HIDROGEOLÓGIAI MODELLEZÉS SZLOVÁK-MAGYAR HATÁRON ÁTNYÚLÓ HÁROM FELSZÍN ALATTI VÍZTESTEN 1114 Budapest, Villányi út 9. Tel: 361-4341, Fax: 279-0022 e-mail: smaragd@smaragd.hu www. smaragd.hu Budapest, 2007. november 30.
Szakmai jelentés 3.4., 3.5, 3.6, és 3.11.(D.8.) számú melléklete Melléklet neve Szerz Melléklet típusa Feladatszám Projekt neve 3.11. (D.8.) Három kiválasztott mintaterület hidrogeológiai modellje 3.4. Ipoly/Ipel-völgy körzetének modellezése II. 3.5. Aggteleki- és Szlovák karsztterület modellezése II. 3.6. Bodrogköz modellezése II. SMARAGD-GSH Környezetvédelmi és Szolgáltató Kft. Jelentés 3.4., 3.5, 3.6, 3.11 Magyar-Szlovák határmenti közös felszinalatti viztestek környezetállapota és fenntarható használata (ENWAT) Kedvezményezett Magyar Állami Földtani Intézet Partner Štátny geologický ústav Dionýza Štúra - Geological Survey of Slovak Republic Hely/id Budapest, 2008. január 15. EURÓPAI REGIONÁLIS FEJLESZTÉSI ALAP INTERREG III A Közösségi Kezdeményezés Program Magyarország Szlovákia Ukrajna Szomszédsági Program 2004-2006 Harmadik id közi jelentés 1 Szerz dés száma: HU-SK-UA/05/02/166 - Magyar-Szlovák határmenti közös felszinalatti viztestek környezetállapota és fenntarható használata (ENWAT)
TERVAZONOSÍTÓ Dokumentáció címe: Megbízó: Tervez megnevezése: Hidrogeológiai modellezés szlovák-magyar határon átnyúló három felszín alatti víztesten Magyar Állami Földtani Intézet 1143 Budapest, Stefánia út 14. SMARAGD-GSH Környezetvédelmi és Szolgáltató Kft. 1114 Budapest Villányi út 9. Végrehajtás ideje: 2007. április 18. 2007. november 30. Témafelel s: Numerikus modellezés: Digitális térképszerkesztés: Közrem ködtek: Ellen rizte: Gondárné S regi Katalin hidrogeológus VZ-T vízimérnöki tervez (kamarai nyilvántartási száma: 13-8286) Ipoly/ Ipel völgy: Ács Viktor Aggteleki-, és Szlovák-karszt: Kun Éva Bodrog és vízgy jt je: Peth Sándor Könczöl Nándorné Weiser László Gazda Attila Gyulai Tamás Székvölgyi Katalin Zachar Judit Gondár Károly ügyvezet hidrogeológus, VZ-T vízimérnöki tervez (kamarai nyilvántartási száma: 13-8288 ---------------------------- -----------------------------
Tartalomjegyzék I. fejezet: Három kiválasztott mintaterület hidrogeológiai modellje Bevezetés 1. A regionális modellezés szerepe a vízkeretirányelv végrehajtásában, a határmenti területeken... 11 1.1. Az EU Víz Keretirányelvr l... 11 1.2. A numerikus modellezés szerepe a vízgazdálkodási tervekben... 14 1.2.1. A vízkészlet számításának módja... 17 1.2.2. A vízkészlet gazdálkodás egységének meghatározása... 18 1.2.3. A felszíni és felszín alatti vízrendszer kapcsolata... 21 2. A projektben kiválasztott három modellterület... 22 3. Az adatforrások általános ismertetése... 27 3.1. A modellben felhasznált adatforrások... 27 4. A modellezésre felhasznált szoftverek általános ismertetése... 29 4.1. Az alapértékelésekhez felhasznált szoftverek... 29 4.1.1. ArcView 9.1 szoftver ismertetése... 29 4.1.2. WHI UnSat Suite Plus 2.2.0.3 szoftver ismertetése... 31 4.2. A numerikus modellezéshez felhasznált szoftverek... 32 4.2.1. FEFLOW 5.0 végeselem módszer szoftver ismertetése... 33 4.2.2. Visual MODFLOW 4.1-4.2. szoftver ismertetése... 35 II. fejezet: Ipoly/Ipel-völgy körzetének modellezése 1. Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgy jt je modellterületének lehatárolása, a terület földrajzi helyzete... 37 2. A terület geomorfológiai viszonyai... 39 A lejt kategóriák eloszlását az alábbi ábrán mutatjuk be... 40 3. A terület vízrajzi viszonyai... 46 4. A terület éghajlati jellemz i... 50 4.1. Néhány megjegyzés a meteorológiai állomásokról... 50 4.2. Éghajlati osztályozás... 50 4.3. Napsütéses órák száma... 50 4.4. H mérséklet... 50 4.5. Csapadék... 51 4.5.1. Évi csapadékmennyiség... 51 4.5.2. Hótakaró, hóvastagság... 52 4.6. Szél... 52 5. A terület földtani viszonyai... 53 5.1. Az Ipoly/Ipel modellezett terület földtani felépítése... 53 5.1.1. Paleozoikum, mezozoikum... 53-1 -
5.1.2. Eocén... 54 5.1.3. Oligocén... 54 5.1.4. Oligocén-miocén... 54 5.1.5. Miocén... 55 5.1.6. Pliocén... 57 5.1.7. Negyedid szak... 57 5.1.8. Holocén... 58 5.2. A modellezett terület hidrosztratigráfiai egységei és azok geometriája... 58 5.2.1. Pretercier aljzat... 59 5.2.2. Oligocén és miocén agyagos üledékek, homokok, homokkövek... 60 5.2.3. Repedezett bádeni vulkanitok... 60 5.2.4. Negyedid szaki képz dmények... 60 6. A terület beszivárgási viszonyai... 66 6.1. Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgy jt je modellterületének földtani alapon történ beszivárgás számítása... 66 6.2. Utánpótlódó vízkészlet mennyiségének meghatározása Help szoftver alkalmazásával... 71 6.2.1. A területi beszivárgás számítása az ENWAT projektben... 71 6.2.2. A beszivárgás számítás menetének részletes ismertetése... 73 6.2.3. Az alapk zetet borító talaj fizikai félesége... 74 6.2.4. Az alapk zetet borító talaj vastagsága... 77 6.2.5. A felszín területhasználata... 77 6.2.6. Éghajlati jellemz k... 82 6.2.7. A felszín morfológiája, meredeksége... 83 6.2.8. A HELP számítási módszerér l röviden... 83 6.2.9. A beszivárgó csapadék összes mennyisége a modellezett területen... 84 7. A terület vízkivételei... 86 7.1. A Dejtári vízm... 86 7.2. A Per csény-tésa vízm... 90 7.3. A Szécsényi vízm... 92 7.4. A vámosmikolai vízm... 93 7.4.1. Az 1. számú termel kút termelése... 94 7.4.2. A 2. számú termel kút termelése... 95 8. A numerikus modellezés ismertetése... 96 8.1. Modellhatár és hálókiosztás... 96 8.2. Modellrétegek adatai... 96 8.3. Bemen paraméterek... 97 8.3.1. Szivárgási tényez... 97 8.3.2. Beszivárgás... 99 8.4. Peremfeltételek... 101 8.5. Termel és észlel objektumok... 101 8.6. A modell futtatása... 103-2 -
9. Áramlási tér és a vízháztartás elemzése a modellezett eredmények alapján... 106 9.1. Az áramlási tér jellemzése... 106 9.2. Vízmérleg... 107 10. Irodalomjegyzék... 114 III. fejezet: Aggteleki- és Szlovák karsztterület modellezése 1. Az Aggteleki és Szlovák karszt modellezett terület lehatárolása, a terület földrajzi helyzete... 115 2. A terület geomorfológiai viszonyai... 117 3. A terület vízrajzi viszonyai... 124 4. A terület éghajlati jellemz i... 127 4.1. Éghajlati osztályozás... 127 4.2. Napsütéses órák száma... 127 4.3. H mérséklet... 128 4.4. Csapadék... 129 4.4.1. Az évi csapadékmennyiség... 129 4.4.2. Hótakaró, hóvastagság... 129 4.5. Szél... 129 5. Az Aggteleki és Szlovák karszt modellterület földtani és vízföldtani viszonyai... 130 5.1. Földtani jellemzés... 130 5.2. Vízföldtani jellemzés... 135 6. A terület beszivárgási viszonyai... 141 7. A terület vízkivételei, megcsapolási viszonyok... 146 8. A hidrodinamikai modell leírása... 153 8.1. Alkalmazott szoftver... 153 8.2. Koncepcionális modell... 154 8.3. Modellhatár és hálókiosztás... 156 8.4. Modellrétegek adatai... 157 8.5. Bemen paraméterek... 159 8.5.1. Szivárgási tényez... 159 8.6. Peremfeltételek... 160 8.6.1. Folyóhálózat... 160 8.6.2. Fix nyomású csomópontok, források... 160 8.6.3. Beszivárgás... 161 8.6.4. Termel és észlel objektumok... 161 8.7. Modell futtatása modellezési eredmények... 162 9. Áramlási tér és a vízháztartás elemzése a modellezett eredmények alapján... 167 9.1. Az áramlási tér jellemzése... 167 10. Irodalomjegyzék, felhasznált térképek... 171-3 -
IV. fejezet: Bodrogköz modellezése 1. A modellezett terület lehatárolása, a terület földrajzi helyzete... 172 2. A terület geomorfológiai viszonyai... 174 3. A terület vízrajzi viszonyai... 180 4. A terület éghajlati jellemz i... 182 4.1 Utánpótlódásra közvetlenül ható éghajlati komponens... 182 4.1.1 Csapadék... 182 4.2 Utánpótlódásra közvetetten ható, párolgást befolyásoló éghajlati komponensek182 4.2.1 Napfénytartam... 183 4.2.2 H mérséklet... 183 4.2.3 Szél... 183 5. A terület földtani viszonyai... 185 6. A terület beszivárgási viszonyai... 192 7. A terület vízkivételei... 197 8. A modell leírása... 200 8.1 Hálókiosztás... 200 8.2 A modellezett terület hidrosztratigráfiai egységei és azok geometriája... 200 8.3 Peremfeltételek... 204 8.4 Termel - és észlel objektumok... 210 8.5 A modell futtatása... 213 8.6 Kalibráció... 214 8.6.1 Kalibráció természetes hidrogeológiai viszonyok mellett vizsgált vízgy jt medence esetén... 214 8.6.2 Kalibráció permanens víztermelési állapot mellett vizsgált vízgy jt medence esetén... 215 9. Áramlási tér és a vízháztartás elemzése a modellezett eredmények alapján... 217 9.1 Az áramlási tér jellemzése... 217 9.2 Vízmérleg... 221 9.3 Összegzés... 224 10. Irodalom... 226-4 -
Ábrajegyzék 1. ábra: Felszín alatti vizek mozgása (USGS Water-Supply Paper 2325)...17 2. ábra: Felszín alatti vizek elméleti áramlása vízgy jt medencékben (Tóth J. 1963)...17 3. ábra: A projekt által vizsgált víztestek a VKI szerint...22 4.. ábra:...33 Véges differencia módszer Végeselem módszer...33 5. ábra: A FEFLOW szoftverben alkalmazható elemek a) 4-csomópontos b) 8-csomópontos négyoldalú elemek, c) 3-csomópontos d) 6-csomópontos háromoldalú elemek e) 8- csomópontos f) 20-csomópontos négyoldalú prizmák g) 6-csomópontos h) 15- csomópontos háromoldalú prizmák...34 6. ábra: A FEFLOW szoftverben egyedileg definiálható elemek...35 7. ábra: Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgy jt je modellterületének topográfiai térképe...38 8. ábra: A lejt kategóriák eloszlása...40 9. ábra: Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgy jt je modellterület domborzati viszonyai...42 10. ábra: Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgy jt je modellterület domborzatának perspektivikus ábrázolása...43 11. ábra: Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgy jt je modellterület lejt kategória térképe...44 12. ábra: Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgy jt je modellterület felszíni lefolyási viszonyai...45 13. ábra: Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgy jt je modellterületének részvízgy jt i...48 14. ábra: Az Ipoly/Ipeltölgyesi duzzasztóm...49 15. ábra: A szetei duzzasztóm (Kubá ovo, Szlovákia)...49 16. ábra: Ipoly/Ipeltölgyes, az épül nagyvízi hallépcs...49 17. ábra: Ipoly/Ipeltölgyes, az épül kisvízi hallépcs...49 18. ábra: Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgy jt je modellterületének fedett földtani térképe...56 19. ábra: A pretercier aljzat felszíne az Ipoly/Ipel-völgy és vízgy jt je modellterületen...62 20. ábra: Az oligocén és miocén felszín az Ipoly/Ipel-völgy és vízgy jt je modellterületen..63 21. ábra: A bádeni vulkanitok felszíne az Ipoly/Ipel-völgy és vízgy jt je modellterületen...64 22. ábra: A kvarter felszín az Ipoly/Ipel-völgy és vízgy jt je modellterületen...65 23. ábra: Hidrosztratigráfiai egységek az Ipoly/Ipel-völgy és vízgy jt je modellterületen...68 24. ábra:csapadékeloszlás az Ipoly/Ipel-völgy és vízgy jt je modellterületen...69 25. ábra:beszivárgás az Ipoly/Ipel-völgy és vízgy jt je modellterületen...70 26. ábra: A beszivárgás számítással kapcsolatos térképi megjelenítés folyamatábrája...72 27. ábra: A fizikai talajféleségek területi bemutatása az Ipoly/Ipel-völgy és vízgy jt je modellterületen...76 28. ábra: A talajvastagság területi jellemzése az Ipoly/Ipel-völgy és vízgy jt je modellterületen...78 29. ábra: Területhasználatok az Ipoly/Ipel-völgy és vízgy jt je modellterületen...79 30. ábra: Részlet a National Engineering Handbook CN meghatározásával foglalkozó fejezetéb l...80 31. ábra: A HELP szovtverrel modellezett beszivárgás értékek az Ipoly/Ipel-völgy és vízgy jt je modellterületen...85 32. ábra: Termel - és figyel kutak az Ipoly/Ipel-völgy és vízgy jt je modellterületen...88-5 -
33. ábra: Dejtár környéki termel - és figyel kutak az Ipoly/Ipel-völgy és vízgy jt je modellterületen...89 34. ábra: Dejtár 9. sz. termel kút...90 35. ábra: Dejtár III/1 sz.észlel kút háttérben az Ipollyal...90 36. ábra: A modellben figyelembevett földtani kategóriák...98 37. ábra: A modellben használt szivárgási tényez k...98 38. ábra: Beszivárgás értékek a modellterületen...100 39. ábra: A modellben figyelembevett beszivárgás értékek...100 40. ábra: A mért és számított értékek összehasonlítása az egész modellterületre...104 41. ábra: A mért és számított értékek összehasonlítása az Ipoly/Ipel völgyére...104 42. ábra: A kalibrációs különbség hisztogrammon ábrázolva az egész modellterületre...105 43. ábra: A modellel számított potenciál-eloszlás...106 44. ábra: Számított potenciálszint az Ipoly/Ipel-völgy és vízgy jt je területén...107 45. ábra: Figyel kutak vízszint id sorai...111 46. ábra: A Dejtári öblözetben lév figyel kutak vízszint id sorai...111 47. ábra: A modellel számított vízmérleg...113 48. ábra: Az Aggteleki- és Szlovák-karszt model területének topográfiai térképe...116 49. ábra: Szádel i-völgy (Szlovákia) bejáratánál jellegzetes karsztformák...117 50. ábra: Az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterüleénekt domborzati viszonyai...120 51. ábra: A lejt kategóriák eloszlása...121 52. ábra: Az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületének lejt kategória térképe...122 53. ábra: Az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületének felszíni lefolyási viszonyai...123 54. ábra: Az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületének vízgy jt térképe...126 55. ábra: Az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterület fedett földtani térképe...131 56. ábra: Az Aggtelek-Rudabányai-hegység triász fáciesegységeinek kapcsolatai, és a kés triász idejére kialakult üledékképz dési környezeteket bemutató modell (Kovács, 1984 nyomán, módosítva Less, 2007)...133 57. ábra: Fedetlen mészk terület dolinákkal az Aggteleki-hegységben...136 58. Alaphegységi felszín az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületen...138 59. ábra: Hidrosztratigráfiai egységek az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületen...142 60. ábra: Csapadékeloszlás az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületen...144 61. ábra: Beszivárgás az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületen...145 62. ábra: Termel -, figyel kutak és karsztforrások az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületén...147 63. ábra: Kis Vecsem forrás...148 64. ábra: Nagy Vecsem forrás bukója...148 65. ábra: Pasnyag forrás túlfolyójának bukója (Komjáti)...149 66. ábra: Kastélykerti forrás (Tornanádaska)...149 67. ábra: Tapolcai forráscsoport, nyugati forrás...150 68. ábra: Tapolcai forráscsoport, középs forrás...150 69. ábra: Tapolcai forráscsoport, keleti forrás...151 70. ábra: Nagy Tohonya forrás bukója...151-6 -
71. ábra: Kis Tohonya forrás bukója...152 72. ábra: A Kecs -forrás bukója...152 73. ábra: Az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellábrája a FeFlow szoftverben...154 74. ábra: Modellhatár és hálókiosztás az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületen...157 75. ábra: Az alaphegység 3D-s felszíne (3. modellréteg)...158 76. ábra: A fed réteg szivárgási tényez értékei...159 77. ábra: A modellben alkalmazott beszivárgási értékek...161 78. ábra: A mért és számított vízszintek eredményei diagramon ábrázolva...164 79. ábra: Számított vízszint-eloszlás modellábrája [mbf]...165 80. ábra: A számított vízszint metszeti ábrája a háromfázisú zóna elhagyásával [mbf]...166 81. ábra: A számított potenciálszint az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületen...168 82. ábra: A teljes modellezett terület vízmérlege...169 83. ábra: A Bodrog-mednce és vízgy jt je modellterületének topográfiai térképe...173 84. ábra: lejt kategóriák eloszlása a Bodrog-medence és vízgy jt je modellterületen...176 85. ábra: A Bodrog-medence és vízgy jt je modellterületének domborzati viszonyai...177 86. ábra: A Bodrog-medence és vízgy jt je modellterületének lejt kategória térképe...178 87. ábra: A Bodrog-medence és vízgy jt je modellterületének felszíni lefolyási viszonyai.179 88. ábra: A Bodrog-medence és vízgy jt je modellterületének vízgy jt térképe...181 89. ábra: A Bodrog-medence és vízgy jt je modellterületének fedett földtani térképe...186 90. ábra: A Bodrog-medence és vízgy jt je modellterület talajvízadó összletének aljzatfelszíne...189 91. ábra: A Bodrog-medence és vízgy jt je modellterület kvarter összletének aljzatfelszíne..190 92. ábra: A Bodrog-medence és vízgy jt je modellterület fels -pannóniai összletének aljzatfelszíne...191 93. ábra: Hidrosztratigráfiai egységek a Bodrog-medence és vízgy jt je modellterületen...194 94. ábra: Csapadékeloszlás a Bodrog-medence és vízgy jt je modellterületen...195 95. ábra: Beszivárgás a a Bodrog-medence és vízgy jt je modellterületen...196 96. ábra: Termel - és figyel kutak a Bodrog-medence és vízgy jt je modellterületen...198 97. ábra: A víztermelés nagyságának gyakorisági eloszlása a Bodrog-medence és vízgy jt je modellterületén figyelembe vett víztermel kutak esetén...199 98. ábra Hidrosztratigráfiai egységek laterális eloszlása a negyedid szaki összlet talajvíztartó hidrosztratigráfiai egységében (1. modellréteg)...202 99. ábra Hidrosztratigráfiai egységek laterális eloszlása a negyedid szaki összlet alsóbb helyzet hidrosztratigráfiai egységében (2-3. modellréteg)...202 100. ábra: Hidrosztratigráfiai egységek laterális eloszlása a fels pannóniai hidrosztratigráfiai egységében (4-7. modellréteg)...203 101. ábra: Hidrosztratigráfiai egységek vertikális eloszlása a modellterületen áthaladó jellemz Ny-K-i szelvényben...204 102. ábra: Hidrosztratigráfiai egységek vertikális eloszlása a modellterületen áthaladó jellemz D-É-i szelvényben...204 103. ábra: Els dleges beszivárgási zónák laterális eloszlása a modellben (1. modellréteg)..206-7 -
104. ábra: Párolgási (evapotranszspirációs) zónák laterális eloszlása a modellben (1. modellréteg)...207 105. ábra: Evapotranszspiráció mértéke a Bodrog-medence és vízgy jt je modellterületen 209 106. ábra Megcsapoló zóna kiterjedése a modellben egységes szürke színnel jelölve, valamint a folyó típusú határok helyzete kék szín vonalakkal jelölve (1. modellréteg)...210 107. ábra: A modellbe beépített termel kutak sz r közép-szintjeinek gyakorisági eloszlása...211 108. ábra: A víztermel kutak elhelyezkedése a modellben...212 109. ábra: A modellbe beépített figyel kutak sz r közép szintjeinek gyakorisági eloszlása...212 110. ábra: A figyel kutak elhelyezkedése a modellben...213 111. ábra: A kalibrációhoz felhasznált 117 db figyel kút mért (observed) és számított (calculated) vízszintértékeinek kapcsolata természetes hidrogeológiai körülmények esetén...214 112. ábra: A kalibrációhoz felhasznált 117 db figyel kút mért (observed) és számított (calculated) vízszintértékeinek kapcsolata permanens víztermelési állapot mellett...215 113. ábra: A felszín alatti víz potenciáleloszlása permanens állapotú vizsgálatakor az 1. modellrétegben (modellábra)...219 114. ábra: Számított potenciálszint a Bodrog-medence és vízgy jt je modellterületen...220 115. ábra: Vízmérleg-komponensek és azok aránya a medence természetes hidrogeológiai rendszerének permanens állapotú vizsgálatakor...221 116. ábra: Vízmérleg-komponensek és azok aránya permanens víztermelés mellett...223 Táblázatjegyzék 1. táblázat A modellkeret sarokpontjainak koordinátái...23 2. táblázat A modellkeret sarokpontjainak koordinátái...24 3. táblázat A modellkeret sarokpontjainak koordinátái...25 4. táblázat: A képz dmények beszivárgás értékei (%)...67 5. táblázat: Az egyes k zetek fizikai jellemz i (HELP)...74 6. táblázat: Az egyes talajtípusok fizikai jellemz i (HELP)...74 7. táblázat: A talajfizika és a földtan alapján meghatározott talajhidrológiai kategóriák...75 8. táblázat: A területhasználat és a talajhidrológia alapján meghatározott CN értékek...81 9. táblázat: Az egyes földtani kifejl dések során használt szivárgási tényez k...99 10. táblázat: A képz dmények beszivárgás értékei (%)...143 11. táblázat: A modellben alkalmazott szivárgási tényez értékek...160 12. táblázat: A 84 db észlel kút átlagos mért vízszintjének a számított eredménnyel való összehasonlítása...163 13. táblázat A modellkeret sarokpontjainak koordinátái 172 14. táblázat Az egyes földtani képz dményekre jellemz els dleges beszivárgási képesség %- ban...192 15. táblázat Az egyes földtani képz dményekre jellemz els dleges beszivárgási képesség %- ban...193-8 -
16. táblázat Hidrosztratigáfiai egységek és azok szivárgási tényez (K [m/s]) értékei...201 17. táblázat: A modellben definiált vízfolyások vízszint adatai, 2002. évi középvízszintek alapján...208 18. táblázat: A modellben definiált vízfolyások mederanyag-ellenállása...210 19. táblázat: Vízmérleg-komponensek és azok adatai a medence természetes hidrogeológiai rendszerének permanens állapotú vizsgálatakor...222 20. táblázat: Vízmérleg-komponensek és azok adatai permanens víztermelés mellett...223-9 -
I. fejezet Három kiválasztott mintaterület hidrogeológiai modellje
Szakmai jelentés D8 számú melléklete Melléklet neve Szerz HÁROM KIVÁLASZTOTT MINTATERÜLET HIDROGEOLÓGIAI MODELLJE SMARAGD-GSH Környezetvédelmi és Szolgáltató Kft. Témavezet : Szöveg: Gondárné S regi Katalin, Peth Sándor Gondárné S regi Katalin, Peth Sándor Melléklet típusa Feladatszám Projekt neve Kedvezményezet t Partner Indikátor 3. 11. Magyar-Szlovák határmenti közös felszinalatti viztestek környezetállapota és fenntarható használata (ENWAT) Magyar Állami Földtani Intézet Štátny geologický ústav Dionýza Štúra - Geological Survey of Slovak Republic Hely/id Budapest, 2008. január 15. EURÓPAI REGIONÁLIS FEJLESZTÉSI ALAP INTERREG III A Közösségi Kezdeményezés Program Magyarország Szlovákia Ukrajna Szomszédsági Program 2004-2006 Második id közi jelentés 1 Szerz dés száma: HU-SK-UA/05/02/166 - Magyar-Szlovák határmenti közös felszinalatti viztestek környezetállapota és fenntarható használata (ENWAT)
Bevezetés A Magyar Állami Földtani Intézet (MÁFI) (1143 Budapest, Stefánia út 14.) 2007. januárjában közbeszerzési eljárás keretében, nyílt ajánlati felhívással pályázatot írt ki HIDROGEOLÓGIAI MODELLEZÉS címmel, mely feladatot a pályázatkiírás értelmében a MÁFI részvételével zajló nemzetközi Magyar-Szlovák határmenti közös felszínalatti víztestek környezetállapota és fenntartható használata (ENWAT) HUSKUA 05/02/166 INTERREG III. cím projekthez kapcsolódóan és annak célkit zéseit betartva kell elvégezni. A kiírás nyertese, a SMARAGD-GSH Környezetvédelmi és Szolgáltató Kft. (1114 Budapest, Villányi út 9.) lett. A pályázatkiíró és a nyertes pályázó közötti szerz déskötésre 2007. április 18-án került sor. A szerz désben részletezésre kerültek a alapfeladatai, és a MÁFI adatszolgáltatási kötelezettségei. A szerz désben rögzített alapfeladatok a projekt munkaértekezletein kerültek pontosításra. A projekt eredeti elképzelése szerint a numerikus hidraulikai modellezés a határmenti víztesteken külön-külön lett volna elkészítve szlovák, illetve a magyar fél részér l. A vízkészlet gazdálkodási szempontú egyeztetés a két fél külön-külön elkészült modellje alapján készült volna. A projekt kezdetén azonban felmerült annak az igénye, hogy a határmenti víztesteket összevontan, együtt modellezzük, amely jóval nagyobb feladatot rótt cégünkre, mint ahogy azt a szerz désben rögzítettük. A feladatot az növelte, hogy a szlovák, illetve magyar oldalról érkez adatokat, alaptérképeket el ször összhangba kellett hozni, az egységes feldolgozás céljából. Az alábbi dokumentációban el ször a modellezésre vonatkozó általános információkat közöljük, majd modell területenként külön-külön ismertetjük a modellezés eredményeit, a projekt el rehaladási jelentése szakmai mellékleteinek megfelel bontásban és számozásban. 10
1. A regionális modellezés szerepe a vízkeretirányelv végrehajtásában, a határmenti területeken 1.1. Az EU Víz Keretirányelvr l Az EU Víz Keretirányelv (VKI) 2000. december 22-én lépett életbe. Az irányelv olyan egységes vízvédelmi politika életbe lépését jelentette, amely állam- és országhatárokon túlnyúlva a vízgy jt kön való koordinált vízgazdálkodás megvalósulását segíti el. A Víz Keretirányelv el írásai szerint az Európai Unió tagállamaiban 2015-ig jó állapotba kell hozni minden olyan felszíni és felszín alatti vizet, amelyek esetén ez egyáltalán lehetséges és fenntarthatóvá kell tenni a jó min ségi és mennyiségi állapotot. Az ENWAT projekt a felszín alatti víztestekkel foglakozik, ezért a továbbiakban csak a felszín alatti vízkészlet gazdálkodásról beszélünk. A felszín alatti víztest jó mennyiségi állapotú, ha abban: a hosszabb id szakra, legalább 10 évre számított átlagos éves vízkivétel nem haladja meg a hasznosítható felszín alatti vízkészletet, és a víz-, illetve nyomásszintekben a víztest egyetlen pontján sem következik be vízkivételhez kapcsolódó tartós süllyedés, és nem következik be a vízmozgás irányának olyan megváltozása, ami tartós állapotromláshoz vezet, és a felszín alatti víztest kémiai és fizikai állapotára vonatkozó környezeti célkit zések akadálytalanul teljesülhetnek. A felszín alatti víztest jó min ségi állapotú, ha annak min ségi állapotjellemz iben bekövetkez változások nem eredményezik: a min ségi állapot jelent s és tartós romlását, és a természetes kémiai és fizikai állapot lényeges változását, és jogszabályban, illetve vízgy jt -gazdálkodási tervben meghatározott min ségi határértékekt l való eltérést, és nem rontják a felhasználás lehet ségét. 11
Magyarországon az ivóvízellátás 90 %-a felszín alatti vízb l történik. A jó min ség ivóvíz nélkülözhetetlen a lakosság jólétéhez. Alapvet jognak tekinthet, hogy szennyez désmentes ivóvizet lehessen szolgáltatni a lakosságnak a jöv ben is. E cél elérése érdekében Magyarországon 2005-re el zetesen lehatárolásra kerültek a felszín alatti víztestek. Nagy általánosságban a magyarországi víztestekr l a következ k mondhatók el. Magyarországon az összes felszín alatti víz része valamely víztestnek. Felszín alatti vizeinket széleskör en hasznosítjuk, így az átlagosan 10 m 3 /nap-nál nagyobb hozammal megcsapolt vízadók az ország teljes területén el fordulnak. A geológiai-hidrogeológiai szempontokat szem el tt tartva a víztesteket a következ hierarchikus rendszer szerint jelölték ki. 1. Lehatárolás földtani alapon a. Medencebeli, uralkodóan porózus k zetekben lév vizek b. Karsztvizek (Szerkezeti egységek szerint) c. Hegyvidéki területek vegyes összetétel k zeteiben lév vizek (kivéve az el z csoportba sorolt karsztvizeket) 2. Lehatárolás a vízh mérséklet alapján a. Hideg vizek b. Termálvizek 3. Lehatárolás a felszíni vízgy jt k alapján a. Források vízgy jt i b. Kisvízfolyások vízgy jt i 4. F bb hidrodinamikai egységek szerint a. Beszivárgási területek b. Megcsapolási területek A víztestek kijelölésének léptékét és részletességét a vízkészletekkel való gazdálkodás szempontjai határozzák meg, azaz az utánpótlódási és megcsapolási viszonyok, a kémiai összetétel és a h mérsékleti jellemz k szerinti elkülönítés. 12
A Víz Keretirányelv több el írásának pontosításához kutatási munkákra van szükség, ezért az EU kutatási keretprogramjai számos olyan kutatási hálózatot, illetve nagy projektet támogatnak, amelyek a VKI végrehajtását segítik. A kutatás a Víz Keretirányelv végrehajtásának els feladataira koncentrálva, a vizek tipizálásával kezd dik és az emberi tevékenységekb l származó jelent s terhelésekre vonatkozó definiálási kérdések, illetve gazdasági elemzésekre vonatkozó kérdésekhez szükséges ökológiai kritériumok értékelésével és rögzítésével folytatódik. A VKI nemzetközi vízgy jt gazdálkodásban betöltött fontos szerepét jelzi az, hogy a támogatott projektek és hálózatok között több olyan is van, amely kifejezetten vagy részben a VKI nemzetközi vízgy jt -gazdálkodási vonatkozásaival foglalkozik. Magyarország vízgy jt területen belül elfoglalt helyéb l, valamint medence jellegéb l adódóan, a felszín alatti víztestek több mint a fele 60 db víztest országhatárral osztott. A nemzetközi vízgy jt k esetében az érintett országoknak közösen kell a koordináció megvalósításán fáradozniuk. A nemzeti és nemzetközi vízgy jt egységeken egyetlen vízgy jt -gazdálkodási tervet kell készíteni. Nemzeti vízgy jt -gazdálkodási terv elkészítése csak abban az esetben jöhet szóba, ha a koordináció végrehajtása nem járt sikerrel. Mindemellett a nemzetközi vízgy jt n érintett tagállamoknak amennyire lehetséges, együtt kell m ködniük a nem tagállamokkal a közös vízgy jt -gazdálkodási terv elkészítésében. Határvízi egyeztetésekre eddig az ICPDR (Duna Védelmi Egyezmény Nemzetközi Bizottsága) keretében került sor. A lehatárolás módszertanának országonkénti különböz sége miatt az egyeztetés a víztestnél nagyobb hidrogeológiai rendszerek szintjén történt. A Duna vízgy jt terület szintjén nem tárgyalt, határokkal osztott víztestek egyeztetése folyamatban van. A 30/2004. (XII. 30.) KvVM rendelet 2 -a szerint az országhatárral osztott víztest kijelölését egyeztetni kell az érintett országgal, amelyr l a Magyar Geológiai Szolgálat keretében m köd Magyar Állami Földtani Intézet (továbbiakban MÁFI) bevonásával a környezetvédelmi és vízügyi miniszter (a továbbiakban: miniszter) gondoskodik az irányítása alá tartozó szervezetek révén, a külön jogszabályban meghatározottakra tekintettel. A határ mindkét oldalán olyan vízgy jt gazdálkodást kell folytatni az EU VKI és az annak alapján született nemzeti jogszabályok alapján, (Magyarországon a 221/2004. (VII. 21.) Korm.rendelet alapján), mely el segíti, hogy a vizek 2015-ig jó mennyiségi és min ségi állapotba kerüljenek. A felszín alatti vizek esetében a jogszabály szerint a környezeti célkit zés az, hogy a vízgy jt gazdálkodási tevnek tartalmaznia kell a jó mennyiségi és 13
min ségi állapot eléréséhez, illetve fenntartásához szükséges terveket, így azoknak az intézkedéseknek a körét, amelyek megel zik, megakadályozzák, illetve korlátozzák a felszín alatti vizek állapotának romlását, a szennyez anyagoknak a felszín alatti vizekbe történ bejutását. A jogszabályok el írják, hogy a vízgy jt gazdálkodási terveknek a víztestek leírásán, állapotfelmérésén, az emberi tevékenységek hatásainak számbavételén és értékelésen kell alapulniuk. 1.2. A numerikus modellezés szerepe a vízgazdálkodási tervekben Az értékelések és az intézkedési programok alapját regionális hidrogeológiai modellek képezhetik. A regionális modell egy eszköz arra, hogy a víztesteket leírjuk, a víztesteket jellemz hidrogeológiai jellemz ket egységes, mindenki számára, és különösen a nem szakemberek számára érthet formába öntsük. A regionális modellekkel és a hidrogeológiai értékelésekkel a leírás mellett a következ hatásokat lehet vizsgálni: a víztestek együttes jelenlegi mennyiségi és min ségi állapotát, a víztestek beavatkozások el tti lehetséges állapotát, a víztestek jöv beli állapotát a két ország által az EU VKI alapján közösen meghatározott vízgazdálkodási szcenáriók esetében. A hidrogeológia jelenségek, vagy a természetben megfigyelhet természetes folyamatok numerikus modellezése során a területr l alkotott el zetes képünk (hidrogeológiai elképzelésünk) modellbe építése után azt tudjuk vizsgálni, hogy a vizsgálni kívánt folyamat egyes összetev jének változtatása milyen hatással van a rendszer egészére. Ez földtani modelleknél azt jelenti, hogy a modell nem oldja meg helyettünk a bonyolult földtani helyzetet, vagyis egy el zetes koncepció szükséges a modellalkotás megkezdése el tt, ezt szokás koncepcionális modellnek nevezni. A koncepcionális modell tehát a vizsgálandó terület viselkedését f bb vonalakban leíró koncepció, amelynek a modellbe történ építése után a modell jóságát pontosan azzal tudjuk ellen rizni, hogy az el zetes koncepciónknak a modellel alkotott eredmények megfelelnek-e vagy sem. Ez azt jelenti, hogy hibás elméleti modell esetén függetlenül attól, hogy a számított eredményeink illeszkednek a hibás koncepciónkhoz, minden további, a modellb l levonható következtetés hibás, hiszen a 14
kiindulási feltevés is rossz volt, ebb l látható, hogy kiemelt fontosságú az elméleti modell helyes megalkotása. A modellalkotás során arra törekszünk, hogy a koncepcionális modell által elvárt folyamatokat az alkotott modell valamilyen szinten leírja. Mint az a modellalkotás szóban is jól kifejezett, a valóságos, összetett és túl bonyolult folyamatok egzakt leírására módunk nincsen, csupán a f bb tendenciák közelítésére, modellezésére vállalkozhatunk. A numerikus modell esetében következésképpen nem várhatunk el nagyobb pontosságot, mint a rendelkezésünkre álló koncepcionális modellalkotás során felhasznált adatok által megadott pontosság. A valóságban a hidraulikai modelleket a modellezett területen található vízszintfigyel objektumokban mérhet vízszint valamilyen jellemz értéke és a modell által ugyanarra a pontra meghatározott számított vízszint értékek összevetésével ellen rzik a modell jóságát. A fentebbi sorban megfogalmazottak szerint azonban ez azt jelenti, hogy a modellel elvárható pontosság elméletileg sem lehet nagyobb, mint a rendelkezésre álló, bemeneti adatok pontossága. A modellel elérhet pontosság természetesen még ett l is rosszabb, hiszen a valóságot közelít, az azt leíró egyenletrendszerben mivel parciális differenciál-egyenletredszert oldunk meg, iteratív vagyis nem egzakt módon bizonyos diszkretizálást hajtunk végre, vagyis a tér adott méret elemeire próbáljuk megadni az általunk vizsgálni kívánt paraméterértéket, jelen esetben a nyomásszintet. Természetesen a diszkretizálás foka, a modell felbontása a pontossággal arányos, vagyis minél nagyobb felbontással próbáljuk meg leírni a valóságot, elvileg annál pontosabb lesz az eredmény. Természetesen a felbontás növelése a számítás id igényét nagyságrendekkel befolyásolja, hiszen minél több elemre (nagy felbontás) kívánjuk meghatározni a vizsgálandó paramétert, annál több egyenletet kell egyszerre iteratív úton megoldani. A numerikus modellekben a valós földtani helyzet egyszer sített leírására törekszünk, hiszen a valós, bonyolult földtani felépítést a modellbe építeni csak közelít leg lehetséges. A modellek technikai sajátossága, hogy sok esetben olyan térrészre is, (pl. nagy mélység réteg) amit direkt módon nem vizsgálhatunk, vagy nem rendelkezünk közvetlen mérési adattal (pl. maradó beszivárgás nagysága), folytonos paramétermez t kell el állítanunk, és ezen paraméter kombinációk mellett tudjuk elvégeztetni a számítást: Természetesen el ny, hogy maga a paramétermez egyszer változtatása után viszonylag gyorsan láthatjuk a hatást. Mivel a legtöbb esetben a földtani paraméterek közvetlenül nem mérhet ek, illetve, ha rendelkezünk is mért értékkel, az nem szükségszer en reprezentatív a modellezett tér 15
egészére, ezért el bb-utóbb találkozunk azzal a problémával, hogy a modellezett területre valamilyen megfontolás alapján paramétereket kell megadnunk. A 2007. április 17-ei, Betliar-en, a HUSKUA 05/02/166 INTERREG III. projekt 2nd Joint Technical Meeting értekezlet keretében lezajlott els megbeszélés szerint a modellezéssel szemben támasztott alapkövetelményeket a következ kben foglaltuk össze. A regionális hidraulikai modellek négyszög kivágatú területeinek a projekt által érintett teljes területet le kell fedniük az adott régióban. A projekt célkit zéseivel összhangban a permanens állapotú modellezés megfelel. A modellezéskor törekedni kell a valós adatok felhasználására, átlagértékek, becsült adatok csak ezek hiányában alkalmazhatók. A koncepcionális modellekben a területek folyói mentén kialakult alluviális összletek hatását nagy hangsúllyal szükséges figyelembe venni. A területeken eddig elkészült lokális lépték modellek eredményeit fel kell kutatni. A modelleknek legalább 200 m-es felszín alatti mélységet kell átfogniuk. Az adott kutatási területek hidrosztratigráfiai egységeit el kell különíteni. A regionális modellekben a negyedid szaki összletet, beleértve az allúviumokat is egy rétegként lehet kezelni. A munka koordinátarendszere: X, Y: UTM-34, Z: Balti tengerszint. A megfelel koncepciális modell felépítése a modellezési folyamat legfontosabb és legid igényesebb része. A három modellterületre felépített koncepcionális modellünk elméleti alapjában a szlovák és magyar hidrogeológusok teljesen egyetértettek, miszerint az adott víztestet egy komplex hidrogeológiai rendszer részeként, nem pedig különálló egységként kell vizsgálni (1. és 2. ábrák). Alapelvként rögzítettük, hogy a szlovák-magyar határszakaszok mellett elhelyezked felszín alatti víztestek egymással összefügg rendszert alkotnak. 16
1. ábra: Felszín alatti vizek mozgása (USGS Water-Supply Paper 2325) 2. ábra: Felszín alatti vizek elméleti áramlása vízgy jt medencékben (Tóth J. 1963) A modellezés alapját szolgáltató további fontos szakmai koncepciókat az alábbiakban ismertetjük. A modellezés alapját szolgáló szakmai fogalmak, folyamatok tisztázása az együttgondolkodás miatt szükséges. 1.2.1. A vízkészlet számításának módja Egy hidrogeológiai egység vizsgálatakor célszer rendszerelv megközelítést alkalmaznunk. A rendszerelv megközelítés el nye, hogy a vizsgálathoz integráló és integrált keretet ad ( rendet teremt a káoszban ), megköveteli a különféle alrendszerek közötti kapcsolatok egzakt megfogalmazását, és lehet vé teszi a probléma matematikai leírását. Ezzel kvantitatív alapokra helyezhet a felszíni, valamint a felszín alatti vízkészletek vizsgálata és ésszer felhasználása. A felszín alatti vizeket is magában foglaló hidrológiai ciklus a valós világ fizikai rendszere, alkotóelemei - a rendszerszemlélet szerint - tulajdonságaik és jellemz ik révén kapcsolatban állnak egymással. Globálisan vizsgálva a föld víztömege konstansnak tekinthet, a földi vízciklus tehát zárt hidrológiai rendszert alkot. Egy tetsz leges területet tekintve azonban a vízkörforgalom nyílt rendszerként értelmezhet, melynek alrendszerei a felszín alatti vizek szempontjából a növényzet, a medertárolás, a földfelszín, a talajnedvesség és a felszín alatti vizek. A rendszer maga és alrendszerei a dinamikus rendszerek elvén m ködnek, vizet transzportáló folyamataik külön kezelend k az adott rendszer, illetve alrendszer szempontjából. Egy komplex, felszíni-felszín alatti nyitott, mesterséges vízkivétellel nem terhelt, vízgy jt egységre a fentiek alapján, egyenlet formájában a következ vízmérleg írható föl: 17
I fv +I fav +P=R fv +R fav +ET± S fv ± S fav (Betáplálás=Kimenet±Tározás), ahol: I fv felszíni víz-hozzáfolyás, I fav felszín alatti víz-hozzáfolyás, P csapadék, R fv felszíni víz-elfolyás, R fav felszín alatti víz-elfolyás, ET evapotranspiráció, S fv felszínen tárolt vízmennyiség megváltozása, S fav felszín alatt tárolt vízmennyiség megváltozása. A rendszerbe való betáplálást a csapadék, a felszíni és a felszín alatti víz-hozzáfolyás jelenti. A víz az alrendszerekben tározódik, melyek folyamatos és összetett kölcsönhatása révén a rendszerben tárolt felszíni és felszín alatti víz mennyisége megváltozik. A rendszer kimeneteit a fizikai párolgás (evaporáció), a növényi párologtatás (transpiráció), a felszíni és a felszín alatti víz-elfolyás teszi ki. A vázolt hidrológiai leltár adott térfogatra és id tartamra vonatkoztatható. A fentiekb l következik, hogy egy rendszerb l hosszú távon nem vehet ki a betáplálást meghaladó vízmennyiség a tárolt vízkészlet mennyiségének káros mérték csökkentése nélkül. Azaz, a sokszor egy nagyobb hidrológiai-hidrogeológiai egység részét képez felszín alatti víztestb l csak a teljes rendszer hosszú id szakra vonatkozó dinamikus egyensúlyának határáig történ vízkivétel engedhet meg. A hasznosítható felszín alatti vízkészlet meghatározásakor különös figyelmet kell fordítanunk a vonatkozó 219/2004. (VII.21.) Korm. rendeletben foglaltakra is. A rendelet megfogalmazása szerint, a hasznosítható felszín alatti vízkészlet a felszín alatti víztest utánpótlódásának hosszú id szakra megállapított éves átlagos értékéb l a vele kapcsolatban lev felszíni vizek meghatározott ökológiai állapotához szükséges, hosszú id szakra megállapított éves átlagos vízhozamának, továbbá a felszín alatti vizekt l is függ szárazföldi ökoszisztémák felszín alatti víz felé támasztott ökológiai vízigényének levonásával adódó érték (m 3 /év). 1.2.2. A vízkészlet gazdálkodás egységének meghatározása A vízkészletek fenti módon történ számítása, ha ismerjük a bemen és kimen paramétereket viszonylag egyszer matematikai feladat. A problémát általában az jelenti, hogy nem tudjuk pontosan a térrészt, a rendszert, a hidrogeológiai egységet, amire a számításokat el kell végezni, pedig ez az egész vízkészlet gazdálkodás alapja. Nehezíti a megoldást, hogy a vízkészlet gazdálkodás nemcsak ökológiai kérdés, hanem els sorban 18
gazdasági, ily módon a rendelkezésre álló vízkészletet sokszor nem regionálisan, hanem termel kút szintjén kell meghatározni. A vízkészlet gazdálkodást semmi esetre sem lehet csak földtani alapon meghatározott k zettestekhez kapcsolódó vízkészletekhez kötni. Ha a kitermelhet vízkészlet alapja az utánpótlás mértéke, akkor a vízgazdálkodás egységei a vízgy jt (felszíni és felszíni alatti) területek kellenek, hogy legyenek. A felszíni vízgy jt k általában könnyen meghatározhatók. A felszín alatti vízgy jt k meghatározása azonban már bonyolultabb feladat. A gravitáció által vezérelt felszín alatti vízmozgást a hidrogeológiai környezet elemei módosítják, és így válik egyedivé egy adott régió (hegység, medence) felszín alatti vízáramlási rendszere, vízháztartása. A hidrogeológiai környezet a következ három f elemb l áll: Az áramlási tér geometriája Az áramlási tér földtani felépítése Az éghajlati viszonyok Mérsékelt övi kontinentális éghajlatunkon a topográfia legfontosabb hatása az, hogy a domborzat vonásainak, a lineáris lejtést l való eltérésének megfelel en különböz áramlási rendszerek alakulhatnak ki. Általánosan a felszín alatti vízáramlási rendszerek háromféle rend ek lehetnek: helyi (lokális); köztes (intermedier); regionális A különböz hierarchiájú áramlási rendszerek mindegyikéhez háromféle áramlási rezsim tartozik: beáramlás, átáramlás és kiáramlási. Egy rendszer: lokális, ha a be- és a kiáramlási területe szomszédos és ezek nem a f vízválasztó, illetve a f megcsapolódási területen vannak, valamint adott méretarányban szemlélve már nem tagolható tovább; intermedier, ha két végpontja nem esik egybe a f vízválasztó és a f kiáramlási területtel, és ezek egy vagy több lokális rendszert fognak közre; 19
regionális, ha az áramlás a medence f vízválasztójától a f megcsapolódási területéig tart - melyek földrajzilag is távol vannak egymástól - és alacsonyabb hierarchiájú köztes és helyi rendszereket ölel át. Egy medencén belül a regionális léptékt l a helyi lépték felé haladva a rendszerek mélysége és kiterjedése egymáshoz viszonyítva csökken. A három rendszer a vízháztartás szempontjából is három nagyságrend. Az áramlási térben, kis, vagy nagy felszíni regionális lejtés mellett, kis, vagy nagy lokális felszíni topográfiai hullámzások esetén is, - az alacsonyabb hierarchiájú vízáramlási rendszerek mellett - kialakulnak a regionális vízáramlási rendszerek. Ezen különböz rend rendszerek mélysége és felépítése - az egyéb hidrogeológiai tényez ket most nem tekintve - a fenti két felszíni topográfiai paraméter függvényei. Sekély medencében, nagy regionális lejtés mellett, jól fejlett hierarchikusan felépül áramkép jöhet létre, ahol a regionális rendszer mellett, intermedier és lokális rendszerek alakulnak ki. Ugyanebben a medencében kis regionális lejtés és/vagy nagy lokális felszíni topográfiai hullámzás esetén, csak lokális illetve intermedier rendszerek jönnek létre. Az áramképet tehát alapvet en a felszíni topográfiai különbségek határozzák meg, mivel ezek generálják a hajtóer t. Ezért sok esetben, f képpen talajvíz rendszerek esetén a felszíni és a felszín alatti vízgy jt k megegyeznek. A földtani felépítés azonban, amely az áramlási teret felépít összletek heterogenitásából és anizotrópiájából adódik, jelent sen befolyásolhatja a felszín alatti vízáramlási képet és az áramlás intenzitását. A permeabilitás térbeli változásának leggyakoribb geológiai okai: a rétegzettség (vízszintes, illetve d lt), az összefogazódás-kiékel dés, a lencsésség, és a vet k. A felszíni domborzat áramlást gerjeszt szerepét, és a geológiai felépítés módosító hatását, azaz az áramképet és az áramintenzitást - a különböz klimatikus tényez k (csapadék, h mérséklet, széler sség, napsugárzás stb.) révén - az éghajlat is befolyásolja. Humid viszonyok mellett, sokcsapadékú, alacsony evapotranspirációjú területeken, a vízszint a felszín közelében van, így az áramlást er sen meghatározza a felszíni domborzat. Arid területeken viszont, ahol a vízszint több tíz vagy száz méterrel a felszín alatt lehet, alig ismerhet fel az összefüggés az áramlási hálózat és a felszíni topográfia között. 20
1.2.3. A felszíni és felszín alatti vízrendszer kapcsolata A modellezés lehet séget ad a felszíni és felszín alatti vízrendszer kapcsolatának vizsgálatára is. A modellezés alapja egyrészt a rendszerbe történ utánpótlás mértékének és módjának meghatározása. A vízföldtani modellek segítségével azonban választ keresünk a természetes megcsapolódási helyeken a felszín alatti vizekt l függ ökoszisztémák vízigényeinek kérdésére is. A felszín alatti vízt l függ felszíni vízi és szárazföldi ökoszisztémák fennmaradását, a felszín alatti víztestek mennyiségi és min ségi szempontú jó állapotban tartása biztosítja. A fentiek teljesülése az ökoszisztémák szemszögéb l azt eredményezi, hogy: a kapcsolódó felszíni vizekre külön jogszabályban [220/2004. (VII. 21.) Korm. rendelet] megállapított környezeti célkit zések teljesülnek, és a víz hiányából és min ségi változásából adódóan jelent s romlás nem következik be azok ökológiai vagy kémiai állapotában, és a felszín alatti vízt l közvetlenül függ szárazföldi ökoszisztémákat nem éri károsodás. Az elkészül modellek lehet vé teszik, hogy vízmérleg számítás segítségével az adott víztest terhelésének különböz eseteiben vizsgálni lehessen a felszín alatti vizekt l függ ökoszisztémákhoz jutó vízmennyiséget, és ennek valószín leg bekövetkez változásaikor értékelni lehessen az ökoszisztémákra gyakorolt hatását. A felszín alatti vizek min ségi értékelése és így a vizsgálandó ökoszisztémákhoz jutó víz min ségi értékelése nem képezi e modellezési feladat tárgyát, de a modellek megfelel hidraulikai alapot fognak nyújtani az ilyen jelleg vizsgálatokhoz, illetve el készítik a kés bbi, az ökoszisztémákra is kiható szennyez désérzékenységi vizsgálatokat. 21
2. A projektben kiválasztott három modellterület A projekt tárgyát három szlovák-magyar víztest csoport képezi (3. ábra). A mintaterületek kiválasztásánál szempont volt, hogy földtani felépítés szempontjából különböz típusú víztesteket vizsgáljunk. 3. ábra: A projekt által vizsgált víztestek a VKI szerint (1) Felszín alatti víztestek az Ipoly medencében és a vízgy jt szerint hozzájuk kapcsolódó oligocén, miocén hegyvidéki részeken. Az érintett terület nagysága Szlovákiában 198,07 km 2, (Ipel basin), Magyarországon 58,8 km 2 Ipoly-völgy sz kebb körzetére, és 1436,9 km 2 az Ipoly-vízgy jt jére es Börzsöny- és Cserháthegységi területek. Az EU VKI szerinti víztest-kódok: SK 1000800P, HU-p.1.12.1, HU-h.1.8 (2) Felszín alatti víztestek a Szlovák-Karszt (594,6 km 2 ) és az Aggteleki-karszt (492,1 km 2 ) területén. SK200480 K és HU-K.2.2.1. (3) Felszín alatti víztestek a Bodrog vízgy jt jén. Szlovákiában negyedid szaki alluviális üledékek, Magyarországon negyedid szaki és pannóniai alluviális és eolikus üledékek területére. EU-VK kódok SK 1001500P, (max. 1470,9 km 2 ), valamint HU_P.2.4.2 (Bodrogköz 737,7 km 2 )., és HU_P.2.5.2 (Rétköz 565,8 km 2 ). A fenti víztest határokat a Betliar-en és kés bb 2007. május 28-án Pozsonyban tartott harmadik találkozón a modellezés szempontjait figyelembe véve módosítottuk. 22
A modellterületek meghatározásakor els dleges szempont volt a f ként természetes peremekkel lehatárolható, egységes vízforgalommal jellemezhet felszín alatti vízgy jt szemlélet koncepció, mellyel egy régió vízháztartása kielégít pontossággal leírható, jellemezhet. A négy sarokponttal meghatározott technikai modellterület némileg mindig nagyobb ennél, egyrészt azért, hogy szükség esetén a vizsgált modellterület kiterjesztésére maradjon lehet ség, másrészt azért, hogy a szerkesztési eljárásokból adódóan a technikai határok felé kissé bizonytalanabbá váló szerkesztett felszínek, paraméterzónák megbízhatósága a vizsgált területen megfelel legyen. Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgy jt je modellterület Az Ipoly/Ipel-völgy modellezett terület az Északi Kárpát-medence (Északnyugati- Kárpátok) Északi-középhegység tájegységén, Magyarország és Szlovákia területén helyezkedik el. Az Északi Kárpát-medence területéhez soroljuk északon a Kárpátok vonulatainak vízválasztó vonalától az Alföld felé ereszked valamennyi tájegységet, a hegyvidékeket is beleértve. A Kárpát-medence Európa legnagyobb hegységközi medenceegyüttese, amely a miocénben a Kárpátok kiemelkedésével és a bels területek besüllyedésével, majd a pliocén kori Pannon-tenger kiszáradása során alakult ki. A modellezett terület lehatárolása az Ipoly vízgy jt területe és a hozzá tartozó víztestek alapján történt. A magyarországi oldalon a Börzsöny Cserhát Ipoly vízgy jt HU_h.1.8 számú víztest és az Ipoly-völgy HU_p.1.12.1 számú víztest tartozik ide. Földrajzilag Ny-ról K-felé a Börzsöny, a Nógrádi-medence, az Északi-Cserhát és a Karancs tájaira osztható. Az Ipoly völgye választja el a magyar és a szlovákiai területet. A szlovák oldalon a terület É-i részét a Selmeci-hegység D-DK-i lejt i, a Jávoros-hegység D-i lejt i és a Szlovák Érchegység DNy-i része képezi. D-i része a hegységek fel l az Ipoly felé fokozatosan lejt peremhegységeket és hegylábi felszíneket és a Korponai-erd területét foglalja magába: A Ipoly/Ipel-völgy technikai modellterülete sarokpontjainak UTM koordinátáit az 1. táblázat összegzi. UTM X UTM Y minimum 324 800 5 297 650 maximum 418 050 5 370 540 1. táblázat A modellkeret sarokpontjainak koordinátái 23
Az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterület A kutatási és modellezett terület Szlovákia és Magyarország területén helyezkedik el, mely határait nyugaton és délen a Sajó-völgye, északon a karsztosodott mészk felszínek elterjedési határa, keleten a termálkarszt víztest határa mentén húztuk meg. A modellezés szempontjából Aggteleki- és Szlovák-karszt gy jt néven a Pels ci, Szilicei fennsíkot, a Fels hegyet és Alsóhegyet valamint az Aggteleki hegységet értjük, mely kiegészül további kisebb karsztos és nemkarsztos egységekkel. A szlovákiai területrészen a Pels ci-fennsík, a Szilicei-fennsík, a Fels hegy valamint az Alsóhegy északi fele és köztük húzódó Tornai medence tájegységek találhatók. A magyarországi térségen az Aggteleki karszt, délre t le a Galyaság, délkeletre a Szalonnai hegység, a Tornai dombság helyezkedik el. A nyugati, délnyugati határ a Borsodi dombságot szegélyez Sajó völgye. Vizsgálataink fókuszában els sorban a karsztos területek áramlási viszonyai állnak. A modellhatár kijelölését mindkét országban a területet ismer szakért k húzták meg, igazodva a víztest határokhoz, így ezt kiindulási feltételnek fogadtuk el. Az Aggteleki- és Szlovák-karszt technikai modellterülete sarokpontjainak UTM koordinátáit a 2. táblázat összegzi. UTM X UTM Y minimum 444 100 5 342 900 maximum 513 700 5 395 130 2. táblázat A modellkeret sarokpontjainak koordinátái 24