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, 2012 2012. október 17
‘Egyszer fent, egyszer lent’
Hazai hidrogeológiai vizsgálataink és gazdálkodást támogató modellezéseink színtere: •
a talajvizektől
• terjed
a több-ezer mélységű geotermikus rendszerekig
* 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
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) 2010. Konkrét hatásvizsgálat a MÁFI ajánlásainak alapján, a rendelet szerint. (Demonstrációs projekt)
2
A feladat alapvetően a gáztermelés és a szennyezett víz-visszasajtolás együttes hatásának értékelése a térség termál és hidegvíztermeléseire
3
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
Részletek a 3D földtani térmodellből és a 3D áramlási modellből
Részletek a szennyezőanyag transzport modellből
(részletek)
5
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, CO2 mélybeli tárolásának hatásvizsgálatait) elősegíthetik
A kiegészítő speciális vízgeokémiai és izotóphidrológiai mintázások döntő szerepet kapnak a medencebeli modellkalibrációknál
6
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 1993. 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 helyzetű rezervoárok esetében a harmonizált gazdálkodásra. Az MFGI közreműködése megfelelő alap lehet ezekben a kérdésekben is.
7
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
Modell-eredmények: számított talajvízszintek, rétegvíz-potenciálok, termelések figyelembevételével
Modell-eredmények: számított talajvízszintek, rétegvíz-potenciálok, termelések előtti állapotokra, illetve a termelések által okozott depresszióra
9
Az XL Pannon modellben lehatárolt porózus termálvíztestek, melyekre elvégeztük a vízháztartási számításokat, termelésekkel és termelések nélküli állapotokra
Pt.2.4 Pt.2.2
Pt.1.1 Pt.1.2 Pt.3.1
Pt.2.3
Pt.2.1
A hazai porózus termálvíztestek számított vízforgalma Sorszám
Viztest kód
Összbe
Határon be
Határon ki
Kutakon ki
Összki
m3/nap 2
pt.1.1
34146
5536
2358
10712
34146
3
pt.3.1
29641
5752
3769
8923
29641
4
pt.1.2
18530
0
0
2394
18530
5
pt.2.1
90391
7432
1190
80730
90391
6
pt.2.3
27188
10229
625
8192
27188
7
pt.2.4
21010
1481
350
14208
21010
8
pt.2.2
37179
0
0
30057
37179
9
pt.2.5
12694
354
321
0
12694
10
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
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 2001. 43, no. 5: 669–678
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
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
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
16
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
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
A Hévízi tó mennyiségi védelmét biztosító vízgazdálkodási zónák 230000
220000
210000
kt.4.1 termális karszt-víztest k.4.1 (hideg) karszt -víztest
k.1.2.
Pápa
Celldömölk
k.1.1.
200000
Veszprém
Ajka
kt.4.1.
Vasvár
k.4.1.
190000
B
Körmend
Sümeg
Balatonfüred
Zalaszentgrót
180000
k.4.2.
B/a
Tapolca
170000
Kehidakustány
Zalaegerszeg
A
Hévíz Keszthely
160000
150000 450000
460000
470000
480000
490000
500000
510000
kt.4.1.
Termálkarszt víztest
A
A Hévízi-tó közvetlen körzete
k.4.1.
Hideg karsztvíztest
B/a
Zalaegerszeg körzete
B
A termálkaszt víztest egyéb része
520000
530000
Település
540000
Település
550000
560000
Főút
570000
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
György-kút (Szent András Kórház), regisztált vízszintek a webről. Jelzi a napközbeni termelések mértékét
20
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
