A Hidrogeológiai- Mérnökgeológiai Tanszék környezetvédelemmel kapcsolatos kutatásai Dr. Szabó Imre tanszékvezető, egy. docens
www.hidrotanszek.hu
A Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Tanszék kutatási tevékenysége
Hidrogeológia
Vízkutatás-vízgazdálkodás Vízkészletvédelem Vízminőségvédelem Vízbázisok diagnosztikai vizsgálata Karsztvízkutatás Felszín-alatti hidraulikai áramlási problémák
Mérnökgeológia
Mérnökgeológiai, építésföldtani térképezés Talajmechanika Nyírószilárdság-vizsgálatok Környezetvédelem geotechnikai kérdései Felszínmozgásos területek vizsgálata
Környezetvédelem
Hulladéklerakók Szennyezett területek vizsgálata Kármentesítés Transzportmodellezés Kockázatelemzés Térinformatika
AAtanszék tanszékmunkatársainak munkatársainaktevékenységi tevékenységiterülete területe
Nemzetközi kutatási projektek a Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Tanszéken EU-5 Keretprogram: IRON CURTAIN PROJEKT (2002-2004) NATO SQUASH PROJEKT (2001-2004) TEMPUS PROJEKT (1992-1995) Magyar-osztrák TÉT projekt (Miskolc-Leoben) (2000-2001): A talajvízminőséget érintő kockázatok kezelésére vonatkozó stratégiák kidolgozása
Magyar-osztrák TÉT projekt (Miskolc-Leoben) (2003-2004): Szennyezett területek kármentesítésének minőségbiztosítása
Magyar-osztrák TÉT projekt (Miskolc-Leoben) (2005-2006): Geostatisztikai módszerek alkalmazása a szennyezett területek kármentesítésének minőségellenőrzése során
AAnemzetközi nemzetközi projektek projektek partnerei partnerei
Európai Európai Uniós Uniós K+F K+F Projekt: Projekt: Vasfüggöny Vasfüggöny Projekt 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 5th Framework Programme “Quality of Life and Management of Living Resources” EC-Project Contract No: QLK5-CT-2001-01401
A A Vasfüggöny Vasfüggöny Projekt Projekt ((folyt 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, ….)
A A Projekt Projekt 66 mintaterülete mintaterülete A kiválasztott kiválasztott •• A mintaterületeken eltérő eltérő mintaterületeken problémákat eredményez eredményez problémákat vasfüggöny történelmi, történelmi, aa vasfüggöny gazdasági és és környezeti környezeti gazdasági öröksége öröksége Köztük az az egyiken egyiken még még •• Köztük ma isis áll áll aa vasfüggöny vasfüggöny ma
Az Azosztrák-magyar osztrák-magyar tesztterület tesztterület
Urban Water Forest Agriculture 1 Agriculture 2 Reed Grass Területhasználatok Területhasználatok (Landsat (Landsatfelvételből felvételből) )
Partnerek Partnerek (alvállalkozók (alvállalkozók nélkül) 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
AA Szamos-folyó Szamos-folyó határon határon átnyúló átnyúló alluviális alluviális összletének összletének komplex komplex hidrogeológiai hidrogeológiai vizsgálata vizsgálata NATO NATOTudomány TudományaaBékéért Békéértpályázat pályázat(2001-2003) (2001-2003)
SQUASH SQUASHPROJECT, PROJECT,NATO NATOSfP SfP973684 973684
Partnerek: Partnerek:
University UniversityofofLiege, Liege,Hydrogeology HydrogeologyGroup, Group,Department Departmentofof Georesources, Georesources,Liege, Liege,Belgium Belgium Technical University of Bucharest, Technical University of Bucharest,Faculty FacultyofofHydraulic Hydraulic Techniques, Bucharest, Romania Techniques, Bucharest, Romania AAprojekt projektfőbb főbbcéljai: céljai: •a•a határ két oldalán határ két oldalánelhelyezkedő elhelyezkedőrégió régiófelszín felszínalatti alattivízbázisának vízbázisánakhosszú hosszútávú távú mennyiségi és minőségi fenntarthatóságát biztosítani. mennyiségi és minőségi fenntarthatóságát biztosítani. •projektben •projektbenrésztvevő résztvevőpartnerek partnerekaaszoros szorosegyüttműködés együttműködésrévén révénnemzetközi nemzetközi színvonalú tudományos és technikai eredményeket érjenek el. színvonalú tudományos és technikai eredményeket érjenek el. •a•akidolgozott kidolgozotttudományos tudományoseredmények eredményekéséseljárások eljárásoknagyban nagybanhozzájárulhatnak hozzájárulhatnak ahhoz, hogy tovább erősödjék a politikai együttműködés Magyarország ahhoz, hogy tovább erősödjék a politikai együttműködés Magyarországésés Románia Romániaközött közöttaafelszín felszínalatti alattivizek vizektekintetében tekintetébenis.is. •a•aprojekt projektkeretében keretébenmegvalósulhat megvalósulhategy egyhosszú hosszútávú távúmonitoring monitoringprogram program kidolgozása kidolgozása •a•aprojekt projektlehetővé lehetővéteszi tesziannak annakfelmérését, felmérését,hogy hogyaakülönböző különbözőhumán humántevékenységek tevékenységek hogyan befolyásolják a felszín alatti vízbázis mennyiségi és minőségi mutatóit. hogyan befolyásolják a felszín alatti vízbázis mennyiségi és minőségi mutatóit. Ennek Ennekismeretében ismeretébenmeghatározhatók meghatározhatókaahosszú hosszútávú távúvédekezés védekezésfőbb főbbirányvonalai. irányvonalai. •az Ecsedi-láp és a területen található egyéb vizes élőhelyek számára •az Ecsedi-láp és a területen található egyéb vizes élőhelyek számárabiztosítani biztosítaniazaz ökológiai ökológiaivízigényt. vízigényt.
AAvizsgált vizsgáltterület területés ésaaterületen területentalálható találhatóvízkivételi vízkivételihelyek helyek
AAkalibrációs kalibrációsfolyamatban folyamatban lévő lévőregionális regionálisléptékű léptékű áramlási áramlásimodell modell
Hulladékelhelyezés Hulladékelhelyezés
A szivárgási tényező meghatározása boratóriumban (flexibilis falú permeabiméter-triaxiális cella)
-7
1x10
sötétbarna közepes agyag Iv-2 / 2,1-2,3 m
Szivárgási tényező, k [m/s]
k = 8,7 x 10-10 m/s
-8
1x10
-9
1x10
-10
1x10
0
1
2
3
4
Idő, t [nap]
5
6
7
8
2 k < 1×10-9 m/s k > 1×10-9 m/s 100
1.8
93 88
90
A k < 10 -9 m/s kritériumot kielégítõ mérések aránya [%]
Térfogatsûrûség, ρ d [g/cm 3 ]
1.9
1.7
1.6
1.5
1.4
Gyáli hulladéklerakó 1.3 10
12
wopt=15,5% 14 16
82
81
76
80 70 60 50 38
40 30
GYÁL
20 10 0
18
Víztartalom, w [%]
20
22
A gyáli lerakón mért szivárgási tényező értékek a víztartalom és térfogatsűrűség függvényében
24
-2
0
2
4
6
Az optimális víztartalomtól való eltérés [%]
8
10
A vízzárósági kritériumnak megfelelő k-tényező értékek százalékos megoszlása a wopt-tól való eltérés függvényében (Szabó A. – Szabó I )
belépés
kilépés
A k-tényező helyszíni mérése infiltrométerrel 1000
826
100
t=2500 667
600
k > 1E-09 m/s
80
3,8 %
60
428 96,2 %
400
255
40
242
GYÁL
200
82
20 0
0
0 2x10
-10
4x10
-10
6x10
-10
8x10
-10
1x10
-9
Szivárgási tényezõ, k [m/s]
2x10
-9
4x10
-9
Eloszlás [%]
Mérések száma [db]
k < 1E-09 m/s
800
ka
d ∑ = d ∑k
i i i
Alternatív Alternatív szigetelőrendszerek szigetelőrendszerek vizsgálata vizsgálata
- Bentonitszőnyegek - Keveréktalajok - Vízüveggel kezelt talajok (Hydrostab)
-9
1x10
A típusú GCL Plagioklász 2%
Na-montmorillonit
Kaolinit 3%
Illit
Amorf 4%
Kvarc 3% Krisztobalit 25%
Krisztobalit Kvarc
Szivárgási tényező, k [m/s]
A típusú GCL (por töltet) A típusú GCL (granulátum töltet)
Plagioklász
σh = σn = 30 kPa -10
1x10
σn = 80 kPa σh = 30 kPa -11
1x10
Kaolinit
B típusú GCL Plagioklász 5% Kvarc 5%
Goethit 3%
Amorf
0
Gipsz Kvarc Plagioklász
Gipsz 1%
Goethit Amorf Na-montmorillonit 81%
2
3
4
Idő, t [nap]
5
6
1x10-9
Na-montmorillonit
Amorf 5%
1
A szivárgási tényező értéke az „A típusú” bentonit szőnyegnél normál terhelés mellett, illetve anélkül Szivárgási tényező, k [m/s]
Na-montmorillonit 59%
Illit 4%
A típusú GCL (por töltet) A típusú GCL (granulátum töltet) B típusú GCL
σn = 30 kPa
1x10-10
1x10
-11
0
1
2
3
4
5
6
7
Idő, t [nap]
8
9
10
11
12
13
A
A C C+a B
B
B+a
C A mentett oldalon kilépő kumulatív szennyezőanyagmennyiség és a belépő szennyezőanyag-mennyiség arányának alakulása az idő függvényében az adszorpció figyelembevételével ill. elhanyagolásával
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.
A próbaterület A próbamező parcellái (10-10 db)
A bentonit terítése:
- műtrágya szórógéppel - finisherrel
8-12 % bentonit-homok keverési arány 60-112 t/parcella bentonit hozzáadás
Hydrostab® Hydrostab®
összetétel összetétel
Vízüveg Égetési pernye Szennyvíz iszap 1,2-1,5 % 6-9 % Szárazanyag tartalom > 30%
40-45 % 45-50 %
Szemcsés/szennyezett talaj (D<16 mm)
1,00E-08
AAszig. szig.rendszer rendszerfelépítése felépítése
leachete leachete
k [m /s]
Rekultivációs réteg drénréteg geomembran 2x25 cm Hydrostab+geotextilia
dest. water dest. water rain water rain water
Kísérleti körülmények: 56 nap víznyomás nélkül 56 nap h=100 cm vízoszlop mellett Mintamagasság: 10 cm Mintaátmérő: 15 cm Hidr. gradiens: i=10
1,00E-09
Kiegyenlítő- és gázdrén
HULLADÉK
1,00E-10 0. hónap h=0
2. hónap h=100
4. hónap h=0
6. hónap h=100 desztillált víz
8. hónap h=0 esővíz
10. hónap h=100
csurgalékvíz
stb.
96. hónap h=100
Alternatív Szigetelőrendszerek költségelemzése
50 € 45 € 40 € 35 € 30 € 25 € 20 € 15 € 10 € 5 € - €
Total costs 1
1
GC L
2
Construction costs
1
ar y
1
e
Transfer costs
em Ge om
Ge o
m
em
br an e
2
br an e
Ca pi ll
on it Be nt + Sa nd
GC L
D
ec re e
1
Material costs
Hulladéklerakók Hulladéklerakók vízháztartásának vízháztartásának vizsgálata vizsgálata (HELP) (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)
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
A VÍZHÁZTARTÁSI VIZSGÁLAT EREDMÉNYEI AZ ISZAP SZIVÁRGÁSI TÉNYEZŐJÉNEK FÜGGVÉNYÉBEN
Az iszaprétegen átszivárgó vízmennyiség [mm/év]
150.00
Nincs lezárás, rendezetlen állapot
140.00 130.00
Nincs lezárás, füvesítve
120.00 110.00
Nem veszélyes hulladéklerakók
100.00 90.00
Veszélyes hulladéklerakók
80.00 70.00
Bentonitszőnyeg
60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 5×10-8
1×10-8
5×10-9
1×10-9
"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
5×10-10
1×10-10
5×10-11
1×10-11
Az iszap szivárgási tényezője
k [m/s]
Vízbázisvédelem Vízbázisvédelem
Gyöngyös-Atkári Vízmű hidrogeológiai védőidomának meghatározása Az V/-1 vízadó telepbe érkező áramvonalak 5 és 50 éves elérési idő esetén (17 000 m3/d víztermelés mellett)
Transzportmodellezés Transzportmodellezés Havária esetén a talajvízben várható fűtőolaj koncentrációk BOSCH EGER, 2004.
1év 1év
10év
10év
5év 5év
15év
20év
Transzportmodellezés Transzportmodellezés
Karsztvíz Karsztvízmonitoring monitoringrendszer rendszer(Bükk-hegység) (Bükk-hegység)
-235
544,9
-240
539,9
-245
534,9
-250
529,9
-255
Vízszint [mBf]
Vízszint a terep alatt [m]
Vízszintek a Nagyvisnyó, Nv - 17 (= Nv - 8) megfigyelőfúrásban 1992-től kezdődően
524,9
Az 50 mm-nél nagyobb csapadékösszegű időszakok vízszintemelő hatása Nv - 17, 1993.05.01-2002.05.01. 12
-260 1993.01.01
1994.01.01
1995.01.01
519,9
1996.01.01
Fajlagos vízszintemelkedés [cm/mm]
1992.01.01
1997.01.01
1998.01.01
1999.01.01
2000.01.01
2001.01.01
2002.01.01
2003.01.01
10
mé rt
havi átlag
valósz ínűsíthető
8 6 4
Az eddigi legnagyobb vízszintcsökkenés Nv - 17 megfigyelőfúrásban
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
544,0 542,0
Vízszint [ mBf ]
540,0
Nv-17 (napi átlagok) Az Nv-17 adatainak közelítése 6. fokú polinommal
200
2 210
0
0
220 230 240 Január
30
250 260 Február
Március 90
-237,9
-241,9
536,0
-243,9
534,0
-245,9
532,0
-247,9
530,0
-249,9
528,0
-251,9
526,0
-253,9
524,0
-255,9
522,0
-257,9
Május 120
Június 150
Július 180
Napok
-239,9
538,0
A tényleges m érés ideje
Április
-235,9
60
Vízszint a terep alatt [ m ]
Napok szám a
AugusztusSzeptem berOktóber Novem ber Decem ber 210
240
270
300
330
360
A HOLLÓHÁZAI felszínmozgások geotechnikai vizsgálata
A mérnökgeofizikai szondázás (ELGOSCAR) eredményei
A HOLLÓHÁZAI felszínmozgások geotechnikai vizsgálata Állékonyság vizsgálat
375 370
360 355 350
1: törmelékes görgeteges nyirok
345 340 335
2: dácit görgeteg
Török patak
Magasság (mBf)
365
Dózsa Gy. u.
380
Kossuth L. u.
HOLLÓHÁZA, ÉSZAKI TERÜLET A vizsgált szelvény definiálása
3: riolit tufa 3 4: agyag 2 5: riolit tufa 2
330
6: agyag 1
325 320 -50
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
Távolság (m) HOLLÓHÁZA, ÉSZAKI TERÜLET Állékonyságvizsgálat 1. eset Talajvízszint: a felszínen
1.2
380
Jelmagyarázat
1.15
375
1. eset 2 eset 3. eset
HOLLÓHÁZA ÉSZAKI TERÜLET Állékonyságvizsgálat 3. eset Talajvízszint: a felszín alatt 16m
365
380 375
350
F=1.023
345 340
370 365
335
360
330 325 320 -50
0
50
100
150
200
250
Távolság (m)
300
350
400
Magasság (m)
Magasság (mBf)
360 355
Biztonsági tényező [-]
370
1.1
1.05
355
1
350
450345
F=1.179
500
340
0.95
335
0
330
10
Vízszintsüllyesztés [m]
325 320 -50
5
0
50
100
150
200
250
Távolság (m)
300
350
400
450
500
15
20
HULLADÉKLERAKÓ HULLADÉKLERAKÓÉS ÉSÁLLÉKONYSÁGVIZSGÁLAT ÁLLÉKONYSÁGVIZSGÁLAT
(a mozgások előrehaladása 3 hét alatt)
Az AVAS domb mozgásmegfigyelő hálózatának mérése
2001
2002
92i inklinométeres kút
Összesen Összesen11 11db dbink. ink.kút, kút, 20db. tv. megfigyelő kút 20db. tv. megfigyelő kút
A Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Tanszék konferencia kiadványai Nemzetközi konferencia kiadványok
Hazai konferencia kiadványok
A Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Tanszék oktatói által az elmúlt 10 évben írt könyvek, egyetemi tankönyvek Hidrogeológia, mérnökgeológia
A Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Tanszék oktatói által az elmúlt 10 évben írt vagy közreműködésükkel készült könyvek, egyetemi tankönyvek Környezetvédelem
A Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Tanszék konferencia kiadványai Nemzetközi konferencia kiadványok
Hazai konferencia kiadványok
Köszönöm a figyelmet!
Szabó Imre 46-565-076
[email protected]
www.hidrotanszek.hu
Köszönöm a figyelmet! Szabó Imre 46-565-076
[email protected]
