A hidrogeológiai modellezés, a vízgazdálkodás és a geotermikus energiagazdálkodás kapcsolatai

Átírás

1 Egyszer fent, egyszer lent A hidrogeológiai modellezés, a vízgazdálkodás és a geotermikus energiagazdálkodás kapcsolatai Tóth György - Rotárné Szalkai Ágnes - Szőcs Teodóra (MFGI) Új utak a földtudományban, október 17 Egyszer fent, egyszer lent Hazai hidrogeológiai vizsgálataink és gazdálkodást támogató modellezéseink színtere: a talajvizektől a több-ezer mélységű geotermikus rendszerekig terjed A támogatott gazdálkodások szint -je Az államigazgatási feladatoktól (stratégiáktól kialakításától és jogszabály-előkészítésektől), a gazdálkodási koncepciókon keresztül, a napi gazdálkodási gyakorlatok megvalósításában való részvételig terjed * 1

2 A modellezés és a gazdálkodás kapcsolatával jelentős számú hazai és nemzetközi publikáció, pályázati munka foglakozik, de sok beszédnek, sok az alja. A következőkben egy csokor olyan modellezéssel támogatott kutatást, értékelést mutatunk be, mely ténylegesen megvalósult gazdálkodási eredményhez vezetett Témakörök, melyekben a modellezés-gazdálkodás kapcsolatát felvillantjuk: 1. Mélybesajtolásos ügyek (CH-ipari vízlikvidálások, visszatáplálhatóság kérdései, geotermikus védőidomok, CO2 geológia tárolása) 2. A hazai vízgyűjtő-gazdálkodási tervezés és végrehajtás ügyei 3. Határokkal osztott felszín alatti víztestek gazdálkodási feladatai 4. A Ny-Dunántúli termálkarszt kérdései 1. Mélybesajtolásos ügyek 2000.: A MÁFI jogszabály előkészítése Előírások országos, regionális és lokális teendőkre, modellezésekre 2004: A MÁFI anyagon alapuló, a VKIvel is harmonizáló jogszabály érvénybe lép. (219/2004. (VII.21). Korm. rendelet) Konkrét hatásvizsgálat a MÁFI ajánlásainak alapján, a rendelet szerint. (Demonstrációs projekt) 2

3 A feladat alapvetően a gáztermelés és a szennyezett víz-visszasajtolás együttes hatásának értékelése a térség termál és hidegvíztermeléseire 3

4 Az értékeléshez felhasználtuk az XL Pannon modell eredményeit a regionális modell peremfeltételeinek megadásához; a megbízó által átadott 3D szeizmikus felvételeket és karottázsokat; a vízminőségi, hidrogeológiai és fúrási adatbázisokat, szkennelt karottázs-gyűjteményünket; az országos vízmegfigyelő hálózat idevágó eredményeit; a termálvizekre vonatkozó vízminőségi tanulmányainkat és más irodalmi adatokat; Kiegészítő részletes (és akkreditált) vízmintákat vettünk, és elemeztettünk (szerves és szervetlen fő- és mikrokomponensek, izotópok) A 3D szeizmikus szelvényeket Uhrin András, a tágabb és szűkebb térség karottázsszelvényeit Makk Ágnes értékelte; Az értékelésekből 3D hidrosztratigráfiai modellt Tóth György készített; A térinformatikai feldolgozásokat Muráti judit végezte Most először nyílt mód az elkülönített delta-front lebenyek hidrogeológiai modellbe építésére 4

5 Részletek a 3D földtani térmodellből és a 3D áramlási modellből Részletek a szennyezőanyag transzport modellből (részletek) 5

6 Tanulságok: A kutatás bebizonyította, hogy 1. a Stratégiai terv, az azon alapuló kormányrendelet megfelelő alapot nyújt a mélység besajtolások hatásának vizsgálataihoz; 2. Az XL Pannon modell képes támogatni kisebb térségek regionális termálvíz áramlási és transzportmodelljének kialakítását 3. A Vízföldtani osztályon kidolgozott munkafolyamat, melyet a Nekifut pályázat kapcsán sikerrel bejegyeztettünk, jól működik a különböző mélybesajtolást igénylő munkáknál és azok államigazgatási feladatainak támogatásánál 4. A hajdúnánási és hasonló demonstrációs projektek olyan információkat és kapcsolatokat képesek biztosítani, melyek más, állami feladatok (pl. geotermikus védőidomok számításait, CO 2 mélybeli tárolásának hatásvizsgálatait) elősegíthetik A kiegészítő speciális vízgeokémiai és izotóphidrológiai mintázások döntő szerepet kapnak a medencebeli modellkalibrációknál 6

7 Vízbetáplálhatóság értékelése állam-igazgatási (jogszabálymódosítási és geotermikus gazdálkodási) kérésekre Sekély talajvizes rendszerek hidrogeológiai alkalmassága Alaphegységi repedezett, vagy karsztos, féregszemes rendszerek hidrogeológiai alkalmassága Pannóniai porózus termálvizes rendszerek hidrogeológiai alkalmassága A geotermikus védőidom, mint a geotermikus-és hévízgazdálkodás része A geotermikus védőidom meghatározásánál a hosszútávon biztonságos geotermikus hasznosítás védelmét kell biztosítani. A jogszabály véglegesítés megtörtént: 203/1998. (XII. 19.) Korm. rendelet a bányászatról szóló évi XLVIII. törvény végrehajtásáról (2012-ben, módosítva) MFGI: demonstrációs modellek típusokra, majd konkrét védőidom-számítások A hasznosítás védelme nem fejeződik be a védőidom kijelölésével, azt a védőidomon kívüli, kapcsolódó térrészek hévíz-, víz-és geotermikus energiagazdálkodásával kell biztosítani! A koncessziós terület kijelölése, az érzékenységi vizsgálat és a geotermikus védőidom kijelölése, majd rendszeres karban-tartása és a kötelező hatásvizsgálat együttesen biztosítja már a gazdálkodás főbb elemeit. További erőfeszítések szükségesek a 2500 méter feletti nyílt rendszerek és a szomszéd országokkal osztott helyzetűrezervoárok esetében a harmonizált gazdálkodásra. Az MFGI közreműködése megfelelőalap lehet ezekben a kérdésekben is. 7

8 2. A hazai vízgyűjtő-gazdálkodási tervezés és végrehajtás ügyei A hazai felszín alatti vízgazdálkodás igényelte, (és igényli ma is), az országon belüli víztestek közötti és a határokon átmenő vízforgalom számítását, a lehető legobjektívabb, leg- transzparensebb elemzés alapján. Ennek célszerű eszköze volt a hazai fürdőfejlesztések megalapozására készített, határokon átnyúló porózus XXL Pannon modell. (Vízgyűjtő-gazdálkodási tervezéseknél) Modell alapok: 3D geológiahidrosztratigráfia Kalibrációhoz Mért talajvíz-szintek, hideg rétegvíz potenciálok, Korrigált termálvíz potenciálok Vízszint-idősorok, monitoring-adatok Vízgeokémiai térképek szelvények, Vízkorok, izotópeloszlások Plusz: Modellparaméterek, peremfeltételek, terhelések 8

9 Modell-eredmények: számított talajvízszintek, rétegvíz-potenciálok, termelések figyelembevételével Modell-eredmények: számított talajvízszintek, rétegvíz-potenciálok, termelések előtti állapotokra, illetve a termelések által okozott depresszióra 9

10 Az XL Pannon modellben lehatárolt porózus termálvíztestek, melyekre elvégeztük a vízháztartási számításokat, termelésekkel és termelések nélküli állapotokra Pt.1.1 Pt.2.2 Pt.2.4 Pt.1.2 Pt.2.3 Pt.3.1 Pt.2.1 A hazai porózus termálvíztestek számított vízforgalma Sorszám Viztest kód Összbe Határon be Határon ki Kutakon ki Összki m 3 /nap 2 pt pt pt pt pt pt pt pt

11 Az XL Pannon modellben a vízkészlet-számításhoz lehatárolt porózus (hideg)-víztestek. A porózus hideg víztestek állapotát a legjobban a Dél-Alföldön érintik a termálvíz-kivételek, (és viszont) A pt.2.1. Délalföldi termálvíztestnek a szomszédos hazai (és határon túli) hideg és termálvíztestekkel számított vízforgalma A délalföldi termálvíztestek termelésének jelentős hatása van a Duna-Tisza közi felszín alatti vízháztartásra. Egyik lehetséges vízgazdálkodási és geotermális energia-gazdálkodási szcenárió lehet a hideg porózus víztestek tehermentesítése Dunai partiszűrésú vizek átvezetésével. Ez segíthet az ökoszisztémák helyreállításában, több geotermikus energia termelésében és az arzénes vizek kiváltásában 11

12 3. Határokkal osztott felszín alatti víztestek: közös gazdálkodások kialakításának lehetősége Economic Commission for Europe: Inventory of Transboundary Ground Water in Europe G.E. Arnold, Zs. Buzas GROUND WATER , no. 5: A határokkal osztott víztestek harmonizált vízgazdálkodását és geotermikus energiagazdálkodását a szomszéd országok állami földtani intézményeivel közösen készítjük. Közös adatbázis, közös földtani térmodell, közös geotermikus modell és közös regionális hidrogeológiai modell. Előzmények DANREG: (AT-SK-HU) Bécs-Pozsony-Budapest között csak térképsorozat, ENWAT: (SK-HU) hidrogeológiai modellek: Ipoly, Aggtelek-Szlovák karszt és Bodrog régióra Új típusú, a harmonizált gazdálkodást támogató modellfejlesztések: T-JAM: (SLO-HU) Mura-Zala régoóra TRANSENERGY (HU-AT-SK-SLO) a Ny-Pannon régióra és a Bécsi medencére 12

13 A Bécsi-medence és a DKH összefüggő hideg- és termálkarsztjainak modellezett vízszintjei A modellben számított vízforgalmi adatok a felső pannon medenceterültek sekély porózus, porózus (hideg) és porózus termál víztestek között, termelések előtti állapot ide innen 13

14 A következő diák tartalma, a Ny-Pannon régió porózus termálvizeire vonatkozó depresszió mértéke (m) (csak termálvíztermelések figyelembevételével): 1. Csak szlovákiai termelések esetében 2. Csak északnyugat-dunántúli termelések esetében 3. Csak délnyugat-dunántúli termelések esetében 4. Csak szlovéniai termelések esetében 5. Mindhárom ország együttes termelése esetében 6. Mindhárom ország együttes termelése esetében, ha a termelések mértékét megötszöröznénk 14

15 15

16 16

17 A modell eddigi eredménye alapján tervezett hévízgazdálkodási javaslat: 1. A jelentősebb víztermelési körzetek körül meghatározni egy modellezés alapján megállapított maximális leszívási értéket, az ehhez tartozó termelési adatok teljesítik a 219/2004. korm rendelet (mi) igénybevételi küszöbértékét. 2. Az adott térségekben kijelölni reprezentatív monitoring-pontokat, amelyek jelzik, ha a termelések hatására a a süllyedő vízszintek elérhetik a maximumot, ekkor további vízkivételeket korlátozó intézkedések szükségesek, 3. Az intézkedések hatásait a modell alapján becsülni lehet; a modell frissítését szükség szerint, de legalább 6 évente érdemes elvégezni. (A T-JAM projekt keretében már elkészült szlovén-magyar vízgazdálkodási javaslat ezt még további intézkedésekkel egészítette ki: célja a takarékos és ellenőrizhető vízhasználatok, felszíni víz-minőségvédelem harmonizált kialakítása) 17

18 4. A Nyugat dunántúli termálkarszt modellezésen alapuló hévízgazdálkodása A Hévízi-tó felszín alatti vízgyűjtőjére vonatkozó Vízgazdálkodási koncepciót a MÁFI, a Zöldhatóság és a Vízügyi Igazgatóság dolgozta ki, regionális hidrogeológiai vizsgálatok és modellezés alapján. Ez az egyetlen víztest, mely a 219/2004 Korm. rendelet szerinti (Mi) igénybevételi küszöbértékkel, és ahhoz tartozó intézkedési tervvel rendelkezik A TRANSENERGY projektben ez a vízgazdálkodási terv is megtalálható, mint a területen kidolgozott, mintául is szolgáló best practice, (Mintaszerű vízgazdálkodási gyakorlat Ámde!! A Hévízi tó monitoring-rendszere szenilis korba lépett, (hm) javaslatunk: öko-jegy bevezetése Regionális hideg és termálkarsztáramlások koncepciója (gravitációsan vezérelt és önálló termikus konvekciók) Fő keveredési zóna Az áramlásokat bemutató koncepció a termális források, termál-kutak kémiai, izotóp, potenciál és vízhozam adatain alapszik, melyet több korábbi modellezés, /Csepregi, (2005) Viszkok J. (2008) Tóth Gy.2008) alapján ellenőriztünk/. 18

19 A Hévízi tó mennyiségi védelmét biztosító vízgazdálkodási zónák kt.4.1 termális karszt-víztest k.4.1 (hideg) karszt -víztest Celldömölk Pápa k.1.2. k Ajka Veszprém Körmend Vasvár kt.4.1. B k.4.1. Sümeg Balatonfüred Zalaszentgrót k B/a Kehidakustány Tapolca Zalaegerszeg A Hévíz Keszthely kt.4.1. Termálkarszt víztest k.4.1. Hideg karsztvíztest A A Hévízi-tó közvetlen körzete B/a Zalaegerszeg körzete B A termálkaszt víztest egyéb része Település Település Főút Vízfolyás Vízgazdálkodási zónák: A; B; B/a Minden érdekelt számára elérhető web alapú monitoringrendszer kialakítása kötelező minden termelő-kút tulajdonosának. Gyógyvizet ne lehessen wellness célokra használni Mindenkinek azelérhető legjobb technológiát kell alkalmaznia a víztakarékosságra A belső zónában újabb vízkivétel nem engedélyezhető A Tó hozamának, távjelzős ismeretek alapján bizonyítható) tartós csökkenése esetében a termelést arányosan vissza kell fogni. 19

20 György-kút (Szent András Kórház), regisztált vízszintek a webről. Jelzi a napközbeni termelések mértékét 20

21 Összefoglalás helyett 1. A hidrogeológiai modellezés alapvető eszközévé vált a vízgazdálkodásnak és a geotermikus energiagazdálkodásnak, a gazdálkodás fenti és lenti szintjein egyaránt, a felszín közelben, fent éppúgy, mint lent, több-ezer méteres mélységben 2. A gazdálkodásokat megalapozó modellezés által megkívánt rendszer-szemléletű vizsgálatokra, (különösen a regionális vizsgálatok, és kiemelt jelentőségű ügyek esetében) a földtani háttérintézmények a legmegfelelőbb kutatóhelyek, és ez így van a szomszéd országok esetében is. (Szakértelem, adatbázisok, kutatások, rendszeres felmérések és térképezések, szakmai kapcsolatok, monitoring-rendszerek, jogszabályok ) 3. A kialakított modellek intelligens rendszerek: gazdálkodási (és sok más típusú) jövőképek vizsgálatára alkalmasak. 4. A kialakított modellek rendszeresen frissítendők és fejlesztendők az újabb szoftverek, hardver-lehetőségek, valamint a tudás- és az alapadat-bázis fejlődésének függvényében. Köszönjük a figyelmet! 21