Vízfogyasztás. Az energetikai vízhasználatokat leszámítva a vízfogyasztás 75 %-a, az ivóvízkivételek 95%-a felszín alatti vizekből történik

Átírás

1 Simonffy Zoltán Vízgazdálkodási és Vízépítési Tanszék Felszín alatti vizbázisok védelme

2 Vízfogyasztás Ipar lakossági felszíni v íz partiszűrésű karsztv íz talaj - és rétegv íz Összesen halastó-állattartás öntözés Az energetikai vízhasználatokat leszámítva a vízfogyasztás 75 %-a, az ivóvízkivételek 95%-a felszín alatti vizekből történik

3 Vízkivételek 1,8 millió m 3 vizet fogyasztunk naponta kb kútból termelnek ivóvizet

4 A vízellátás elemei Vízbázis Vízmű (vízkezelés) Elosztó hálózat Fogyasztó

5 Vízbázisvédelem: Egy kút körüli védőterület? Az egyik vízkivételt védjük a másiktól NEM NEM Általánosabb megközelítés: Felszín alatti vizek védelme, + védőterületek a Víz Keretirányelv szerint

6 Felszín alatti vizbázisok védelme I. Mennyiségi kérdések Felszín alatti rendszer: kőzetek, áramlási viszonyok A vízkivétel hatása a vízmérlegre A felszín alatti vízmozgás differenciál-egyenlete A Víz Keretirányelv előírásai A hasznosítható készlet fogalma és meghatározása Víztestek és mennyiségi állapotuk Az éghajlatváltozás lehetséges hatásai

7 Víztípusok növényzet transzspiráció FELSZÍN ALATTI VIZEK felszíni vizek Merev vázú közetekben tárolt vizek Porózus kőzetekben tárolt vizek talajnedvesség talajvíz telítetlen zóna partiszűrésű víz források alaphozam hasadékvizek karsztvizek rétegvíz telített zóna termálvizek

8 Geológiai képződmények elterjedése

9 Rengeteg felszín alatti vizünk van De felhasználhatjuk - e ezt az ún. statikus készletet? Feltöltés NEM!! Vízszintingadozás Hosszú időt tekintve a feltöltés és kifolyás azonos Csökkenő Több folyik kifolyás

10 egy többrétegű felszín alatti áramlási rendszer összetevői karsztos hegyvidék vízvezető réteg (kavics,homok) féligáteresztő réteg (iszap, agyag) ablak lencse

11 egy többrétegű felszín alatti áramlási rendszer összetevői Utánpótlódás: csapadékból történő beszivárgás Megcsapolás: párolgás vagy vízfolyás < 1 év 1000 év 10 év 100 év Utánpótlódási és megcsapolási helyek közötti áramlási pályák, ennek megfelelő potenciálviszonyok!!!

12 vízkivétel hatása a regionális áramlási rendszerre

13 Felszín alatti vizektől függő növényzet (szárazföldi ökoszisztémák) Magyarország síkvidéki területeinek ökoszisztémája érzékeny a talajvízviszonyokra A vízszintsüllyedéssel csökken a növényzet vízellátottsága is.

14 A Duna-Tisza közi tájak

15 Nem látjuk, hogy mi történik, de azért lehet következtetni.

16 Vízfolyások és felszín alatti vizek kapcsolata A nagy hordalékkúpokon és a duzzasztott szakaszokon a felszíni vizek táplálják a talajvizet Ha csökken a folyó vízszintje, ez megváltozik. A talajvíz terep alatti szintje ennek függvényében alakul, és hat a szárazföldi ökoszisztémákra.

17 Eső után elhúzódik a kiürülés A csapadék után a felszíni eredetű lefolyás átvált felszín alatti eredetűvé Őszi csapadékmentes időszakban a vízi élővilág éltetője A vízfolyások kisvizeinek jelentős része származik felszín alatti vízből

18 Szóval a felszín alatti vizek fontosak, mert Környezeti és használati értékük nagy Mennyiségi és minőségi védelmük egyaránt fontos

19 A VÍZHÁZTARTÁSI MÉRLEG ELEMEI P Efsz Kfa Bfsz Btv ETtn Lfsz v Qfsz-fa v Kfsz ETtv Qfsz,be-Qfsz,ki Qbe ΔV Qfa-fsz Qki

20 Vízmérleg a telített zónára A VÍZHÁZTARTÁSI MÉRLEG ELEMEI Kfa Btv Q fsz-fa ET tv Q be ΔV t v Q fa-fsz Q ki ΔV tv /Δt = A (B tv - ET tv ) + Q be - Q ki + Q fsz-fa Q fa-fsz K fa A: vízgyűjtőterület (L 2 ) Δt: a vízmérleg időszaka (T) ΔV tv : a tárolt készlet megváltozása a telített zónában (L) B tv : beszivárgás a talajvízbe (L/T) ET tv : felszivárgás a talajvízből (L/T) Q ki : oldalirányú kiáramlás (L 3 /T) Q fsz-fa : a felszíni vizekből származó szivárgás (partiszűrés is!) (L 3 /T) Q fa-fsz : a felszíni vizeket tápláló felszín alatti víz (L 3 /T) K fa : vízkivétel (L 3 /T)

21 HIDRAULIKAI JELLEMZŐK --- A VÍZMOZGÁS DIFFERENCIÁLEGYENLETE Induljunk ki a vízmérlegből, úgy, hogy az elem térfogata V, felszíni metszete A V s Δh/Δt = Q be - Q ki + A (B tv - ET tv ) + Q fsz-fa Q fa-fsz K s: tározási tényező, az egységnyi nyomásváltozásra jutó tárolt készlet változása (1/L) h: piezometrikus potenciál (L) A jobb oldalon a külső forrásokat és nyelőket vonjuk össze és az egész egyenletet osszuk el a térfogattal: s Δh/Δt = (Q be - Q ki )/V + q q: térfogategységre eső forrás-nyelő (1/T)

22 HIDRAULIKAI JELLEMZŐK --- A VÍZMOZGÁS DIFFERENCIÁLEGYENLETE s Δh/Δt = (Qbe - Qki)/V + q A jobb oldal első tagja a belépő és a kilépő hozam eredője, vagyis a sebességvektornak (v) a V térfogat felületére vonatkozó integrálja, ennek matematikai azonosságon alapuló kifejtése a vektor divergenciája, valamint, hogy a nyomásváltozás idő szerinti differenciahányadosa helyett a parciális differenciál írható (tekintve, hogy h a helynek és az időnek is függvénye) s h/ t = - div(v) + q Ha a sebességet a Darcy-törvény szerint számítjuk, azaz v = - K. grad(h), akkor: s h/ t = K.div[grad(h)] + q = K 2 h + q --- ez a Bussinesq-egyenlet A kezelhetőség érdekében a q forrást h-tól kell függővé tenni

23 2000: EU Víz Keretirányelv Veszélyes anyagok kibocsátása Természetvédelem (NATURA 2000) EU Víz Keretirányelv december 22. Települési szennyvízelhelyezés Mezőgazd. nitrátszennyezés elleni védelem Felszín alatti vizek védelme Ivóvízminőség szabvány Fürdővíz szabvány Az EU új, egységes víz politikája, amely fokozatosan átveszi a különböző direktívák szerepét A fenntartható vízgazdálkodás gyakorlati megvalósításának jogi háttere. ökológiai(!), közgazdasági és társadalmi szempontok Szigorú végrehajtási ütemezés, tervezés, társadalmi kontrollal

24 Felszín alatti víztestek kijelölése Felsz. alatti vízgyűjtő határa Lokális jelentőségű porózus vízadó Fel- és leáramlási zónák határai talajvíz rétegvíz Hideg karszt termál karszt- (> 30 o C) termálvíz (> 30 o C) porózus kőzetben Hasadék- víz alaphegység

25 Felszín alatti víztestek kijelölése Medencebeli, uralkodóan porózus kőzetekben lévő vizek Hideg vizek Felszín alatti vízgyűjtők Leáramlási területek alatti víztestek Feláramlási területek alatti víztestek Termál vizek Főbb hidrodinamikai egységek szerinti víztestek Karsztvizek Szerkezeti egységek Hideg vizek Források vízgyűjtői szerinti víztestek Termál vizek Főbb hidrodinamikai egységek szerinti víztestek Hegyvidéki területek vegyes összetételű kőzeteiben lévő vizek (kivéve az előző csoportba sorolt karsztvizeket) Szerkezeti egységek, felszíni vízgyűjtők szerinti víztestek

26 Medencebeli porózus és hegyvidéki víztestek

27 Karszt víztestek

28 Porózus termál víztestek

29 MENNYISÉGI ÁLLAPOT

30 Víz Keretirányelv A felszín alatti vizek mennyiségi állapota Az vízkivételek hatását kell vizsgálni Közvetlen vízkivétel: kutakkal Közvetett vízkivétel: minden olyan beavatkozás, ami vízszintcsökkenéssel jár (pl. kavicsbánya, felszíni vízszint csökkentése)

31 A mennyiségi állapot értékelése a VKI szerint A felszín alatti víztest mennyiségi szempontból jó állapotban van, ha az igénybevételek, azaz a közvetett és közvetlen vízkivételek nem okoznak folyamatos készletcsökkenést (tendenciaszerűen csökkenő vízszinteket), nem csökkentik jelentősen az alaphozam mennyiségét azokban a vízfolyásokban, ahol az jelentős a jó ökológiai és kémiai állapot elérése szempontjából, nem csökkentik a talajvízből származó transpirációt, olyan mértékben, amely a felszín alatti vizektől függő szárazföldi ökoszisztémák jelentős károsodásához vezetne, nem indítanak el a receptorok szempontjából káros vízminőség változást (nagy sótartalmú vizek átszívása, szennyezett talajvíz leszívása..stb)

32 A mennyiségi állapot értékelése számítással Bottom up megközelítés: Az egyes élőhelyek állapotát közvetlenül befolyásoló állapotjellemzők ellenőrzése (lokális feladat) Top down megközelítés: A vízkivétel és a hasznosítható készlet összehasonlítása a víztestek szintjén történik

33 Felszín alatti vizektől függő ökoszisztémák (FAVÖKO), lokális értékelés

34 FAVÖKO-k térképe

35 A mennyiségi állapot értékelése számítással víztest szinten (top down) VKI: Sokévi átlagban a vízkivételek nem haladják meg a hasznosítható készletet Hasznosítható készlet: Az utánpótlódás sokévi átlagos mértéke csökkentve a felszín alatti vizektől függő ökoszisztémák (FAVÖKO) vízigényével Utánpótlódás: A víztestbe csapadékból, felszíni vízből és a vele szomszédos víztestekből belépő vízmennyiség A FAVÖKO-k felszín alatti vizekből származó vízigénye: a felszíni vizek jó ökológiai állapotának eléréséhez szükséges forráshozam és alaphozam, illetve a vizes és szárazföldi ökoszisztémák talajvízből származó párolgása

36 A hasznosítható készlet top-down becslése Leáramlási terület Feláramlási terület Beszivárgás csapadékból felszíni vízből Ha az evapotranszspiráció a talajvízből, az alaphozam és az áramlás a szomszédos víztestek felé az ökoszisztémák vízigénye szerint megállapított kritérium, akkor a maradék a hasznosítható készlet Evapo transzspiráció alaphozam Evapotranszspiráció alaphozam Termál víztest Oldalirányű áramlás a szomszédos víztestek felé

37 A hasznosítható készlet top-down becslése ΔV/Δt = B tv ET tv + Q be Q ki + Q felszíni Q alap(forrás) = 0 ( sokévi átlag) B tv,k ET tv,k + Q be,k Q ki,k + Q felszíni,k Q alap(forrás), k - Kfav= 0 ( nincs tartós süllyedés) A vízkivételt a vízmérleg egyéb elemeinek megváltozásai kompenzálják Utánpótlódás Vízforgalom szomszédos víztestekkel FAVÖKO vízigény Hasznosítható készlet B tv,h + Q felszíni,h + Q be,h Q kih - ET tv, FAVÖKO Q alap(forrás), FAVÖKO = HK Mennyire használhatjuk a szomszédos területek vízkészletét? Területhasználat, Természet -védelem Mederben hagyandó vízhozam Regionális vízkészlet-gazdálkodás, érdekeltekkel való egyeztetés!

38 Hasznosítható készlet és víztermelés - kihasználtság (ezer m3/nap-ban) A határmenti vízforgalom megjelenik a határral szomszédos területek hasznosítható készletében (kék oszlopok)

39 Az Alföld (kritikus terület) felszíni alatti vízkészlete és a vízhasználatok Az ivóvízkivétel a legnagyobb: (47%) Öntözés főként illegálisan (18 %) A csatornákkal való megcsapolás jelentős (30%), helyenként >50%. m3/nap-ban

40 Hazai szabályozás 219/2004-es Kormányrendelet a felszín alatti vizek védelméről Vízkivételek nem haladhatják meg az ún. igénybevételi határértéket. igénybevételi határérték: a víztestek lehatárolt zónáiban elvonható felszín alatti víz mennyisége (egyelőre nem határozták meg)

41 A hasznosítható készlet területi megoszlása Az ökoszisztémáktól függő területi korlátozások (Vízgyűjtőgazdálkodási Terv!): egy adott körzeten belül a lehető legnagyobb + összes, ill. a hatásvizsgálat előírásának korlátja Részletes elemzések

42 ÉGHAJLATVÁLTOZÁS

43 Csapadék (%) Hőmérséklet ( o C) Mi várható Európában 2100-ban? és a Kárpát medencében? 3,3 o C 3,7 o C 3,5 o C Éves átlag Dec, Jan, Feb Jún, Júl, Aug Az átmeneti zónában vagyunk!!! 0 % + 7 % -10 %

44 Várható változások a Kárpát medencében A nagyobb, mint 2K félgömbi hőmérsékletnövekedés tartományában a változások nem lineárisak a csapadék akár nyáron is növekedhet A mediterrán klíma irányába való eltolódás (gyorsan!) tél: nedvesebb és enyhébb nyár: szárazabb és melegebb, szélsőségesen nagy csapadékok!!! Hasonló időszakok a múltban: (bár ebben az időszakban a telek is általában szárazabbak voltak az átlagosnál )

45 Várható változások a Kárpát medencében Hőmérséklet: 0,2 0,45 o C/évtized változás Csapadék: télen: 8-13 mm/ o C növekedés nyáron: mm/ o C csökkenés Lehetséges párolgás: télen: mm/ o C (~ 15 %) nyáron: mm/ o C (~ 10 %) Bartholy, Schlanger, Mika és Domonkos nyomán

46 A beszivárgásra gyakorolt hatás Talajvizet tápláló beszivrgás A telítetlen zóna feltöltődése a beszivárgáshoz + téli pot. párolgás talajvizet tápláló beszivárgás Növekvő feltöltődési szakasz Kicsit nagyobb csapadék Téli félévi csapadék

47 Valószínű hatások a felszín alatti vízkészletre A téli félévi csapadék nő, de a párolgás még inkább Felszín alatti vizek utánpótlódása csökken Beszivárgási területeken 10 mm/ o C csökkenés (nagy területeken tűnhet el a kicsi, mm/év-es beszivárgás)

48