047)

Magyarország-Románia Határon Átnyúló Együttműködési Programból 2007 – 2013 támogatott projekt (Projekt regisztrációs szám: HURO/0801/047)

„Kutatási program a Körös medence Bihar-Bihor területén, a határon átnyúló felszín alatti víztest hidrogeológiai viszonyainak, állapotának megismerésére (HURO)”

Karsztérzékenység vizsgálat a Királyerdő hegység területén

2010. december

Jelentés

Szerződés száma:

8608/26.07.2010

Projekt címe:

„Kutatási program a Körös medence Bihar-Bihor területén, a határon átnyúló felszín alatti víztest hidrogeológiai viszonyainak, állapotának megismerésére (HURO)” Magyarország-Románia Határon Átnyúló Együttműködési Programból 2007 – 2013 támogatott projekt

Munkafázis

Karsztérzékenység vizsgálat a Királyerdő hegység

Teljesítés:

2010. december

Megbízó:

Consiliul Judeţean Bihor

Megbízott:

KSZI-Geogold Carpatin

Törvényes képviselő:

Kissné Jáger Erika

Projektvezető:

Ambrus Magdolna

Készítette:

Geogold Kárpátia Kft. Jákfalvi Sándor, Balázs Ilma

1.

Tartalomjegyzék

1.

TARTALOMJEGYZÉK ....................................................................................................................... 1

2.

BEVEZETÉS......................................................................................................................................... 2

3.

ALKALMAZOTT MÓDSZERTAN ..................................................................................................... 3 3.1

A KARBONÁTOS BESZIVÁRGÁSI TERÜLETEK SÉRÜLÉKENYSÉGÉNEK TÉRKÉPEZÉSE COP MÓDSZER ALKALMAZÁSÁVAL ....................................................................................................................................... 4 3.1.1 3.1.2

A fedőrétegek (O faktor)............................................................................................................. 4 A beszivárgási feltételek (C faktor)............................................................................................. 6

3.1.2.1. 3.1.2.2. 3.1.2.3.

3.1.3 4.

A csapadék rezsim (P faktor)...................................................................................................... 8

A KIRÁLYERDŐ-HEGYSÉG FIZIOGRÁFIÁJA ............................................................................ 12 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10

5.

A felszíni vizek szerepe................................................................................................................... 7 A lejtőszög és a vegetáció szerepe ................................................................................................... 8 A C faktor értékelése....................................................................................................................... 8

DOMBORZAT ................................................................................................................................. 12 A HIDROGRÁFIAI HÁLÓZAT ............................................................................................................ 13 A KIRÁLYERDŐ KARSZTJAI............................................................................................................ 13 GEOLÓGIAI FELÉPÍTÉS ................................................................................................................... 14 A KARBONÁTOS ÜLEDÉKEK ELŐFORDULÁSAI A KIRÁLYERDŐ TERÜLETÉN ....................................... 15 KLÍMA ÉS LEFOLYÁS ..................................................................................................................... 16 A KARSZTTERÜLETEK HIDROGEOLÓGIÁJA ...................................................................................... 18 NYOMJELZÉSES VIZSGÁLATOK....................................................................................................... 20 A HIDROGEOLÓGIAI KARSZTRENDSZER .......................................................................................... 21 KARSZTVÍZKÉMIA ......................................................................................................................... 22

A KARSZTÉRZÉKENYSÉG MEGHATÁROZÁSA A KIRÁLYERDŐ TERÜLETÉN.................. 25 5.1 A KUTATÁSI TERÜLETRŐL KÉSZÜLT FAKTORTÉRKÉPEK BEMUTATÁSA ............................................. 34 5.1.1 O faktor meghatározása........................................................................................................... 34 5.1.2 C faktor meghatározása ........................................................................................................... 36 5.1.3 P faktor meghatározása ........................................................................................................... 39 5.1.4 COP karsztérzékenységi térkép ................................................................................................ 42 5.2 AZ ÉRZÉKENYSÉGI FAKTOROK ÉS A TERÜLETEN ELŐFORDULÓ POTENCIÁLIS SZENNYEZŐFORRÁSOK TÉRKÉPEI .................................................................................................................................................... 44

6.

ÖSSZEFOGLALÁS ............................................................................................................................ 46

7.

IRODALOMJEGYZÉK...................................................................................................................... 47

2.

Bevezetés

A karsztérzékenységi kutatások, illetve az érzékenységi térképek összeállítása egyre nagyobb teret kap a karsztvizek védelmében. Főleg ott van igen nagy jelentősége, ahol a karsztban tárolt vízkészletek ivóvízként szolgálnak a környező települések lakosai számára. Jelen projekt keretében a projektterület beszivárgási övezeteinek karsztos platóin, pontosabban a Királyerdő É-i részén végeztünk ilyen irányú kutatásokat, ahol számtalan, kisebb-nagyobb forrás látja el a tanyavilág és falvak lakóit, és eddigi, ilyen típusú vizsgálatok e területen nem készültek. A projekt időtartamának rövidsége miatt, a karsztérzékenységi vizsgálat elkészítéséhez a saját terepi megfigyeléseink és mérési adataink mellett, számos irodalmi adatra volt szükségünk a terület minél pontosabb értékeléséhez. Az érzékenységi vizsgálatok megvalósítására a kutatási terület méreteihez (235 km2) viszonyítva, kevés adat állt rendelkezésünkre (a Királyerdő területén végzett több évtizednyi kutatás ellenére), így az adatok hiányossága miatt, jelen hidrogeológiai kutatásban számos esetben az intrapolációs, illetve az extrapoláció módszerek segítségéhez kellett nyúlnunk, a pontosabb hidrogeológia megközelítés érdekében. Ez a módszer különösön veszélyes, amennyiben megfigyeléseinket egy nagy területen végezzük. Veszélyes, mert a karsztos rendszerek komplexitásának megértése több éves kutatómunkát igényel, a hosszú távú megfigyelésekkel áthidalhatók a csak időszakosan előforduló jelenségek hatásai. Munkánkat tovább nehezítette a terület földtani, hidrológiai és morfológiai heterogenitása, illetve az eddigi földtani kutatási eredmények lokális jellege. A területről a saját kutatási eredményeink mellett, felhasználtuk a korábbi hidrológiai kutatásokat, barlangászok, és más kutatók által rendelkezésünkre bocsájtott adatokat, úgymint csapadékadatok, barlangtérképek, vízfestések eredményei, források, és víznyelők adatai, földtani térképek. A rendelkezésünkre álló adatok, illetve a terület tanulmányozása után úgy határoztunk, hogy a jelenlegi karsztérzékenységi módszerek közül egyiknek sem tudunk teljes egészében megfelelni, főként az adatok hiányosságának miatt, így arra az elhatározásra jutottunk, hogy a területre egy egyedi érzékenységi módszer dolgozunk ki, amely a meglévő adatokra épül, és igazodik az európai COST Action 620 módszerben leírt COP érzékenységi módszerhez. Ennek megfelelően az érzékenységi kockázatbecslés a meglévő ismeretek alapján a lehető legpontosabb képet kívánja nyújtani a terület érzékenységi jellegéről.

2

3.

Alkalmazott módszertan

A kutatási területünk a Királyerdő hegység északi részén található, amelynek egyedi karsztos sajátosságait a területhez legjobban illeszkedő, sajátos módszer segítségével próbáltuk megvizsgálni, az adott feltételeknek megfelelően módosított COP módszerrel. Elhatározásunkat a COP módszer mellett a következő speciális feltételek indokolták, amelyek a királyerdei karsztterületre jellemzőek: ü Nagyon komplex és óriási kiterjedésű vízgyűjtő terület ü Speciális karsztstruktúra ü Alacsony megkutatottság ü A vízgyűjtő terület határainak bizonytalansága ü Problémák az adatok hozzáférhetőségével ü Nem elegendő, illetve nem reprezentatív adatok az elevációs modell, és a fedőréteg vastagságának kiszámítására Mindezeket figyelembe véve, a meglévő kutatási eredmények felhasználásával igyekeztünk a királyerdei karszt speciális karakterisztikáira fókuszálni. Ezért kénytelenek voltunk módosítani az O faktor jelentőségét, továbbá az időszakosan megfigyelhető karsztváltozókat is kisebb mértékben számítottuk bele a végső modellbe, valamelyest módosítanunk kellett a C és P faktorok paramétereit is. Munkánk során főként a teoretikus háttérből tudtunk kiindulni, valamint az általunk végzett terepi megfigyelésekből (forrásvizsgálatok, RMT, és VLF-R mérések). A továbbiakban az egyes faktor összetételét, és jelentőségét taglaló paramétereket egymástól függetlenül tárgyaljuk.

3

3.1 A karbonátos beszivárgási területek sérülékenységének térképezése COP módszer alkalmazásával A COP módszer alkalmazásában a sérülékenység megállapítása és a területre jellemző érzékenységi térképek előállítása három faktor összeszorzásával történik, ezek a következőek: a fedőrétegek jellege és vastagsága (O, overlying layers), a beszivárgási feltételek (C, concentration of flow), valamint a csapadékeloszlás (P, precipitation regim). A C és P faktorokat az O faktor módosítására alkalmazzák. A közepes és alacsony érzékenység azokra a területrészekre vonatkozik, ahol a potenciális védelem átlagos, azaz a C és a P faktornak nincs meghatározó hatása az érzékenységre. A nagyon alacsony sérülékenység pedig azokra a területekre vonatkozik, ahol a C és P faktorok kevésbé befolyásolják az érzékenységre. A COP faktorok együttes alkalmazása jó közelítést ad a karsztterület érzékenységi viszonyaira vonatkozólag. Az 1. ábra reprezentálja mindazokat a tényezőket, amelyeket az egyes faktorok értékelnek az érzékenységi térképek előállítása során.

1. ábra. Általános séma az európai szemléletre alapozva (DALY ET AL. 2002). A karsztos víztározó rendszerek vízáramlásához alkalmazott azon paraméterek szemléltetése, melyeket a karsztforrás sérülékenységi térképezéséhez alkalmazott bővített COP metódus használ. 3.1.1

A fedőrétegek (O faktor)

Az O faktor mértéke a víztartó szennyeződések elleni természetes védelmére vonatkozik. Figyelembe veszi a telített zóna fölötti összes fedőréteg tulajdonságát. Ellentétben a többi karsztérzékenységi módszerrel, a COP eljárásban az O faktor a víztározók védelmét szolgáló fedőrétegek protekciós kapacitásának becslésére csak két alfaktort vesz figyelembe: a talaj és a litológia hatását. A talaj esetében ismernünk kell a talajtakaró textúráját és

4

vastagságát. A litológiai alfaktor a telítetlen zóna kőzettípusát (földtani jelleg, szivárgási tényező, porozitás), a repedezettségét és vastagságát is figyelembe veszi. A csapadékvíz felszín alatti útja során, mialatt eljut a felszín alatti víztartóig, különböző fizikokémiai és mikrobiológiai lebomlást szenved, a fedő talajréteg illetve az alatta található kőzeten való átszivárgás következtében. A lebomlás hatékonyságát főként a talajrétegben, illetve a kőzetbe szivárgó víz tartózkodási ideje határozza meg. Minél hosszabb a tartózkodási idő, annál hatékonyabb lehet a szorpciós és lebomló tényező, így ez a tényező közvetlen a felszín alatti vízbe jutó szennyezettség mértékét befolyásolja. Legjobb esetben a szennyezőanyag nem éri el a felszín alatti vizeket még hosszú távon sem. A COP metódusban alapul vett talaj védelmi funkcióját, a talaj szövete, szerkezete, anyaga, porozitása, permeabilitása, szemcsemérete, vastagsága, humusztartalma, a növényzet gyökérzetének sűrűsége, mélysége határozza meg (pl. az agyagos talajok porózusabbak, de nagyobb a szennyezőanyag megkötő képességük, ezáltal magasabb védelmet nyújtanak, mint a homokos talajok, amelyeknek kisebb a porozitásuk, de megkötő képességük is kisebb, így kisebb védelmi funkcióval rendelkeznek). A talaj védelmi kapacitásának meghatározásában igen jelentős szerepe van a talajréteg vastagságának, azaz minél vastagabb a fedő talajréteg, annál nagyobb a szennyezőanyag megkötő, lebontó képessége, ezáltal a vastagabb fedő talajréteg csökkenti a sérülékenységet. Azonban a karsztokon lévő heterogén talajvastagsági viszonyok meghatározóak, hiszen számottevően módosíthatják a védelmi funkciót. Számos karsztos térségben a felszínen lévő karrok és a „talajzsebek” között kapcsolat áll fenn. Ha a karrok kicsik, és a „talajzsebek” mélyek, az esővíz nagy valószínűséggel nem fog közvetlenül a felszínen lévő mészkövön keresztül beszivárogni a karsztrendszerbe, hanem először a mély talajjal töltött zseben fog áthaladni, majd onnan koncentráltan jut a felszín alá, míg a kis zsebekkel megszakított hatalmas karrok esetében közvetlenül a mészkövön szivárog át a csapadékvíz (2. ábra). Az effektív talajvastagság fogja meghatározni, hogy a víz mennyi idő elteltével tud átszivárogni a talajon, mielőtt eljut a karsztig. Az effektív talajvastagság meghatározható a geológiai, geomorfológiai jellemzők, talajtípus, növényzettel való borítottság, repedezettség-sűrűség, távérzékelés és légi fotók által. A geomorfológiai típust meghatározza a talaj szövete, szerkezete, és vastagsága.

2. ábra. A karrok és a talajzsebek elvi modellje a beszivárgás függvényében.

5

3.1.2

A beszivárgási feltételek (C faktor)

A COP módszerben a C faktor kiválóan jelzi a felszíni körülményeket, melyek a víz gyors továbbterjedését, illetve beszivárgását kontrolálják. Ezáltal két zóna különíthető el: a víznyelők által utánpótlódó területek és egyéb területek. A karsztrendszerben bekövetkező vízszintváltozások akár a több tíz métert is elérhetik rövid idő alatt. A felszín alatti vízszintváltozásnak nincs periodicitása. Ez erősen függ a meteorológiai tényezőktől (típus, mennyiség, csapadékintenzitás és -eloszlás, hóolvadást szabályozó faktorok, mint a hőmérséklet és a szél) és a hidrogeológiai tényezőktől (karsztjáratok mennyisége és kapcsolatrendszere). Következésképp a változó áramlási irányok, időszakos tavak (némelyike egy évben többször is megjelenik, míg mások nagyon ritkán, mint az időszakos források), víznyelők alakítják ki a poljékat, avagy az alacsony karszt területeket. A COP metódus nagyon sérülékenynek tekinti a víznyelős és a zuhatagos területeket. Azonban némely víznyelő állandóan aktív, míg mások csak különböző hidrogeológiai körülmények között működnek, néha ritkábban, mint évente egyszer. A leírt hidrogeológiai változékonyságnak számos tényezője van a szennyeződéstranszport és felszín alatti vízbázis sérülékenységi térképezésére nézve. Csak akkor fogja a szennyeződés gyorsan és hígulás nélkül a felszín alatti vízbázist elérni, ha állandó koncentrált beszivárgás van. Aktív tavak és víznyelők esetében a szennyeződés terjedése nem feltétlenül direkt módon kerül a felszín alatti karsztvízbe. A sérülékenységük változik a hidrogeológiai feltételektől. A COP módszer nem tudja hatékonyan kezelni a hidrológiai változásokat. Azokat a víznyelőket, melyek állandóan vagy gyakran aktívak (pl., ≥ 100 nap/év), sérülékenyebbnek kell venni, mint azokat, amelyek extrém hidrológiai körülmények között működnek (<10 nap/év). A hidrológiai változékonyság a telítetlen zóna vastagságát is befolyásolja. Növekvő vízszint csökkenő telítetlen zónát eredményez és fordítva. A változó hidrológiai feltételek és a vízszint oszcillációjának kiemelt jelentősége van a felszín alatti vízbázis sérülékenységi vizsgálatában (3. ábra).

6

3. ábra. A víznyelők időszakosságának változásai, a sérülékenység függvényében.

3.1.2.1.

A felszíni vizek szerepe

A diffúz beszivárgással ellentétben, a felszíni víztesteknek közvetlen kapcsolatuk van a karsztrendszerrel, a fedő talajréteg szerepe itt kimarad. Ezért a felszíni vizek különösen veszélyesek a karsztvízre nézve, ha elszennyeződnek. De nemcsak ezért kell védeni a felszíni vizeket, hanem azért is, mert fontos ivóvízforrások, és értékes ökoszisztémával rendelkeznek. A COP módszerben a karsztrendszerbe kerülő egész lefolyáshálózat extrém sérülékenységnek van minősítve. Egy fontos kérdéskör, hogy a karsztrendszerbe kerülő nagy víztesteket miként kell kezelni (pl. tavak, folyók), ugyanis számos folyó több 100 km2 felszíni vízgyűjtővel rendelkezik, ami legtöbb esetben a karsztrendszerből ered. Egyrészről, a felszíni vizekben magasabb a biológiai aktivitás és nagyobb a biológiai lebontás, mint a felszín alatti karsztvízben, másrészről pedig, a felszíni vizekben alacsonyabb a filtráció és a kémiai lebontás. Ebből kifolyólag a felszíni vizeket és a vízgyűjtő területeiket, a felszín alatti vizektől elkülönítve kell kezelni.

7

3.1.2.2.

A lejtőszög és a vegetáció szerepe

A meredekebb lejtőszög és a vegetáció hiánya magasabb sérülékenységet jelent a felszín alatti vizekre nézve. Elmondható, hogy minél meredekebb a lejtő és minél gyérebb a növényzet, a sérülékenység magasabb. A növényzet jelenléte védelmet biztosít a felszín alatti vizekre (puffer hatás). Ezeken a területeken a lefolyás kisebb, több a tárózás, és lassúbb beszivárgás jellemző. Megkülönböztethetők „kevésbé sűrű növénytakaróval borított” és „sűrű növénytakaróval borított” területek, mivel minden karsztos területen valamennyi növényzet mindig van. A sűrű vegetációval jellemezhető területek általában erdősek, cserjések és nagyobb védelmet biztosítanak, továbbá az emberi aktivitás is kisebb mértékű. A gyérebb vegetációval borított területek általában legelők, tehát az emberi/állati aktivitás is nagyobb. 3.1.2.3.

A C faktor értékelése

A C faktor értéke azt fejezi ki, hogy a védendő terület mekkora részén vannak olyan felszíni vízfolyások, amelyek közvetlenül nyelődnek el a karsztban, nagymértékben veszélyeztetve ezáltal a karsztvizeket, mivel így a felszíni szennyeződés direkt módon kerülhet a vízbe. COP módszerben a C faktor arányát három alfaktor segítségével, a nyelőktől való távolság, a felszíni vízfolyásoktól való távolság, illetve a vegetáció és lejtőszög kombinációjának szorzatával becsüljük meg Javasolt a C faktor meghatározásánál figyelembe venni a felszíni karsztmorfológiát (dolinák, karrok stb.), illetve a barlangok jelenlétét is. Amennyiben ezek hiányoznak, az érzékenységi értékek a karszt repedezettségétől, illetve oldódásától vagy a nem-karsztos területektől függnek. Fedett karszt esetében a fedett területek védelme magasabb. 3.1.3

A csapadék rezsim (P faktor)

RAVBAR (2007), RAVBAR ÉS GOLDSCHEIDER (2007) szerint a csapadék mennyiségét és intenzitását kell ábrázolni a P faktorban. Ennek megfelelően javasolta, hogy az elmúlt 30 év napi csapadékmennyiségeit kell alapul venni a P faktor becslésénél. Ennél a módszernél két alfaktort kell figyelembe venni (rd és se). Az rd alfaktor az esős napokat indikálja, míg az se alfaktor azokat a napokat mutatja, amikor intenzív vihar következett be. Az rd alfaktort úgy kell meghatározni, hogy azokat a napokat kell venni, amikor a csapadék 20 és 80 mm/nap között volt. Az se alfaktor esetében azokat a napokat kell számításba venni, amikor 80 mm/nap-nál több csapadék hullott. A P faktor végső értékét a két alfaktor összevonásából kell meghatározni és 5 érzékenységi osztályra kell bontani.

Végeredményben a sérülékenység becslése megegyezik a védendő zónákkal. Hozzávetőlegesen a beszivárgási terület sérülékenységi értékeit ábrázoló különböző faktortérképeknek összehasonlíthatóaknak kell lenniük az újratöltődést reprezentálóakkal. A beszivárgási területről készült sérülékenységi térképek együttvéve meghatározzák a teljes rendszer sérülékenységi indexét, de a faktorelemek egymástól való elszeparálásával láthatóvá válik, melyek azok a domináns faktorok, amely kontrollálják a végső sérülékenységi indexet (4. ábra)

8

4. ábra ÉRZÉKENYSÉGI FAKTOROK O faktor

>1m 0,5-1m 0,2-0,5m 0-0,2m

Érték 1500 1200

500 400 100 60 40 10 5 3 1 0,2

Szövet, struktúra Vályogos, Agyagos, iszapos homokos 5 5 3 2 1 0 0 0

Egyes rétegek vastagsága (m)

1000

Litológia (Ol)

Réteg index 0-250 250-1000 1000-2500 2500-10000 >10000

Fedettségi állapot (cn) Fedett Félig fedett Fedetlen

O érték 1 2 2-4 4-8 8-15

Védettség Nagyon alacsony Alacsony Közepes Magas Extrém

Érték 1 2 3 4 5

Érték 2 1,5 1

O térkép

Vastagság

Litológia és frakcionálódás (ly) Agyagok Iszapok Márgák nem töredezett metapélitek és vulkanitok Márgás mészkövek Töredezett metapélitek, és vulkanitok Cementált vagy nem töredezett konglomerátumok és breccsák Homokkövek Kevéssé cementált vagy töredezett konglomerátumok és breccsák Homokok és kavicsok Permeábilis bazalt Töredezett karbonátos kőzetek Karsztos kőzetek Extrém karsztos kőzetek

O érték = Os + Ol Ol = Réteg index x cn Réteg index = Σ (ly x m)

9

C faktor értéke 0 – 0,2 0,2 – 0,4 0,4 – 0,6 0,6 – 0,8 0,8 - 1

Védelem Extrém Magas Közepes Alacsony Nagyon alacsony

Lejtőszög és vegetáció (sv) Vegetáció Alacsony Magas Alacsony Magas 0,7 0,8 1 1 0,6 0,7 0,95 1 0,5 0,6 0,9 0,95 Kevésbé permeábilis vagy Permeábilis felszín impermeábilis felszín

Lejtő szög ≤8% 8-31% >31%

Távolság a víznyelőtől (dh) ≤10m 10-100m 100-500m 500-1000m 1000-5000m >5000m

Időszakos változás (tv) >100 nap/év 10-100 nap/év ≤10 nap/év

C faktor térkép

C faktor

Érték 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Érték 0 0,1 0,25

Távolság az elnyelődő patakoktól (ds) ≤10m 10-100 >100m

Felszíni morfológia (sf) Fejlett kasztos formák Kevésbe fejlett vagy kioldott formák Töredezett karszt Karsztjelenségek hiánya

Érték 0 0,5 0,75

Hiányzik

Altalaj réteg Permeábilis

Impermeábilis

0,25

0,5

0,75

0,5

0,75

1

0,75

0,75

1

1

1

1

C érték = dh x ds x sv + tv

10

P érték 0,36-0,5 0,5-0,6 0,6-0,7 0,7-0,8 0,8-1

Sérülékenység Extrém Magas Átlagos Alacsony Nagyon alacsony

P faktor térkép

P faktor

Viharesemény (se) >80mm/nap átlagos Értéke éves csapadék száma 0-1 1 1-5 0,8 >5 0,6

Csapadékos napok (rd) 20-80mm/nap átlagos Értéke éves csapadék száma 0-10 1 10-20 0,9 20-50 0,8 >50 0,6

P értéke = rd x se

AZ VÍZKÉSZLET ÉRZÉKENYSÉGE (COP)

Vízkészlet érték 0-0,5 0,5-1 1-2 2-4 4,-15

Vízkészlet index 1 2 3 4 5

Érzékenyégi osztályok Extrém Magas Közepes Alacsony Nagyon alacsony

Utánpótlódás térkép

Vízkészlet érték = O érték x C érték x P érték

11

4.

A Királyerdő-hegység fiziográfiája

4.1 Domborzat A Királyerdő az Erdélyi középhegység ÉNy-i részén helyezkedik el, „ujjszerű” alakja egészen Nagyváradig nyúlik el. A hegyvidéket északon a neogén Bárodi-medence (SebesKörös völgye), délen pedig a szintén neogén Belényesi-medence (Fekete-Körös völgye) határolja. Ezek nyilvánvaló, domborzatilag is megkülönböztethető határok. Nem így a keleti határ, ahol a hegységet a vulkanikus eredetű Vigyázó (Vlădeasa) masszívumától csak egy keskeny tektonikus árok választja el, ez a Jád-völgye. A nyugati határt, az alföld felé a Tasádfői-dombság képezi. A Királyerdő geológiailag jól ismert egység, amely morfológiailag két fő területre osztható a Vércsorog (Vârciorog)–Dobreşti sík mentén. A karsztterület főként a hegység keleti felén bukkan felszínre, itt területe megközelíti a 330 km2-t (bár a Királyerdő teljes területe 670 km2). A területen található nagyszámú változatos kőzettípus alakította ki a terület egyedi geológiai megjelenését, amely leginkább mozaikszerűen épül fel, eme felépítés oka azoknak a tektonikai folyamatoknak, amelyen a hegység keresztülment, így mindez egy morfológiailag kaotikus domborzatot eredményezett. A területen egyedi felépítésében homokkövek, konglomerátumok, és eruptív kőzetek is részt vesznek, ezen kívül depressziókban megtalálhatók a mészkövek, míg a fennsíkokon karsztplatók találhatók, zsombolyokkal, és víznyelőkkel. A domborzat lejtése DK-ÉNy-i, a fő gerinc vonalat csak a hegység egyik felében lehet meghatározni, amely a Hodrânguşa, Măgura Dosului, és a Rujeţ közt található. Továbbá a magas tengerszint feletti hatalmas karsztplatókat több izolált gerinc szabdalja fel, ez a durva geológiai felépítés a feküképződmények litológiai felépítésével magyarázható, vagy a víz által vájt mély völgyekkel. A másodlagos gerincek, amelyek fő iránya ÉK-DNY-i orientációjú, egybeesnek a fő geológiai szerkezeti irányokkal. Jelentős továbbá az ÉK-i taréj (Leşului-domb., Boţii-domb és a Preluca csúcs), amelyet DK-en az Acre mélyedés és a remetei (Remţi) karsztterület határol, ÉNy-on pedi a Chicera-Arsuri és a Ponoare-karsztplatók. Ezek követik a karszt depressziókat Damiş, Ponoraş, és a Cărmazan, elválasztja őket egy nem karsztos csúcs, és aztán következik egy éles domborzati váltás, amelyet követően óriási karsztplatók találhatók, úgymint a Zece Hotare, a Zgleămanu, és az Igreţ, amelyek ÉNy-i irányba a hegység határáig nyúlnak. A fő gerinctől délre a domborzat reliefje tagoltabb, és mély völgyekben végződik. A kiemelkedő domborzati formákat ezen a vidéken: a Lazuri-patak töredezett völgye, az Albioara–Poiana Damis sziklás karsztfolyosó, a Vida-völgyének látványos karsztreliefje, a zsombolyos Răcaş–Sclavul Pleş terület és a Runcuri-karsztplató. Délre található a Belényesi medence, itt a domborzat lejt a szenon Roşia-medence felé, majd mérsékelten emelkedni kezd a Luncasprie–Căbeşti zóna irányába.

12

4.2 A hidrográfiai hálózat A Királyerdőben található felszíni vizek fő vízgyűjtői a Fekete- és a Sebes Körös, melyek vízválasztói jól definiálható határok a hegység DK-i felében. Az ÉNy-i területrészen, annak ellenére, hogy ez a terület egy karsztplató, a vízválasztó nem határozható meg egyértelműen, mivel a területen a felszíni vízfolyásoknak nincs domináns iránya. A Királyerdei hidrológiai hálózat nehezen térképezhető, mert a jól karsztosodott felszínen a vízfolyások nagy része, idővel a felszín alá kerül. A legfontosabb völgyek, amelyek átszelik a karsztterületet az Iad és a Brătcuţa völgye, amelyek a Sebes-Körös medencében találhatóak, a Vida és a Roşia mellékfolyóikkal, a Lazuri, a Sohodol, a Meziad és a Strâmturával, a Fekete-Körös völgyében. A karsztterület lehatárolásához ismernünk kell a felszíni vízfolyások útvonalát, továbbá a fő forrásokat. A Sebes-Körös medencéjében például, a Luncilor-patak (a Mişidpatak felső része) ideiglenesen teljesen felveszi a Brătcani-forrás vízét, míg a Mniera-patak (Cornet környékén) csak részben vezeti el a Moara Jurjii-forrás vizét. Hasonló folyamatok játszódnak le a vízgyűjtő patakoknál (a befolyási területeken), ezek a patakok útközben völgyekbe jutnak, ilyen a Poiana, és a Peştiş, mindkettő mellékfolyója a Topa folyónak, melynek vízgyűjtője a Fekete-Körös. A víz beszivárog ezeken a területeken, és mint forrás jelenik meg Aştileu-nál, amely vízgyűjtője a Sebes-Körösnek, ez lehet az egyik oka annak, hogy a két medence között nincs hidraulikai kapcsolat, hiszen a vízválasztók, így a felszíni, illetve a felszín alatti vizek elhelyezkedése is más és más. Hasonló (bár kisebb területen) szituációval találkozhatunk a Şoimuşul Drept-patak felső medencéjénél, és a Vida-patak esetében, ahol a lefolyási területeken megjelenik egy felszín alatti víz utánpótlódás.

4.3 A Királyerdő karsztjai A királyerdő területén található Románia legtöbb felszíni és felszín alatti karsztos képződménye. Az 1981-ben végzett felmérés szerint 680 barlang található a területen (GORAN, 1982). Jelenleg 32 db 1 km-nél hosszabb barlang ismert, többek között itt található Közép-Európa leghosszabb barlangja is, a 45,3 km hosszú Peştera Vântului, továbbá a Peştera Ciur-Ponor, amely 17,1 km hosszú, és a Stanu Foncii zsomboly, amely 339 m mély. A barlangok morfológiai és a hidrológiai adatait (260 barlang alapján) összevetve, (RUSU, 1988) megállapítható, hogy a barlangi folyosók hossza 297,75 m/km2 ; 62,3%-a ezeknek a járatoknak fosszilis, 32,32%-a időszakosan aktív, és 5,38%-a állandó hidrológiai aktivitással rendelkezik. A barlangok eloszlása megegyezik a formációk korával, melyek megfigyelhetőek a barlangok bejáratánál, Rusu szerint 52,3%-uk jura korú mészkőben, 28,46%-uk eokréta mészkőben és, 18,46%-uk triász korú mészkőben, illetve dolomitban található. A Királyerdőben található karsztok fejlődése megfigyelhető a Bihari karbonátplatform területén is, a késő-triásztól, a jura végéig, de főként a jelenlegi szakaszban, amely a paleogéntől kezdődött. Megállapítható, hogy a karsztformációk keletkezésének kora, az első két fázisban zajlott (bár ez vitatott), és csak azokon a területeken játszódhatott le, ahol a fedőüledékeket nem érte erózió. Az első generációhoz tartoznak az anisusi, és ladin korú mészkövek, illetve dolomitok, következésképpen ezek a területek törmelékes üledékkel fedődtek az eojura transzgresszió során. Ez jól ismert Şuncuiuş környékén, a helyi bányászati, és az ehhez kapcsolódó kutatási tevékenységeknek köszönhetően (a környékről tűzálló 13

agyagot termeltek). A felső rétegben egy vastag agyagos képződmény található, amely vélhetően a fentebb említett transzgressziós folyamathoz köthető. Ehhez kötődik a karszt fejlődés második szakasza, amelyet már jobban ismerünk, mert ehhez kapcsolódnak a területen található bauxitok felhalmozódások is. A bauxit bányászat feltárta az egykori durván erodált paleofelszínt, amely rengeteg üreget, kioldott járatrendszert, és karrmezőket tárt fel. Ezek megfigyelhetők Cornet-től Răcaş-ig és a Roşia forrás közelében. Erről a területről megállapítható, hogy számos bauxit réteggel fedett, az adatok a területen létesült kutatófúrások alapján állnak rendelkezésre, amelyekből részletes paleotopográfiai térképek készültek a jura végével bezárólag. A területen található nagyszámú karsztforma fedett, az ide tartozó mészkövek és dolomitok főként a harmadik fázisú fejlődés során képződtek, amely a pleisztocénben kezdődött és a mai napig is tart. A harmadik fázisban a klimatikus, és hidrometerológiai viszonyok kedvezővé váltak a karsztos formák elterjedésére. A Királyerdőben található karsztos képződmények eredete szorosan kapcsolódik az Erdélyi középhegység paleotopográfiai fejlődéséhez, szoros kapcsolat van a barlangképződés, a megfigyelt eróziós szintek elhelyezkedése és a felszíni vízfolyások között is (IURKIEWICZ, & MITROFAN, 1984).

4.4 Geológiai felépítés A Királyerdő (geológiai) fejlődése szempontjából nagyrészt a Bihari paraautochtonhoz tartozik. A terület déli, délkeleti szegmensét a Codru-takarók áttolt rendszere (Vălani-, Fericeés Arieşeni-takarók), és a Vlădeasa banatitos kőzetei képezik, melyek elterjedése korlátolt. Az üledékes képződmények a Bihari paraautochton területén egy hatalmas homoklinális szerkezetet mutatnak, amelyben a kristályos aljzat a keleti, és a délkeleti részében bukkan felszínre, északra és nyugatra haladva pedig egyre inkább a fiatalabb üledékek kerülnek felszínre, egészen a késő-kréta rétegekig, melyek az 1 Mai termálfürdőig követhetők, Nagyvárad közelében (5. ábra). Tovább ÉK-re, és DNy-ra, a Királyerdő geológiai szerkezete, besüllyed a neogén Bárodi-, és Belényesi-medencék alá.

5. ábra: A Bihari paraautochton sematikus szerkezete Jelmagyarázat:Pm – perm, Tr-triász, J-júra, K-kréta, T-tercier A paraautochton üledékes fedőképződményei a germán típusú tektonikai szerkezetre hasonlítanak, kissé gyűrt, és vertikális törésekkel szabdalt szerkezet figyelhető meg, melyet több részre oszt a nyugaton elhelyezkedő és egyre mélyebbre süllyedő lépcsőzetes szerkezet 14

(V. IANOVIC ET AL., 1976). Három fő karbonátos sorozat figyelhető meg a területen: ld. Karbonátos üledékek előfordulása a Királyerdő területén c. fejezetben. A karbonátos terület nagysága a bihari paraautochton területén 304 km2, melyek közül 29 km2 található a Remeţi-árokban. Ezek után következett a mediterrán diasztrofizmus, melynek hatására alakult ki az áttolódott Codru-takarórendszer, ennek következtében kréta kori törmelékes üledékek kerültek a Királyerdő területére a szenon folyamán. Az eróziót elkerült szerkezet maradványai csak néhány feltárásban, a Roşia-medencében, a Remeţi-árokban és még néhány helyen maradt meg.

4.5 A karbonátos üledékek előfordulásai a Királyerdő területén Litológiai felépítését tekintve az Királyerdő heterogén felépítésű, komplex szerkezeti és tektonikai körülmények alakították, ebből kifolyólag hidrogeológiailag is összetett terület. A terület korábban készített hidrogeológiai térképe (Orăşeanu I., Iurkiewicz A., 2010) alapján is jól látható, hogy a terület hidrológiai karakterét legfőképpen a litológiai és a szerkezeti felépítés határozza meg (6. ábra).

6. ábra. A Királyerdő hidrogeológiai térképe (Orăşeanu I., Iurkiewicz A., 2010) Az eddigi kutatások főként a terepi megfigyelésekre (in situ) hagyatkoznak, ebből kifolyólag a területen előforduló geológiai formációk alapján kerültek meghatározásra a következő hidrológiai egységek:

15

•

•

•

• •

Mezozoós (üledékes mészkövek és dolomitok) és paleozoós (kristályos mészkövek és dolomitok) karbonátos sorozat, erősen repedezett, és karsztosodott, jellemző a magas beszivárgás, uralkodó a „csatorna” porozitás, intenzív felszín alatti vízáramlás. Kiterjedt karsztrendszerek, és főként kétalkotós karszt a jellemző. Fontos vízkészlet a nagy karsztrendszerben (a térképen sárga színnel jelölve). Főként molasz típusú üledékek (homokkő, konglomerátum, és kisebb mértékben palák) kettős porozitással. A felszín alatti víz nagyrészt fedett (nyomás alatt található) a törések és a sztratigráfiai egységek kapcsolódásánál, ill. kisebb mértékben az intergranuláris térben. Amennyiben ezek a képződmények vastagok, úgy egy impermeábilis barriert képeznek a karsztvíz számára (tulajdonképpen rezervoárok), és feküként vagy zárókőzetként funkcionálnak, ezek a: a-permomezozoós molasz; b-felső-kréta fedő és miocén transzgresszív üledékek (a térképen zölddel jelölve). Palezoós gránitok, és riolitok, mezozoós ofiolitok, larámiaia intrúzívumok, és vulkanitok, neogén vulkanitok és metamorfitok erősen repedezett rendszerekkel, és jól fejlett erodált zónákkal, melyek biztosítják a vízutánpótlódást a folyók, és a kétalkotós karsztrendszerek számára (a térképen rózsaszínnel jelölve). Pannon és kvarter üledékek (márgák, palák, homokok, kavicsok), melyek nemfolytonos víz akkumulációt biztosítanak a porózusabb víztestek irányába (a térképen kék színnel jelölve). Márgás és agyagos üledékek, amelyben nincs felszín alatti vízáramlás, illetve, flisszerű üledékek, különféle kőzetekből felépítve (úgymint márgák, palák, homokkövek, mészkövek), melyek eltérő permeabilitást mutatnak, az utóbbiak nem-folytonos víz akkumulációt biztosítanak a porózusabb víztestek irányába (a térképen barna színnel jelölve).

4.6 Klíma és lefolyás Az 1981. X.-től 1983. IX.-ig tartó időszakban a területen egy hidro-meterológiai állomás hálózat épült fel, melyek között volt 2 csapadékmérő állomás, egy meterológiai állomás, 10 mérőállomás a folyamoknál, és 11 a forrásoknál. A mérőhálózat adatai alapján az átlagos csapadék a Királyerdő területén nyugatról kelet felé növekvő tendenciát mutat, értéke 800 és 1200 mm/(több)éves átlagot tesz ki. Az 1982 októbertől 1983 szeptemberéig tartó hidrológiai év alatt Nagyvárad térségében 635 mm, Vércsorog térségében 712,6 mm, míg Remeţi-ben 1390,5 mm-es csapadékmennyiséget regisztráltak. A hőmérséklet-eloszlás ezzel szemben keletről nyugat felé fokozatosan növekvő tendenciát mutat. A többéves hőmérséklet eloszlási átlag 4 és 8°C között váltakozik, Januárban átlagosan -3 és -6°C volt, míg júliusban 14 és 18°C között váltakozott (GRIGORE, IN POSEA ET AL., 1982). Az evapotranszpiráció keletről nyugat felé haladva nő. Az 1982. X. és az 1983. IX. közötti hidrológiai év átlaga alapján, Zece Hotare-ban 540,4 mm, míg Nagyvárad körzetében 695,8 mm volt az átlagos evapotranszpiráció mértéke. Hidrometrikus mérések 5 különböző tengerszintfeletti magasságban található medencében készültek, nem karsztos területen, annak céljából, hogy megállapítható legyen az átlagos felszíni lefolyás, a q, és a magasságbeli változások hatása. Az eredmények jó

16

korrelálhatók egymással, ezek alapján az átlagos felszíni lefolyás vertikális gradiense 3,3 l/sec/km2, 100 m-es szintkülönbségenként. A felszíni hidrográfiai hálózatot a megfigyelési alapján, egy kiterjedt, (kb. 224 km2-es területre vonatkozó) felszín alatti vízlefolyás zajlik a hegység területén belül. A rendelkezésre álló vízmennyiség, amely ezen a területen megtalálható, elpárolog, vagy a törések mentén elszivárog, és a forrásokban távozik a hegység peremein. A nagy karsztplatók esetében nincsen felszíni lefolyás (közvetlenül kerül a csapadékvíz a karsztjáratokba), de vannak olyan felszínen is megfigyelhető csatornák amelyekben levezetik a csapadékvizet, és egy adott régióban ez a víz elnyelődik (bejut a karsztrendszerbe), majd a karszt peremeken távozik onnan. Egy tipikus példája ennek a Mniera-patak. A lefolyási területekkel együtt a felszíni lefolyás eloszlásában leginkább szerepet játszó tényező a diffluens felszín, melynek eredménye, hogy a karsztfelszínre érkező víz a medencékbe kerül, így a felszíni víz egy része beszivárog a felszín alatti rendszerbe, másik része állandóan vagy időszakosan mint felszíni vízfolyás tart a medencék irányába (I ORĂŞEANU, A. IURKIEWICZ, 1982, I. ORĂŞEANU, 1985). (Diffluens terület: A vízáramlási pálya egy meghatározott területe, ahol a vízáramlás iránya különböző irányokba divergál.) A diffluens felszínek mérete 10 7 km2-re tehető a Királyerdő területén, víztározó kapacitásuk kiszámítása túlságosan bonyolult. A Királyerdő legkiterjedtebb diffluens felszínei a Topafolyó környékén találhatóak, területük itt 66 km2, a Măgura-patak összefolyásánál található. Az effektív erre a területre eső csapadék mennyiségéből kiszámítható a beszivárgás mértéke, 11,0 l/s/km2 (478 l/sec az 1982. X. és az 1983. IX. hidrológiai évben), illetve a lefolyás, -4,4 l/s/km2. Egy kis törés mentén a területre jutó összes vízmennyiség beszivárog, és Aştileu környékén, mint forrás jut felszínre, ezt mutatják a nyomjelzéses vizsgálatok is. A legtöbb beszivárgó víz belép egy mély, nyugatias áramlási rendszerbe, amely Felix környéki 1 Mai fürdőben, termálvízként tör felszínre (I. ORĂŞEANU, 1991). A Mniera-völgy egy tartós felszíni áramlási útvonal, melynek vízgyűjtő területe a legmagasabb topográfiai pozícióban található a karszt területén. 15,5 km hosszú, és 17,5 km2 a vízgyűjtőterülete. A fő hidrológiai tényező a Mniera-patak lefolyásának történetében a karsztos befolyás a Şaua Gurguiatu–Potriva barlang környékén, ahol a Mniera-patak elnyelődik és a felszín alatt folyik tovább a Bárodi-medence irányába. A nyomjelzési vizsgálatok egy erős beszivárgást jeleznek Cornet térségében, amely közvetlen kapcsolatban áll a Moara Jurii forrással, a diffluens felszín egy feláramlást mutat Călăţea környékén, egy 13 km2-es területen. Nagyobb aszályos időszakokban felszíni lefolyás nem figyelhető meg Călăţea térségében. További diffluens felszíneket találunk: Mişid-patak – Brătcanilor-forrás (12,5 km2), Boiu-forrás–Peştera cu Apă de la Bulz-barlang (5 km2), Cuţilor-patak–Topliţa de Roşia-forrás (4 km2), (I. ORĂŞEANU, 1991).

17

4.7 A karsztterületek hidrogeológiája A karsztterületek nagyságának függvényében, a Királyerdőben található karsztvizek felhalmozódása relatív tagolt és változó méretű. Összességében az egész terület egy hatalmas vízadó komplexum, amely a korábban említett 3 karbonátos összletben található, ám ezek egymástól impermeábilis betelepülésekkel (kora-jura kvarchomokkő, és az Ecleja-i márga) vannak egymástól elhatárolva. Az egész kiterjedt vízadó komplexum aljzata főként a permowerfeni törmelékes üledékekből származnak. A Királyerdő keleti felében található kibúvások, továbbá a folyamatosan mélyülő nyugati rész alkotják az teljes rendszert. A mélyebben lévő bár nem egységes rendszer, több vertikális, illetve feltolódásos szerkezeti elemet tartalmaz, az elmozdulások relatív kicsik, amelyek így nem tudják újra felszínre hozni az impermeábilis rétegeket. A felhalmozódott víz a karbonátos üledékekben, változatos forrásokon keresztül ürül ki a rendszerből. Ezek hozamát és vízjárását az 1. táblázat szemlélteti. A legtöbb forrást a hegyvidéken „izbuc”-nak neveznek a helybéliek, utánpótlódásuk a kettős karszt rendszeren keresztül történik, ezenfelül a csapadék és a lefolyás járul még hozzá hozamukhoz a nem karsztos területekről (Aştileu, Brătcani, Moara Jurii etc.). Azok a források, amelyek kizárólagosan diffúz csapadékvíz beszivárgásokból nyerik vizüket, ritkák és kis hozamúak (Poiana Damiş-ban, Fântâna lui Onuţ, Pişniţa etc.). Mindegyik forrás, akár állandó, akár időszakos, vízutánpótlódása nagyban függ a területre jutó csapadék mennyiségétől. A Királyerdő északi határán fakadó források, gravitációsan vezéreltek (Aştileu, Vadu Crişului, Brătcani, etc.). A déli lejtőlábnál a források egy litológiai kontakt zóna mentén helyezkednek el, ahol a karsztterületek szenon üledékekkel (Roşia-mélyedésben: Topliţa de Roşia, Roşia, Izbuneală) vagy permi üledékekkel (Arieşeni-takaróban: Topliţa de Vida) találkoznak. Karsztos forrásokat, sőt még barlangokat is találunk a szenon üledékekkel fedett területeken, a Roşia-mélyedésben, többnyire a karbonátos sávokban. Ezeken a lehatárolt területeken található üledékes képződményeknek, nem módosul az általános impermeábilis karaktere, annak ellenére, hogy ezeken a helyeken széles körben elterjedek a márgák, és az agyagok. Az 1982 októberétől 1983 novemberéig tartó kutatás során 13 fő forrás került monitorozásra (1. táblázat). Az eredményeket tekintve a vizsgált időszak egy aszályos periódusba esett ((I. ORĂŞEANU, A. IURKIEWICZ, 1987).

#

Forrás

1 2

Aştileu (1) Moara Jurjii (6) Peştera de la Vadu Crişului (8) Izbândiş (10) Brătcanilor (21)

3 4 5 6

Q átla g

Q max.

Q min.

nv

Bf

Cv

356 163

l/s 74 18

3410 1070

46,0 59,0

0,303 0,387

0,618 0,647

V/h 5,6-266 181,3

L (km) 2,62-11,5 4,35

127

22

1270

58,0

0,213

0,690

47,8

4,25

346 305

49 68

3980 2412

81,0 36,0

0,171 0,404

0,821 0,556

Nyomjelzés

7-82,3 3,4-5,65 42,2-211 1,7-5,7 39,5Damişenilor (22) 83 28 519 19,0 0,361 0,532 2,77-5,06 230,9 1. táblázat. A 1982 X. és 1983 IX periódusban vizsgált források paraméterei.

18

Jelmagyarázat: Nv – utánpótlódási index (Qmax/Qmin); bf – alap áramlási index (a havi átlagos utánpótlódás a legszárazabb hónapban, és az átlagos éves utánpótlódás aránya); Cv – az utánpótlódás időbeli változásának koefficiense (az átlagos eltérés és egy hidrológiai évben az éves átlagos napi csapadék aránya) •

Cv: ha nagy értékeket kapunk, az nagy változásokat jelez a hozamban, ez egyben jellemzi a karszthálózatot is, ami egy erősen fejlett karszt rendszerre utal, jól rendezett felszín alatti vízáramlással. A kis értékek alacsony fluktuációt indikálnak a vízhozamban, azaz egy gyengén fejlett, gyengén szervezett felszín alatti vízáramlással rendelkezik, főként kisebb repedések találhatóak a rendszerben. Az alacsony értékek utalhatnak fedett utánpótlódású forrásokra, ahol az vízutánpótlódás a határok mentén történik (pl.: felszíni vízfolyások). A Cv értéke a litológiai összetétel függvényében is változik.

Az elárasztott zónák kiürülését a recessziós koefficiens (α) írja le. Bizonyos rendszerek, mint a Brătcanilor- vagy az Izbândiş-forrás esetében az α magas (0,034-0,01), ami azt jelenti, hogy a tárózott víz hamar kiürül a rendszerből. Alacsonyabb α értékkel rendelkező források esetében hosszabb tárózási idő áll fent. De a recessziós koefficiens nem egyértelműen azt jelzi, hogy a rendszerben nagyobb a tárózás, bizonyos esetekben ilyen értékek társulnak azokhoz a rendszerekhez is, amelyek a felszíni vízfolyások vizeit gyűjtik össze a nem karbonátos területekről (kettős rendszerek). Ez a helyzet áll fenn a Topliţa de Roşia karsztforrás esetében is, amely egy több mint 10 km-es járatrendszeren keresztül folyik ki a Ciur Ponor barlangnál. A recessziós koefficiens maximális értéke a Vadu Crişului barlang kijáratánál van (A. IURKIEWICZ, I. ORĂŞEANU, 1997), amely így egy olyan rendszert feltételez, amely nagy karsztjárat-rendszerrel és tarozással rendelkezik. A megfigyeléseket szpeleológiai kutatások is megerősítették, miszerint a Vadu Crişului barlang hossza kb. 1000 m, és a Brătrânului barlang, ami a fő víznyelő karsztrendszer pedig 1633 m hosszú. A recessziós görbék alapján az ún. i/k diagramokat lehet szerkeszteni (A. MANGIN, 1975). Az i/k diagramok dimenzió nélküli paramétereket tartalmaznak, amelyek segítségével leírható a beszivárgási zónát (i paraméter) és minőségileg megközelíthető az elárasztott zónának mérete (k paraméter). Az analízisek eredményei azt mutatják, hogy a Királyerdőben található karsztrendszer intenzíven karsztosodott, és néhány része (például az Aştileu-i karsztforrás) kiterjedt vízzel telített járatrendszerekkel rendelkeznek (7. ábra).

7. ábra. A fő karsztrendszerek elhelyezkedése az i/k diagramon (MANGIN, 1975) Jelmagyarázat: 1 – Aştileu, 2 – Brătcani, 3 – Izbândiş, 4 – Topliţa de Vida, 5 – Topliţa de Roşia, 6 – Roşia (Királyerdő hegység), 7 – Păuleasa, 8 – Tăuz (Bihar hegység), 9 – Boiu, 10 – Şopoteasa, 11 – Grota Ursului (Béli hegység)

19

Az 1982 X. - 1983 IX. hidrológiai évben a fő karsztos forrásoknak átlagos vízhozama (Aştileu, Moara Jurjii, Peştera de la Vadu Crişului-barlang, Izbândiş, Brătcani, Peştera cu Apă de la Bulz-bg., Tăul fără Fund, Toplicioara, Roşia, Topliţa de Roşia és a Topliţa Vida alapján) 2,83 m3/s volt, a minimum hozam 0,66 m3/s volt. A többi forrás átlagos vízhozama kb. 1 m3/s. A források esetében, éves szinten (egyik másik évben) nagy oszcilláció figyelhető meg a hozamok mértékében, mert függ a csapadéktól. Így az átlagos hozam mértéke az Aştileuforrás esetében 575 l/s volt 1982 X. - 1983 IX.-ig, és 356 l/s volt 1983 X. - 1984 IX.-ig tartó periódusban. A legkisebb hozamot, egy hasonlóan száraz tavaszon mérték 170 l/s-ot 1981ben, 140 l/s-ot 1982-ben, és 74 l/s-ot 1983-ban. A telepített hidrológiai állomás a napi vízhozamokat regisztrálta a felszíni folyásokban és a karsztos kifolyásokban egyaránt, 525 km2-es területen. A területtel arányos kilépő hozam 5,382 m3/s (323 mm), ebből a felszíni 4,392 m3/s, még a határ mentén található figyelembe vett fő források hozama 0,988 m3/s volt. A megfigyelt terület átlagos csapadék mennyise, 744 mm (Thiess polygon számítással), míg az átlagos evapotranspiráció mértéke 595 mm. Ezek alapján kiszámolható, hogy -173,6 mm víz beszivárog ± raktározódik. (Más módszerekkel is kiszámolták, így -88,1 mm jött ki.) A tanulmányozott időszakban a rendszer out/inflow aránya nagyobb mit 1 (több folyt be mint, amennyi ki), ebből következik, hogy a felszín alatti víztárózó magas nyomás alatt lehet. A teljes hozamon kívül, ami a határok mentén elhagyta a karsztrendszert, és a mérőállomások rögzítették, 27 % (1,47 m3/s) abból a felszínalatti készletből származik, ami a korábbi évek során jutott be a tározó rendszerbe. Fontos, hogy a megfigyelt időszak hidrológiai szempontból száraz volt, bár a körülmények azt tükrözik, hogy a Vida-patak hozama átlagosnak tekinthető (bár ennek vízgyűjtő területe egy igen nagy karsztterület), ennek a mennyisége a többéves átlaghoz viszonyítva 68,8%.

4.8 Nyomjelzéses vizsgálatok Mára 74 nyomjelzési vizsgálatot hajtottak végre a Királyerdő területén (fluoreszcens, rhodamin, NaCl, I-131, és In-EDTA). Az átlagos felszínalatti vízáramlási sebesség a vizsgálatok alapján 46 m/h. A legnagyobb távolság, amelyet a nyomjelző anyagok bejártak a hegység területén 11,55 km volt, amely a Peştişului-folyam elnyelődésétől, az Aştileu-i forrásig tartott. Az áramlási sebesség relatív nagy volta miatt feltételezhető, hogy a felszín alatti víz járatokon és töréseken át mozog, mindezen idő alatt keveredik, és egyéb kémiai biológiai folyamtokon megy keresztül, ezek szerepe nyilvánvaló.

20

4.9 A hidrogeológiai karsztrendszer A hidrogeológiai karsztrendszer magába foglalja a karsztterületeket, a felszín alatti vízzel telített karsztot, valamint a nem karsztos területeket. A vízáramlás a felszíni és a felszín alatti részekre tagolódik, vagy egy törésen keresztül (diffluens területek) táplálják ugyanazt a forrást vagy az egymáshoz kapcsolódó forrásokat, egy adott periódusban. A 8. ábra szemlélteti a hidrogeológiai karsztrendszer hozzávetőleges határait és a hegyvidéki területeken fellelhető források helyé, aminek megrajzolásához figyelembe vették a nyomjelzéses vizsgálatok, illetve a vízmérleg analízis eredményeit (Orăşeanu I., Iurkiewicz A., 2010).

8. ábra. A Királyerdő hegység területén található fő lefolyási területek, diffluens zónák, és karszt rendszerek elhelyezkedése. Jelmagyarázat: 1 - a karsztrendszer feltételezett határa; 2 – Vízválasztó a Sebes-Körös és a Fekete-Körös között; 3 – lefolyási területek; 4 – diffluens felszínek A Királyerdőről kialakult egységes hidrogeológiai kép, a Remeţi-árkot nem számítva, egy egységes karsztos vízadó képét mutatja, ahol van egy mély K-ről, Ny felé mutató cirkuláció, amelyet számos felszín közeli vízfolyás fed, amelyek a hegység szélén folynak ki, felszálló források formájában. A vízmérleg-egyenleg számítások, a felszínre érkező csapadékvíz alapján, nem utalnak mély áramlásokra. Ennek ellenére mégis feltételezhető, hogy a rendszerben szerepe van egy mély áramlásnak. A karsztvíz mialatt nyugat felé áramlik, felmelegszik. Ez tapasztalható a félixi forrásvizekben is. Ez annak a következménye, hogy a Pannon medencével szomszédos övezet hipotermális rezsimű, és részben a hatalmas karsztvíztárolóhoz tartózó 1 Mai–Félix térség forrásai csapolják meg.

21

4.10 Karsztvízkémia 1979-1983-om között készült vízkémiai vizsgálatok (C. MARIN, 1981, L. VALENAS AND A. IURKIEWICZ 1980-1981) alapján a terület vízkémiai fáciese a Ca-HCO3 és a Ca, Mg-HCO3os típusba tartozik, ez alól kivétel a Misid patak területe, ahol főként Ca-SO4-os vizek dominálnak. Azoknak a forrásoknak a vize, amelyek dolomitos kőzetekből erednek Mg tartalmuk magasabb, mint a mészkőből kibukkanóké. A Ca-SO4-os vizek (3-nál magasabb pH-val) a Misid patak alsó részén találhatóak (Izvorul cu Lapte-forrás, az Ungurului-barlang felszín alatti vízfolyása, Izvor- és Vântului-bg., a felszíni útvonala a Hodoabe- és a Tare-patakoknak), ez az alsó-jura pirit tartalmú kőzetek oxidációjával magyarázható, melyet helyenként triász mészkövek és dolomitok fednek, és ezekből lépnek ki a források, miután pirit tartalmú kőzeteken átfolytak. Több királyerdei forrásnak van gáztartalma O2, és N2. Ezeknek a forrásoknak a vize Ca-HCO3-os, vagy Ca, Mg-HCO3-os fácieshez tartoznak. A gázok kémiai összetétele hasonló, ha nem éppen azonos az atmoszféráéval. Összehasonlítva az atmoszférában található gázokkal, az oxigén koncentrációja csökkentebb, a biokémiai, és az oxidációs folyamatokból kifolyólag. Az oxigén mennyiségének csökkenésével a nitrogén tartalom arányos növekedése figyelhető meg. A Topliţa de Vida szubtermális forrás, ami a Topliţa de Vida hidrogeológiai karszt rendszerből eredeztethető, feltételezhető, hogy a víz egy mélyebb áramlási pályára kerül és felmelegszik. Ez megfigyelhető a tektonikus határon ahol az Arieşeni takaró permi homokköve és a Biharia-egység kréta mészköve találkozik. A 9. ábrán látható az általunk a Királyerdő-hegység területén vizsgált források Piperdiagrammja. A diagram alapján megállapítható, hogy a források jelentős része a beszivárgási zónákhoz tartozik, ezt bizonyítja elhelyezkedésük a rombusz alakú diagram-ablakban. A Piper diagramok részletesebben A forrásvizsgálatok című jelentés-részben találhatóak.

22

9. ábra. A királyerdő-hegység területén található források Piper diagramja. A klaszteranalízis eredménye alapján elhatárolható a földtanilag, és vízföldtanilag egy egységbe tartozó források (10. ábra). Az érzékenységi vizsgálatok számára meghatározó jelentőségű lehet egy-egy forrás vízgyűjtőjének, illetve egy rendszerhez való tartozásának ismerete, amely az alábbi térkép is nagyban segíti. A térkép alapján megállapítható, hogy a kutatási terület ÉNy-i illetve DK-i felén található források egymáshoz nagyban hasonló vízkémiai komponenseket tartalmaznak, ezért feltételezhető, hogy azonos rendszerhez tartozóak. A kutatási terület északi részén Vadu Crişului Şuncuiuş és Bratca közötti részen vizsgált források kémiai karaktere lokálisan eltér egymástól, feltehetően ezek lokális eltérések a földtani, illetve hidrogeológiai rendszer polimorfizmusából adódhatnak. A vizsgálati módszer és terület részletes kémiai komponens-elemzése a Klaszeteranalízis című jelentésrészben olvasható.

23

10. ábra. A klaszteranalízis eredménye a kutatási területen.

24

5.

A karsztérzékenység meghatározása a Királyerdő területén

A kutatás első lépéseként az archív információk begyűjtése zajlott, a Királyerdő részletes hidrológiai viszonyainak megismeréséhez, sok segítséget nyújtott az idén (2010-ben) megjelent hidrogeológiai összefoglaló a romániai karsztokról (ORĂŞEANU & IURKIEWICZ, 2010). A hidrológiai viszonyok ismeretében elsőként a kutatási terület határait jelöltük ki a Királyerdő északi részén, amelynek nagy része a felszíni vízgyűjtőterületek határaival esik egybe (11. ábra). Északon a Sebes-Körös, nyugaton a Vércsorogi-völgy mentén a Zgleamânu karsztplató pereme határolja, déli határa a Poiana-völgyben húzódik, amely Tomnatec, és Zecehotare falukat érintve jut el a Damişt átszelő völgyig. A területe keleti határa Damiş és Barátka között húzódik, a Brătcuţa völgyben. A teljes kutatási terület 235 km2-t tesz ki.

25

11. ábra. A kutatási terület elhelyezkedése.

26

A kutatási terület vízrajzi szempontból jól elhatárolható a Királyerdő déli részétől, ugyanis a terület déli részén a felszíni vizek migrációja leginkább délies jellegű, és fő vízgyűjtőjük a Fekete-Körös, ezzel szemben a terület északi részében (az általunk lehatárolt zóna), a felszíni vizek migrációs iránya északi, és fő vízgyűjtőterülete a Sebes-Körös.

12. ábra. A kutatási terület vízrajzi egységei topográfiai térképen ábrázolva, a források feltüntetésével. A 12. ábrán megfigyelhető, hogy a források főként a lehatárolt kutatási terület peremvidékén, illetve a mélyebb völgyek mentén helyezkednek el. A felszín vízfolyások, (időszakos vagy állandó) a kutatási terület központi részétől a peremvidékek felé folynak. A területen természetes állóvíz csak a Vadu Crişului barlangtól keletre, a kutatási területe peremén található (Tăul Bătrăn).

27

13. ábra. A kutatási terület hidrogeológiai térképe (I. ORĂŞEANU, 2010 alapján).

28

14. ábra. A hidrogeológiai térkép jelmagyarázata

29

A területről rendelkezésünkre álló hidrogeológiai térkép (I. ORĂŞEANU, 2010) (13-14. ábrák) segítségével határoztuk meg a több faktor alapvető paramétereit, a földtani képződmények általános jellemvonásait, összevetettük a terület 1:50.000-es földtani térképeivel (40b, és 41a földtani térképek) (15. ábra). A hidrogeológiai és a földtani térképek alapján meghatároztuk a fő törésrendszerek elhelyezkedését a területen (16. ábra). Továbbá a hidrogeológiai térkép segítségével meghatározhatók a felszín alatti karszthálózatban lévő víz migrációs viszonyait, a vízfestési tesztek alapján. A kutatási területen látható szerkezeti elemek, és a hidrogeológiai térképen feltüntetett vízáramlási viszonyok, irányukat tekintve több esetben, nagy hasonlóságot mutatnak: mind a szerkezeti elemek, mind az áramlási irányok egy ÉÉK-DDNy irányt indikálnak. Ezek alapján feltételezhető, hogy a hegység peremén elhelyezkedő források, és felszín alatti, avagy felszín közeli szerkezeti elemek hidraulikus kapcsolatban állnak egymással (13. ábra).

15. ábra. A kutatási területen előforduló főbb litológiai egységek.

30

16. ábra. A kutatási terület topográfiai térképe, a területen előforduló szerkezeti elemek feltüntetésével. A felszínre érkező csapadék további sorsát leginkább a felszínen elhelyezkedő morfológiai elemek befolyásolják. Ebben a vegetációnak döntő szerepe lehet (17. ábra). A vegetáció mellett a 17. ábrán megjelenítettük az 1:50.000-es topográfiai térképen feltüntetett dolinákat, és zsombolyokat, potenciális víznyelőket. A felszínen előforduló zsombolyok irányítottságát megfigyelve megállapítható, hogy azok egy közel ÉÉK-DDNy-i tengely mentén helyezkednek el, hasonlóan a szerkezeti elemek, és a tracer (nyomjelzési) tesztek által előre jelzett irányhoz. Ebben az esetben feltételeznünk kell, hogy a területet átszelő jól fejlett karsztjáratok orientációja is ugyanebbe az irányba mutathat, erre bizonyíték a királyerdő leghosszabb barlangjának a Szeleknek vagy az Ungurului-barlangnak az irányítottsága (1819. ábra).

31

17. ábra. A kutatási területen előforduló felszíni jelenségek, dolinák, barlangok, és a vegetációt ábrázoló térkép.

18. ábra. A Nagy Magyar-barlang térképe

32

É

19. ábra. A Szelek-barlangja térképe.

A litológiai és szatellit térképek rendkívül fontosak a morfológia heterogenitás megismerésének szempontjából, sajnos a területről nem állt rendelkezésünkre pontos szatellit felvétel, ezért a magassági és relief adatokat a 70-es években készül katonai térképezés alapján készítettük el. Az így előállított digitális magassági térképen ábrázolásra kerültek, a geomorfológiai változások, úgymint a lejtőszögek területi undulációi (20. ábra), illetve a vegetáció kiterjedtsége. Ezenfelül a szerkezeti elemek a barlangok, illetve a karsztmorfológiai bélyegek segítségével pontosítani tudtunk a karszt szerkezeti képét, és közelítő becslést tudtunk készíteni annak érzékenységi viszonyairól.

33

20. ábra. A domborzati modell alapján számított lejtőszög-térkép. 5.1 A kutatási területről készült faktortérképek bemutatása

5.1.1

O faktor meghatározása

A királyerdő területén most először készült érzékenységi módszer a COP metódus alkalmazásával. Az O faktor (21. és 22. ábra) szemlélteti a kutatási területen belül a telítetlen zóna érzékenységi viszonyait. Az O faktor meghatározásánál nem álltak rendelkezésünkre részletes talajtani térképek a területről, továbbá a kutatási terület kiterjedését tekintve jelen kutatás számára kivitelezhetetlen feladat volt ezeknek az előállítása. Éppen emiatt a bizonytalanság miatt az O faktor jelentőségét nem tudtuk egyértelműen megítélni, így a faktor-térkép megalkotásánál egy optimista és egy pesszimista becslést is alkalmaztunk, amely így a végső COP térképet is kétféleképpen becsli. Az optimista becslés alapján a fő karsztos zóna a kutatási terület tengelyében átlagos érzékenységet feltételez, míg a peremeken többnyire alacsony érzékenységű zónák láthatóak. A pesszimista becslés alapján a karsztos zóna egységesen az extémen érzékeny kategóriába tartozik, míg a peremi területek átlagos érzékenységet mutatnak. Alaptérképek: • Hidrogeológiai alaptérkép • Földtani alaptérképek

34

21. ábra. Az O faktor meghatározására készült optimista becslés.

22. ábra. Az O faktor meghatározására készült pesszimista becslés. 35

5.1.2

C faktor meghatározása

Alaptérképek: • Szintvonalas térkép • Víznyelők, valamint az egyes víznyelők és víznyelő csoportok vízgyűjtő területeinek térképe • Víznyelőbe elnyelődő vízfolyások térkép • Dolinatérkép (RMT és VLF-R mérések) • Sűrű / nem sűrű növényborítottság térkép • Permeábilis / impermeábilis felszín térkép • Karsztos / nem karsztos területek térkép Levezetés: • Dh: Csak a víznyelők vízgyűjtő területein o Víznyelők köré a táblázatnak megfelelően bufferzónákat generáltunk o A dolina pontok köré 30 méter sugarú „vízgyűjtőket” generáltunk, azaz „dolinákat rajzoltunk” o A fenti két térképet egyesítettük egy fedvénybe o Pontmegfeleltetés: amennyiben egy területen a lenti feltételből több is teljesül, akkor a kisebb értéket kapta az adott terület Pontszám 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 •

Területek Valamely víznyelő 10 m-es körzetében van, vízgyűjtő területen belül Valamely víznyelő 10-100 m-es körzetében van, vízgyűjtő területen belül Vagy vízgyűjtő területen belül található dolina Valamely víznyelő 100-500 m-es körzetében van, vízgyűjtő területen belül Valamely víznyelő 500-1000 m-es körzetében van, vízgyűjtő területen belül Valamely víznyelő 1000-5000 m-es körzetében van, vízgyűjtő területen belül Valamely víznyelőtől több mint 5000 m távolságra lévő területek, melyek vízgyűjtő területen belül vannak

Ds: Csak víznyelő vízgyűjtő területeken o A víznyelőbe elnyelődő vízfolyások köré a táblázatnak megfelelő bufferzónákat generáltunk o Pontmegfeleltetés: amennyiben egy területen a lenti feltételből több is teljesül, akkor a kisebb értéket kapta az adott terület

36

o Pontszám 0 0.2 0.4

Területek Valamely vízfolyás 10 m-es körzetében lévő, vízgyűjtő területen belüli területek Valamely vízfolyás 10-100 m-es körzetében lévő, vízgyűjtő területen belüli területek Valamely vízfolyástól több mint 100 m távolságban lévő, vízgyűjtő területen belüli területek

• •

Ts: Az egész területen 0 Sv: o Szintvonalas térkép -> TIN modell -> Grid térkép -> a táblázatban megadott három értékhatárnak megfelelő lejtőszög fedvény készítése o Sűrű / nem sűrű növényborítottság térkép előállítása egy fedvénybe o Permeábilis / impermeábilis felszín térkép előállítása egy fedvénybe o A fenti három térkép egy fedvénybe történő összefűzése o A Sv táblázatnak megfelelően az összefűzött térkép egyes területeinek pontozása, majd a pontozásnak megfelelően a területhatárok feloldása

•

Sf: azon területekre melyek nem esnek víznyelő vízgyűjtőjére o A dolina pontok köré 30 méter sugarú „vízgyűjtőket” generáltunk, azaz „dolinákat rajzoltunk” o Karsztos / nem karsztos területek egy fedvénybe o Pontmegfeleltetés: amennyiben egy területen a lenti feltételből több is teljesül, akkor a kisebb értéket kapta az adott terület Pontszám 0.5 0.75 1

•

Területek Dolinák Karsztos területek Nem karsztos területek

C térkép előállítása: o dh, ds, sv, sf térképek fedvénybe történő összefűzése o Pontszámítás • A víznyelők vízgyűjtő területén belül: C pont = dh*ds*sv képlet használata (tv mindenhol 0) • Víznyelők vízgyűjtő területén kívül C pont = sf*sv o A pontszámok a táblázat egyes zónáinak való megfeleltetése, majd a határok feloldása

Módosítások, amiket elvégeztünk, illetve amiket nem vettünk figyelembe: • Domborzat alapján javítottuk a víznyelő vízgyűjtő térképet • Egy olyan patakot, ami látszik a topográfiai térképről, hogy elnyelődik azt berajzoltuk a térképre, mint vízfolyást • Minden vízfolyást állandónak vettük • A dolinákat koncentrált beszivárgási zónáknak vettük, úgy, hogy minden egyes dolinát 60 m átmérőjűnek vettünk

37

A beszivárgási területek érzékenységi jellegeit a C faktor térképe szemlélteti (23. ábra). Az érzékenységi térkép alapján a kutatási terület központi részén a Zece Hotare karszt platón, a Damistól északra, illetve kisebb mértékben a Zgleamănu karszt platón találkozunk intenzívebb színekkel, amely az esetlegesen előforduló felszíni veszélyforrásokkal szemben kritikus zónáknak minősülnek. A víznyelőkkel, dolinákkal, illetve felszíni vízfolyásokkal leginkább érintett területei ezek a karsztnak, itt találhatóak azok a területek, ahol a földtani felépítésben főként permeábilis képződmények vesznek részt, továbbá a lejtőszögek gradiense, és a vegetáció által keltett puffer-hatás kockázatos besorolású. Összességében megállapítható, hogy a C faktor térképe a Zece Hotare karszt plató közelében főként pontszerű sérülékeny területeket foglal magában, míg Călătea-tól északra, Zecehotare-től keletre, illetve Damiş környékén, több helyen is nagyobb összefüggő extrém veszélyes besorolású területeket találunk, amelyek különösen veszélyesek az antropogén szennyeződésekkel szemben. A C faktor térképe alapján különösen veszélyesnek minősül Zecehotare falu közelében található terület, hiszen itt nem csak a karszt érzékenységéről beszélhetünk, hanem számolnunk kell az állati/emberi tevékenység hatásával is, amely akár közvetlen is befolyásolhatja a felszín alatti karsztvíz állapotát.

23. ábra. A beszivárgási területek érzékenységi térképe (C faktor).

38

5.1.3

P faktor meghatározása

A kutatási területre jutó csapadédék eloszlásla (24. ábra) az 1961-2009 év átlagát tekintve igen magasnak mondható, bár az érzékenységi vizsgálat során a P faktor térkép elkészítéséhez nem az átlagos csapadék mennyiségének eloszlása a mérvadó tényező, hanem a mennyiség (20-80mm) napokra lebontva. Az adatok hiányossága miatt a P faktor térképét (25. ábra) át kellet értékelni így a területre jutó csapadék mennyisége alapján a P faktor az „átlagos” érzékenységi kategóriába soroltuk, bár a csapadéktérképen látható izovonalak eloszlása alapján megfigyelhető egy DK-i irányú csapadéknövekedés. Ez azt jelenti, hogy a kutatási terület terület Ény-i részén kb. 650-700mm csapadék-minimummal lehet számolni, míg a terület legdélkeletibbészén ez az érték meghaladhatja az 1000mm-t is. Alaptérképek: • Éves csapadék térkép Levezetés: • Az éves csapadék térkép foltoknak megfelelő értékek adása: Éves csapadék 600 mm 800 mm 1000 mm

Rd 0.8 0.8 0.8

Se 0.8 0.8 0.8

39

24. ábra. Bihar megye területének csapadéktérképe, a kutatási terület feltüntetésével.

40

25. ábra. A csapadékrezsim által előállított érzékenységi térkép (P faktort).

41

5.1.4

COP karsztérzékenységi térkép

A COP térkép az O, a C és a P faktorokból előállított térkép, amely a legfontosabb érzékenységi faktorokat együttesen ábrázolja. A kétféle (optimista és pesszimista) O faktortérkép elkészítése miatt a végső COP térképnél is kétféle érzékenységi fokozatot vettünk számításba; optimista, és pesszimista (26. és 27. ábra). Az optimista becslésű COP térkép alapján, a területen főként a nagy kierjedésű karsztplatók (Zece Hotare, Zgleamănu karszt plató, illetve Damiş környékén) környékén találhatunk összefüggően érzékeny zónákat. A karsztplatóktól távolabb főként a dolinák jelentenek kockázatot a felszín alatti vízre nézve. A nagyobb folyamok közül a Mniera patak, amely a legfőbb érzékenységi kockázatot rejti, mert ez a patak a karsztterület leghosszabb folyama, így a vízgyűjtő területe is kiterjedt. Az extrém és a magas érzékenységű területek a teljes kutatási terület kb. harmadrészét foglalják magukba. Átlagos sérülékenységgel jellemezhető a terület közel fele. Alacsony érzékenységi indexel rendelkeznek a terület peremi zónái, illetve egyes völgyek pl. a Mişid-völgye.

26. ábra. A COP faktorok egyesített térképe, az optimista becsléssel készült O faktor térkép alapján. A pesszimista meghatározás alapján a vizsgált terület kiterjedtebb extrém érzékenységi kategóriájú zónákkal rendelkezik, ezek alapján a terület ¾-e a magas, illetve az extrém kategóriába tartozik. A terület többi részét az átlagos érzékenység jellemzi.

42

27. ábra. A COP faktorok egyesített térképe, a pesszimista becsléssel készült O faktor térkép alapján. Amint a fentiekből látható az O faktor kettős meghatározásából eltérő érzékenységi indexek jelenik meg végeredményben. A COP térkép pontosításához elsősorban az O faktor térképét célszerű pontosítani, ezen felül célszerű, a kutatási területet egy maximálisan 10 km2 nagyságú zónára korlátozni. A fentiekben vázolt eredmények alapján javasoljuk, hogy az extrém illetve magas kategóriába tartozó érzékenységi indexek területén részletesebb karsztérzékenységi vizsgálatot készítsenek, illetve több más karsztérzékenységi faktort meghatározó módszer alkalmazásával is célszerű a karsztterület érzékenységi viszonyait feltérképezni.

43

5.2 Az érzékenységi faktorok és a területen előforduló potenciális szennyezőforrások térképei Az elkészült érzékenységi (COP) térképek alapján, a feltárt potenciális szennyezőanyagok elhelyezkedését is feltüntettük az alábbi ábrákon. (28. és 29. ábra). A 28. ábrán az optimista becslésű COP térképen tüntettük fel a szennyezőforrásokat, ezek alapján a feltérképezett szennyezőforrások közül több is a magas érzékenységű zónába esik. Azok a potenciális szennyezőforrások, amelyek közel helyezkednek el a magas érzékenységű zónákhoz könnyen, és gyorsan elszennyezhetik a veszélyeztettet karsztvizes rendszert.

28. ábra. A potenciális szennyezőforrások elhelyezkedése az optimista becslésű COP érzékenységi térképen. A 29. ábrán a szennyezőforrásokat a pesszimista becsléssel készült érzékenységi térképen ábrázoltuk. A pesszimista becslésű érzékenységi térképen ezek a szennyezőforrások több esetben az extrém illetve a magas érzékenységű zónákba esnek, de vannak olyan szennyezőforrások is, amelyek még a pesszimista becslésű térképen is csak az átlagos érzékenységi kategóriába tartoznak (Mişid-völgye).

44

29. ábra. A potenciális szennyezőforrások elhelyezkedése a pesszimista becslésű COP érzékenységi térképen A potenciális szennyeződésforrások és az érzékenységi térképek összevetése alapján elmondható, hogy a területen található szennyezőforrások, ha nem is az egész karsztvízbázist, de lokálisan komoly problémákat jelenthetnek a közeljövőben. A további kutatási stációkban célszerű tanulmányozni a szennyezőforrások további felszín alatti mozgásait, mert az ismert hidrogeológiai felépítés alapján egy-egy ilyen szennyezőforrás akár több kilométeres távolságra is transzportálódhat, viszonylag rövid idő alatt. Fontos felhívnunk figyelmet, hogy a karsztvízrendszer tározókapacitása, illetve annak időben és térben való változásai nem ismertek, így egyes veszélyes anyagok könnyen akkumulálódhatnak a telített zónában, tehát a szennyezés hatása nem azonnal kezd jelentkezni, hanem akár évekkel később válik csak kimutathatóvá, bár akkor már elképzelhető, hogy a karsztvízrendszer annyira elszennyeződik, hogy annak megtisztulása akár több évtizedbe is telhet. A területen előforduló szennyezések részletes bemutatása a Szennyezőforrás feltárás eredményeinek a bemutatása című fejezetben található.

45

6.

Összefoglalás

A karsztérzékenység feltérképezéséhez felhasznált adatok mennyisége nem volt kielégítő, illetve a kutatási terület méretei miatt sok esetben extrapolációs eljárásokhoz kellett nyúlni, ennek a módszernek a veszélye, hogy sok esetben nem a valóságnak megfelelő eredmény generál, amely egy ilyen komplex hidrogeológiai felépítésű terület en könnyen téves meghatározásra vezethet. Az általunk alkalmazott COP módszer együttes alkalmazásával, elkészítettük a királyerdő északi, északkeleti részének érzékenységi térképét, amely egy 235 km2-es területet foglal magába. Az alkalmazott módszer segítségével kijelöltük a területen a felszíni szennyeződés szempontjából érzékeny zónákat. A területen egy optimista és egy pesszimista becslés alapján (az O faktor bizonytalansága miatt) kijelöltük a fokozottan veszélyes zónákat, ezekben a zónákban ugyanis a felszín alatti karsztvíz a lehető legveszélyesebb mindennemű antropogén szennyezéssel kapcsolatban (26. és 27. ábra). Az optimista becslésű COP térkép alapján a vizsgált terület kb. harmada, a pesszimista becslés alapján a terület kb. a ¾-e tartozik a magas vagy az extrém érzékenységi kategóriába tartozik. A COP módszer segítségével előállított érzékenységi térképeket összevetettük a területen feltérképezett szennyezőforrásokkal (28. és 29. ábra), ez alapján a szennyezések egy része a magas érzékenységi zónákban helyezkednek el, még az optimális érzékenységi becslés alapján is. A feltérképezett szennyezőforrások könnyen, nagy problémát okozhatnak a karsztvízbázisra, amely hatása elképzelhető, hogy csak évek múltával jelentkezik majd. Ebből kifolyólag fontos feladat, hogy a közeljövőben ezeket a potenciális szennyezőforrásokat felszámolják. A jövőre nézve, fontos feladat, hogy a karsztérzékenység meghatározását - kisebb egységekben, néhány 10 km2-es – területeken végezzék el. Fontos, hogy a megfigyeléseket, egy hosszabb időintervallumban kell végrehajtani (legalább egy hidrológiai év), így az esetleges szezonális változások hatásai is jól elkülöníthetőek, és az érzékenységi térkép megbízhatóbbá válik.

46

7.

Irodalomjegyzék

CICHOCKI G, ZOJER H, ZOJER HT (2001): KARST WASSERSCHUTZ UND VULNERABILITÄT: ENTWICKLUNG EINES MODELLS IN DER KARNISCHEN ALPEN. MITTEILUNGEN IAG BOKU [KARSTWATER PROTECTION AND VULNERABILITY: DEVELOPMENT OF A MODEL IN THE CARNIC ALPS. MEMORANDUM IAG BOKU]. INSTITUT FÜR ANGEWANDTE GEOLOGIE, UNIVERSITÄT FÜR BODEKULTUR, VIENNA DALY D, DASSARGUES A, DREW D, DUNNE S, GOLDSCHEIDER N, NEALE S, POPESCU C, ZWAHLEN F (2002): MAIN CONCEPTS OF THE “EUROPEAN APPROACH” FOR (KARST) GROUNDWATER VULNERABILITY ASSESSMENT AND MAPPING. HYDROGEOL J 10(2):340–345 DOERFLIGER N, ZWAHLEN F (1998): PRACTICAL GUIDE: GROUNDWATER VULNERABILITY MAPPING IN KARSTIC REGIONS (EPIK). SWISS AGENCY FOR THE ENVIRONMENT, FORESTS AND LANDSCAPE, BERN DOERFLIGER N, JEANNIN PY, ZWAHLEN F (1999): WATER VULNERABILITY ASSESSMENT IN KARST ENVIRONMENTS: A NEW METHOD OF DEFINING PROTECTION AREAS USING A MULTIATTRIBUTE APPROACH AND GIS TOOLS (EPIK METHOD). ENVIRON GEOL 39(2):165–176 GOGU RC, DASSARGUES A (2000) CURRENT

TRENDS AND FUTURE CHALLENGES IN GROUNDWATER VULNERABILITY ASSESSMENT USING OVERLAY AND INDEX METHODS. ENVIRON GEOL 39(6):549–559

GORAN C. (1982): CATALOGUL SISTEMATIC AL PEŞTERILOR DIN ROMÂNIA. INST. SPEOL. „EMIL RACOVIŢA”, BUCUREŞTI. IANOVICI V., BORCOŞ M., BLEAHU M., PATRULIUS D., LUPU M., DUMITRESCU R., SAVU H. (1976): GEOLOGIA MUNŢILOR APUSENI. ED. ACAD. ROMÂNE, BUCUREŞTI. IURKIEWICZ A., MITROFAN H. (1984): ON KARRSTIC CAVITIES VERTICAL DISTRIBUTION REGULARITIES IN SOUTHERN-WESTERN PĂDUREA CRAIULUI MOUNTAINS. THEORETICAL AND APPLIED KARSTOLOGY 1, 77-82, BUCUREŞTI. IURKIEWICZ A., MITROFAN H. ( 1997): KARSTIC TERRAINES AND MAJOR KARSTIC SYSTEM IN ROMANIA. KARST WATER RESOURCES (PROCEDINGS OF THE ANKARA-ANTALYA SYMPOSIUM, JULY, 1995). A. A. BALKEMA/ ROTTERDAM/ BROOFIELD, 471-478. JEANNIN PY, CORNATON F, ZWAHLEN F, PERROCHET P (2001): VULK: A TOOL FOR INTRINSIC VULNERABILITY ASSESSMENT AND VALIDATION. PAPER PRESENTED AT THE 7TH CONFERENCE ON LIMESTONE HYDROLOGY ANDFISSURED MEDIA, BESANÇON, FRANCE, 20– 22 SEPTEMBER 2001 MANGIN A. (1975): CONTRIBUTION A L’ ETUDE HYDRODYNAMIQUE DES AQUIFERES KARSTIQUES. THESE DOCT. SCI. NAT. DIJON, IN ANN. SPELEOL., 23, 3, P. 283-332, 29, 4, P. 495-601, 30, 1 P. 21-124. MARIN C. (1981): CHEMICAL COMPOSITION OF CARBONATE WATERS IN PĂDUREA CRAIULUI MOUNTAINS. TRAV. INST. SPEOL. „EMILE RACOVITZA” XX, 139-155, BUCUREŞTI.

47

ORĂŞEANU I., IURKEWICZ A. (1982): PHENOMENES DE CAPTURE KARSTIQUE DANS LA PARTIE ORIENTALE DES MONTS PĂDUREA CRAIULUI. TRAV. INST. SPEOL . „EMILIE RACOVITZA” XXI, 69-76, BUCUREŞTI. ORĂŞEANU I. (1985): PARTIAL CAPTURES AND DIFFLUENCE SURFACES. EXAMPLES FROM THE NORTHERN KARST AREA OF PĂDUREA CRAIULUI MOUNTAINS. THEORETICAL AND APPLIED KARSTOLOGY 2, 211-216, BUCUREŞTI. ORĂŞEANU I., IURKEWICZ A.(1987): HYDROGEOLOGICAL KARST SYSTEM IN PĂDUREA CRAIULUI MOUNTAINS. THEORETICAL AND APPLIED KARSTOLOGY 3, 215-222, BUCUREŞTI. ORĂŞEANU I. (1991): HYDROGEOLOGICAL MAP OF THE PĂDUREA CRAIULUI MOUNTAINS. SCALEL: 1:50.000. (ROMÂNIA). THEORETICAL AND APPLIED KARSTOLOGY 4, 97-127, BUCUREŞTI. ORĂŞEANU I., IURKIEWICZ A., (2010): KARST BELVEDERE 181-215.

HIDROGEOLOGY OF

ROMANIA, ORADEA:

RAVBAR N. (2007): THE PROTECTION OF KARST WATERS – A COMPREHENSIVE SLOVENE APPROACH TO VULNERABILITY AND CONTAMINATION RISK MAPPING, KARST RESEARCH INSTITUTE AT ZRC SAZU; LJUBLJANA, (CARSOLOGICA;6), 74-93. RUSU T. (1988): CARSTUL DIN MUNŢII PĂDUREA CRAIULUI. PE URMELE APELOR SUBTERANE. EDITURA DACIA, CLUJ-NAPOCA, 254 P. VĂLENAŞ L., IURKEWICZ A. (1980-1981): STUDIUL COMLEX AL CARSTULUI DIN ZONA SUNCUIUŞ-MIŞID (MUNŢII PĂDUREA CRAIULUI). NYMPHAEA VIII- IX, 311-378, ORADEA. VÍAS JM, ANDREO B, PERLES JM, CARRASCO F, VADILLO I (2006): PROPOSED METHOD FOR GROUNDWATER VULNERABILITY MAPPING IN CARBONATE (KARSTIC) AQUIFERS: THE COP METHOD: APPLICATION IN TWO PILOT SITES IN SOUTHERN SPAIN. HYDROGEOL J 14(6):912– 925 VRBA J, ZAPOROZEC A (EDS) (1994): GUIDEBOOK ON MAPPING GROUNDWATER VULNERABILITY. INTERNATIONAL ASSOCIATION OF HYDROGEOLOGISTS. HEISE, HANNOVER ZWAHLEN F (ED) (2004): VULNERABILITY AND RISK MAPPING FOR THE PROTECTION OF CARBONATE (KARST) AQUIFERS. FINAL REPORT OF COST ACTION 620. EUROPEAN COMMISSION, DIRECTORATE-GENERAL XII SCIENCE, RESEARCH AND DEVELOPMENT, BRUSSELS

48