A NUMERIKUS HIDRAULIKAI MODELLEZÉS SZEREPE A HATÁR MENTI KÖZÖS FELSZÍN ALATTI VÍZTESTEK KÖRNYEZETÁLLAPOTÁNAK ÉS FENNTARTHATÓ HASZNÁLATÁNAK MEGHATÁROZÁSÁBAN SMARAGD-GSH Peth Sándor 1 Kun Éva 1 Ács Viktor 1 Tóth György 2 Jaromir Svasta 3 1 SMARAGD-GSH KFT, 1114 Budapest, Villányi út 9., smaragd@smaragd.hu 2 Magyar Állami Földtani Intézet, 1143 Budapest, Stefánia út 14., toth@mafi.hu 3 Štátny geologický ústav Dionýza Štúra (Szlovák Állami Földtani Szolgálat), 81704 Bratislava, Mlynska dolina 1., Slovak Republic, jaromir.svasta@geology.sk
Kutatási koncepció Az EU-s irányelvek szerint elkészítend Vízgyjt gazdálkodási tervek alapját hidraulikai és transzport modellek képezhetik. Az ilyen jelleg tervek filozófiáját szem eltt tartva, az adott modell szükségszeren a vizsgált területet is magában foglaló regionális vízgyjt egészét kell hogy érintse, mivel a kérdéses rész-vízgyjt így helyezhet el egy komplex hidrogeológiai rendszerben és ekkor kaphatunk megfelel válaszokat az t érint kérdésekre.
Modellezési kutatás lépései kutatási, adatgyjtési területek keretének meghatározása; adatgyjtés és a harmonizálás a vizsgálati kereten belül: geomorfológiai és vízrajzi viszonyokra vonatkozó adatok, földtani adatok, felszín alatti vízforgalomra dönt hatást gyakorló éghajlati tényezk (csapadék, párolgás) adatai; modellezési területek lehatárolása adatértékeléssel: regionálisan egységes vízgyjt szemlélet kutatási koncepciót figyelembe véve, fként regionális vízválasztók és esetenként vonalas megcsapoló tengelyek (folyók) mentén;
Modellezési kutatás lépései további adatfeldolgozás és adatértékelés alapján a területek hidrosztratigráfiai viszonyainak és peremfeltételeinek (zárt peremek, beszivárgás, párolgás, folyók-folyómedrek, állandó hidraulikus potenciálú területek, hegyvidéki megcsapolódások) meghatározása; koncepcionális modellalkotás; numerikus hidraulikai modellezés; egyedi víztermel kutak és vízbázisok vízkivételének beépítése a modellbe; figyelkutak és kalibrációs pontok definiálása; vízszint-kalibráció és vízháztartás vizsgálat.
Modellezett kutatási területek kerete Kutatási terület Sarokpont Keleti UTM hosszúság Északi UTM szélesség Ipoly-völgy Aggteleki- és Szlovákkarszt Bodrogmedence DNy-i sarok 324 800 5 297 650 ÉK-i sarok 418 050 5 370 540 DNy-i sarok 444 100 5 342 900 ÉK-i sarok 513 700 5 395 130 DNy-i sarok 520 000 5 269 000 ÉK-i sarok 599 000 5 390 000
Ipoly-völgy Topgráfiai térkép
Aggteleki-karszt Felszín domborzati térképe
Réteggeometria, hidrosztratigráfia a koncepcionális modellalkotás során az egyes kutatási területeken elforduló jelentsebb hidrosztratigráfiai egységek meghatározásra kerültek; az egységek réteggeometriája, laterális elterjedése a kutatást végz partnerek közremködésével, földtani térképek és földtani adatbázisok felhasználásával került véglegesítésre.
Réteggeometria, hidrosztratigráfia Terület Hidrosztratigráfiai réteg (db) Modellréteg (db) Teljes szintkülönbség (m) Ipoly-völgy 4 4 3000 Aggteleki- és Szlovákkarszt Bodrogmedence 4 6 4700 3 7 1600
Aggteleki-karszt Felszín közeli hidrosztratigráfiai egységek
Ipoly-völgy Pretercier aljzat felszíne
Bodrog-medence Hidrosztratigráfiai szelvény (modellábra) Ny K
Hidrosztratigráfiai egységek paraméterei A különböz egységek szivárgáshidraulikai paraméterei a MÁFI adatbázisa, az egyéb területeken, de hasonló kifejldés földtani képzdményeken végzett vízföldtani kutatásaink, valamint a szakirodalmi ismereteink alapján kerültek meghatározásra.
Ipoly-völgy Csapadékeloszlás
Aggteleki-karszt Beszivárgás
Bodrog-medence Evapotranspiráció A Bodrog-medence modellezési területén három nagykiterjedés evapotranspirációs zóna került meghatározásra az elsdleges beszivárgási térkép és Magyarország talajvízforgalmi térképe (MÁFI, 1986) alapján.
Folyó típusú határfeltétel A modellezett területeken a jelentsebb vízfolyások folyó típusú határfeltételként lettek figyelembe véve. Ipoly-völgy: Ipoly/Ipel ; Kemence-patak, Fekete-víz; Ménes-patak; Krtis; Krupinica. Aggteleki- és Szlovák-karszt: Bódva; Jósva; Rakaca; Turna; Sajó/Slana. Bodrog-medence: Tisza; Bodrog; Latorica; Ronyva. A vízfolyások vízszintjei a 2002. októberi, középvízi vízállásokhoz tartozó adatokkal lettek definiálva.
Kalibrációs pontok A kalibrációs pontokkal (kutak, források) a modellezési területek kielégít mértékben lefedésre kerültek. Terület Kalibrációs pont (db) Ipoly-völgy 292 Aggteleki- és Szlovákkarszt Bodrogmedence 84 122
Víztermelés A jelentsebb vízkivételek Terület Vízkivételi pont (db) (termelkutak, foglalt források) a 2002. évre vonatkozó víztermelési adatok alapján lettek definiálva a modellben. Ipoly-völgy 325 Aggteleki- és Szlovák-karszt 121 + 60 (181) Bodrog-medence 575
Ipoly-völgy Víztermel objektumok és figyelpontok
Hálókiosztás, inaktív cellák A véges differencia módszerrel készült modellek (Ipoly-völgy; Bodrog-medence) hálókiosztása 250x250 m. A hálók celláinak vertikálisan harmonikus eloszlása érdekében technikai okokból alrétegek lettek meghatározva ekvdisztáns horizontok segítségével. Az alrétegek hidraulikai paraméterei egyformák és megegyeznek az eredeti rétegben definiáltakkal. A modellkereten belül a modellterületet no flow határként inaktív cellák szegélyezik.
Hálógenerálás A véges elemes modell hálógenerálásának tényezi: modellhatár; felszíni vizek hálózata; tektonikai vonalak, földtani egységek határai; termel- és figyelkutak, források. Az Aggteleki- és Szlovák-karszt területére készült véges elemes modell 6 rétegbl, 148 940 db elembl és 91 530 db csomópontból áll. A modellkereten belül a modellterületet no flow határok szegélyezik.
Bodrog-medence Szivárgási tényez mezk eloszlása L1 L2-3 L4-7
Ipoly-völgy, Aggteleki-karszt Határfeltételek, hálókiosztás beszivárgás folyók
Bodrog-medence Kalibráció nyugalmi vízszintek esetén
Ipoly-völgy Számított talajvíztükör-domborzat
Aggteleki-karszt Számított potenciál eloszlás szelvényben
Ipoly-völgy
Aggteleki- és Szlovák karszt
Bodrog-medence
Ipoly-völgy Vízmérleg
Aggteleki- és Szlovák-karszt Vízmérleg
Bodrog-medence Vízmérleg
Ipoly-völgy Modellezés eredmények Az Ipoly-völgy területére készült modell rámutatott: a vulkanikus hegységek által keretezett Ipolyalluvium és az alluviumnál idsebb porózus medenceösszlet hármas vízföldtani egységének érzékeny hidraulikai egyensúlyára; az Ipoly-völgy alsóbb szakasza és a Duna-völgy szoros hidraulikai kapcsolatára; a víztermelés jelenlegi állapotának fenntarthatóságára.
Aggteleki- és Szlovák-karszt Modellezés eredmények Az Aggteleki- és Szlovák-karszt területre készült modell bemutatta, hogy: a karsztvízrendszer a környezeti tényezktl függ érzékeny egyensúlyban van; a fként a források által történ vízkivétellel a terület vízháztartása egyensúlyban tartható; a jelents, kutakkal történ víztermelés forráshozam csökkenést vonna maga után, ami fként száraz periódusokban a víztermelési céllal foglalt források elapadását és ezáltal vízhiányt eredményezne.
Bodrog-medence Modellezés eredmények A Bodrog-medence területére készült modell eredményei szerint: a vizsgált vízgyjt medence vízháztartása természetes környezeti körülmények mellett egyensúlyban van, ahol a vízmérleg egyensúlyát a csapadék eredet beszivárgáson túl a párolgás, a hegyvidéki megcsapolódás és a folyómedrek hidraulikai viselkedése határozza meg; a vízgyjt medence a víztermelés következtében túlterhelt;
Bodrog-medence Modellezés eredmények a túlterhelt vízgyjt medencén belül a központi elhelyezkedés, államhatáron átnyúló Bodrogközi víztest helyzete kedvez, de a kedveztlen hidrogeológiai folyamatok (felszín alatti vízszintsüllyedés, hidraulikus potenciálszint-esés) és az azokkal szoros kapcsolatban lév felszíni vízháztartás nem kívánt jelenségei (vizes élhelyek zsugorodása, esetleg eltnése) idvel a medence központi, jó vízellátottságú területeit is érinthetik.
Modellezés és Vízgyjt gazdálkodás Az EU-s irányelvek szerint hazánkban is kidolgozandó vízgyjt gazdálkodási tervek alapját regionális lépték hidraulikai modellek, valamint az azokra épül transzport modellek képezhetik. Az eladásban bemutatott és a késbbiekben hasonló szemlélettel elkészül, a regionális vízgyjtket egységként kezel modellek fontos döntéstámogató eszközként vehetk igénybe egy adott térség vízgazdálkodásának optimalizálása, lehetségeinek kiaknázása, problémainak megoldása kapcsán.
Köszönöm a figyelmet! SMARAGD-GSH