációs réteg drénréteg geomembran 2x25 cm Hydrostab+geotextilia k [m/s] 1,00E-08 1,00E-09 dest. water rain dest. water water rain water leachete leachete Kísérleti körülmények: 56 nap víznyomás nélkül 56 nap h=100 cm vízoszlop mellett Mintamagasság: 10 cm Mintaátmérő: 15 cm Hidr. gradiens: i=10 Kiegyenlítő- és gázdrén HULLADÉK 1,00E hónap h=0 2. hónap h= hónap h=0 6. hónap h= hónap h=0 10. hónap h=100 stb. 96. hónap h=100 desztillált víz esővíz csurgalékvíz

24 Total costs Material costs Construction costs Transfer costs Sand + Bentonite 1 Capillary 1 Geomembrane 1 Geomembrane 2 GCL 2 GCL 1 Decree Alternatív Szigetelőrendszerek költségelemzése

25 Hulladéklerakók vízháztartásának vizsgálata (HELP) A szoftver fontosabb alkalmazási lehetőségei hulladéklerakók esetén: Több lerakó profil szimulációja a legmegfelelőbb terv kiválasztása érdekében; Csurgalékvíz felgyülemlés, vagy szivárgási problémák kiértékelése meglévő lerakóknál; Szigetelő rendszerek hatásfokának értékelése a csurgalékvíz felgyülemlés csökkentése érdekében; Csurgalékvíz gyűjtőrendszerek tervezése és optimalizálása. Az alapvetően egydimenziós (egyes elemeiben kvázi kétdimenziós) hidrológiai modell a következő alapadatokat használja fel: Meteorológiai adatok (csapadék, napsugárzás, hőmérséklet). Tervezési adatok (szigetelők, szivárgó- és lefolyó vízgyűjtő rendszerek, a felszín lejtése). Talaj jellemzők (hézagtérfogat, szántóföldi kapacitás, hervadáspont, szivárgási tényező, kezdeti víztartalom)

26 Egy veszélyeshulladék-lerakó lezárásának vizsgálata A vizsgálandó szelvény felépítésénél figyelembe kell venni a terület földtani felépítését, a tárolt iszapmennyiséget és az egyes rétegek talajfizikai jellemzőit. Nincs lezárás, Nem veszélyes hulladéklerakók rendezetlen állapot Nincs lezárás, füvesítve Veszélyes hulladéklerakók Bentonitszőnyeg A vizsgált szelvények felépítése

27 A VÍZHÁZTARTÁSI VIZSGÁLAT EREDMÉNYEI AZ ISZAP SZIVÁRGÁSI TÉNYEZŐJÉNEK FÜGGVÉNYÉBEN Az iszaprétegen átszivárgó vízmennyiség [mm/év] Nincs lezárás, rendezetlen állapot Nincs lezárás, füvesítve "A" eset, nincs lezárás, a jelenlegi rendezetlen állapot "B" eset, nincs lezárás, füvesítve "C" eset, a nem veszélyes hulladékok felső szigetelőrendszere "D" eset, a veszélyes hulladékok felső szigetelőrendszere "E" eset, alternatív lezárási lehetőség bentonitszőnyeggel Nem veszélyes hulladéklerakók Veszélyes hulladéklerakók Bentonitszőnyeg Az iszap szivárgási tényezője k [m/s]

28 Vízbázisvédelem Gyöngyös-Atkári Vízmű hidrogeológiai védőidomának meghatározása Az V/-1 vízadó telepbe érkező áramvonalak 5 és 50 éves elérési idő esetén ( m 3 /d víztermelés mellett)

29 Transzportmodellezés 1év 1év 5év 5év Havária esetén a talajvízben várható fűtőolaj koncentrációk BOSCH EGER, év 10év 15év 20év

30 Transzportmodellezés

31 Karsztvíz monitoring rendszer (Bükk-hegység)

32 Vízszintek a Nagyvisnyó, Nv - 17 (= Nv - 8) megfigyelőfúrásban 1992-től kezdődően , ,9 Vízszint a terep alatt [m] ,9 529,9 Vízszint [mbf] ,9 Az 50 mm-nél nagyobb csapadékösszegű időszakok vízszintemelő hatása Nv - 17, ,0 542,0 540, , Az eddigi legnagyobb vízszintcsökkenés Nv - 17 megfigyelőfúrásban Napok száma Fajlagos vízszintemelkedés [cm/mm] 10 mért havi átlag valószínűsíthető Január Február Március Április Május Június Július AugusztusSzeptemberOktóber November December 0-235, Nv-17 (napi átlagok) -237,9 Napok Az Nv-17 adatainak közelítése 6. fokú polinommal -239,9 Vízszint [ mbf ] 538,0 536,0 534,0 532,0 530,0 528,0 526,0 524,0 522,0-241,9-243,9-245,9-247,9-249,9-251,9-253,9-255,9-257,9 Vízszint a terep alatt [ m ] A tényleges mérés ideje

33 A HOLLÓHÁZAI felszínmozgások geotechnikai vizsgálata

34 A mérnökgeofizikai szondázás (ELGOSCAR) eredményei Magasság (mbf) A HOLLÓHÁZAI HOLLÓHÁZA, ÉSZAKI TERÜLET A vizsgált szelvény definiálása felszínmozgások geotechnikai vizsgálata Állékonyság vizsgálat Török patak 1: törmelékes görgeteges nyirok 2: dácit görgeteg 3: riolit tufa 3 4: agyag 2 Kossuth L. u. Dózsa Gy. u : riolit tufa 2 6: agyag Távolság (m) HOLLÓHÁZA, ÉSZAKI TERÜLET Állékonyságvizsgálat 1. eset Talajvízszint: a felszínen 1.2 Magasság (mbf) F= HOLLÓHÁZA ÉSZAKI TERÜLET Állékonyságvizsgálat 3. eset Talajvízszint: a felszín alatt 16m Biztonsági tényező [-] Jelmagyarázat 1. eset 2 eset 3. eset Távolság (m) Magasság (m) F= Vízszintsüllyesztés [m] Távolság (m)

35 HULLADÉKLERAKÓ ÉS ÉS ÁLLÉKONYSÁGVIZSGÁLAT (a mozgások előrehaladása 3 hét alatt)

36 Az AVAS domb mozgásmegfigyelő hálózatának mérése i inklinométeres kút Összesen Összesen db db ink. ink. kút, kút, 20db. 20db. tv. tv. megfigyelő megfigyelő kút kút

37 A Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Tanszék konferencia kiadványai Nemzetközi konferencia kiadványok Hazai konferencia kiadványok

38 A Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Tanszék oktatói által az elmúlt 10 évben írt könyvek, egyetemi tankönyvek Hidrogeológia, mérnökgeológia

39 A Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Tanszék oktatói által az elmúlt 10 évben írt vagy közreműködésükkel készült könyvek, egyetemi tankönyvek Környezetvédelem

40 A Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Tanszék konferencia kiadványai Nemzetközi konferencia kiadványok Hazai konferencia kiadványok Köszönöm a figyelmet! Szabó Imre hgszabo@uni-miskolc.hu

41 Köszönöm a figyelmet! Szabó Imre hgszabo@uni-miskolc.hu