27
A magyar-szerb határral osztott porózus hévíztest numerikus szimulációja észlelő-rendszer kiépítése szempontjából Kárász Dávid - Hajnal Andor Szegedi Tudományegyetem, Természettudományi és Informatikai Kar, Ásványtani, Geokémiai és Kőzettani Tanszék, 6711. Szeged, Egyetem u. 2-6. Összefoglalás:
A dolgozat célja a 2008-ban készített „Egyesített 3D hidrodinamikai modell a felszín alatti vizek használatának fenntartható fejlesztéséhez a magyar-szerb országhatár menti régióban (Interreg Ill/a HUSER 0602/ 131)" című tanulmányban (Stevanovic, 2011) közzétett 3D hidrodinamikai modell pontosítása, különös tekintettel a hévíztároló pannóniai rétegek hidrodinamikájára. Cél a vizsgált terület fő hévíztároló pannóniai képződményeinek pontosabb modellezése. A kutatás keretében elkészült a határ menti régió egységes földtani felépítésének képe, mely a modellszámítások alapjául szolgált. Az érintett területen található különböző vízkivételi objektumok adatait (víztermelő kutak, hévíz kutak), és a terület földtani felépítését bemutató mélyszelvényeket magyar részről az Alsó-Tisza Vidéki Környezetvédelmi és Vízügyi Igazgatóság (ATIKÖVIZIG), valamint a Magyar Állami Földtani Intézet, szerb részről a Szabadkai Vízművek, illetve az Újvidéki Tartományi Titkárság bocsátotta rendelkezésünkre. A vizsgálat a jelenlegi ipari és lakossági vízfelhasználás mellett mutatja meg a vízkivételek hatás-keresztmetszetét az érintett vízadókban. Szcenáriók készültek a vízkészletet terhelő jelenlegi-, és távlatban lehetséges vízkivételekről olyan esetekben, amikor a kitermelt vízmennyiségeket 25, illetve 50 %-kal növeltük. Végcélként a tanulmány javaslatot tesz egy esetleges hévíz-észlelő (monitoring-) rendszer optimális elhelyezésére a határ menti régióban.
Bevezetés Civilizációnk rohamos technikai fejlődése fokozódó energia-igényeket támaszt. Napjainkra ezen igények kielégítésére számos alternatív energiaforrás áll rendelkezésre, a környezetkárosító és kimerülőben lévő fosszilis energiahordozók mellett. Alternatívnak tekintjük azokat az energiaforrásokat, melyek természetes úton, rövid idő alatt újratermelődnek és hosszú távon, fenntartható és környezetkímélő módon nyerhető ki belőle energia. Ezen energiahordozók feltárása, hatékonyságuk optimalizálása napjaink egyik központi kutatási területe. Magyarország számára, adottságait tekintve, az egyik legoptimálisabb megújuló energiaforrás a geotermikus energia. Hazánk köztudottan világviszonylatban is jelentős hévízkinccsel rendelkezik (Szanyi, Kovács 2010). Ennek oka a Kárpát-medencének a környezetéhez viszonyított magas geotermikus gradiense, és a kiváló víztartó képességű hévíz -tároló kőzetek nagy vastagsága. A Kárpát-medence egyik legkedvezőbb geotermikus adottságokkal rendelkező területe a magyar szerb-román határvidéken fekszik. Jelen tanulmány részletesen a magyar-szerb határvidék hévíz-gazdálkodásával foglalkozik, Szeged és Szabadka (Subotica) környezetében. A kutatás keretében általunk modellezett terület pontos lehatárolása a Víz Keretirányelv előírásai alapján meghatározott porózus felszín alatti víztest határok figyelembe vételével történt meg. A 2852 km2-es modellterület a Tisza-vízgyűjtő déli részét alkotó (p.2.11.1), valamint az Alsó-Tisza völgyi (p.2.11.2) víztestek, továbbá az ezekhez a határ szerbiai oldalán kapcsolódó felszín alatti (CS-DU 10) víztest határán fekszik (/. ábra). Szerkezet-földtanilag a terület a pannóniai korú Makó-Hódmezővásárhelyi árok, mint alföldi neogén részmedence nyugati felén húzódik. Kutatásunk célja hidrodinamikai modell segítségével bemutatni, az országhatár környezetében jelenleg és a jövőben várható hévíz-kivételek hatását, továbbá egy olyan határ menti hévíz monitoring rendszer tervezése, amely hatékonyan képes jelezni a határ két oldalán történő hévíz-kivételek hatásait a régió hévízkincsére. Ezzel segítséget nyújtva a két ország között feltétlen szükséges együttműködéshez, regionális tervezéshez, a hosszú távon fenntartható hévíztermelés érdekében. A tanulmány egy 2008-ban készített „Egyesített 3D hidrodinamikai modell a felszín alatti vizek használatának fenntartható fejlesztéséhez a magyar-szerb országhatár menti régióban (Interreg Ill/a HUSER0602/ 131)" című tanulmányban (továbbiakban „HUSER" tanul-
mány) közzétett 3D hidrodinamikai modellre épül (Stevanovic, 2011), a régióban nagy vastagságban előforduló és a hévíz-készlet túlnyomó részét raktározó felső-pannóniai rétegek hidrodinamikájára koncentrálva,
725000 750000 •MM Oootft - Map dacaffiX*»«ü. Tote
1. ábra: A vizsgált terület és környezetének térképe A földtani környezet bemutatása A területtel foglakozó szakirodalom szemléletmódjában és részletességében jelentősen eltér a határ két oldalán (Kőrössy 1984, Juhász 1998, Magyar 2010). Jelen tanulmányban a jóval részletesebb magyar szakirodalom nevezéktanát használjuk, kiterjesztve azt a szerbiai oldalra is. A régió legjobb hévíztároló rétegeinek fejlődéstörténete a pannóniai korszakkal veszi kezdetét, mely a magyar szakirodalomban (Kőrössy 1984, Magyar 2010) a szarmata végétől a pleisztocénig tartott. Korábban a Parathetys egyik tengerága borította a területet, mely mintegy 12 millió évvel ezelőtt végleg lefüződött a világtengerről a pannon medence peremeinek kiemelkedése és egy eusztatikus tengerszint-esés következtében. Az elzáródás után megindult az elzáródott tó kiédesedése és feltöltődése a peremi kiemelkedések felől. A tenger kiédesedéséig tartó időszakot a szakirodalom a pannóniai
28
korszak alsó-pannóniai emeletének nevezi. Az alsó-és felsőpannóniai határ egy diakrón fácies-határ, azaz nem egykorú az egész medencét tekintve, hanem a feltöltődési irányok felől fiatalodó fácies-határnak tekinthető (Magyar 2010). Az alsó-pannóniai rétegekből feltárható vizek magas hőmérsékletűek és enyhén sósak, mennyiségük azonban meg sem közelíti a folyami behordásból származó kedvezőbb tulajdonságú felső-pannóniai rétegekben tárolt hévizek menynyiségét. A modellterület viszonylag későn, az időszak végére töltődött fel, főleg az északnyugati fő behordási irányból, ezért itt jelentős vastagságot érnek el a pannóniai üledékek. Az alsó-pannóniai korszakban képződött kemény márgák és homokkövek lényegesen rosszabb víztároló képességűek, mint a homokosabb felső-pannóniai összletek. A vizsgált terület hévíz-kútjai a felső-pannóniai formációkat szürőzik, ezért ezeket részletesebben is bemutatjuk. A legkedvezőbb vízföldtani tulajdonságokkal az alsópannóniai rétegekre közvetlenül települő Újfalui Formáció rendelkezik, melynek átlagos vastagsága a területen 3-400 méter..Kedvező vízadó képességét a vastag finom és középszemű homokrétegeinek köszönheti. Jellemzően 5 m-nél vastagabb pelites betelepülés nem jelentkezik a homokrétegek között. Kedvezőtlenebb tulajdonságúnak tekinthető, a területen nyomozható két fiatalabb, egymáshoz hasonló kifejlődésü felső-pannóniai összlet, a Zagyvai és Nagyalföldi Formáció. Mindkettő vékonypados kifejlődésű, agyag, aleurolit és homok rétegek monoton váltakozásából álló formáció, melyekben a pelitek dominálnak. A Nagyalföldi Formációt döntően a benne található gyakoribb tarka agyag betelepülések és paleotalaj rétegek alapján különíthetjük el a Zagyvai Formációtól, ami miatt még kedvezőtlenebb a vízadó képessége (Juhász 1998). A Nagyalföldi Formáció tulajdonságai alapján a felső-pannóniai és kvarter rétegek határán képződött levanteinek nevezett átmeneti rétegekkel mutat szoros rokonságot. A legjobb vízadók a területen a kvarter rétegek, viszont ezeknek csupán jelentéktelen része fekszik a 30 °C-os izotertma alatt, így hévíz-készletük szerény. Vízföldtani szempontból az Alföld egy nagy hídraulikailag folytonos, egybefüggő áramlási rendszer (Erdélyi 1976, Tóth és Almási 2001). Az áramlás iránya a felszín alatti potenciáltértől függ oly módon, hogy a víz a nagyobb potenciálú helyek fel Dl a kisebb felé áramlik. Erdélyi Mihály (1976) a pannon medencét hidrodinamikai szempontból két áramlási rezsimbe osztotta. Feltételezése szerint a felsőpannóniai rétegek talpáig egy gravitációs áramlási rendszer létezik, míg az alsó-pannóniai rétegek crGteljcs vízzáró rétegei alatt egy izolált, regionális kompressziónak kitett túlnyomásos áramlási rezsim működik. A két rendszer között éles az átmenet, 10-20 m-en akár 15-20 MPa nyomáskülönbség is előfordulhat (Tóth, Almási 2001). A feszín alatti potenciáltérre a rétegek geometriája is hatással van. Beáramlási területnek nevezzük azokat a területeket, ahol egyre mélyebbre fúrva a kutak vízszintje is egyre alacsonyabb. Itt a potenciáltér lefelé gyengül és a víz gravitációsan lefelé szivárog. Ez jellemző modellterületünk nyugati, illetve déli részére. Szeged és tőle keletre eső területek kiáramlási területként működnek, azaz egyre mélyebbre fúrva egyre magasabban találhatók a kútvíz-szintek, vagyis itt a víz felfelé szivárog. Ennek köszönhetők Szeged ártézi hévízkútjai. A vizsgált terület igen kedvező geotermikus adottságokkal rendelkezik, amit a földkéreg Pannon medence alatti kivékonyodásával magyarázhatunk. Ennek eredményeként a felszínen mért hőfluxus 90mW/m 2 körüli, ami 50 %-kal magasabb az európai átlagértéknél. Európában a Kárpátokon
HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2012. 92. ÉVF. 4. SZ.
túli területek reciprok geotermikus gradiense 30-33 m/°C, míg az Alföld mélységi vizeié 18 m/°C (Kőrössy 1984). Magyarországon a rétegvizek 30°C feletti kifolyó hőmérsékletű válfaját nevezzük hévíznek. Modellterületünk porózus rétegeiből néhol akár 80-100 °C-os vizet nyerhetünk. A modellterület vertikális felosztása szelvények segítségével A modellterület vízadó és vízzáró rétegekre való felosztásához 5 szelvényt készítettünk a Surfer 8.06 (Copyright © 1993-2002, Golden Software, Inc.) és a Grapher 6.3.28 (Copyright ©1992-2005, Golden Software, Inc.) szoftverek segítségével, melyekben az összlet kútjainak szürőadatai alapján igyekeztünk vízadókat lehatárolni. Az érintett területen található különböző vízkivételi objektumok adatait (víztermelő kutak, hévíz kutak) magyar részről az Alsó-Tisza vidéki Vízügyi Igazgatóság, szerb részről a Szabadkai Vízművek, illetve az Újvidéki Tartományi Titkárság bocsátotta rendelkezésünkre. Felhasználásra került továbbá a modellterület felszínének, a kvarter réteg talpának valamint a felsőpannóniai réteg talpának a „HUSER" tanulmány modelljéből rendelkezésünkre bocsátott gridfelszíne. A lehatároláshoz segítségünkre volt, egy a MAFI által készített mélyszelvény is, mely a terület északi peremén fut nyugat-keleti irányban (Mélykút-Szeged), továbbá a rétegekben elkülöníthető formációkról létező irodalom (Juhász 1998). A szelvények nyomvonala a 2. ábrán látható. Az általunk szerkesztett réteg-geometriát a Domaszék-Szeged szelvény segítségével mutatjuk be (3. ábra).
m m SzBged
SzaSáí 30 km
2. ábra: Szelvény-nyomvonalak A felhasznált adatok alapján, ahogy az a 3. ábrából kitűnik, a modellterületet vertikálisan 11 rétegre osztottuk. A legfelső modellezés-technikai réteget, mely a felszíntől a kvarter réteg talpáig terjed, egységesen vizadónak vettük (K al). A felső-pannóniai összletet a rendelkezésünkre álló tető- és talpgridek segítségével a kútszűrők alapján 4 vízadó és 4 vízzáró rétegre osztottuk . A lehatárolt rétegfelszíneket geostatisztikai módszerekkel a már említett programok segítségével kaptuk meg. Modellünk alapján a 8 felső-pannóniai rétegből a felső 5, a területen vastagabb elterj edésü Zagyvai Formációnak felel meg, melyet 2 vízadó (Zal, Za2) és 3 vízrekesztő réteggel jellemzünk (Rl, R2, R3). Az alsó 3 réteget a vékonyabb, de kedvezőbb vízadó képességű Újfalui Formációnak feleltetjük meg, melyet 2 vízadó (Ual, Ua2) és 1 vízzáró (R4) réteggel építettünk fel. A legalsó két réteg (R5, Pal) modellezés-technikai jelentőségű, és az alsó-pannóniai rétegsort reprezentálja. A rendszer alapvetően a felső-pannóniai összlet modellezésére készült, a modellezés-technikai rétegek feladata biztosítani a kapcsolatot a szomszédos alsó-pannóniai és kvarter rétegek felé.
JCÁRÁSZ^^HAJNAL^^^nia^ar-sz^
29
D o m a s z é k - S z e g e d N Y - K szelvény
Jelmagyarázat - kvarter réteg
- vízadó ríli'B (leKö-pannon) - vízrekesztó rcteg (felsö-pannon) - ví/.rvkcs/IO rélcg (alsó-pannon) - aljzat - vízadó réteg (alsó-pannon) - csövezett kút - szfirö
3. ábra: Domaszék -Szeged szelvény hogy azt a földtani részben említettük. A modell-paraméteA modell felépítése rek meghatározásánál tehát el kellett érnünk, hogy a kalibA hidrodinamikai modell elkészítéséhez, valamint az áramlás törvényszerűségeinek meghatározásához a Procesrálás után, a modell első, kutak nélküli futtatásánál ez a tasing MODFLOW Pro szoftver környezet 7.0.17 (Copyright pasztalati tény rajzolódjon ki. ©2002-2003 WebTech, Inc.) verzióját használtuk. Egy moA peremfeltételek optimális megválasztásával kalibráldell arra való, hogy a valóság egyszerűsített leképzésén ketuk a modellt. A kalibrációhoz az 1970-es években, még viresztül megbízható adatokat szolgáltasson a természetben eszonylag bolygatatlan állapotban mért vízszint értékeket lőforduló folyamatok tulajdonságairól. Akkor jó egy mohasználtuk. A modellben GHB (General Head Boundary) dell, ha kellően összetett a modellezni kívánt természetes peremeket alkalmaztunk a 3., 5., 7. és 9. modell-rétegekben. folyamatok megbízható leképzéséhez, és elég egyszerű, A GHB peremfeltétel-típus a peremi cellákban szükség esehogy értelmezhető eredményeket szolgáltasson. Modellünk tén nyomásszint változást is megenged, a cella vízmérlegét ebben a szellemben készült. A modellterületet horizontáliaz ott kialakuló depresszióval arányos mértékben változtatsan 500x500 m-es cellákra osztottuk, melyeket a kutak körva meg. Ezen elemekben a peremi és a szomszédos cella nyezetében 100x100 m-esre sűrítettük. Az általunk használt közötti vízforgalom mértékét egy arányossági tényező és a modellező program a véges differencia elvén működik, az perem melletti cellában kialakult vízszint és a peremre megáltala számított hidrogeológiai paramétereket a cellák köadott fiktív vízszint közötti eltérés határozza meg. Minél nazepére becsli. A rétegek horizontális és vertikális szivárgási gyobb az arányossági tényező, illetve a vízszint-különbség a tényező értékeit szakirodalmi adatok alapján határoztuk modell peremén, annál nagyobb a betáplált vagy megcsameg. A porozitás értékeit a szivárgási tényező és az effektív polt vízmennyiség. Végtelen arányossági tényezővel állanporozitás közötti tapasztalati függvénykapcsolat alapján dó nyomásszintü, zérus tényezővel vízzáró peremként is számítottuk. A rétegek hidraulikai paramétereit az 1. tábláhasználhatjuk a GHB cellákat. zatom mutatjuk be. A modell futtatása, a szcenáriók kiértékelése A kutatás keretei között arra kerestük a választ, hogy a 1. táblázat: Modellrétegek paraméterei jelenlegi hévízkivételek milyen depressziókat okoznak a teKor Szivárgási tényező, m/d Szabad Modell Rétegrület felső-pannóniai vízadóiban, illetve milyen depressziók hézagréteg típus VízFüggőtérfogat szintes leges várhatóak egy esetleges jövőbeni 25 %os, illetve 50 %-os termelés-növekedés estén. A jelenlegi állapot esetén a víz1,54 0,0032 0,2 Kai Vízadó O használók által bevallott, illetve az egyes termelő kutakra az RÍ Vízrekesztő 0,0095 0,000085 0.1 1,04 0,0017 0,18 Zal Vízadó engedélyezett vízkitermelési ráták alapján becsült vízterme0,0095 0,000085 0,1 R2 Vízrekesztő lésekkel számoltunk, egyenletes hozamú teljes évi termelést 1,04 0,0017 0,18 Vízadó Za2 feltételezve. A modellezett területen ez jelenleg mintegy Pa2 0,0095 0,000085 0,1 R3 Vízrekesztő 28,5 millió m3/év hévíztermelést jelent. A jelenlegi vízkivé1,04 0,17 0,15 Ual Vízadó telek, illetve az 50 %-os termelésnövekedés esetén számított R4 Vízrekesztő 0,0095 0,000085 0,1 depressziókat a 4. (Zagyvai Formáció vízadói), illetve az 5. 1,04 0,0017 0,15 Ua2 Vízadó ábra (Újfalui Formáció vízadói) szemléltetik. Vízrekesztő Pal 0,0057 0,000025 0,1 R5 0,62 0,00093 0,13 Az ábrákon jól látszik, hogy a vízadókban a legerőteljeVízadó Pal sebb leszívást a Szeged környéki vízkivételek okozzák jeA kezdeti nyugalmi nyomásszintnek a kvarter réteg nyulenleg és várhatóan a jövőben is. A leszívások Szeged körgalmi nyomásszintjét adtuk meg. Ezeket az értékeket lemányékén egyetlen nagy depresszió-tölcsérré nőnek, ami jócssoltuk a felső-pannóniai vízadókba is, ily módon biztosítva kán kiterjed a szerbiai terület alatt. Leginkább ezen a terülea hidrosztatikus nyomást. A legalsó alsó-pannóniai vízadó ten képzelhető el intenzív termelésnövekedés a kiterjedt hő rétegben 100 m-es vízszintet definiáltunk. Ezzel állandó piac és a rendelkezésre álló infrastruktúra miatt. A szerb olnyomásúvá (túlnyomás) tettük az alsó-pannon vízadóját. Edali vízkivételek egyelőre főleg a magyarkanizsai fürdőhöz, zek a kezdeti vízszintek még nem reprezentálják megbízhailletve a kvarterben szürőzött, de a pannon tetejére is hatást tóan a területet, ugyanis a felső-pannóniai rétegek is, külögyakorló szabadkai vízműhöz kötődnek. Ezek a kivételek enösen Szeged környékén, a mélység felé növekvő mértékgyelőre kevésbé terhelik a térség hévízkészletét, ugyanakben túlnyomásosak, részben a rétegek geometriája miatt, a-
HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2012. 92. ÉVF. 4. SZ.
30
kor a kiváló geotermikus adottságok és a jelentős szabadkai hőpiac jelenléte valószínűsíti egy esetleges jövőbeni, a mo-
deli keretein is túlmutató termelésnövekedés bekövetkezését a régió szerbiai oldalán. 50
Za1: alap
45 Hun_Za1_2 • : Hun_Za1_1
140 Srb_Za1_1^
Sr6JÍa1_2
V
"
\
/
35
30 730000
74JÄ00
25 Za2: alap
20 Hun_Za2„2 Hun •Za2_1
CO
v
Srb_Za2_1
o
I / ">
y
Hun Za2 1 •
SrB t a l 2
7300C»
j—
•><Sóoo
s
740000
^
15
• ».rS ** \ Srb Za2
l - .
700000
„'
710000
'
•
s
S r í "Ía2 2
770000
10
'
730000
740000
Leszívás kontúr (m)
Országhatár
Megfigyeíókút
4. ábra: A Zagyvai formáció vízadóiban jelenleg, illetve 50 %-os termelés növekedés esetén tapasztalható leszívás értékek kontúrtérképei 50
45 Hun_Za1_2 Hun Za1 1
40 •jiím
Srt_ía1_2 1
35
30
25 Za2: alap
20 Hun_Za2_2
Hun Za2 2
Hun »Za2 1
1 •jdcOD
** \ SrB>a2_21
Srb Za2
730M0
s
/
740COO
00
690000
V
SrB ~Za2 2 V
Srb_Za2_1
700000
710000
^
15
10
720000
Leszívás kontúr (mi
Megfigyelőkút
5. ábra: Az Újfalui formáció
Országhatár
vízadóiban jelenleg, illetve 50 %-os termelés növekedés esetén tapasztalható leszívás értékek kontúrtérképei
31
Az észlelő (monitoring) hálózat elhelyezése, konklúzió A legnagyobb leszívások közelében megfigyelőkút hálózatot terveztünk a modellen belül, hogy a potenciometrikus szinteket, valamint a leszívás (depresszió) értékeket most és a jövőben megfelelően nyomon követhessük. A megfigyelökút hálózat négy kút-csoportból áll. Egy csopor-
ton belül a kutak egymás mellett pánsípszerűen helyezkednek el, úgy, hogy minden felső-pannon vízadó réteget egy kút szürőzi. A megfigyelőkutak elhelyezkedését szintén a 4., illetve 5. ábra mutatja vízadónként. A modell szimulációk során kapott leszívás értékek alakulását a termelés-növekedések hatására a 6. ábra mutatja kútcsoportonként.
6. ábra: A kútcsoportok megfigyel
kútjaiban tapasztalt leszívás értékek alakulása a termelésnövekedések hatására a modellben. A diagramokról kedő hévízszint csökkenések megbízható követése diaeramokról leolvasható, hogy hosv jelenleg, ielenlee. és a modellmeebízható nyomon nvomon ki ben előrevetített jövőben is az Újfalui Formáció vízadóiérdekében. ban található a hévízkivétel súlypontja a régióban. A legjobKöszönetnyilvánítás Megköszönjük a Szegedi Tudományegyetem Ásványtani, Geokéban terhelt vízadó általában az Ua2-es réteg, míg a legkimiai és Kőzettani Tanszékének, hogy rendelkezésünkre bocsátotta a sebb leszívások a Zal-es rétegben tapasztalhatóak a kútcsomodellezéshez szükséges szoftver környezetet. Köszönettel tartozunk a portok adatait vizsgálva. Az Srb l-es kútcsoport távolabb Szabadkai Vízmüveknek, az Újvidéki Tartományi Titkárságnak és az helyezkedik el a másik 3 kútcsoporttól, valamint a Szeged Alsó-Tisza vidéki Vízügyi Igazgatóságnak a területen található vízkikörnyéki jelentős hévízkivételi helyektől, ezért itt nincs vételi objektumok adataiért. Végül, de nem utolsó sorban, köszönjük nagy különbség az egyes vízadók leszívás értékei között. dr. Szanyi Jánosnak a modellezéshez nyújtott szakmai segítségét. A tanulmány a Nemzeti Technológiai Program DA-THER2-TECH 08Szembetűnő, hogy ennél a kútcsoportnál nagyobb a Zal-es A4/2-2008-0174 számú pályázat támogatásával készült. vízadó terhelése, melyet a Szabadkai Vízművek kvarterben Irodalom szűrőzött jelentős vízkivétele okoz, mely hatással van a Erdélyi, M. 1979: A Magyar Medence hidrodinamikája.-Vituki, 28 Zagyvai Formáció felső vízadójára is. Grenerczy, Gy., Kenyeres, A., Fejes, I. 2000: Present crustal movement and strain distribution in Central Europe inferred from GPS measurements.Az egyre intenzívebben termelt rétegek visszatöltődése Jumal of Geophysical Research, 105, 21835-21846 természetes úton igen lassan megy végbe, ugyanis nem áll HUSER Tanulmány 2008: Egyesített 3D hidrodinamikai modell a felszín arendelkezésre korlátlan mennyiségű víz sem a felszín felől, latti vizek használatának fenntartható fejlesztéséhez a Magyar-Szerb orsem a szomszédos területekről. szághatár menti régióban, Kézirat, ATIKÖVIZIG adattár, p. 85 Juhász, Gy. 1992: A pannóniai (s.l.) formációk térképezése az Alföldön: elEbből következik, hogy a jövőbeni gazdaságos vízkivéterjedés, fácies és üledékes környezet. Földtani Közi. 122/2-4 ,133-165 teli lehetőség megőrzése érdekében a kitermelt vízmennyiJuhász, Gy. 1998: A magyarországi neogén mélymedencék pannóniai képséget az adott vízadóba vissza kellene sajtolni, ami mára ződményeinek litosztratigráfiája.-In: Bérezi, I. & Jámbor, Á. (eds): MaMagyarországon törvényi kötelezettséggé vált (Szanyi et al. gyarország geológiai képzHdményeinek retegtana. MOL Rt. MÁFI, Budapest, 469-484 p. 2010). Az ábrákból kiolvasható, hogy a modellezett vízbáKovács, B. & Szanyi, J. 2004: Hidrodinamikai és transzportmodellezés I. zisok nem igazodnak az országhatárokhoz, vagyis a határ eGÁMA-GEO Kft. p.159 gyik oldalán történő vízkivétel növekedés a másik oldalon Kovács, B. & Szanyi, J. 2005: Hidrodinamikai és transzportmodellezés II. is érezteti hatását. Ezért mindenképpen szükség lenne egy GÁMA-GEO Kft. p.213 Kőrössy, L. 1979: Az Alföld földtörténete - Rónai, A. szerk.: Az Alföld nehatárokon átnyúló összehangolt regionális tervezésre és egyedidőszaki földtana, Geologica Hungarica series Geologica, 1985/21, gyüttműködésre, ami a jövőbeni fenntartható felszín alatti 57-204. hő- és vízgazdálkodást illeti. Javasoljuk a fent bemutatott Marton, L. 2009: Alkalmazott hidrogeológia. Elte Eötvös Kiadó, 119-268, monitoring hálózat megépítését a területen, a napjainkra e359-415,493-558 Mádlné, Sz. J. 2006: A geotermikus energia.-Grafon Kiadó, 19-24, 45-51, rősen megnövekedett és várhatóan a jövőben tovább növe80-84
32
HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2012. 92. ÉVF. 4. SZ.
Tóth, J. and Almási I. 2001: Interpretation of observed fluid potential patterns in a deep sedimentary basin under tectonic compression: Hungarian Great Plain, Pannonian Basin -Geofluids 1/1,11-36 Magyar, I. 2010: A Pannon-medence ősföldrajza és környezeti viszonyai a késő miocénben -GeoLitera SZTE TTIK Földrajzi és Földtani Tanszékcsoport, Szeged, p. 140 Stevanovic, Z., Kozák, P., Lazic, M., Szanyi, J., Polomcic, D., Kovács, B., Török, J., Sasa Milanovic, S., Hajdin, B„ Papic, P., Vass, I., (2011): Towards Sustainable Management of Transboundary Hungarian — Serbian Aquifer, (In: Transboundary Aquifers, ed: Ganoulis, J., Aureli, A., Fried, J.,) WILEY, 87-154
Szanyi, J., Kovács, B., (2010): Utilization of geothermal systems in South East Hungary. Geothermics, 39, 357-364. Szanyi J., Kovács B., Kóbor B. (2010): A Geotermikus energia hasznosítás vízkészlet-gazdálkodási kérdései a Dél-alföldi régióban. Medencefejlődés és geológiai erőforrások: víz, szénhidrogén, geotermikus energia, GeoLitera Szeged, p.23-27 Vajdasági Tartományi Titkárság 2004: Hévízbeszerzési tanulmány I., Kézirat (szerb nyelven), 2-25. Vajdasági Tartományi Titkárság 2005: Hévízbeszerzési tanulmány II. Kézirat (szerb nyelven), 3-27. A kézirat beérkezett: 2011. október 24-én
The numeric simulation of porous thermal water reservoir in the Hungarian-Serbian borderline region Kárász, D. - Hajnal, A. Abstract
The aim of this study is to refine the 3D hydrodinamic model that was published in the „United 3D hydrodinamic model of sustainable development of underground water usage in the Hungarian-Serbian borderline region (Interreg Ill/a HUSER0602/131)" that was made in 2008. The main focus is on the hydrodinamics of the layers containing thermal waters from the pannonian (pliocen) Age. Our goal is to give a more accurate model of the observed area. In this research we have prepared the borderline region's unified geological structure that was the basis of our modeling calculations. The data of the various watersupplier objects (wells and thermal wells) were provided by the Alsó-Tisza Vidéki Vízügyi Igazgatóság (Lower-Tisza Environment and Water Protection Authority) and by the the Regional Secretary of Novi Sad from the Serbian side. This examination shows the cross-sectional effectivity of water-exploitations regarding the current industrial and residential water-usages in the mentioned water-suppliers, scenarios have been prepared of the current and possible future water-exploitations enduring the present water-supplies in such cases when the amount of exploited water has been augmented by 25 and 50 %. As a final conclusion - this study provides a recommandation on the optimal localization of a possible thermal water monitoring system in the borderline region.
A földtani környezet bemutatása A területtel foglakozó szakirodalom szemléletmódjában ció, melyekben a pelitek dominálnak. A Nagyalfoldi Forés részletességében jelentősen eltér a határ két oldalán (Kőmációt döntően a benne található gyakoribb tarka agyag berössy 1984, Magyar 2010, Juhász 1998). Jelen tanulmánytelepülések és paleotalaj rétegek alapján különíthetjük el a ban a jóval részletesebb magyar szakirodalom nevezéktanát Zagyvai Formációtól, ami miatt még kedvezőtlenebb a vízahasználjuk, kiterjesztve azt a szerbiai oldalra is. A régió legdó képessége (JUHÁSZ 1998). A Nagyalfoldi Formáció tujobb hévíztároló rétegeinek fejlődéstörténete a pannóniai lajdonságai alapján a felső-pannóniai és kvarter rétegek hakorszakkal veszi kezdetét, mely a magyar szakirodalomban tárán képződött levanteinek nevezett átmeneti rétegekkel (Kőrössy 1984, Magyar 2010) a szarmata végétől a pleiszmutat szoros rokonságot. A legjobb vízadók a területen a tocénig tartott. Korábban a Parathetys egyik tengerága boríkvarter rétegek, viszont ezeknek csupán jelentéktelen része totta a területet, mely mintegy 12 millió évvel ezelőtt végleg fekszik a 30°C-os izotertma alatt, s hévízkészletük szerény. lefűződött a világtengerről a pannon medence peremeinek Vízföldtani szempontból az Alföld egy nagy hidraulikaikiemelkedése és egy eusztatikus tengerszintesés következtélag folytonos, egybefüggő áramlási rendszer (Erdélyi 1976, ben. Az elzáródás után megindult az elzáródott tó kiédeseTóth 2001). Az áramlás iránya a felszín alatti potenciáltértől dése és feltöltődése a peremi kiemelkedések felől. A tenger függ oly módon, hogy a víz a nagyobb potenciálú helyek fekiédesedéséig tartó időszakot a szakirodalom a pannóniai lől a kisebb felé áramlik. ERDÉLYI Mihály (1976) a pannon korszak alsó-pannóniai emeletének nevezi. Az alsó- és felső medencét hidrodinamikai szempontból két áramlási rezsim-pannóniai határ egy diakrón fácieshatár, azaz nem egykorú be osztotta. Feltételezése szerint a felső-pannóniai rétegek az egész medencét tekintve, hanem a feltöltődési irányok talpáig egy gravitációs áramlási rendszer létezik, míg az alfelől fiatalodó fácieshatámak tekinthető. Az alsó-pannóniai só-pannóniai rétegek erőteljes vízzáró rétegei alatt egy izorétegekből feltárható vizek magas hőmérsékletűek és enylált, regionális kompressziónak kitett túlnyomásos áramlási hén sósak, mennyiségük azonban meg sem közelíti a folyarezsim működik. A két rendszer között éles az átmenet, 10mi behordásból származó kedvezőbb tulajdonságú felső20 m-en akár 15-20 MPa nyomáskülönbség is előfordulhat pannóniai rétegekben tárolt hévizek mennyiségét. A mo(ALMÁSI 2001). Tóth József (2001) szerint, a feszín alatti dellterület viszonylag későn, az időszak végére töltődött fel, potenciáltérre a rétegek geometriája is hatással van. Beáfőleg az északnyugati fő behordási irányból, ezért itt jelenramlási területnek nevezzük azokat a területeket ahol egyre tős vastagságot érnek el a pannóniai üledékek. Az alsó-panmélyebbre fúrva a kutak vízszintje is egyre alacsonyabb. Itt nóniai korszakban képződött kemény márgák és homokköa potenciáltér lefelé gyengül és a víz gravitációsan lefelé vek lényegesen rosszabb víztároló képességűek, mint a hoszivárog. Ez jellemző modellterületünk nyugati illetve déli mokosabb felső-pannóniai összletek. A vizsgált terület hérészére. Szeged és tőle keletre eső területek kiáramlási terüvízkútjai a felső-pannóniai formációkat szűrőzik, ezért ezeletként működnek, azaz egyre mélyebbre fúrva egyre magaket részletesebben is bemutatjuk. sabban találhatók a kútvízszintek, vagyis itt a víz felfelé szivárog. Ennek köszönhetőek Szeged ártézi hévizkútjai. A legkedvezőbb vízföldtani tulajdonságokkal az alsópannóniai rétegekre közvetlenül települő Újfalui Formáció rendelkezik, melynek átlagosvastagsága a területen 3-400 méter. Kedvező vízadó képességét a vastag finom és középszemű homokrétegeinek köszönheti. Jellemzően 5 m-nél vastagabb pelites betelepülés nem jelentkezik a homokrétegek között. Kedvezőtlenebb tulajdonságúnak tekinthető a területen nyomozható két fiatalabb, egymáshoz hasonló kifejlődésű felső-pannóniai összlet, a Zagyvai és Nagyalföldi Formáció. Mindkettő vékonypados kifejlődésü, agyag, aleurolit és homok rétegek monoton váltakozásából álló formá-
A vizsgált terület igen kedvező geotermikus adottságokkal rendelkezik, amit a földkéreg Pannon-medence alatti kivékonyodásával magyarázhatunk. Ennek eredményeként a felszínen mért hő fluxus 90MW/m2 körüli, ami 50 %-kal magasabb az európai átlagértéknél. Európában a Kárpátokon túli területek reciprok geotermikus gradiense 30-33 m/ °C, az Alföld mélységi vizeié 18 m/°C (KŐRÖSSY 1984). Magyarországon a rétegvizek 30°C feletti kifolyó hőmérsékletű válfaját nevezzük hévíznek. Modellterületünk porózus rétegeiből néhol akár 80-100°C-os vizet nyerhetünk.
