HIDROGEOLÓGIAI MODELLEZÉS SZLOVÁK-MAGYAR HATÁRON ÁTNYÚLÓ HÁROM FELSZÍN ALATTI VÍZTESTEN

HIDROGEOLÓGIAI MODELLEZÉS SZLOVÁK-MAGYAR HATÁRON ÁTNYÚLÓ HÁROM FELSZÍN ALATTI VÍZTESTEN

SMARAGD-GSH Kft. 1114 Budapest, Villányi út 9. Tel: 361-4341, Fax: 279-0022 e-mail: [email protected] www. smaragd.hu Budapest, 2007. november 30.

Szakmai jelentés 3.4., 3.5, 3.6, és 3.11.(D.8.) számú melléklete Melléklet neve

3.11. (D.8.) Három kiválasztott mintaterület hidrogeológiai modellje 3.4. Ipoly/Ipel-völgy körzetének modellezése II. 3.5. Aggteleki- és Szlovák karsztterület modellezése II. 3.6. Bodrogköz modellezése II.

Szerz SMARAGD-GSH Környezetvédelmi és Szolgáltató Kft. Melléklet típusa Feladatszám

Jelentés 3.4., 3.5, 3.6, 3.11

Projekt neve

Magyar-Szlovák határmenti közös felszinalatti viztestek környezetállapota és fenntarható használata (ENWAT)

Kedvezményezett Magyar Állami Földtani Intézet Partner

Štátny geologický ústav Dionýza Štúra - Geological Survey of Slovak Republic

Hely/id

Budapest, 2008. január 15.

EURÓPAI REGIONÁLIS FEJLESZTÉSI ALAP INTERREG III A Közösségi Kezdeményezés Program Magyarország – Szlovákia – Ukrajna Szomszédsági Program 2004-2006

1 Harmadik idközi jelentés Szerzdés száma: HU-SK-UA/05/02/166 - Magyar-Szlovák határmenti közös felszinalatti viztestek környezetállapota és fenntarható használata (ENWAT)

TERVAZONOSÍTÓ Dokumentáció címe:

Hidrogeológiai modellezés szlovák-magyar határon átnyúló három felszín alatti víztesten

Megbízó:

Magyar Állami Földtani Intézet 1143 Budapest, Stefánia út 14.

Tervezmegnevezése:

SMARAGD-GSH Környezetvédelmi és Szolgáltató Kft. 1114 Budapest Villányi út 9.

Végrehajtás ideje:

Témafelels:

2007. április 18. – 2007. november 30.

Gondárné Sregi Katalin hidrogeológus VZ-T vízimérnöki tervez (kamarai nyilvántartási száma: 13-8286)

Numerikus

Ipoly/ Ipel völgy:

modellezés:

Ács Viktor

----------------------------

Aggteleki-, és Szlovák-karszt: Kun Éva Bodrog és vízgyjtje: PethSándor Digitális

Könczöl Nándorné

térképszerkesztés: Weiser László Közremködtek:

Gazda Attila Gyulai Tamás Székvölgyi Katalin Zachar Judit

Ellenrizte:

Gondár Károly ügyvezet hidrogeológus, VZ-T vízimérnöki tervez (kamarai nyilvántartási száma: 13-8288

-----------------------------

Magyar-Szlovák határmenti közös felszínalatti víztestek környezetállapota és fenntartható használata

Tartalomjegyzék I. fejezet: Három kiválasztott mintaterület hidrogeológiai modellje Bevezetés 1. A regionális modellezés szerepe a vízkeretirányelv végrehajtásában, a határmenti területeken ............................................................................................................ 11 1.1. Az EU Víz Keretirányelvrl............................................................................... 11 1.2. A numerikus modellezés szerepe a vízgazdálkodási tervekben........................ 14 1.2.1. A vízkészlet számításának módja ................................................................... 17 1.2.2. A vízkészlet gazdálkodás egységének meghatározása .................................... 18 1.2.3. A felszíni és felszín alatti vízrendszer kapcsolata........................................... 21 2. A projektben kiválasztott három modellterület ....................................................... 22 3. Az adatforrások általános ismertetése ...................................................................... 27 3.1. A modellben felhasznált adatforrások............................................................... 27 4. A modellezésre felhasznált szoftverek általános ismertetése.................................... 29 4.1. Az alapértékelésekhez felhasznált szoftverek.................................................... 29 4.1.1. ArcView 9.1 szoftver ismertetése................................................................... 29 4.1.2. WHI UnSat Suite Plus 2.2.0.3 szoftver ismertetése ........................................ 31 4.2. A numerikus modellezéshez felhasznált szoftverek .......................................... 32 4.2.1. FEFLOW 5.0 végeselem módszerszoftver ismertetése ................................ 33 4.2.2. Visual MODFLOW 4.1-4.2. szoftver ismertetése ........................................... 35 II. fejezet: Ipoly/Ipel-völgy körzetének modellezése 1. Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületének lehatárolása, a terület földrajzi helyzete ................................................................................................................. 37 2. A terület geomorfológiai viszonyai............................................................................ 39 A lejtkategóriák eloszlását az alábbi ábrán mutatjuk be........................................... 40 3. A terület vízrajzi viszonyai........................................................................................ 46 4. A terület éghajlati jellemzi ...................................................................................... 50 4.1. Néhány megjegyzés a meteorológiai állomásokról............................................ 50 4.2. Éghajlati osztályozás .......................................................................................... 50 4.3. Napsütéses órák száma ...................................................................................... 50 4.4. Hmérséklet........................................................................................................ 50 4.5. Csapadék ............................................................................................................ 51 4.5.1. Évi csapadékmennyiség ................................................................................ 51 4.5.2. Hótakaró, hóvastagság ................................................................................. 52 4.6. Szél...................................................................................................................... 52 5. A terület földtani viszonyai ....................................................................................... 53 5.1. Az Ipoly/Ipel modellezett terület földtani felépítése ......................................... 53 5.1.1. Paleozoikum, mezozoikum............................................................................. 53 -1SMARAGD-GSH Kft.


5.1.2. Eocén ........................................................................................................... 54 5.1.3. Oligocén ....................................................................................................... 54 5.1.4. Oligocén-miocén........................................................................................... 54 5.1.5. Miocén.......................................................................................................... 55 5.1.6. Pliocén ......................................................................................................... 57 5.1.7. Negyedidszak .............................................................................................. 57 5.1.8. Holocén ........................................................................................................ 58 5.2. A modellezett terület hidrosztratigráfiai egységei és azok geometriája ........... 58 5.2.1. Pretercier aljzat............................................................................................ 59 5.2.2. Oligocén és miocén agyagos üledékek, homokok, homokkövek...................... 60 5.2.3. Repedezett bádeni vulkanitok ........................................................................ 60 5.2.4. Negyedidszaki képzdmények...................................................................... 60 6. A terület beszivárgási viszonyai ................................................................................ 66 6.1. Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületének földtani alapon történ beszivárgás számítása.................................................................................... 66 6.2. Utánpótlódó vízkészlet mennyiségének meghatározása Help szoftver alkalmazásával............................................................................................... 71 6.2.1. A területi beszivárgás számítása az ENWAT projektben ................................ 71 6.2.2. A beszivárgás számítás menetének részletes ismertetése................................ 73 6.2.3. Az alapkzetet borító talaj fizikai félesége..................................................... 74 6.2.4. Az alapkzetet borító talaj vastagsága .......................................................... 77 6.2.5. A felszín területhasználata ............................................................................ 77 6.2.6. Éghajlati jellemzk ....................................................................................... 82 6.2.7. A felszín morfológiája, meredeksége ............................................................. 83 6.2.8. A HELP számítási módszerérl röviden ........................................................ 83 6.2.9. A beszivárgó csapadék összes mennyisége a modellezett területen ................ 84 7. A terület vízkivételei .................................................................................................. 86 7.1. A Dejtári vízm.................................................................................................. 86 7.2. A Percsény-Tésa vízm.................................................................................... 90 7.3. A Szécsényi vízm.............................................................................................. 92 7.4. A vámosmikolai vízm....................................................................................... 93 7.4.1. Az 1. számú termelkút termelése.................................................................. 94 7.4.2. A 2. számú termelkút termelése ................................................................... 95 8. A numerikus modellezés ismertetése ........................................................................ 96 8.1. Modellhatár és hálókiosztás............................................................................... 96 8.2. Modellrétegek adatai.......................................................................................... 96 8.3. Bemenparaméterek ......................................................................................... 97 8.3.1. Szivárgási tényez......................................................................................... 97 8.3.2. Beszivárgás................................................................................................... 99 8.4. Peremfeltételek................................................................................................. 101 8.5. Termelés észlelobjektumok ........................................................................ 101 8.6. A modell futtatása ............................................................................................ 103 -2SMARAGD-GSH Kft.


9. Áramlási tér és a vízháztartás elemzése a modellezett eredmények alapján......... 106 9.1. Az áramlási tér jellemzése ............................................................................... 106 9.2. Vízmérleg.......................................................................................................... 107 10. Irodalomjegyzék .................................................................................................... 114 III. fejezet: Aggteleki- és Szlovák karsztterület modellezése 1. Az Aggteleki és Szlovák karszt modellezett terület lehatárolása, a terület földrajzi helyzete ............................................................................................................... 115 2. A terület geomorfológiai viszonyai.......................................................................... 117 3. A terület vízrajzi viszonyai...................................................................................... 124 4. A terület éghajlati jellemzi .................................................................................... 127 4.1. Éghajlati osztályozás ........................................................................................ 127 4.2. Napsütéses órák száma .................................................................................... 127 4.3. Hmérséklet...................................................................................................... 128 4.4. Csapadék .......................................................................................................... 129 4.4.1. Az évi csapadékmennyiség .......................................................................... 129 4.4.2. Hótakaró, hóvastagság ............................................................................... 129 4.5. Szél.................................................................................................................... 129 5. Az Aggteleki és Szlovák karszt modellterület földtani és vízföldtani viszonyai .... 130 5.1. Földtani jellemzés............................................................................................. 130 5.2. Vízföldtani jellemzés ........................................................................................ 135 6. A terület beszivárgási viszonyai .............................................................................. 141 7. A terület vízkivételei, megcsapolási viszonyok ....................................................... 146 8. A hidrodinamikai modell leírása............................................................................. 153 8.1. Alkalmazott szoftver ........................................................................................ 153 8.2. Koncepcionális modell ..................................................................................... 154 8.3. Modellhatár és hálókiosztás............................................................................. 156 8.4. Modellrétegek adatai........................................................................................ 157 8.5. Bemenparaméterek ....................................................................................... 159 8.5.1. Szivárgási tényez....................................................................................... 159 8.6. Peremfeltételek................................................................................................. 160 8.6.1. Folyóhálózat............................................................................................... 160 8.6.2. Fix nyomású csomópontok, források ........................................................... 160 8.6.3. Beszivárgás................................................................................................. 161 8.6.4. Termelés észlelobjektumok .................................................................... 161 8.7. Modell futtatása –modellezési eredmények..................................................... 162 9. Áramlási tér és a vízháztartás elemzése a modellezett eredmények alapján......... 167 9.1. Az áramlási tér jellemzése ............................................................................... 167 10. Irodalomjegyzék, felhasznált térképek ................................................................. 171

-3SMARAGD-GSH Kft.


IV. fejezet: Bodrogköz modellezése 1. A modellezett terület lehatárolása, a terület földrajzi helyzete.............................. 172 2. A terület geomorfológiai viszonyai.......................................................................... 174 3. A terület vízrajzi viszonyai...................................................................................... 180 4. A terület éghajlati jellemzi .................................................................................... 182 4.1 Utánpótlódásra közvetlenül ható éghajlati komponens................................... 182 4.1.1 Csapadék..................................................................................................... 182 4.2 Utánpótlódásra közvetetten ható, párolgást befolyásoló éghajlati komponensek182 4.2.1 Napfénytartam ............................................................................................. 183 4.2.2 Hmérséklet................................................................................................. 183 4.2.3 Szél.............................................................................................................. 183 5. A terület földtani viszonyai ..................................................................................... 185 6. A terület beszivárgási viszonyai .............................................................................. 192 7. A terület vízkivételei ................................................................................................ 197 8. A modell leírása ....................................................................................................... 200 8.1 Hálókiosztás....................................................................................................... 200 8.2 A modellezett terület hidrosztratigráfiai egységei és azok geometriája .......... 200 8.3 Peremfeltételek.................................................................................................. 204 8.4 Termel- és észlelobjektumok........................................................................ 210 8.5 A modell futtatása ............................................................................................. 213 8.6 Kalibráció.......................................................................................................... 214 8.6.1 Kalibráció természetes hidrogeológiai viszonyok mellett vizsgált vízgyjt medence esetén ....................................................................................... 214 8.6.2 Kalibráció permanens víztermelési állapot mellett vizsgált vízgyjt medence esetén ..................................................................................................... 215 9. Áramlási tér és a vízháztartás elemzése a modellezett eredmények alapján......... 217 9.1 Az áramlási tér jellemzése ................................................................................ 217 9.2 Vízmérleg........................................................................................................... 221 9.3 Összegzés ........................................................................................................... 224 10. Irodalom................................................................................................................. 226

-4SMARAGD-GSH Kft.


Ábrajegyzék 1. ábra: Felszín alatti vizek mozgása (USGS Water-Supply Paper 2325) ..............................17 2. ábra: Felszín alatti vizek elméleti áramlása vízgyjtmedencékben (Tóth J. 1963)...........17 3. ábra: A projekt által vizsgált víztestek a VKI szerint.........................................................22 4. . ábra: ...............................................................................................................................33 Véges differencia módszer Végeselem módszer .............................................................33 5. ábra: A FEFLOW szoftverben alkalmazható elemek a) 4-csomópontos b) 8-csomópontos négyoldalú elemek, c) 3-csomópontos d) 6-csomópontos háromoldalú elemek e) 8csomópontos f) 20-csomópontos négyoldalú prizmák g) 6-csomópontos h) 15csomópontos háromoldalú prizmák...............................................................................34 6. ábra: A FEFLOW szoftverben egyedileg definiálható elemek...........................................35 7. ábra: Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületének topográfiai térképe ................38 8. ábra: A lejtkategóriák eloszlása.......................................................................................40 9. ábra: Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterület domborzati viszonyai....................42 10. ábra: Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterület domborzatának perspektivikus ábrázolása.....................................................................................................................43 11. ábra: Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterület lejtkategória térképe .................44 12. ábra: Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterület felszíni lefolyási viszonyai..........45 13. ábra: Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületének részvízgyjti......................48 14. ábra: Az Ipoly/Ipeltölgyesi duzzasztóm.........................................................................49 15. ábra: A szetei duzzasztóm(Kubáovo, Szlovákia) ........................................................49 16. ábra: Ipoly/Ipeltölgyes, az épülnagyvízi hallépcs........................................................49 17. ábra: Ipoly/Ipeltölgyes, az épülkisvízi hallépcs...........................................................49 18. ábra: Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületének fedett földtani térképe..........56 19. ábra: A pretercier aljzat felszíne az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületen........62 20. ábra: Az oligocén és miocén felszín az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületen..63 21. ábra: A bádeni vulkanitok felszíne az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületen....64 22. ábra: A kvarter felszín az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületen ......................65 23. ábra: Hidrosztratigráfiai egységek az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületen.....68 24. ábra:Csapadékeloszlás az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületen ......................69 25. ábra:Beszivárgás az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületen..............................70 26. ábra: A beszivárgás számítással kapcsolatos térképi megjelenítés folyamatábrája ...........72 27. ábra: A fizikai talajféleségek területi bemutatása az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületen.............................................................................................................76 28. ábra: A talajvastagság területi jellemzése az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületen.............................................................................................................78 29. ábra: Területhasználatok az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületen ...................79 30. ábra: Részlet a National Engineering Handbook CN meghatározásával foglalkozó fejezetébl ....................................................................................................................80 31. ábra: A HELP szovtverrel modellezett beszivárgás értékek az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületen...........................................................................................85 32. ábra: Termel- és figyelkutak az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületen .........88 -5SMARAGD-GSH Kft.


33. ábra: Dejtár környéki termel- és figyelkutak az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületen.............................................................................................................89 34. ábra: Dejtár 9. sz. termelkút ..........................................................................................90 35. ábra: Dejtár III/1 sz.észlelkút háttérben az Ipollyal........................................................90 36. ábra: A modellben figyelembevett földtani kategóriák ....................................................98 37. ábra: A modellben használt szivárgási tényezk..............................................................98 38. ábra: Beszivárgás értékek a modellterületen..................................................................100 39. ábra: A modellben figyelembevett beszivárgás értékek .................................................100 40. ábra: A mért és számított értékek összehasonlítása az egész modellterületre .................104 41. ábra: A mért és számított értékek összehasonlítása az Ipoly/Ipel völgyére.....................104 42. ábra: A kalibrációs különbség hisztogrammon ábrázolva az egész modellterületre........105 43. ábra: A modellel számított potenciál-eloszlás................................................................106 44. ábra: Számított potenciálszint az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje területén .…………..107 45. ábra: Figyelkutak vízszint idsorai..............................................................................111 46. ábra: A Dejtári öblözetben lévfigyelkutak vízszint idsorai......................................111 47. ábra: A modellel számított vízmérleg............................................................................113 48. ábra: Az Aggteleki- és Szlovák-karszt model területének topográfiai térképe................116 49. ábra: Szádeli-völgy (Szlovákia) bejáratánál jellegzetes karsztformák ..........................117 50. ábra: Az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterüleénekt domborzati viszonyai............120 51. ábra: A lejtkategóriák eloszlása...................................................................................121 52. ábra: Az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületének lejtkategória térképe ...........122 53. ábra: Az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületének felszíni lefolyási viszonyai....123 54. ábra: Az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületének vízgyjttérképe..................126 55. ábra: Az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterület fedett földtani térképe ..................131 56. ábra: Az Aggtelek-Rudabányai-hegység triász fáciesegységeinek kapcsolatai, és a késtriász idejére kialakult üledékképzdési környezeteket bemutató modell (Kovács, 1984 nyomán, módosítva Less, 2007)..................................................................................133 57. ábra: Fedetlen mészkterület dolinákkal az Aggteleki-hegységben ...............................136 58. Alaphegységi felszín az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületen..........................138 59. ábra: Hidrosztratigráfiai egységek az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületen......142 60. ábra: Csapadékeloszlás az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületen ......................144 61. ábra: Beszivárgás az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületen...............................145 62. ábra: Termel-, figyelkutak és karsztforrások az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületén...........................................................................................................147 63. ábra: Kis –Vecsem forrás..............................................................................................148 64. ábra: Nagy –Vecsem forrás bukója ...............................................................................148 65. ábra: Pasnyag forrás túlfolyójának bukója (Komjáti).....................................................149 66. ábra: Kastélykerti forrás (Tornanádaska).......................................................................149 67. ábra: Tapolcai forráscsoport, nyugati forrás ..................................................................150 68. ábra: Tapolcai forráscsoport, középsforrás .................................................................150 69. ábra: Tapolcai forráscsoport, keleti forrás .....................................................................151 70. ábra: Nagy Tohonya forrás bukója ................................................................................151 -6SMARAGD-GSH Kft.


71. ábra: Kis Tohonya forrás bukója ...................................................................................152 72. ábra: A Kecs-forrás bukója .........................................................................................152 73. ábra: Az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellábrája a FeFlow szoftverben ...................154 74. ábra: Modellhatár és hálókiosztás az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületen.......157 75. ábra: Az alaphegység 3D-s felszíne (3. modellréteg).....................................................158 76. ábra: A fedréteg szivárgási tényezértékei ................................................................159 77. ábra: A modellben alkalmazott beszivárgási értékek .....................................................161 78. ábra: A mért és számított vízszintek eredményei diagramon ábrázolva..........................164 79. ábra: Számított vízszint-eloszlás modellábrája [mBf]....................................................165 80. ábra: A számított vízszint metszeti ábrája a háromfázisú zóna elhagyásával [mBf] .......166 81. ábra: A számított potenciálszint az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületen .........168 82. ábra: A teljes modellezett terület vízmérlege.................................................................169 83. ábra: A Bodrog-mednce és vízgyjtje modellterületének topográfiai térképe...............173 84. ábra: lejtkategóriák eloszlása a Bodrog-medence és vízgyjtje modellterületen.........176 85. ábra: A Bodrog-medence és vízgyjtje modellterületének domborzati viszonyai.........177 86. ábra: A Bodrog-medence és vízgyjtje modellterületének lejtkategória térképe.........178 87. ábra: A Bodrog-medence és vízgyjtje modellterületének felszíni lefolyási viszonyai.179 88. ábra: A Bodrog-medence és vízgyjtje modellterületének vízgyjttérképe ...............181 89. ábra: A Bodrog-medence és vízgyjtje modellterületének fedett földtani térképe ........186 90. ábra: A Bodrog-medence és vízgyjtje modellterület talajvízadó összletének aljzatfelszíne...............................................................................................................189 91. ábra: A Bodrog-medence és vízgyjtje modellterület kvarter összletének aljzatfelszíne..190 92. ábra: A Bodrog-medence és vízgyjtje modellterület fels-pannóniai összletének aljzatfelszíne...............................................................................................................191 93. ábra: Hidrosztratigráfiai egységek a Bodrog-medence és vízgyjtje modellterületen ...194 94. ábra: Csapadékeloszlás a Bodrog-medence és vízgyjtje modellterületen....................195 95. ábra: Beszivárgás a a Bodrog-medence és vízgyjtje modellterületen .........................196 96. ábra: Termel- és figyelkutak a Bodrog-medence és vízgyjtje modellterületen........198 97. ábra: A víztermelés nagyságának gyakorisági eloszlása a Bodrog-medence és vízgyjtje modellterületén figyelembe vett víztermelkutak esetén ............................................199 98. ábra Hidrosztratigráfiai egységek laterális eloszlása a negyedidszaki összlet talajvíztartó hidrosztratigráfiai egységében (1. modellréteg)...........................................................202 99. ábra Hidrosztratigráfiai egységek laterális eloszlása a negyedidszaki összlet alsóbb helyzethidrosztratigráfiai egységében (2-3. modellréteg)..........................................202 100. ábra: Hidrosztratigráfiai egységek laterális eloszlása a felspannóniai hidrosztratigráfiai egységében (4-7. modellréteg) ....................................................................................203 101. ábra: Hidrosztratigráfiai egységek vertikális eloszlása a modellterületen áthaladó jellemzNy-K-i szelvényben......................................................................................204 102. ábra: Hidrosztratigráfiai egységek vertikális eloszlása a modellterületen áthaladó jellemzD-É-i szelvényben ........................................................................................204 103. ábra: Elsdleges beszivárgási zónák laterális eloszlása a modellben (1. modellréteg) ..206 -7SMARAGD-GSH Kft.


104. ábra: Párolgási (evapotranszspirációs) zónák laterális eloszlása a modellben (1. modellréteg) ...............................................................................................................207 105. ábra: Evapotranszspiráció mértéke a Bodrog-medence és vízgyjtje modellterületen 209 106. ábra Megcsapoló zóna kiterjedése a modellben egységes szürke színnel jelölve, valamint a folyó típusú határok helyzete kék színvonalakkal jelölve (1. modellréteg) .............210 107. ábra: A modellbe beépített termelkutak szrközép-szintjeinek gyakorisági eloszlása ...................................................................................................................................211 108. ábra: A víztermelkutak elhelyezkedése a modellben.................................................212 109. ábra: A modellbe beépített figyelkutak szrközép szintjeinek gyakorisági eloszlása...212 110. ábra: A figyelkutak elhelyezkedése a modellben .......................................................213 111. ábra: A kalibrációhoz felhasznált 117 db figyelkút mért (observed) és számított (calculated) vízszintértékeinek kapcsolata természetes hidrogeológiai körülmények esetén .........................................................................................................................214 112. ábra: A kalibrációhoz felhasznált 117 db figyelkút mért (observed) és számított (calculated) vízszintértékeinek kapcsolata permanens víztermelési állapot mellett ......215 113. ábra: A felszín alatti víz potenciáleloszlása permanens állapotú vizsgálatakor az 1. modellrétegben (modellábra) ......................................................................................219 114. ábra: Számított potenciálszint a Bodrog-medence és vízgyjtje modellterületen........220 115. ábra: Vízmérleg-komponensek és azok aránya a medence természetes hidrogeológiai rendszerének permanens állapotú vizsgálatakor ..........................................................221 116. ábra: Vízmérleg-komponensek és azok aránya permanens víztermelés mellett ............223 Táblázatjegyzék 1. táblázat A modellkeret sarokpontjainak koordinátái..........................................................23 2. táblázat A modellkeret sarokpontjainak koordinátái..........................................................24 3. táblázat A modellkeret sarokpontjainak koordinátái..........................................................25 4. táblázat: A képzdmények beszivárgás értékei (%)...........................................................67 5. táblázat: Az egyes kzetek fizikai jellemzi (HELP).........................................................74 6. táblázat: Az egyes talajtípusok fizikai jellemzi (HELP)...................................................74 7. táblázat: A talajfizika és a földtan alapján meghatározott talajhidrológiai kategóriák ........75 8. táblázat: A területhasználat és a talajhidrológia alapján meghatározott CN értékek ...........81 9. táblázat: Az egyes földtani kifejldések során használt szivárgási tényezk ......................99 10. táblázat: A képzdmények beszivárgás értékei (%) .......................................................143 11. táblázat: A modellben alkalmazott szivárgási tényezértékek.......................................160 12. táblázat: A 84 db észlelkút átlagos mért vízszintjének a számított eredménnyel való összehasonlítása..........................................................................................................163 13. táblázat A modellkeret sarokpontjainak koordinátái 172 14. táblázat Az egyes földtani képzdményekre jellemzelsdleges beszivárgási képesség %ban..............................................................................................................................192 15. táblázat Az egyes földtani képzdményekre jellemzelsdleges beszivárgási képesség %ban..............................................................................................................................193 -8SMARAGD-GSH Kft.


16. táblázat Hidrosztratigáfiai egységek és azok szivárgási tényez(K [m/s]) értékei .........201 17. táblázat: A modellben definiált vízfolyások vízszint adatai, 2002. évi középvízszintek alapján ........................................................................................................................208 18. táblázat: A modellben definiált vízfolyások mederanyag-ellenállása .............................210 19. táblázat: Vízmérleg-komponensek és azok adatai a medence természetes hidrogeológiai rendszerének permanens állapotú vizsgálatakor ..........................................................222 20. táblázat: Vízmérleg-komponensek és azok adatai permanens víztermelés mellett..........223

-9SMARAGD-GSH Kft.

I. fejezet Három kiválasztott mintaterület hidrogeológiai modellje

Szakmai jelentés D8 számú melléklete Melléklet neve

HÁROM KIVÁLASZTOTT MINTATERÜLET HIDROGEOLÓGIAI MODELLJE

Szerz SMARAGD-GSH Környezetvédelmi és Szolgáltató Kft. Témavezet: Szöveg:

Gondárné Sregi Katalin, PethSándor Gondárné Sregi Katalin, PethSándor

Melléklet típusa Feladatszám Projekt neve

Indikátor 3. 11. Magyar-Szlovák határmenti közös felszinalatti viztestek környezetállapota és fenntarható használata (ENWAT)

Kedvezményezet t Partner

Magyar Állami Földtani Intézet

Hely/id




1 Második idközi jelentés Szerzdés száma: HU-SK-UA/05/02/166 - Magyar-Szlovák határmenti közös felszinalatti viztestek környezetállapota és fenntarható használata (ENWAT)


Bevezetés A Magyar Állami Földtani Intézet (MÁFI) (1143 Budapest, Stefánia út 14.) 2007. januárjában közbeszerzési eljárás keretében, nyílt ajánlati felhívással pályázatot írt ki HIDROGEOLÓGIAI MODELLEZÉS címmel, mely feladatot a pályázatkiírás értelmében a MÁFI részvételével zajló nemzetközi Magyar-Szlovák határmenti közös felszínalatti víztestek környezetállapota és fenntartható használata (ENWAT) HUSKUA 05/02/166 INTERREG III. cím projekthez kapcsolódóan és annak célkitzéseit betartva kell elvégezni. A kiírás nyertese, a SMARAGD-GSH Környezetvédelmi és Szolgáltató Kft. (1114 Budapest, Villányi út 9.) lett. A pályázatkiíró és a nyertes pályázó közötti szerzdéskötésre 2007. április 18-án került sor. A szerzdésben részletezésre kerültek a SMARAGD-GSH Kft. alapfeladatai, és a MÁFI adatszolgáltatási kötelezettségei.

A szerzdésben rögzített alapfeladatok a

projekt

munkaértekezletein kerültek pontosításra. A projekt eredeti elképzelése szerint a numerikus hidraulikai modellezés a határmenti víztesteken külön-külön lett volna elkészítve szlovák, illetve a magyar fél részérl. A vízkészlet gazdálkodási szempontú egyeztetés a két fél külön-külön elkészült modellje alapján készült volna. A projekt kezdetén azonban felmerült annak az igénye, hogy a határmenti víztesteket összevontan, együtt modellezzük, amely jóval nagyobb feladatot rótt cégünkre, mint ahogy azt a szerzdésben rögzítettük. A feladatot az növelte, hogy a szlovák, illetve magyar oldalról érkez adatokat, alaptérképeket elször összhangba kellett hozni, az egységes feldolgozás céljából. Az alábbi dokumentációban elször a modellezésre vonatkozó általános információkat közöljük, majd modell területenként külön-külön ismertetjük a modellezés eredményeit, a projekt elrehaladási jelentése szakmai mellékleteinek megfelelbontásban és számozásban.

– 10 – SMARAGD-GSH Kft.


1. A regionális modellezés szerepe a vízkeretirányelv végrehajtásában, a határmenti területeken 1.1. Az EU Víz Keretirányelvrl Az EU Víz Keretirányelv (VKI) 2000. december 22-én lépett életbe. Az irányelv olyan egységes vízvédelmi politika életbe lépését jelentette, amely állam- és országhatárokon túlnyúlva a vízgyjtkön való koordinált vízgazdálkodás megvalósulását segíti el. A Víz Keretirányelv elírásai szerint az Európai Unió tagállamaiban 2015-ig jó állapotba kell hozni minden olyan felszíni és felszín alatti vizet, amelyek esetén ez egyáltalán lehetséges és fenntarthatóvá kell tenni a jó minségi és mennyiségi állapotot. Az ENWAT projekt a felszín alatti víztestekkel foglakozik, ezért a továbbiakban csak a felszín alatti vízkészlet gazdálkodásról beszélünk. A felszín alatti víztest jó mennyiségi állapotú, ha abban: •

a hosszabb idszakra, legalább 10 évre számított átlagos éves vízkivétel nem haladja meg a hasznosítható felszín alatti vízkészletet, és

•

a víz-, illetve nyomásszintekben a víztest egyetlen pontján sem következik be vízkivételhez kapcsolódó tartós süllyedés, és

•

nem következik be a vízmozgás irányának olyan megváltozása, ami tartós állapotromláshoz vezet, és

•

a felszín alatti víztest kémiai és fizikai állapotára vonatkozó környezeti célkitzések akadálytalanul teljesülhetnek.

A felszín alatti víztest jó minségi állapotú, ha annak minségi állapotjellemziben bekövetkezváltozások nem eredményezik: •

a minségi állapot jelents és tartós romlását, és

•

a természetes kémiai és fizikai állapot lényeges változását, és

•

jogszabályban, illetve vízgyjt-gazdálkodási tervben meghatározott minségi határértékektl való eltérést, és

•

nem rontják a felhasználás lehetségét.



Magyarországon az ivóvízellátás 90 %-a felszín alatti vízbl történik. A jó minség ivóvíz

nélkülözhetetlen

a

lakosság

jólétéhez.

Alapvet jognak

tekinthet,

hogy

szennyezdésmentes ivóvizet lehessen szolgáltatni a lakosságnak a jövben is. E cél elérése érdekében Magyarországon 2005-re elzetesen lehatárolásra kerültek a felszín alatti víztestek. Nagy általánosságban a magyarországi víztestekrl a következk mondhatók el. Magyarországon az összes felszín alatti víz része valamely víztestnek. Felszín alatti vizeinket széleskören hasznosítjuk, így az átlagosan 10 m3/nap-nál nagyobb hozammal megcsapolt vízadók az ország teljes területén elfordulnak. A geológiai-hidrogeológiai szempontokat szem eltt tartva a víztesteket a következ hierarchikus rendszer szerint jelölték ki. 1. Lehatárolás földtani alapon a. Medencebeli, uralkodóan porózus kzetekben lévvizek b. Karsztvizek (Szerkezeti egységek szerint) c. Hegyvidéki területek vegyes összetétel kzeteiben lév vizek (kivéve az elzcsoportba sorolt karsztvizeket) 2. Lehatárolás a vízhmérséklet alapján a. Hideg vizek b. Termálvizek 3. Lehatárolás a felszíni vízgyjtk alapján a. Források vízgyjti b. Kisvízfolyások vízgyjti 4. Fbb hidrodinamikai egységek szerint a. Beszivárgási területek b. Megcsapolási területek A víztestek kijelölésének léptékét és részletességét a vízkészletekkel való gazdálkodás szempontjai határozzák meg, azaz az utánpótlódási és megcsapolási viszonyok, a kémiai összetétel és a hmérsékleti jellemzk szerinti elkülönítés. – 12 – SMARAGD-GSH Kft.


A Víz Keretirányelv több elírásának pontosításához kutatási munkákra van szükség, ezért az EU kutatási keretprogramjai számos olyan kutatási hálózatot, illetve nagy projektet támogatnak, amelyek a VKI végrehajtását segítik. A kutatás a Víz Keretirányelv végrehajtásának els feladataira koncentrálva, a vizek tipizálásával kezddik és az emberi tevékenységekbl származó jelents terhelésekre vonatkozó definiálási kérdések, illetve gazdasági elemzésekre vonatkozó kérdésekhez szükséges ökológiai kritériumok értékelésével és rögzítésével folytatódik. A VKI nemzetközi vízgyjt gazdálkodásban betöltött fontos szerepét jelzi az, hogy a támogatott projektek és hálózatok között több olyan is van, amely kifejezetten vagy részben a VKI nemzetközi vízgyjt-gazdálkodási vonatkozásaival foglalkozik. Magyarország vízgyjt területen belül elfoglalt helyébl, valamint medence jellegébl adódóan, a felszín alatti víztestek több mint a fele – 60 db víztest – országhatárral osztott. A nemzetközi vízgyjtk esetében az érintett országoknak közösen kell a koordináció megvalósításán fáradozniuk. A nemzeti és nemzetközi vízgyjt egységeken egyetlen vízgyjt-gazdálkodási tervet kell készíteni. Nemzeti vízgyjt-gazdálkodási terv elkészítése csak abban az esetben jöhet szóba, ha a koordináció végrehajtása nem járt sikerrel. Mindemellett a nemzetközi vízgyjtn érintett tagállamoknak amennyire lehetséges, együtt kell mködniük a nem tagállamokkal a közös vízgyjt-gazdálkodási terv elkészítésében. Határvízi egyeztetésekre eddig az ICPDR (Duna Védelmi Egyezmény Nemzetközi Bizottsága) keretében került sor. A lehatárolás módszertanának országonkénti különbözsége miatt az egyeztetés a víztestnél nagyobb hidrogeológiai rendszerek szintjén történt. A Duna vízgyjt terület szintjén nem tárgyalt, határokkal osztott víztestek egyeztetése folyamatban van. A 30/2004. (XII. 30.) KvVM rendelet 2 §-a szerint az országhatárral osztott víztest kijelölését egyeztetni kell az érintett országgal, amelyrl a Magyar Geológiai Szolgálat keretében mköd Magyar Állami Földtani Intézet (továbbiakban MÁFI) bevonásával a környezetvédelmi és vízügyi miniszter (a továbbiakban: miniszter) gondoskodik az irányítása alá tartozó szervezetek révén, a külön jogszabályban meghatározottakra tekintettel. A határ mindkét oldalán olyan vízgyjtgazdálkodást kell folytatni az EU VKI és az annak alapján született nemzeti jogszabályok alapján, (Magyarországon a 221/2004. (VII. 21.) Korm.rendelet alapján), mely elsegíti, hogy a vizek 2015-ig jó mennyiségi és minségi állapotba kerüljenek. A felszín alatti vizek esetében a jogszabály szerint a környezeti célkitzés az, hogy a vízgyjt gazdálkodási tevnek tartalmaznia kell a jó mennyiségi és – 13 – SMARAGD-GSH Kft.


minségi állapot eléréséhez, illetve fenntartásához szükséges terveket, így azoknak az intézkedéseknek a körét, amelyek megelzik, megakadályozzák, illetve korlátozzák a felszín alatti vizek állapotának romlását, a szennyez anyagoknak a felszín alatti vizekbe történ bejutását. A jogszabályok elírják, hogy a vízgyjt gazdálkodási terveknek a víztestek leírásán, állapotfelmérésén, az emberi tevékenységek hatásainak számbavételén és értékelésen kell alapulniuk. 1.2. A numerikus modellezés szerepe a vízgazdálkodási tervekben Az értékelések és az intézkedési programok alapját regionális hidrogeológiai modellek képezhetik. A regionális modell egy eszköz arra, hogy a víztesteket leírjuk, a víztesteket jellemz hidrogeológiai jellemzket egységes, mindenki számára, és különösen a nem szakemberek számára érthetformába öntsük. A regionális modellekkel és a hidrogeológiai értékelésekkel a leírás mellett a következ hatásokat lehet vizsgálni: •

a víztestek együttes jelenlegi mennyiségi és minségi állapotát,

•

a víztestek beavatkozások eltti lehetséges állapotát,

•

a víztestek jövbeli állapotát a két ország által az EU VKI alapján közösen meghatározott vízgazdálkodási szcenáriók esetében.

A hidrogeológia jelenségek, vagy a természetben megfigyelhet természetes folyamatok numerikus modellezése során a területrl alkotott elzetes képünk (hidrogeológiai elképzelésünk) modellbe építése után azt tudjuk vizsgálni, hogy a vizsgálni kívánt folyamat egyes összetevjének változtatása milyen hatással van a rendszer egészére. Ez földtani modelleknél azt jelenti, hogy a modell nem oldja meg helyettünk a bonyolult földtani helyzetet, vagyis egy elzetes koncepció szükséges a modellalkotás megkezdése eltt, ezt szokás koncepcionális modellnek nevezni. A koncepcionális modell tehát a vizsgálandó terület viselkedését fbb vonalakban leíró koncepció, amelynek a modellbe történ építése után a modell jóságát pontosan azzal tudjuk ellenrizni, hogy az elzetes koncepciónknak a modellel alkotott eredmények megfelelnek-e vagy sem. Ez azt jelenti, hogy hibás elméleti modell esetén függetlenül attól, hogy a számított eredményeink illeszkednek a hibás koncepciónkhoz, minden további, a modellbl levonható következtetés hibás, hiszen a



kiindulási feltevés is rossz volt, ebbl látható, hogy kiemelt fontosságú az elméleti modell helyes megalkotása. A modellalkotás során arra törekszünk, hogy a koncepcionális modell által elvárt folyamatokat az alkotott modell valamilyen szinten leírja. Mint az a modellalkotás szóban is jól kifejezett, a valóságos, összetett és túl bonyolult folyamatok egzakt leírására módunk nincsen, csupán a fbb tendenciák közelítésére, modellezésére vállalkozhatunk. A numerikus modell esetében következésképpen nem várhatunk el nagyobb pontosságot, mint a rendelkezésünkre álló koncepcionális modellalkotás során felhasznált adatok által megadott pontosság. A valóságban a hidraulikai modelleket a modellezett területen található vízszintfigyel objektumokban mérhet vízszint valamilyen jellemz értéke és a modell által ugyanarra a pontra meghatározott számított vízszint értékek összevetésével ellenrzik a modell jóságát. A fentebbi sorban megfogalmazottak szerint azonban ez azt jelenti, hogy a modellel elvárható pontosság elméletileg sem lehet nagyobb, mint a rendelkezésre álló, bemeneti adatok pontossága. A modellel elérhet pontosság természetesen még ettl is rosszabb, hiszen a valóságot közelít, az azt leíró egyenletrendszerben

– mivel parciális differenciál-egyenletredszert

oldunk meg, iteratív vagyis nem egzakt módon – bizonyos diszkretizálást hajtunk végre, vagyis a tér adott méret elemeire próbáljuk megadni az általunk vizsgálni kívánt paraméterértéket, jelen esetben a nyomásszintet. Természetesen a diszkretizálás foka, a modell felbontása a pontossággal arányos, vagyis minél nagyobb felbontással próbáljuk meg leírni a valóságot, elvileg annál pontosabb lesz az eredmény. Természetesen a felbontás növelése a számítás idigényét nagyságrendekkel befolyásolja, hiszen minél több elemre (nagy felbontás) kívánjuk meghatározni a vizsgálandó paramétert, annál több egyenletet kell egyszerre iteratív úton megoldani. A numerikus modellekben a valós földtani helyzet egyszersített leírására törekszünk, hiszen a valós, bonyolult földtani felépítést a modellbe építeni csak közelítleg lehetséges. A modellek technikai sajátossága, hogy sok esetben olyan térrészre is, (pl. nagy mélységréteg) amit direkt módon nem vizsgálhatunk, vagy nem rendelkezünk közvetlen mérési adattal (pl. maradó beszivárgás nagysága), folytonos paramétermezt kell elállítanunk, és ezen paraméter kombinációk mellett tudjuk elvégeztetni a számítást: Természetesen elny, hogy maga a paramétermez egyszer változtatása után viszonylag gyorsan láthatjuk a hatást. Mivel a legtöbb esetben a földtani paraméterek közvetlenül nem mérhetek, illetve, ha rendelkezünk is mért értékkel, az nem szükségszeren reprezentatív a modellezett tér – 15 – SMARAGD-GSH Kft.


egészére, ezért elbb-utóbb találkozunk azzal a problémával, hogy a modellezett területre valamilyen megfontolás alapján paramétereket kell megadnunk. A 2007. április 17-ei, Betliar-en, a HUSKUA 05/02/166 INTERREG III. projekt ”2nd Joint Technical Meeting” értekezlet keretében lezajlott els megbeszélés szerint a modellezéssel szemben támasztott alapkövetelményeket a következkben foglaltuk össze. •

A regionális hidraulikai modellek négyszög kivágatú területeinek a projekt által érintett teljes területet le kell fedniük az adott régióban.

•

A projekt célkitzéseivel összhangban a permanens állapotú modellezés megfelel.

•

A modellezéskor törekedni kell a valós adatok felhasználására, átlagértékek, becsült adatok csak ezek hiányában alkalmazhatók.

•

A koncepcionális modellekben a területek folyói mentén kialakult alluviális összletek hatását nagy hangsúllyal szükséges figyelembe venni.

•

A területeken eddig elkészült lokális léptékmodellek eredményeit fel kell kutatni.

•

A modelleknek legalább 200 m-es felszín alatti mélységet kell átfogniuk.

•

Az adott kutatási területek hidrosztratigráfiai egységeit el kell különíteni.

•

A regionális modellekben a negyedidszaki összletet, beleértve az allúviumokat is egy rétegként lehet kezelni.

•

A munka koordinátarendszere: X, Y: UTM-34, Z: Balti tengerszint.

A megfelel koncepciális modell felépítése a modellezési folyamat legfontosabb és legidigényesebb része. A három modellterületre felépített koncepcionális modellünk elméleti alapjában a szlovák és magyar hidrogeológusok teljesen egyetértettek, miszerint az adott víztestet egy komplex hidrogeológiai rendszer részeként, nem pedig különálló egységként kell vizsgálni (1. és 2. ábrák). Alapelvként rögzítettük, hogy a szlovák-magyar határszakaszok mellett elhelyezked felszín alatti víztestek egymással összefüggrendszert alkotnak.



1. ábra: Felszín alatti vizek mozgása (USGS

2. ábra: Felszín alatti vizek elméleti áramlása

Water-Supply Paper 2325)

vízgyjtmedencékben (Tóth J. 1963)

A modellezés alapját szolgáltató további fontos szakmai koncepciókat az alábbiakban ismertetjük. A modellezés alapját szolgáló szakmai fogalmak, folyamatok tisztázása az együttgondolkodás miatt szükséges. 1.2.1. A vízkészlet számításának módja Egy

hidrogeológiai

egység

vizsgálatakor

célszer rendszerelv megközelítést

alkalmaznunk. A rendszerelvmegközelítés elnye, hogy a vizsgálathoz integráló és integrált keretet ad (”rendet teremt a káoszban”), megköveteli a különféle alrendszerek közötti kapcsolatok egzakt megfogalmazását, és lehetvé teszi a probléma matematikai leírását. Ezzel kvantitatív alapokra helyezhet a felszíni, valamint a felszín alatti vízkészletek vizsgálata és ésszerfelhasználása. A felszín alatti vizeket is magában foglaló hidrológiai ciklus a valós világ fizikai rendszere, alkotóelemei - a rendszerszemlélet szerint - tulajdonságaik és jellemzik révén kapcsolatban állnak egymással. Globálisan vizsgálva a föld víztömege konstansnak tekinthet, a földi vízciklus tehát zárt hidrológiai rendszert alkot. Egy tetszleges területet tekintve azonban a vízkörforgalom nyílt rendszerként értelmezhet, melynek alrendszerei a felszín alatti vizek szempontjából a növényzet, a medertárolás, a földfelszín, a talajnedvesség és a felszín alatti vizek. A rendszer maga és alrendszerei a dinamikus rendszerek elvén mködnek, vizet transzportáló folyamataik külön kezelendk az adott rendszer, illetve alrendszer szempontjából. Egy komplex, felszíni-felszín alatti nyitott, mesterséges vízkivétellel nem terhelt, vízgyjtegységre a fentiek alapján, egyenlet formájában a következvízmérleg írható föl: – 17 – SMARAGD-GSH Kft.


Ifv+Ifav+P=Rfv+Rfav+ET±∆Sfv±∆Sfav (Betáplálás=Kimenet±Tározás), ahol: Ifv – felszíni víz-hozzáfolyás,

ET – evapotranspiráció,

Ifav – felszín alatti víz-hozzáfolyás,

∆Sfv – felszínen tárolt vízmennyiség

P – csapadék,

megváltozása,

Rfv – felszíni víz-elfolyás,

∆Sfav – felszín alatt tárolt vízmennyiség

Rfav – felszín alatti víz-elfolyás,

megváltozása.

A rendszerbe való betáplálást a csapadék, a felszíni és a felszín alatti víz-hozzáfolyás jelenti. A víz az alrendszerekben tározódik, melyek folyamatos és összetett kölcsönhatása révén a rendszerben tárolt felszíni és felszín alatti víz mennyisége megváltozik. A rendszer kimeneteit a fizikai párolgás (evaporáció), a növényi párologtatás (transpiráció), a felszíni és a felszín alatti víz-elfolyás teszi ki. A vázolt hidrológiai ”leltár” adott térfogatra és idtartamra vonatkoztatható. A fentiekbl következik, hogy egy rendszerbl hosszú távon nem vehetki a betáplálást meghaladó vízmennyiség a tárolt vízkészlet mennyiségének káros mérték csökkentése nélkül. Azaz, a sokszor egy nagyobb hidrológiai-hidrogeológiai egység részét képez felszín alatti víztestbl csak a teljes rendszer hosszú idszakra vonatkozó dinamikus egyensúlyának határáig történvízkivétel engedhetmeg. A hasznosítható felszín alatti vízkészlet meghatározásakor különös figyelmet kell fordítanunk a vonatkozó 219/2004. (VII.21.) Korm. rendeletben foglaltakra is. A rendelet megfogalmazása szerint, a hasznosítható felszín alatti vízkészlet a felszín alatti víztest utánpótlódásának hosszú idszakra megállapított éves átlagos értékébl a vele kapcsolatban lev felszíni vizek meghatározott ökológiai állapotához szükséges, hosszú idszakra megállapított éves átlagos vízhozamának, továbbá a felszín alatti vizektl is függszárazföldi ökoszisztémák felszín alatti víz felé támasztott ökológiai vízigényének levonásával adódó érték (m3/év). 1.2.2. A vízkészlet gazdálkodás egységének meghatározása A vízkészletek fenti módon történ számítása, ha ismerjük a bemen és kimen paramétereket viszonylag egyszer matematikai feladat. A problémát általában az jelenti, hogy nem tudjuk pontosan a térrészt, a rendszert, a hidrogeológiai egységet, amire a számításokat el kell végezni, pedig ez az egész vízkészlet gazdálkodás alapja. Nehezíti a megoldást, hogy a vízkészlet gazdálkodás nemcsak ökológiai kérdés, hanem elssorban – 18 – SMARAGD-GSH Kft.


gazdasági, ily módon a rendelkezésre álló vízkészletet sokszor nem regionálisan, hanem termelkút szintjén kell meghatározni. A vízkészlet gazdálkodást semmi esetre sem lehet csak földtani alapon meghatározott kzettestekhez kapcsolódó vízkészletekhez kötni. Ha a kitermelhet vízkészlet alapja az utánpótlás mértéke, akkor a vízgazdálkodás egységei a vízgyjt (felszíni és felszíni alatti) területek kellenek, hogy legyenek. A felszíni vízgyjtk általában könnyen meghatározhatók. A felszín alatti vízgyjtk meghatározása azonban már bonyolultabb feladat. A gravitáció által vezérelt felszín alatti vízmozgást a hidrogeológiai környezet elemei módosítják, és így válik egyedivé egy adott régió (hegység, medence) felszín alatti vízáramlási rendszere, vízháztartása. A hidrogeológiai környezet a következhárom felembl áll: •

Az áramlási tér geometriája

•

Az áramlási tér földtani felépítése

•

Az éghajlati viszonyok

Mérsékelt övi kontinentális éghajlatunkon a topográfia legfontosabb hatása az, hogy a domborzat vonásainak, a lineáris lejtéstl való eltérésének megfelelen különböz áramlási rendszerek alakulhatnak ki. Általánosan a felszín alatti vízáramlási rendszerek háromféle rendek lehetnek: •

helyi (lokális);

•

köztes (intermedier);

•

regionális

A különbözhierarchiájú áramlási rendszerek mindegyikéhez háromféle áramlási rezsim tartozik: beáramlás, átáramlás és kiáramlási. Egy rendszer: •

lokális, ha a be- és a kiáramlási területe szomszédos és ezek nem a f vízválasztó, illetve a f megcsapolódási területen vannak, valamint adott méretarányban szemlélve már nem tagolható tovább;

•

intermedier, ha két végpontja nem esik egybe a f vízválasztó és a f kiáramlási területtel, és ezek egy vagy több lokális rendszert fognak közre;



•

regionális, ha az áramlás a medence f vízválasztójától a f megcsapolódási területéig tart - melyek földrajzilag is távol vannak egymástól - és alacsonyabb hierarchiájú köztes és helyi rendszereket ölel át.

Egy medencén belül a regionális léptéktl a helyi lépték felé haladva a rendszerek mélysége és kiterjedése egymáshoz viszonyítva csökken. A három rendszer a vízháztartás szempontjából is három nagyságrend. Az áramlási térben, kis, vagy nagy felszíni regionális lejtés mellett, kis, vagy nagy lokális felszíni topográfiai hullámzások esetén is, - az alacsonyabb hierarchiájú vízáramlási rendszerek mellett - kialakulnak a regionális vízáramlási rendszerek. Ezen különböz rend rendszerek mélysége és felépítése - az egyéb hidrogeológiai tényezket most nem tekintve - a fenti két felszíni topográfiai paraméter függvényei. Sekély medencében, nagy regionális lejtés mellett, jól fejlett hierarchikusan felépül áramkép jöhet létre, ahol a regionális rendszer mellett, intermedier és lokális rendszerek alakulnak ki. Ugyanebben a medencében kis regionális lejtés és/vagy nagy lokális felszíni topográfiai hullámzás esetén, csak lokális illetve intermedier rendszerek jönnek létre. Az áramképet tehát alapveten a felszíni topográfiai különbségek határozzák meg, mivel ezek generálják a hajtóert. Ezért sok esetben, fképpen talajvíz rendszerek esetén a felszíni és a felszín alatti vízgyjtk megegyeznek. A földtani felépítés azonban, amely az áramlási teret

felépít összletek

heterogenitásából

és

anizotrópiájából

adódik,

jelentsen

befolyásolhatja a felszín alatti vízáramlási képet és az áramlás intenzitását. A permeabilitás térbeli változásának leggyakoribb geológiai okai: a rétegzettség (vízszintes, illetve dlt), az összefogazódás-kiékeldés, a lencsésség, és a vetk. A felszíni domborzat áramlást gerjeszt szerepét, és a geológiai felépítés módosító hatását, azaz az áramképet és az áramintenzitást - a különbözklimatikus tényezk (csapadék, hmérséklet, szélersség, napsugárzás stb.) révén - az éghajlat is befolyásolja. Humid viszonyok mellett, sokcsapadékú, alacsony evapotranspirációjú területeken, a vízszint a felszín közelében van, így az áramlást ersen meghatározza a felszíni domborzat. Arid területeken viszont, ahol a vízszint több tíz vagy száz méterrel a felszín alatt lehet, alig ismerhetfel az összefüggés az áramlási hálózat és a felszíni topográfia között.



1.2.3. A felszíni és felszín alatti vízrendszer kapcsolata A modellezés lehetséget ad a felszíni és felszín alatti vízrendszer kapcsolatának vizsgálatára is. A modellezés alapja egyrészt a rendszerbe történ utánpótlás mértékének és módjának meghatározása. A vízföldtani modellek segítségével azonban választ keresünk a természetes megcsapolódási helyeken a felszín alatti vizektl függ ökoszisztémák vízigényeinek kérdésére is. A felszín alatti víztl függ felszíni vízi és szárazföldi ökoszisztémák fennmaradását, a felszín alatti víztestek mennyiségi és minségi szempontú jó állapotban tartása biztosítja. A fentiek teljesülése az ökoszisztémák szemszögébl azt eredményezi, hogy: •

a kapcsolódó felszíni vizekre külön jogszabályban [220/2004. (VII. 21.) Korm. rendelet] megállapított környezeti célkitzések teljesülnek, és a víz hiányából és minségi változásából adódóan jelents romlás nem következik be azok ökológiai vagy kémiai állapotában, és

•

a felszín alatti víztl közvetlenül függ szárazföldi ökoszisztémákat nem éri károsodás.

Az elkészül modellek lehetvé teszik, hogy vízmérleg számítás segítségével az adott víztest terhelésének különböz eseteiben vizsgálni lehessen a felszín alatti vizektl függ ökoszisztémákhoz jutó vízmennyiséget, és ennek valószínleg bekövetkez változásaikor értékelni lehessen az ökoszisztémákra gyakorolt hatását. A felszín alatti vizek minségi értékelése és így a vizsgálandó ökoszisztémákhoz jutó víz minségi értékelése nem képezi e modellezési feladat tárgyát, de a modellek megfelel hidraulikai alapot fognak nyújtani az ilyen jelleg vizsgálatokhoz, illetve elkészítik a késbbi, az ökoszisztémákra is kiható szennyezdésérzékenységi vizsgálatokat.



2. A projektben kiválasztott három modellterület A projekt tárgyát három szlovák-magyar víztest csoport képezi (3. ábra). A mintaterületek kiválasztásánál szempont volt, hogy földtani felépítés szempontjából különböztípusú víztesteket vizsgáljunk.

3. ábra: A projekt által vizsgált víztestek a VKI szerint

(1) Felszín alatti víztestek az Ipoly medencében és a vízgyjt szerint hozzájuk kapcsolódó oligocén, miocén hegyvidéki részeken. Az érintett terület nagysága Szlovákiában 198,07 km2, (Ipel basin), Magyarországon 58,8 km2 Ipoly-völgy szkebb körzetére, és 1436,9 km2 az Ipoly-vízgyjtjére es Börzsöny- és Cserháthegységi területek. Az EU VKI szerinti víztest-kódok: SK 1000800P, HU-p.1.12.1, HU-h.1.8 (2) Felszín alatti víztestek a Szlovák-Karszt (594,6 km2 ) és az Aggteleki-karszt (492,1 km2 ) területén. SK200480 K és HU-K.2.2.1. (3) Felszín alatti víztestek a Bodrog vízgyjtjén. Szlovákiában negyedidszaki alluviális üledékek, Magyarországon negyedidszaki és pannóniai alluviális és eolikus üledékek területére. EU-VK kódok SK 1001500P, (max. 1470,9 km2 ), valamint HU_P.2.4.2 (Bodrogköz 737,7 km2 )., és HU_P.2.5.2 (Rétköz 565,8 km2 ). A fenti víztest határokat a Betliar-en és késbb 2007. május 28-án Pozsonyban tartott harmadik találkozón a modellezés szempontjait figyelembe véve módosítottuk. – 22 – SMARAGD-GSH Kft.


A modellterületek meghatározásakor elsdleges szempont volt a fként természetes peremekkel lehatárolható, egységes vízforgalommal jellemezhet felszín alatti vízgyjt szemlélet koncepció, mellyel egy régió vízháztartása kielégít pontossággal leírható, jellemezhet. A négy sarokponttal meghatározott technikai modellterület némileg mindig nagyobb ennél, egyrészt azért, hogy szükség esetén a vizsgált modellterület kiterjesztésére maradjon lehetség, másrészt azért, hogy a szerkesztési eljárásokból adódóan a technikai határok

felé

kissé

bizonytalanabbá

váló

szerkesztett

felszínek,

paraméterzónák

megbízhatósága a vizsgált területen megfelellegyen.

Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterület Az Ipoly/Ipel-völgy modellezett terület az Északi Kárpát-medence (ÉszaknyugatiKárpátok)

Északi-középhegység

tájegységén,

Magyarország

és

Szlovákia

területén

helyezkedik el. Az Északi Kárpát-medence területéhez soroljuk északon a Kárpátok vonulatainak vízválasztó vonalától az Alföld felé ereszked valamennyi tájegységet, a hegyvidékeket

is

beleértve.

A

Kárpát-medence

Európa

legnagyobb

hegységközi

medenceegyüttese, amely a miocénben a Kárpátok kiemelkedésével és a bels területek besüllyedésével, majd a pliocén kori Pannon-tenger kiszáradása során alakult ki. A modellezett terület lehatárolása az Ipoly vízgyjtterülete és a hozzá tartozó víztestek alapján történt. A magyarországi oldalon a Börzsöny Cserhát – Ipoly vízgyjt HU_h.1.8 számú víztest és az Ipoly-völgy HU_p.1.12.1 számú víztest tartozik ide. Földrajzilag Ny-ról K-felé a Börzsöny, a Nógrádi-medence, az Északi-Cserhát és a Karancs tájaira osztható. Az Ipoly völgye választja el a magyar és a szlovákiai területet. A szlovák oldalon a terület É-i részét a Selmeci-hegység D-DK-i lejti, a Jávoros-hegység D-i lejti és a Szlovák Érchegység DNy-i része képezi. D-i része a hegységek fell az Ipoly felé fokozatosan lejt peremhegységeket és hegylábi felszíneket és a Korponai-erdterületét foglalja magába: A Ipoly/Ipel-völgy technikai modellterülete sarokpontjainak UTM koordinátáit az 1. táblázat összegzi. UTM X

UTM Y

minimum

324 800

5 297 650

maximum

418 050

5 370 540

1. táblázat A modellkeret sarokpontjainak koordinátái



Az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterület A kutatási és modellezett terület Szlovákia és Magyarország területén helyezkedik el, mely határait nyugaton és délen a Sajó-völgye, északon a karsztosodott mészk felszínek elterjedési határa, keleten a termálkarszt víztest határa mentén húztuk meg. A modellezés szempontjából Aggteleki- és Szlovák-karszt gyjtnéven a Pelsci, Szilicei fennsíkot, a Felshegyet és Alsóhegyet valamint az Aggteleki hegységet értjük, mely kiegészül további kisebb karsztos és nemkarsztos egységekkel. A szlovákiai területrészen a Pelsci-fennsík, a Szilicei-fennsík, a Felshegy valamint az Alsóhegy északi fele és köztük húzódó Tornai medence tájegységek találhatók. A magyarországi térségen az Aggteleki karszt, délre tle a Galyaság, délkeletre a Szalonnai hegység, a Tornai dombság helyezkedik el. A nyugati, délnyugati határ a Borsodi dombságot szegélyezSajó völgye. Vizsgálataink fókuszában elssorban a karsztos területek áramlási viszonyai állnak. A modellhatár kijelölését mindkét országban a területet ismerszakértk húzták meg, igazodva a víztest határokhoz, így ezt kiindulási feltételnek fogadtuk el. Az Aggteleki- és Szlovák-karszt technikai modellterülete sarokpontjainak UTM koordinátáit a 2. táblázat összegzi. UTM X

UTM Y

minimum

444 100

5 342 900

maximum

513 700

5 395 130




Bodrog-medence és vízgyjtterülete modellterület A vizsgált modellterület határa északon a Tisza, rövid szakaszon az ukrán-szlovák államhatár, a Latorica, a Bodrog, majd a szlovákiai Látó-hegy vonala mentén a Zemplén csúcsáig, a Nagy-Milicig húzódik. A határ innen tovább, a modellterület nyugati oldalán a Zemplén vízválasztója mentén halad Tokajig, majd egy rövid Tisza-szakasz után a hajdúsági vízválasztót követi a nyugati oldal mellett délen és délkeleten is. Keleten a határvonal a nyírségi vízválasztóban folytatódik, mely északkeleten a Tiszáig húzódik. A terület öt meghatározó tájegysége északnyugatról dél felé haladva az alábbiak: •

a Tokaj-Zemléni-hegyvidék;

•

a fels-Tisza-vidéki Bodrogköz, mely északkelet felé átnyúlik Szlovákiába;

•

a fels-Tisza-vidéki Rétköz;

•

a Nyírség;

•

és a Hajdúság hajdúháti tájegysége.

A Bodrog-medence technikai modellterülete sarokpontjainak UTM koordinátáit az 3 táblázat összegzi. UTM X

UTM Y

minimum

520 000

5 269 000

maximum

599 000

5 390 000


A vízföldtani felépítés meghatározza a módszert, amellyel a víztesteket modellezni kell. A jelen munka során vizsgált víztestek vízföldtani szempontból három csoportba oszthatók: •

Kapcsolódó porózus- és hasadékvíztartó rendszer: Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje

•

Karsztvíztároló rendszer: Aggteleki és a Szlovák karszt

•

Porózus víztartó rendszer: Bodrog-medence és vízgyjtje

A szlovák-magyar határszakaszok mellett elhelyezked felszín alatti víztestek egymással összefügg rendszert alkotnak, amely rendszerek a régióban az ivóvízellátás alapjául szolgálnak Az egyes víztest-csoportok esetében a határon átnyúló hatások azonban eltérek. (1) Az Ipoly-völgy körzetében a vízkészletek szkössége és minségi állapota mellett a várható magasabb vízigények kielégítése nem lehetséges a szomszéd országra kiterjeddepressziós hatások nélkül. – 25 – SMARAGD-GSH Kft.


(2) Az Aggteleki- és Szlovák –karszt térségében a felszín alatti vizektl függ természetvédelmi, turisztikai értékek megrzése és javítása csak együttes felmérések, értékelések és intézkedések alapján biztosíthatók. (3) A Bodrog térségben a határon átterjed szennyezdések mértékére, illetve a két országban várható mennyiségi fejlesztések együttes hatásaira is válasz adható.



3. Az adatforrások általános ismertetése 3.1. A modellben felhasznált adatforrások A felhasznált adatok körét a 2007. május 10-én Budapesten lezajlott második megbeszélés

alkalmával

pontosítottuk,

ahol

áttekintettük

a

három

modellterület

modellezéséhez szükséges f elemeket (határfeltételek, f hidrosztratigráfiai egységek és tulajdonságaik, f töréses zónák, vetk és azok viselkedése, meteorológiai adatok, beszivárgás, információk a vízkivételekrl, kalibrációs pontok/lehetségek). A modellezéshez szükséges bemenalapadatokat a MÁFI, az ŠGÚDŠ és a SMARAGDGSH Kft. szolgáltatta.

kútadatok;

vízkivételi helyszínek adatai;

kalibrációs vízszintadatok;

folyók helyzete;

folyóvízállások adatai;

figyelembe veendfbb vetk és hidrogeológiai szerepük.

meteorológia adatok

A modellezéshez felhasznált térképi állományok közül a MÁFI és a ŠGÚDŠ a következket bocsátotta a rendelkezésünkre külön-külön a magyar –illetve a szlovák területrl: • Digitális domborzati adatok X, Y UTM-34, Z: Balti tengerszint rendszerben • Topográfia (vízrajz, úthálózat, települések) • A földtani képzdmények és a hidrosztigráfiai egységek felszíni elterjedése nyers ESRI shape állományban • A hidrosztatigráfiai egységek felszíneinek nyers Surfer GRID állománya a ŠGÚDŠtl. Magyar területen a hidrosztatigráfiai szinttérképeket (kivéve Bodrog-medence) a SMARAGD-GSH Kft. készítette el, a MÁFI-tól kapott a projektterületeken található különböz, a MÁFI által eddig elkészített földtani térképek és fúrások alapján. A fenti adatok alapján a térképeket a SMARAGD-GSH Kft. szerkesztette. – 27 – SMARAGD-GSH Kft.


Jelen dokumentációban mindhárom modellterület Magyarországra es területének éghajlati (4. fejezet), az Aggteleki és Szlovák karszt modellterület geomorfológiai (2. fejezet) és az Aggteleki és Szlovák karszt és az Ipoly-völgy és vízgyjtje modellterület vízrajzi (3. fejezet) jellemzése az MTA Földrajztudományi Kutató Intézet által kiadott „Magyarország Kistájainak Katasztere” c. kiadványa alapján készült el. .



4. A modellezésre felhasznált szoftverek általános ismertetése 4.1. Az alapértékelésekhez felhasznált szoftverek A numerikus modellezésen kívül az adatbázis kialakításában, a digitális domborzati viszonyok és lefolyási modellek elemzésében, valamint az Ipoly-völgy magyarországi területén elvégzett beszivárgás számításnál használtunk fel különbözszoftvereket. 4.1.1. ArcView 9.1 szoftver ismertetése Az ArcView 9.1 földrajzi információk létrehozására, importálására, szerkesztésére, lekérdezésére, elemzésére valamint térképezésére és publikálására használható szoftver. Az ArcView 9.1 összekapcsolt alkalmazások sora, amely magába foglalja többek között a következket: ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox. Megfelel módon használva ezeket az alkalmazásokat, elvégezhetünk GIS feladatot - az egyszerbbektl a bonyolultabbakig térképezést, földrajzi elemzéseket, adatok szerkesztését és összeállítását, adatkezelést, megjelenítést és geoprocesszálást. Az ArcMap a központi alkalmazása az ArcView 9.1 szoftvernek, amivel az összes térképalapú feladat elvégezhet, köztük a térképek készítése, elemzése és szerkesztése. Az ArcMap kétféle térképi nézetet kínál fel számunkra: a földrajzi adat nézetet és a nyomtatási kép nézetet. A földrajzi adat nézetben a földrajzi rétegeinket szimbolizálhatjuk, azokon elemzéseket végezhetünk és GIS adatszerkezetekbe szervezhetjük azokat. A Tartalomtábla segítségével szervezhetjük és ellenrizhetjük az Adatkeretben lév GIS rétegek megjelenési tulajdonságait. A nyomtatási kép nézetben, a térképlapokon a földrajzi adataink mellett megjelennek a térképi elemek, úgymint: léptékek, jelmagyarázatok, északnyilak és még sok egyéb

más

is.

Az

ArcMap-et

használjuk

a

térképlapok

összeállításához,

amit

kinyomtathatunk, vagy publikálhatunk. Az ArcCatalog alkalmazás segítségével rendezhetünk és kezelhetünk minden GIS adatot, például térképeket, globe-okat, adatcsoportokat, modelleket, metaadatokat és szolgáltatásokat. A következeszközöket tartalmazza: •

Földrajzi adatok tallózása és keresése;

•

Metaadatok létrehozása, kezelése és vizsgálata;

•

Geoadatbázis sémák és tervek létrehozása, exportálása és importálása;

•

GIS adatok megkeresése és felfedezése helyi hálózatban vagy a világhálón;

•

ArcGIS Server adminisztrálása. – 29 – SMARAGD-GSH Kft.


A GIS szerverek fenntartói az ArcCatalogot a GIS szerver keretrendszerének adminisztrálására

használhatják.

A

GIS

adatbázisok

fenntartói

az

ArcCatalogot

geoadatbázisok meghatározására és létrehozására használhatják. A felhasználók az ArcCatalogot GIS adatok valamint metaadatok megkeresésére és szervezésére használhatják. Az ArcToolbox tartalmazza a geoprocesszálási eszközök széles spektrumát, köztük: •

Adatkezelést;

•

Adatkonverziót;

•

Fedvények kezelésének eszközeit;

•

Vektorelemzést;

•

Címazonosítást;

•

Statisztikai elemzéseket.

Az ArcToolbox az ArcMap és az ArcCatalog beágyazott alkalmazása. A geoprocesszálás magába foglalja a már létez GIS adatok elemzése eredményeképp létrejöv információkból új adatok elállítását. A geoprocesszálás felhasználható nagyon sok GIS feladat végrehajtásakor, úgymint szomszédsági, átlapolási elemzések, adatkonverziók, adatösszegzési mveletek, mennyiségi és minségi elemzések, adatellenrzések, valamint modellalkotás során. Az ArcGIS bvítmények lehetvé teszik az ArcView funkcionális képességeinek kibvítését specializált eszközökkel. Az ArcGIS 3D Analyst bvítmény hatékony és fejlett háromdimenziós megjelenítést, valamint elemz és felületgeneráló eszközöket biztosít a felhasználó számára. Az ArcGIS 3D Analyst képességei: •

Felületmodell építése számos támogatott adatformátumból;

•

Interaktív, perspektivikus megjelenítés és navigáció;

•

Háromdimenziós nézetek létrehozása közvetlenül a saját GIS adatainkkal;

•

Nagyméretadatok megjelenítése és elemzése;

•

Kétdimenziós adatok háromdimenziós ábrázolása attribútum adatok alapján;

•

Láthatósági terület és vonalas láthatóság meghatározása, pontmagasság interpoláció;

•

Terület, térfogat, lejtés, kitettség és domborzatárnyékolás számítása.



4.1.2. WHI UnSat Suite Plus 2.2.0.3 szoftver ismertetése WHI UnSat Suite Plus 2.2.0.3 szoftvercsomag a telítetlen zóna 1D szivárgáshidraulikai és szennyezdésterjedés modellezésére készült. A modell szimulálja a víz vertikális szivárgását és az oldott szennyezdésnek vékony talajoszlopban (modell-profil) való migrációját. 1D-s szivárgáshidraulikai és transzportmodellezésre alkalmazható a telítetlen zónában. A szoftver az alábbi modelleket tartalmazza: •

SESOIL: Hosszú idtartamú szennyezdésterjedés szimulációja (VOCl-k, PAH-ok, peszticidek és nehézfémek) a telítetlen zónában, idszakosan változó körülmények között;

•

VS2DT: Szivárgáshidraulikai és transzport folyamatok szimulációja heterogén telítetlen talajban, változó szivárgási viszonyok mellett;

•

VLEACH: Illékony szerves szénhidrogének vertikális terjedésének permanens állapotú szimulációja a háromfázisú zónában;

•

PESTAN:

Mezgazdasági

növényvéd szerek

(peszticidek)

migrációjának

permanens állapotú becslése a háromfázisú zónában; •

HELP: Heterogén talajrétegen keresztüli idszakos utánpótlódás becslés, változó idjárási viszonyok mellett.

A HELP véges differencia elven mködszoftver, mely alkalmas hidrológiai folyamatok modellezésére. A HELP modell által generált hidrológiai eredmények, idsor adatok: •

Csapadék, evapotranspiráció és felszíni elfolyás;

•

Laterális vízelvezetés adott rétegtípusokon;

•

Átszivárgás adott rétegtípusokon;

•

Átlagos nyomásemelkedés adott rétegtípusokban.

A modellezéshez napi csapadék, léghmérséklet és besugárzási adatokra van szükség. Mivel ilyen adatokkal általában nem rendelkeztünk hosszú idszakra, ezért szintetikus adatok elállítására van szükség, mely adatoknak várható értéke és eloszlása megegyezik a mért adatokéval. A szoftver tartalmaz egy nemzetközi idjárás generátort, mely több mint 2000 meteorológiai állomás adatait tartalmazza, melybl 21 db Magyarország területére esik. Az idjárás generátorral lehetség van szintetikus idjárási adatsorok (napi csapadék, hmérséklet és besugárzás) generálására több évtizedes havi átlagos adatok és eloszlás típusok alapján. Általában a csapadék területileg nagyobb változatosságot mutat mint a – 31 – SMARAGD-GSH Kft.


léghmérséklet és besugárzás, ezért a szintetikus adatok elállításához figyelembe lehet venni egy tényleges állomás sokévi átlagos havi csapadékösszegeit. 4.2. A numerikus modellezéshez felhasznált szoftverek A numerikus modelleknek két nagy családja alakult ki, közöttük alapvet különbség a vizsgálandó térrész felosztásában van, az egyik a véges elemes (FeFlow) a másik pedig, a véges differenciás (ModFlow) megoldás. A két módszer között alapvet különbség a tér elemekre bontása után a megoldandó egyenletrendszer megoldási módjában van. A véges elemes módszernél jellemzen (de nem szükségszeren) a vizsgálandó térrészt háromszög alapú hasábelemekre bontjuk, egy hasábelemnek 6 csomópontja van, amely mentén érintkezik a mellette ill. alatta-felette levelemekkel. A megoldás során az érintkezési csomópontokra adjuk meg a számításhoz szükséges bemeneti paramétereket, majd az egyenletrendszer megoldása után ezekre a csomópontokra határozzuk meg a vizsgálni kívánt paramétert. Elnye a módszernek, hogy a változatos felépítésvizsgálandó terület rugalmasan követhet. A másik nagy modellcsalád a véges differenciás modellcsalád, ahol a teret négyszög alapú hasábokra bontjuk, és a hasábelem közepére határozzuk meg a vizsgálni kívánt paramétert, vagyis egyetlen modellelem egyetlen értékkel jellemzett. Ez komoly problémát jelenthet, hiszen a rosszul megválasztott elemméret a kismérték változások hatását eliminálja. További hátránya, hogy a kapcsolódó hasábelemek miatt az ortogonális diszkretizálással a vizsgálati terület nehézkesen követhet. Mindkét modellcsaládnál kiemelten fontos a vizsgálati tér felbontása, hiszen a feladathoz kell igazítani a modellméretet, vagyis egy durva osztású háló nem alkalmas a lokális, kis térrészt érint apró változások követésére. Ilyen feladatok vizsgálatára speciális megoldások szükségesek a véges differenciás modelleknél, mivel a lokális srítés lehetségét nem támogatják, azonban rugalmasan, egyszeren alkalmazható a véges elemes módszerrel.

A vízföldtani felépítés meghatározza a módszert, amellyel a víztesteket modellezni kell. A modellezési munkákhoz felhasználandó szoftverek a következk: •

Ipoly-völgy és vízgyjtje: Visual Modflow 4.2

•

Aggteleki és a Szlovák karszt FEFLOW 5.0

•

Bodrog-medence és vízgyjtje: Visual Modflow 4.1 – 32 – SMARAGD-GSH Kft.


4.2.1. FEFLOW 5.0 végeselem módszerszoftver ismertetése A komplex geológiai felépítés, repedezett, karsztos víztárolók nehezen szimulálhatók véges differencia módszert alkalmazó szoftverrel a körülményes ortogonális diszkretizációja miatt (4. ábra).

4. . ábra: Véges differencia módszer

Végeselem módszer

Ezért a karsztos objektumok védidomának meghatározásához a WASY Ltd. által fejlesztett véges elem módszert alkalmazó FEFLOW 5.0 verziójú program eredményesen használható. A szivárgás alapegyenletének a végeselem módszerszerrel történ megoldása, hasonlóan a véges differencia módszerhez, megköveteli a modellezett tér elemekre történ felosztását. Míg a véges differencia módszer megköveteli az ortogonális rácsháló alkalmazását, addig a végeselem módszer elvileg lehetvé teszi a tartomány tetszleges alakú elemekre való felbontását (5. ábra): •

A 2D FEFLOW modulban lineáris 4-csomópontos és 8-csomópontos négyoldalú elemek, valamint lineáris 3-csomópontos és 6-csomópontos háromoldalú elemek állnak rendelkezésre.

•

A 3D FEFLOW modulban 8-csomópontos és 20-csomópontos négyoldalú prizmák és 6-csomópontos és 15-csomópontos háromoldalú prizmák állnak rendelkezésre.



5. ábra: A FEFLOW szoftverben alkalmazható elemek a) 4-csomópontos b) 8-csomópontos négyoldalú elemek, c) 3-csomópontos d) 6-csomópontos háromoldalú elemek e) 8-csomópontos f) 20-csomópontos négyoldalú prizmák g) 6-csomópontos h) 15-csomópontos háromoldalú prizmák

A végeselem módszer alapgondolata a lokális közelítés elve, ami azt jelenti, hogy az egyes felvett elemek mentén a keresett mezket (nyomásszint, szivárgási sebesség, szennyezanyag koncentráció és hmérséklet eloszlás) elre felvett paramétereket tartalmazó függvényekkel közelítjük. A lokálisan felvett közelít függvényeket azután a szomszédos elemek mentén valamilyen hibaelv alapján illesztjük, így végül a teljes vizsgált tartományra elállítunk egy megfelelrendben folytonos közelítmezt. A végeselem módszernél az elemek nem az oldalaikon, hanem a csomópontjaikon keresztül illeszkednek egymáshoz. Ezért az elemek vízmérlege helyett a csomópontok vízmérlegét írjuk fel, és nem az elemek átlagos nyomásszintjét, hanem a csomópontok nyomásszintjét számítjuk ki. A térbeli folytonosság azáltal valósul meg, hogy két szomszédos elem közös csomópontjában a nyomásszintnek egyformának kell lenni, bármelyik elem fell közelítjük is meg. A kezdeti feltételeket (potenciálértékek) és a peremfeltételeket is csomópontokra adjuk meg. Mivel valamennyi csomópontra felírható a vízmérleg, ezért a csomópontok számának megfelel számú egyetlenrendszer megoldását kell elvégeznünk, minek eredményeképpen valamennyi csomópontra meghatározzuk egy t idelteltével kialakuló potenciálértéket.



Az áramlási térrész minél pontosabb lehatárolásához egyedi síkbeli vagy térbeli elemek definiálhatók (6. ábra):

6. ábra: A FEFLOW szoftverben egyedileg definiálható elemek

Lehetség van permanens és nempermanens, telített és telítetlen, srségfügg szivárgás valamint tömeg- és htranszport szimulációjára. Az adatbevitelt, az eredmények értelmezését és reprezentációját nagyban megkönnyíti a szoftver közvetlen kapcsolata az ArcView/ArcInfo típusú térinformatikai adatbázis felé, de kommunikál egyéb szoftverekkel is különböz széleskörben elterjedt file típusokon keresztül (DXF, TIFF, ASCII). Lehetség van raszter képek georeferenciájára, rektifikációjára és feltöltésére is egy segédprogam alkalmazásával (FEMAP). Az eredmények ábrázolása, dokumentálása egy saját reprezentációs program (FEPLOT) segítségével is lehetséges 4.2.2. Visual MODFLOW 4.1-4.2. szoftver ismertetése A Visual Modflow 4.1 és 4.2. program alkalmas háromdimenziós véges differencia módszerrel történ permanens és nem permanens, a telített zónára vonatkozó szivárgási és transzport modell futtatására. A szoftver jellemzi: – 35 – SMARAGD-GSH Kft.


•

Változó rétegfelületek importálása diszkrét pontok alapján vagy rácsozott adatállományból;

•

A heterogén közeg lehet függlegesen anizotróp, vagy akár vízszintesen anizotróp is;

•

A vízadó lehet nyomás alatti és szabad felszín, akár váltakozva is;

•

Megadható adott nyomású, fluxusú vagy nyomásfügg fluxussal rendelkez nempermanens peremfeltétel;

•

Felvehet adott koncentrációjú vagy adott belép koncentrációjú peremfeltétel, és adott szennyezanyag, mint forrás;

•

Beépíthetk források és nyelk (felületileg megosztva is);

•

Megadhatók vízfolyások és drének;

•

Létrehozhatók többszintmegfigyelkutak, és definiálhatók megfigyelési csoportok;

•

Megadható a beszivárgás, az evapotransspiráció és a cellák kiszáradásaújranedvesedése;

•

Megváltoztatható a megoldási algoritmus paramétereinek értéke futtatás közben;

•

Egy és több komponens tömeg-transzport folyamatok leképezése, szorpció és kémiai reakciók (egyensúlyi és nem egyensúlyi).

A modelleredmények megjelenítése és értelmezése: •

Részletes

kontúrtérképek:

nyomásemelkedés,

talajvíztükör,

rétegek

közötti

nyomásemelkedés különbség, rétegszintek (réteg teteje, alja és vastagsága); •

Megjeleníthetk szivárgási vektorok a szivárgási sebesség nagyságának és irányának bemutatására (felül- vagy oldalnézetben);

•

Nyomon követhetek a szivárgási útvonalak elre és visszafelé elmozduló részecskékkel;

•

Megjeleníthetk vízszint idsorok és vízmérlegek akár részterületekre is.


II. fejezet Ipoly/Ipel-völgy körzetének modellezése

Szakmai jelentés 3. 4. számú melléklete Melléklet neve

IPOLY/IPEL-VÖLGY KÖRZETÉNEK MODELLEZÉSE II.

Szerz SMARAGD-GSH Környezetvédelmi és Szolgáltató Kft. Témavezet: Numerikus modellezés: Szöveg: Digitális térképek: Külsszakért:

Gondárné Sregi Katalin, PethSándor Ács Viktor Ács Viktor, Gondárné Sregi Katalin, Gyulai Tamás, Zachar Judit Könczöl Nándorné, Weiser László Jaromir Svasta (ŠGÚDŠ), Tóth György (MÁFI)

Melléklet típusa Feladatszám

Jelentés 3. 4.

Projekt neve




Hely/id




1. Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületének lehatárolása, a terület földrajzi helyzete A modellezett terület az Északi Kárpát-medence (Északnyugati-Kárpátok) Északiközéphegység tájegységén, Magyarország és Szlovákia területén helyezkedik el (7. ábra). Az Északi Kárpát-medence területéhez soroljuk északon a Kárpátok vonulatainak vízválasztó vonalától az Alföld felé ereszked valamennyi tájegységet, a hegyvidékeket is beleértve. A Kárpát-medence Európa legnagyobb hegységközi medenceegyüttese, amely a miocénben a Kárpátok kiemelkedésével és a bels területek besüllyedésével, majd a pliocén kori Pannontenger kiszáradása során alakult ki. A modellezett terület lehatárolása az Ipoly/Ipel vízgyjtterülete és a hozzá tartozó víztestek alapján történt. A magyarországi oldalon a Börzsöny Cserhát – Ipoly/Ipel vízgyjt HU_h.1.8 számú víztest és az Ipoly/Ipel-völgy HU_p.1.12.1 számú víztest tartozik ide. Földrajzilag Ny-ról K-felé a Börzsöny, a Nógrádi-medence, az Északi-Cserhát és a Karancs tájaira osztható. Az Ipoly/Ipel völgye választja el a magyar és a szlovákiai területet. A szlovák oldalon a terület É-i részét a Selmeci-hegység D-DK-i lejti, a Jávoros-hegység D-i lejti és a Szlovák Érchegység DNy-i része képezi. D-i része a hegységek fell az Ipoly/Ipel felé fokozatosan lejt peremhegységeket és hegylábi felszíneket és a Korponai-erd területét foglalja magába:


7. ábra: Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületének topográfiai térképe


2. A terület geomorfológiai viszonyai A modellezett terület felszínét a vékony negyedidszaki képzdmények alatt alapveten kétféle kzetminség határozza meg, egyrészt az oligocén és miocén korú üledékes rétegek, nagyrészt slír, agyag és agyagmárga, helyenként homokos, kavicsos betelepülésekkel, barnakszenes rétegekkel. Másrészt a miocén bádeni-szarmata korú vulkanitok, andezitek, andezittufák. Az elzn ersen denudálódott domvidékek, felszabdalt dombhátak alakultak ki, melyek a 300 mBf magasságot nem haladják meg. Átlagosan 3 l/s.km2 fajlagos lefolyással, 15% lefolyási tényezvel és 10 mm vízhiánnyal, ill. vízfelesleggel jellemezhetk. A miocén vulkáni mködéshez kötheten szubvulkáni formák is kialakultak, amelyek a korábbi üledékekbe intrudáltak. Ezek – pl. a Cserhát hegylábfelszínén – 300-500 mBf átlagmagasságú kipreparálódott gerincekként vannak jelen. A miocén paleovulkánok 1000 m magasságig emelkednek ki környezetükbl (a Börzsöny legmagasabb pontja a Csóványos 923 m), az átlagos relatív relief 250 m/km (Börzsöny). A völgysrség a központi magas régiókban átlagosan 2,5 km/km2. A fajlagos lefolyás 9-9,5 l/s.km2, a lefolyási tényez35%, a vízfelesleg 240-250 mm. 500 mBf felett ktengerek, krioplanációs képzdmények tagolják a domborzatot, az alsóbb térszíneken hegylábi lépcsk, hegylábfelszínek jellemzk, amelyek földtanilag nagyrészt andezitbl állnak, de homokk és agyag is települ a vulkanitok mellett. A hegylábfelszíneken a vízfolyássrség átlagosan 3,1 km/km2, de elfordulnak 4 km/km2 feletti értékek is (a Cserhát hegylábfelszínén 5-6 km/km2). Magyarország és Szlovákia határfolyója az Ipoly/Ipel Ipoly/Ipeltarnóc és Pöstyénpuszta között ÉK-DNy-i, Pöstyénpuszta és Tésa között K-NY-i, Tésától D-re a torkolatig pedig É-Di irányban szeli ketté a modellezett területet. A Börzsöny és a szlovákiai Ipoly/Ipel-mentihátság között foglal helyet az Alsó- Ipoly/Ipel-völgy. Az Alsó- Ipoly/Ipel-völgy az Ipoly/Ipel Ipoly/Ipelszakálas és a torkolat közötti 44 km-es szakaszára és annak vízgyjtjére terjed ki. Teraszos folyóvölgy, amelyeknek abszolút magassága 110 és 290 mBf között változik. Az Alsó- Ipoly/Ipel-völgy kzettanilag nagyrészt lajtamészkbl, kisebb részt andezitbl és andezittufából áll. A Középs-Ipoly/Ipel-völgy az Ipoly/Ipel Ipoly/Ipeltarnóc és Hont közötti szakaszát övezi. Több fiatal, feltöltéses süllyedék láncszer összekapcsolódása. D felé határozott morfológiai határral különül el, így teraszos völgymedence képet mutat. A tektonika és lejts tömegmozgások hatására gyakori a teraszok egybemosódása. Kzettani alapja fként oligocén agyagmárga, a felszíni és felszínközeli üledékek löszbl, futóhomokból


és teraszkavicsból állnak. A vízfolyássrség átlagos értéke az Ipoly/Ipel-völgyben 2- 2,3 km/km2, a lefolyási tényez11-18%, a vízhiány 10-80 mm/év. A vízföldtani kiértékelések számára a DDM-bl lejtkategória térképet szerkesztettünk. Négy lejtkategóriát állapítottunk meg: 0-1 ˚ 1-10 ˚ 10-20 ˚ 20-30 ˚ 30-40 ˚ 40-50 ˚ A lejtkategóriák eloszlását az alábbi ábrán mutatjuk be.

8. ábra: A lejtkategóriák eloszlása

Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületének domborzati viszonyait a 9. és 10. ábrán mutatjuk be. A lejtkategória térképet a 11. ábrán mutatjuk be. A vulkanikus, magasan kiemelked hegységekre hulló csapadékvíz jelents része hierarchikusan felépül mederhálózaton keresztül, koncentrált felszíni elfolyás révén távozik a területrl. A mellékvízfolyások vize a folyóteraszra érve kis mértékben beszivároghat az allúviumba, de jelents része felszíni vízként egyenesen a f vízgyjtbe jut. Emellett a lepelszer felszíni ráfolyás is jelents lehet. Nagyobb csapadékesemény idején rövid, míg – 40 – SMARAGD-GSH Kft.

hóolvadás alatt hosszú, lepelszer ráfolyással juthat a csapadékvíz a folyóterasz peremi részére, ahol elszikkad, vagy az állandó, illetve ideiglenes vizenys területek felszíni vizeihez csatlakozik és elpárolog, esetleg egy folyóvíz-mederbe jutva mederelfolyás révén távozik a rendszerbl. A felszíni lefolyási viszonyokat a 12. ábrán szemléltetjük.


9. ábra: Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterület domborzati viszonyai


10. ábra: Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterület domborzatának perspektivikus ábrázolása


11. ábra: Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterület lejtkategória térképe


12. ábra: Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterület felszíni lefolyási viszonyai


3. A terület vízrajzi viszonyai Az Ipoly/Ipel vízgyjtterületét a 13. ábrán mutatjuk be. A modellezett terület egésze az Ipoly/Ipel vízgyjt területére terjed ki. Határon túli részén, az Északi-Kárpátok, a Selmeci-hegység és a Jávoros andezit paleovulkáni területein az egykori vulkán radiális lejtit követ sr, sugárirányú vízhálózat jellemz. Legnagyobb vízfolyás a területen a Korpona. A terület meghatározó dlésviszonyainak megfelelen a nagyobb vízfolyások megközelítleg É-D irányúak. Magyar területre érve az Ipoly/Ipelt elsként a Karancs és a Litke-Etesi-dombság vizeit összegyjt Dobroda- és Ménes-patak vizei táplálják. Ezekre a vízfolyásokra rendkívül nagy vízhozam-ingadozás jellemz (Q= 0,02-22 m3/s), ami a területen domináló, vizet át nem eresztlejts felszín eredménye. A patakok alsóbb szakaszain jelents a feltöltdés. A talajvíz 4-6 m mélységben található meg, jellege kalcium-magnézium-hidrogénkarbonátos. A terület egyetlen jelents állóvize a Nógrádi Regionális Vízellátó-rendszer alaplétesítménye, a Litke-Komra-völgyi ivóvíztározó (49 ha felszín). A folyó folyásirányát követve a kb. 100 km hosszú, Ipoly/Ipeltarnóctól Drégelypalánkig húzódó kistájra, a Középs-Ipoly/Ipel-völgyre érünk. A folyó középhozama Nógrádszakálnál 12,7 m3/s, míg Drégelypalánknál 18 m3/s. E nem túl nagy különbség abból adódik, hogy a vízgyjt gyarapodását a völgy lejtésének csökkenése és tározóképességének növekedése valamelyest ellensúlyozza. A kistáj jelents vízkészlete a folyó menti kavicstöltésben tározott parti szrés talajvíz, melynek mennyisége a becslések szerint 30 000 m3/nap. A Középs-Ipoly/Ipel-völgyének vízgyjt területe magyar oldalon a Szécsényi- és Terényi-dombságot valamint a Nógrádi-medencét foglalja magába. E területek legfontosabb vízfolyásai a következk: Csitári-patak, Szentlélek-patak, Fekete-víz, Lókos-patak, Derékpatak. A vízfolyások völgyében a talajvíz 4-6 m mélységben található szinte , jellege szintén kalcium-magnézium-hidrogénkarbonátos, néhol nitrátos. Artézi kutak száma a területen kevés, hozamuk csekély. A folyó középs völgyébl tovább folytatva útját kb. 80 km-t megtéve torollik bele a Dunába. Eközben megkerüli az eléje magasodó Börzsönyt, melynek vízrajzi jellemzése az alábbiakban kerül ismertetésre.


A Börzsöny kiemelt központi részeit a hegység nagy csapadékú, jó vízellátású területe uralja, amely a hegység peremeit felszabdaló vízfolyásoknak a forrásvidéke. E forrásokra az ers vízhozamingadozás jellemz. A peremhegységek vízháztartása nagy szélsségek között változik. A Börzsöny peremhegységének évi átlagos lefolyása 45 millió m3. A területen két jelentsebb állóvíz található. A Diósjen határában (1,93 ha) és a Törökmezn (0,8 ha) található tavak mind duzzasztás eredményei. A Börzsöny déli részét, amely kisebb medencékkel szabdalt, a Duna és az Ipoly/Ipel bal parti mellékpatakjai csapolják le. Nyereséges vízháztartásúak, az itt áthaladó patakok ezért állandó vizek. A Kóspallagi-medence víztározója a Malomvölgyi-patakon 3,2 ha felszín. A kismedencék felé dlrétegekbl számos, kis hozamú (1-10 l/p) forrás fakad, mivel a felépítkzetek víztározó képessége kicsi. Szezonálisan bvizek is lehetnek (100-800 l/p), de ki is száradhatnak. Az Ipoly/Ipel vízfolyásán Ipoly/Ipeltölgyesnél (14. ábra), Ipoly/Ipelszakállasnál (Ipelský Sokolec), Szeténél (Kubáovo) (15. ábra), Ipoly/Ipelvisknél (Vyškovce nad Iplom), Homoknál és Ipoly/Ipelbalognál (Balog nad Iplom) létesült duzzasztóm. A duzzasztógátak melletti holtágakból kialakítás alatt lév két hallépcs Tésa és Ipoly/Ipeltölgyes településeknél készül (16. és 17. ábra).


13. ábra: Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületének részvízgyjti


14. ábra: Az Ipoly/Ipeltölgyesi duzzasztóm

15. ábra: A szetei duzzasztóm(Kubáovo, Szlovákia)

16. ábra: Ipoly/Ipeltölgyes, az épülnagyvízi hallépcs

17. ábra: Ipoly/Ipeltölgyes, az épülkisvízi hallépcs


4. A terület éghajlati jellemzi 4.1. Néhány megjegyzés a meteorológiai állomásokról A vizsgált terület csaknem húsz kistájat foglal magában. Legnyugatibb állomás Szob, mely a Visegrádi-Dunakanyarban található, a klimatológiai elemzés szempontjából azonban a Középs-Ipoly/Ipelvölgy déli területeinek illetve a Nógrádi-medence nyugati területeinek jellemzi állnak hozzá a legközelebb. Legkeletibb állomás a területen Mátrakeresztes, ami a Magas-Mátra nyugati határán helyezkedik el, ezért éghajlati szempontból inkább a Nyugati-Mátra északi területeinek jellemzi állnak hozzá a legközelebb 4.2. Éghajlati osztályozás A vizsgált terület legnagyobb része a mérsékelten hvös-mérsékelten száraz éghajlati osztályba tartozik. Ez alól csak a magasabb vidékek jelentenek kivételt (Börzsöny, NyugatiMátra), melyeken több csapadék hullik, ezért ezek a mérsékelten nedves osztályba tartoznak. A Börzsöny központi vidéke a hvös hmérsékleti osztályba tartozik, ugyanis a vegetációs idszak átlaghmérséklete itt nem éri el a 15 °C-t. 4.3. Napsütéses órák száma A napsütés éves összegét tekintve a terület északi vidékein a legkevesebb, a Zagyvavölgy északi részén csupán 1810 óra, a Medves-vidéken és az Alsó-Ipoly/Ipelvölgy északi felén 1850 óra. A terület legnagyobb részén azonban eléri az 1900 órát, a legmagasabb vidékeken akár 1950-1970 óra napsütés is elfordulhat. A napsütés éves eloszlását vizsgálva elmondhatjuk, hogy a téli hónapokban az egész területen 170-180 óra körül alakul, ez alól csak a magasabbra emelkedhegységek (akár 200 óra) és a mély völgyek (160 óra, Alsó-Ipoly/Ipelvölgy) jelentenek kivételt. A nyári napfénytartamra a 750-760 órás értékek jellemzk, ettl a domborzati viszonyok okozhatnak eltérést. 4.4. Hmérséklet A leghidegebb évi középhmérsékletet a Börzsönyben és a Nyugati-Mátrában mérhetjük. Itt 8-8,5 °C a jellemz érték. Környezeténél melegebb területek az Alsó- és KözépsIpoly/Ipelvölgy, ahol 9,3-9,5 °C az éves átlaghmérséklet. Környezeténél hidegebb a – 50 – SMARAGD-GSH Kft.

Karancsság és a Medves vidéke, ahol az átlaghmérséklet 9 °C alatt van. A terület többi részén 9-10 °C között van a hmérséklet, az északi tájakon általában 9-9,5 °C, a déli tájakon 9,5-10 °C. A

vegetációs

hmérséklet

területi

eloszlása

nagyon

hasonló

az

évi

középhmérsékletéhez, ugyanazok a területek melegebbek, és hidegebbek az átlagosnál. A legkisebb átlaghmérséklet ebben az idszakban a Központi-Börzsönyben van (14 °C). A legmelegebb a 16,8 °C-os Cserhátalja, de több kistájon is elfordul 16,5 °C-os átlag. A legtöbb területen 15,8-16,2 °C közötti értékek jellemzek. A legmelegebb hmérsékletek átlaga a tájak többségében 33-33,5 °C között alakul, ennél kisebb értékekkel a magasabb területeken (Börzsöny, Karancs, Medves, Nyugati-Mátra északi fele) találkozhatunk, ennél magasabbakkal pedig az Alsó-Ipoly/Ipelvölgyben (33,6 °C), a Zagyva völgyében (34 °C) és a Nyugati-Mátra déli felében (34 °C). A legalacsonyabb hmérsékletek a kistájak többségében -17- -17,5 °C között változnak. Érdekes, hogy az Alsó-Ipoly/Ipelvölgy ebben az esetben nem melegebb, hanem hidegebb, mint a legtöbb kistáj (-17,9 °C). A Börzsöny viszont -16 °C-os értékkel a „legmelegebb” területek közé tartozik, csakúgy mint a Nyugati-Mátra déli fele (szintén -16 °C). A fagymentes napok számában nincs jelents különbség a vizsgált területen, az mindenütt 170-180 nap között változik (legkevesebb a Börzsönyben és a Cserhátalján, 170 nap). 4.5. Csapadék 4.5.1. Évi csapadékmennyiség Az alacsonyabb vidékeken legjellemzbb éves csapadékmennyiség 600-620 mm között van. Ennél kevesebb csak az Alsó-Ipoly/Ipelvölgyben (580-600 mm) és a Nyugati-Mátra déli felében (560 mm) hullik. A domborzat csapadéknövel hatása egyértelmen érvényesül, a Börzsöny központi részén 800 mm, a Karancsban 650 mm csapadék az átlag. A legnagyobb változékonysággal a Medvesvidéken találkozhatunk (610-670 mm). Az átlagosnál csapadékosabb még a Nógrádi-medence ahol 630-670 mm között változik a lehulló csapadékmennyiség. Az éves csapadékmennyiség 55-60 %-a a nyári félévben hullik le az egész területen.


4.5.2. Hótakaró, hóvastagság Az év 40-50 napján borítja hótakaró a kistájak legnagyobb részét. A jellemzlegnagyobb hóvastagság ezeken a területeken 20-25 cm. Az átlagosnál kevesebb hótakarós nap van az Alsó-Ipoly/Ipelvölgyben (30-35 nap), a Cserhátalján (35 nap), a Zagyva-völgyben (30-35 nap) és a Nyugati-Mátra déli részén (30 nap). A hótakaró vastagsága azonban ezeken a területeken is átlagosnak mondható, kivéve a Cserhátalját, ahol nem éri el a 20 cm-t. Pozitív eltérést tapasztalhatunk a Nyugati-Mátra déli felén, ahol az átlagos maximális hóvastagság 30 cm. A legtovább természetesen a legmagasabb hegyekben marad meg a hó, így tehát a Börzsönyben akár 60-100 napig is, a Medvesvidéken 50 napnál tovább borítja a földeket hó (ennek ellenére a maximális hóvastagság átlagosnak mondható). A Börzsöny egész területén 30-50 cm-es a hó jellemzlegnagyobb vastagságsága. 4.6. Szél A területen legjellemzbbek az ÉNy-i, Ny-i, a völgyekben a völggyel párhuzamosan fújó szelek a leggyakoribbak. A szélsebesség csupán a magas hegycsúcsokon haladja meg a 3 m/s értéket.


5. A terület földtani viszonyai 5.1. Az Ipoly/Ipel modellezett terület földtani felépítése Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületének fedett földtani térképét a 18. ábrán mutatjuk be. 5.1.1. Paleozoikum, mezozoikum Az

alaphegységi

képzdmények

a

terület

legnagyobb

részén

vastag

tercier

képzdményekkel fedettek és csak mélyfúrásokból ismertek. A terület legidsebb képzdményei a modellezett terület északi részén a Nyugati-Kárpátok Veporikum egységének paleozoós – alsó szintjén feltételezetten prepaleozoós – korú csillámpala, gneisz, amfibolit és intermedier metavulkanit kzetei az Ipoly/Ipelmenti Kristályospala összlet részét képezik. Progresszív metamorfózisa alsó amfibolit fácies, majd ezt az alpi tektonikai fázishoz köthet zöldpala fácies retrográd metamorfózis követte. Ez utóbbi kora a Sóshartyán-3 sz. fúrás biotit gneiszébl származó biotitjából meghatározott 108 ±5 millió év (Lelkesné, 1998; Haas, 1996). A metamorfitok anyakzetei ópaleozoós korúak (szilurtól a devonig), így a progresszív metamorfózis a variszkuszi hegységképzdéshez köthet (Fülöp, 1990). Az ÉK-i részen a Gömörikum

egységének

fként

kis

fokú

(zöldpala

fácies metapelitek,

bázisos

metavulkanitok, savanyú vulkanoklasztitok, metakarbonátok), helyenként közepes fokú (gránátos amfibol biotit gneisz, gránátos amfibolit) metamorfitjai alkotják a kristályos alaphegységet. Az alaphegység fiatalabb, fels-triász korú, dachsteini típusú platform mészköve, ugyancsak mélyfúrásokból ismert és a Pelsói nagyszerkezeti egységhez tartozik. A két egység az un. Diósjeni vonal mentén érintkezik. Az alaphegység Ny-on a felszín közelében (Hont), K-felé jelents mélységben (Sóshartyán), míg É-D irányban lépcszetesen, kisebb mértékben lezökkenve 500 és 1000 méter között található. A modellezett terület K-i részén a Pelsói és a Bükki szerkezeti egységek érintkeznek a Salgótarján Pásztó közötti zónában. A fúrásokból Bükki típusú fels-karbon agyagpala és fels-perm dolomit, gipszanhidrit kzetek, valamint Középhegységi típusú fels-triász korú, karbonátos kzetek ismertek. Az alaphegységre helyenként kis vastagságú eocén és nagy vastagságú oligocén rétegek települnek. A kristályos alaphegység a terület szlovákiai oldalán is legnagyobb részt nagy vastagságú miocén üledékekkel fedett, de a modellezet terület ÉK-i részén felszínen van. Tonalitok,


granodioritok és gránitok építik fel, míg a mezozoós alaphegység kis foltokban nyomozható a felszínen a terület ÉNy-i részén és a bádeni vulkanitok DNy-i elterében. 5.1.2. Eocén Az eocén korú nummuliteses zátonymészkövet (Szépvölgyi Mészk Formáció sE3) fúrásból tárták fel, diszkordánsan települ a fels-triász Dachsteini mészkre és a metamorf alaphegységre. A Szépvölgyi MészkFormáció vastagsága követi az alaphegység mélyülését, annak legmélyebb részén a legvastagabb. Ez ellentétes az eocén tenger K felé irányuló transzgressziójával, ezért itt az oligocén tengerelöntés eltt kiemelkedés és lepusztulás mehetett végbe. Kitermelésre érdemes mennyiségvizet nem tartalmaz. 5.1.3. Oligocén Az

eocén

tenger

visszahúzódását

eróziós

tevékenység

követte,

amelynek

következményeképpen az oligocén rétegsor alapkonglomerátummal indul, majd a tengerelöntés homokkövet és agyagmárgát rakott le (Hárshegyi Homokk Formáció hOl1). Legnagyobb vastagsága 200 m. Normálsósvízi, litorális-sekélyszublitorális, alsó részén csökkentsósvízi-lagunáris kifejldés (Báldi, 1983; Császár, 1997; Gyalog szerk. 2000). Drégelypalánktól ÉK felé megtalálható a határon túl is, a bádeni vulkanitok elterében. A tenger további kiterjeszkedése és mélyülése során a Hárshegyi Homokkbl folyamatosan kifejldve homokk betelepüléses agyagmárgás kzetliszt rakódott le (Kiscelli Agyag Formáció kOl1) (Báldi, 1983; Gyalog szerk. 2000). A gazdag foraminifera faunája alapján keletkezése 100-300 m mélység tengeri medencében valószínsíthet. Vastagsága elérheti a 800-1200 m-t, Sóshartyán környékén 700-800 m (Fábián, 1971) Mélyebb részén finomszem homok betelepülések vannak (Budakeszi Tagozat), amelyek nagyrészt CO2-ból álló telepeket tároznak. A formáció képzdményei felszínen nem találhatók; elször a Nagybátony I. számú szénhidrogénkutató fúrás tárta fel. Salgótarjántól É-ra a szlovák oldalon a határ mentén is megtalálható. Kevés szabad rétegvizet tartalmaz. 5.1.4. Oligocén-miocén A Kiscelli Agyagból folyamatosan fejldik ki a szürke, zöldesszürke, finomhomokos, csillámos, agyagos aleurolit, agyagmárga és agyag („oligocén slír”), finomhomokk közbetelepülésekkel (Szécsényi Slír Formáció sOl2-Me). Vastagsága a területen 500-600 m. Keletkezése már átnyúlik a miocén korba (Báldi, 1983; Hámor, 1985). Mélyszublitorális– 54 – SMARAGD-GSH Kft.

sekélybathiális, nyíltvízi, normálsósvízi kifejldés (Gyalog szerk. 2000). A formáció képzdményei Sóshartyán környezetében a felszínen vannak. Szécsénytl ÉK-re a határon túlra is átnyúlik, a Kiscelli Agyagra települ. 5.1.5. Miocén A Szécsényi Slírbl fokozatosan fejldik ki a partközeli kifejldés, keresztrétegzett glaukonitos homokk (Pétervásárai Homokk Formáció PMer-e). Ez a Nagykeresztúr és Nógrádszakál közötti területen jellegzetes felszínen lév képzdmény, amely normálsósvizi, 10-15 m mélységtengerparton keletkezett. Kisebb foltokban felszínen van még Cserháthaláp és Cserhátsurány környékén is. A homokkösszlet vastagsága 200-600 m. A középs-miocén transzgresszió els megnyilvánulásaként mocsári, paralikus, majd egyre inkább tengeri képzdmények rakódtak le. A Salgótarjáni Barnakszén Formáció (stMo) három-öt mrevaló barnakszén telepét tartalmazó összlet vastagsága 50-200 m (Kisterenyei Tagozat), melynek bázisán helyenként tarka, folyóvízi-mocsári rétegek (Nógrádmegyeri Tagozat, "fels tarkaagyag") – köztes meddként szürke, zöldesszürke homokkal, homokkvel – települnek. Salgótarjántól Ny-ra nehezen nyomozható. A széntelep fölfelé fokozatosan átmegy, és oldalirányban összefogazódik tengeri képzdményekkel. Az Egyházasgergei Formáció (eMk) uralkodóan homokos rétegekbl áll. Alsó,

agyagos

része

Salgótarján

környékén

10-15

m

vastagságú.

Néhol

alapkonglomerátummal vagy kaviccsal kezddik a rétegsor (cinkotai, sashalmi, acsai kavicsok). A formáció fels része gyakran keresztrétegzett, finomszemcsés, csillámdús, márgás, meszes, palás homokk, homok, aleurit (Kazári Homokk Tagozat, "chlamysos homokk", "kispectenes homokk"). Ez a fels rész már kifejezetten tengeri, partszegélyisíkparti fácies. Vastagsága 30-100 m. A középs-kárpáti Garábi Slír Formáció (gMk) szürke, ciklikusan váltakozó homok, csillámos finomhomok, aleurit, agyag, agyagmárga sorozat. Ahol az Egyházasgergei Formáció homokköve hiányzik, ott a széntelep fedje. Nyíltabb, de sekélytengeri üledékképzdési környezetet jelez. Általában 60-80 m vastag, alul homokosabb, helyenként szürke homokk betelepüléseket tartalmaz. Salgótarján környékén a középs része agyagosabb és felül kemény agyagmárga réteg alkotja (Bartkó et al., 1966). Jellemzek az iszapmozgási és életnyomok, néhol gyakori az áthalmozott tufitzsinór ("helvét slír"). Vastagsága 600-800 m.


18. ábra: Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületének fedett földtani térképe


A bádeni elején kezdd transzgresszió üledékei eltérnek a korábbiaktól: partszegélyi, sekélyvízi kifejldés jellemz („lajta összlet”). Az alsó része általában durvatörmelékes, átlagosan 20 m vastag és átmenetet képez az agyagmárgás, márgás, finomhomokos, aleuritos Nógrádszakáli Formáció (nMb1) felé. A „lajta összlet” mészköves formációi Szob, Nagymaros és Márianosztra között nyomozhatók a területen. Az újstájer orogén fázishoz kötheten andezites, dácitos, riodácitos vulkanizmus kezddött a területen. A bádeni korú, a Börzsöny-hegység területén felszínen és felszín alatt lévvulkanitok a Mátrai Andezit Formációhoz (mMb1) tartoznak. Ezek rétegvulkáni fáciesei folyamatosan fejldnek ki a fekü üledékekbl. A rétegvulkáni képzdmények idsebb andezit-dácit és fiatalabb andezit rétegvulkáni összletre különíthetek el. Az elbbi átmenetitengeri (mocsár, tengerpart és tengeröböl) környezetben lerakódott képzdmény, melynek maximális vastagsága 250-600 m. Az összlet átmeneti üledékes-vulkáni és tömeges piroklasztikum rétegcsoportra tagolható, anyaga dönten amfibolandezit. Erre települ az andezit

rétegvulkáni

összlet,

amely

legnagyobb

részt

piroxénandezitbl

áll.

A

durvatörmelékes piroklasztikumok uralkodó voltával, a vulkáni-üledékes és üledékes kzetek hiányával és lávaárak jelenlétével jellemezhet. Maximális vastagsága 500 m. A modellezett terület szlovákiai részén nagy területen vannak felszínen bádeni vulkanitok, annak Ny-i részét szinte teljes mértékben uralják. A Mátrai Andezit Formáció fedjében a Rákosi Mészk Formáció (rlMb2) („fels lajta mészk”) települ, amely túlnyomórészt mészk, alárendelten tufa, tufit, agyag, agyagmárga, diatomit, homok, homokk, kavics és konglomerátum anyagú tengeri, normál sósvízi litorális, sekély szublitorális képzdmény. Erre, illetve a vulkanitokra negyedidszaki képzdmények települnek. 5.1.6. Pliocén A fels-pliocén Salgóvári Bazalt Formáció (sPa2-Q1) kzettanilag meglehetsen egyveret, szürke, tömör, Na-alkáli bazaltból, tufából és breccsából áll. A vizsgált területtl ÉK-re megtalálhatók az eredeti vulkáni formák és azok eróziós maradványai (kürtk, vulkáni csonk, illetve nyak). 5.1.7. Negyedidszak A negyedidszaki képzdmények elssorban patakmedrek allúviumai, amelyek legnagyobb részben bazaltból, alárendelten kvarcból álló párkánykavicsból állnak. Az utolsó – 57 – SMARAGD-GSH Kft.

glaciális idszak kavicsos üledékei részben az Ipoly/Ipel és mellékvizei medrének fenekén találhatók meg. A fels-pleisztocén korú löszös összlet a dombvonulatok K-i oldalán jelenik meg, vastagsága általában nem haladja meg a 10 m-t. Lösziszapból, iszapos löszbl és infúziós löszbl áll. 5.1.8. Holocén A vizsgált területen a holocén képzdményekhez a Zagyva és az Ipoly/Ipel alluviális síkságai és kavicsos-homokos, néhol iszapos-agyagos üledékei tartoznak. Ezek az ártéri homok- és agyagüledékek 3-5 m vastagságban települnek az idsebb képzdményekre. A patakmedrek átlagosan 10 m vastagságú holocén lejttörmelékének feküje a glaukonitos homokk, míg a dombokon és hegyhátakon pliocén bazaltra települ. 5.2. A modellezett terület hidrosztratigráfiai egységei és azok geometriája A numerikus modellezéshez el kellett állítani a modellezett terület egyszersített 3D földtani modelljét. Az egyszersítés alapját a hidrosztatigráfiai egységek adják, amelyekben összevontan szerepelnek kortól függetlenül az azonos vízföldtani tulajdonsággal bíró képzdmények. A fentiekben ismertetett földtani felépítés alapján látható, hogy a bonyolult földtani felépítés miatt a területen sokféle hidrosztatigráfiai egység fordul el: agyag, agyagos lösz, agyagmárga, homok, homokk, karszt, kavics, lösz, löszös homok, mészk, márga, repedezett homokk, repedezett metamorf kzet, repedezett vulkanit, tufa. A területen elforduló különbözföldtani formációk adatai, hidrogeológiai paraméterei Excel adatbázisban kerültek összegyjtésre. Ez tartalmazza mindegyik földtani egység nevét, korát, litológiáját, vastagságát és vízföldtani tulajdonságát. Külön adatbázisban az egyes földtani kifejldésekhez tartozó szivárgási tényez (K [m/d]) és transzmisszivitás (T[m2/d]) paraméterek is összegyjtésre kerültek. Az elskörben a projekt megbeszéléseken az alábbi egységeket határoztuk meg: L1.

Negyedidszaki üledékek, negyedidszak eltti mállott zónák, vagy talajvíz tükör felszíne;

L2.

Szarmata üledéksorozat, beleértve a mészkövet is;

L3.

Nem mállott bádeni vulkanitok;

L4.

Prebádeni miocén üledékek, beleértve a szén rétegeket is; – 58 – SMARAGD-GSH Kft.

L5.

Nem mállott oligocén üledékek

L6.

A kristályos kzetekbl és karsztból álló aljzat.

A fenti hidrosztatigráfiai egységek vertikális elterjedését a szlovák területen a ŠGÚDŠ szerkesztette meg, és bocsátotta a rendelkezésünkre Surfer GRID állományban. Magyar oldalon a MÁFI néhány régebben elkészített szinttérképe, valamint fúrási adatok, és egyéb irodalom alapján elször megszerkesztettük a fenti szinteket. Mindkét térképállomány a határon végzdött. A kép térképsorozat összevetésébl látszódott, hogy a fenti szintek összeszerkesztése szinte lehetetlen feladat, ezért további egyszersítést alkalmaztunk, és végül négy hidrosztatigráfiai egységet határoztunk meg, és szerkesztettük meg a felszínüket a modellezés számára. A szerkesztett felszínek a következk: –

Pretercier aljzat felszíne

–

Oligocén és miocén agyagos, homokok, homokkövek – porózus víztároló képzdmények

–

Bádeni vulkanitok – Repedezett, hasadékos víztároló képzdmények

–

Negyedidszaki porózus víztároló képzdmények

A négy hidrosztatigráfiai egység jellemzit az alábbiakban ismertetjük. 5.2.1. Pretercier aljzat Felszíne a modell alsó határa. Mélysége a terület legnagyobb részén -100 - -600 m a tengerszint alatt, de helyenként a felszínre is bukkan (19. ábra). Az aljzatban három nagymélység medence rajzolódik ki. A terület ÉNy-i részén lév, bádeni korú összetett rétegvulkánok alatt lév ÉÉK-DDNy irányú medence a legkisebb kiterjedés és -1200 m mélységet ér el. A DNy-i részen ÉÉNy-DDK- i csapású medence mélysége eléri a -1600 m-t. A legmélyebb és legnagyobb kiterjedés süllyedék a terület DK-i részén található, amely a modellezett terület legmélyebb pontján -1900 m, de azon túl, tovább DK felé még fokozatosan mélyül és elérheti a - 4500 m-t is. A pretercier aljzat gyakorlatilag vízzáró prepaleozoós és paleozoós kristályos kzetekbl, illetve ebben a mélységben már gyenge vízvezetképességmezozoós karbonátos kzetekbl áll. A mezozoós karbonátos kzetekbl felépül aljzat nyomás alatti, termálvizet tároló mélykarszt. A mezozoós összlet Turovce és Levice között foltokban a felszínen van.


5.2.2. Oligocén és miocén agyagos üledékek, homokok, homokkövek A fedhegységi üledékek nagy része vízzáró agyag, és agyagos aleurit, melyek zöme oligocén korú. A magyarországi területen az oligocén üledékek nagyrészt csak negyedidszaki üledékekkel fedettek, vagy a felszínen vannak (20. ábra). A miocén homokkövek, homokok nagyrészt már lepusztultak, az oligocén üledékek mélyedéseiben vannak jelen ott, ahol a rájuk települbádeni vulkanitok megóvták ket a lepusztulástól. Ezért is nehéz feladat elterjedésük digitális megszerkesztése. A szlovák területen kisebb elterjedésben miocén üledékek vannak a felszínen, nagyrészt a bádeni vulkanitok déli elterében, a magyarországi elterjedések É-i folytatásaként. A miocén üledékekben közepes víztározó, nem túl jelents homok rétegek találhatók vulkáni tufarétegekkel elválasztva, ami változatos vízföldtani képet eredményez. A fels miocén mészkövek és mészhomokkövek kis jelentség forrásokba juttatják a tárolt vizet. A bádeni korú vulkanitok (andezitek) a miocén üledékeket legnagyobbrészt befedik, azok csapadékeredetvízutánpótlását gátolják. 5.2.3. Repedezett bádeni vulkanitok Bádeni korú vulkanitok a magyar oldalon a Börzsöny rétegvulkáni és a Cserhát hasadék vulkáni képzdményei. A szlovák oldalon elterjedésük jóval nagyobb, a modellezett terület Ny-i részének felszínét elfedik (21. ábra). keletkezésük ideje pedig átnyúlik a szarmata idszakba. Az andezit összletek hasadékvizet tárolnak, számos kis forrás hozza felszínre vizüket. A mélyebb kiterjedés kzetösszletbl (Mátraszls környéke) langyos vizek (max. 16 ˚C) fakadnak. A Cserhát területén ismert több kilométer hosszú vulkáni kzettelérek jelents felszín alatti határoló szerepet jelentenek a fedhegységi üledékekben áramló vizek számára. 5.2.4. Negyedidszaki képzdmények A negyedidszaki képzdmények jó vízvezetképességhomokból, löszbl és kavicsból állnak. A terület legnagyobb részén megtalálhatóak és befedik az idsebb üledékeket (22. ábra). A repedezett vulkáni alaphegységen kanyargó Ipoly/Ipel, viszonylag keskeny folyóvölgy medencekitöltése - mint az alluviális rétegsorok általában - nagy változékonyságot mutat, ersen heterogén, anizotróp közegként értékelhet – 60 – SMARAGD-GSH Kft.

Igen jelents az Ipoly/Ipel menti allúviumban tározódó parti szrés talajvíz, melynek mennyisége a becslések szerint 30 000 m3/nap.


19. ábra: A pretercier aljzat felszíne az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületen


20. ábra: Az oligocén és miocén felszín az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületen


21. ábra: A bádeni vulkanitok felszíne az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületen


22. ábra: A kvarter felszín az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületen


6. A terület beszivárgási viszonyai Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületen a beszivárgást kétféle megközelítéssel határoztuk meg. Az els a másik két modellterületen is alkalmazott földtani alapon történmegközelítés, melyhez rendelkezésünkre álltak a szükséges adatok. A másik az 5.1.2 fejezetben ismertetett HELP és az 5.1.1 fejezetben ismertetett ArcView 9.1 szoftverek alkalmazásának kombinációjával készült el,. Ez utóbbihoz adattal csak a modellterület magyar oldalán rendelkeztünk, ezért a számítások csak erre a területre készült el. A számításokat egyrészt módszerfejlesztési céllal készítettük el, másrészt lehetségünk adódótt a kétféle módszerbl származó eredmények össezhasonlítására. 6.1. Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületének földtani alapon történ beszivárgás számítása A modellezett területre es csapadék beszivárgását elször a területre hulló csapadék mennyisége, valamint a földtani felépítés alapján számoltuk ki. A beszivárgás számítások elvégzéséhez a csapadék igen lényeges paraméter. A modellben felhasznált adatokat a 4.5 fejezetben már ismertettük. A régió igen változatos fedett földtani képzdményeit a Magyar Állami Földtani Intézet hidrogeológiai jellegük alapján az alábbi 15 kategóriába sorolta: agyag, agyagos lösz, agyagmárga, homok, homokk, karszt, kavics, lösz, löszös homok, mészk, márga, repedezett homokk, repedezett metamorf kzet, repedezett vulkanit, tufa. A 15 kategóriát alapul véve rajzoltuk

meg

a

modellterület

beszivárgást

befolyásoló,

felszínen

elforduló

hidrosztratigráfiai egységeinek térképét (23. ábra).


Ezekhez a kategorizált képzdményekhez beszivárgási százalékértéket rendeltünk (4. táblázat). Az állóvizek külön kategóriába kerültek 0 % értékkel.

Képzdmény Agyag Agyagos lösz Agyagmárga Homok Homokk Karszt Kavics Lösz Löszös homok Mészk Márga Repedezett homokk Repedezett metamorf kzet Repedezett vulkanit Tufa

Képzdmény jele A AL AMG H HK K KAV L LH M MG RH RM RV T

Beszivárgás (%) 3.7 4.3 5.0 10.8 12.5 33.3 13.3 6.0 7.5 18.3 5.3 10.0 11.7 13.3 6.3

4. táblázat: A képzdmények bezivárgás értékei (%)

A modellezett területen 32 csapadékmér állomás 22 éves (1980-2002) idsora állt rendelkezésünkre. Az idsorok alapján az évenkénti összes csapadék mennyiségekbl átlagot számoltunk, majd a Surfer 8.0, valamint az ArcView GIS 3.1 segítségével csapadékeloszlás térképet készítettünk, melyet a 24. ábrán mutatunk be.


23. ábra: Hidrosztratigráfiai egységek az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületen


24. ábra:Csapadékeloszlás az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületen


25. ábra:Beszivárgás az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületen


A csapadékeloszlás térkép, valamint a földtani térkép ArcView GIS 3.1-ben történ „összefésülése” után már mindegyik hidrogeológiai jelleggel rendelkez képzdményhez csapadékértéket tudtunk kapcsolni. Ezt követen a kutatási területen lév képzdményekre vonatkoztatott százalékértékek, illetve a hozzájuk tartozó csapadékadatok összeszorzásával kaptuk meg a beszivárgás értékeket mm/év-ben. A kiszámolt értékek alapján szerkesztett területre jellemzbeszivárgás-térképet a 25. ábra mutatja. 6.2. Utánpótlódó vízkészlet mennyiségének meghatározása Help szoftver alkalmazásával A modellezett terület természetes vízkészlete a csapadékból származik. A területre lehulló csapadék nem teljes mértékben szivárog a felszín alá, hanem részben lefolyással, részben

az

éghajlati

viszonyoktól

függen

evapotranszspirációval

távozik.

Az

evapotranszspiráció tovább bontható az elpárolgó vízmennyiség származása alapján a felszínrl és a telítetlen zónából elpárolgó vízmennyiségére.Beszivárgásnak lényegében a telített zónáig eljutó vízmennyiség tekinthet. 6.2.1. A területi beszivárgás számítása az ENWAT projektben A modellezett területen történ beszivárgás számításánál olyan módszert kellett alkalmaznunk, amivel a

beszivárgást befolyásoló tényezk sokszínségét, területi

változékonyságát, és az egyes tényezk, mint pl. a csapadék és éghajlat idbeli változékonyságát, annak éves eloszlását figyelembe tudjuk venni. A beszivárgás számításnál ezért az egyes, beszivárgást befolyásoló tényezk pontos számbavétele, elemzése, térképi ábrázolása és parametrizálása után a számításokat két szoftver kombinált alkalmazásával végeztük el. A beszivárgás mennyiségének adott helyen történ, pontszer becslését a talaj víztározását

szimuláló

módszert

(bucket

módszer)

alkalmazó

WHI

Unsat

Suite

programcsomag HELP moduljával végeztük el. A telítetlen zóna numerikus modellezése pontszer becslést ad a beszivárgásra. A modellezett területen azonban területi beszivárgásra volt szükségünk, ezért térinformatikai módszerrel, ArcView GIS 3.1 szoftverrel elállítottuk mindazokat a kategóriákat, amelyekre a HELP szoftvert futtattuk. A területet így kisebb egységekre bontottuk, mely egységekre meghatároztuk a pontszerbeszivárgási értékeket, majd ezeket összegeztük területileg. A HELP szoftver és az ArcView GIS 3.1 szoftver kombinált alkalmazásának folyamatát a 26. ábrán mutatjuk be. – 71 – SMARAGD-GSH Kft.

26. ábra: A beszivárgás számítással kapcsolatos térképi megjelenítés folyamatábrája


6.2.2. A beszivárgás számítás menetének részletes ismertetése A HELP modell futtatásához lényegében minden alaptérkép a rendelkezésünkre állt. A HELP szoftver futtatásához azonban majdnem minden esetben egyszersítéseket, kategorizálásokat kellett elvégezni, különben több ezer variáció lefuttatása vált volna szükségessé. A HELP-ben és a térinformatikai rendszerben lépésrl, lépésre, párhuzamosan ugyanazokat a kategóriákat hoztuk létre. A kategóriák kódját (pl.AAV2_90_580_5) a következképpen kell értelmezni: 1. karakter: földtan (A: agyag) 2. karakter: talajfizika (AV: agyagos vályog) 3. karakter: termréteg-vastagság (2: 40-70 cm) 4. karakter: Runoff Curve Number (90: CN=90) 5. karakter: csapadék (580: csapadékzóna elnevezése) 6. karakter: lejtkategória (5: felszíni lejtés: 5 %) A felszínre jellemz tényezk közül a beszivárgó csapadék mennyiségét tehát még egyszer alapveten öt tényezhatározza meg: 1. kzettani minség 2. az alapkzetet borító talaj fizikai félesége 3. az alapkzetet borító talaj vastagsága 4. a felszín területhasználata 5. a felszín morfológiája, meredeksége A telítetlen zóna kzettani minségét a projektben felhasznált, MÁFI által szerkesztett M=1:50 000 méretarányú fedett földtani térkép alapján vettük figyelembe. Az Ipoly/Ipel térségére jellemz, a hidrogeológiai tulajdonságokat figyelembe vev hidrosztatigráfiai egységeket már a 6.1 fejezetben ismertettük. Ezen hidrosztatigráfiai egységeket tovább egyszersítve a térképi megjelenítés és kategorizálás a következképpen alakult (23. ábra): Agyagok, agyagmárgák, márgák (A) Homok, homokos kavics, kavics (H) Lösz, homokos lösz (L) Nem karsztosodott mészk, karszt (K) Repedezett vulkanikus és üledékes kzetek (R) Tufák (T)


A kzettani kategóriákra vonatkozóan – részben a projekt rendelkezésre álló adatai, részben a HELP háttéradatbázisa alapján – a 5. táblázatban összefoglalt paramátereket határoztuk meg.

5. táblázat: Az egyes kzetek fizikai jellemzi (HELP)

6.2.3. Az alapkzetet borító talaj fizikai félesége A HELP modell a beszivárgás szempontjából az alapkzetet borító talaj vázszerkezetét, vagyis fizikai tulajdonságait, valamint a talaj vastagságát veszi figyelembe. Ehhez teljeskör segítséget nyújtott az MTA TAKI által szerkesztett 1:100 000 méretarányú agrotopográfiai térkép. Fizikai talajféleség szempontjából a következkategóriákat állapítottuk meg: Agyag (A) Agyagos vályog (AV) Vályog (V) Homokos vályog (HV) Homok (H) Ezeket a kategóriákat a HELP szoftver az alábbi fizikai jellemzkkel ruházza fel (6. táblázat):

6. táblázat: Az egyes talajtípusok fizikai jellemzi (HELP)

A fizikai talajféleségek területi bemutatása a 27. ábrán látható. A földtani és talajfizikai jellemzket a már korábban említett térinformatikai szoftverrel egybevetve egy olyan térkép – 74 – SMARAGD-GSH Kft.

adódott, melynek poligonjai immár 2 jellemzt tartalmaznak. A két térkép összevonása után egyfajta egyszersítéssel éltünk. Amely terület nem érte el az összterület 0,5 %-át, összevonásra került az ugyanazon földtani közeg hasonló fizikai féleség talajával (pl.: HHV HV). A következ lépésben az összemetszett térkép attribútumtábláját kiegészítettük egy oszloppal, melyben az alapkzet és a talajfizikai jellemzk alapján talajhidrológiai kategóriákba soroltuk az egyes kategóriákat. A besorolást egy amerikai szakirodalom alapján (National Engineering Handbook, Section 4, Chapter 7. Hydrologic soil groups, 1964) végeztük némiképp átértelmezve a modellezett területre vonatkozóan. Talajhidrológiai szempontból tehát 4 kategóriát különíthetünk el: „A” kategória: jó vízvezetkzeteken kialakult homoktalajok „B” kategória: jó vízvezetkzeten kialakult homokos vályog, vályog szerkezettalajok „C” kategória: rossz vízvezetkzeten kialakult vályog szerkezettalajok „D” kategória: a rossz vízvezetkzeteken kialakult agyagos vályog illetve agyag szerkezet talajok A talajhidrológiai kategóriákat a 7. táblázat tartalmazza:

7. táblázat: A talajfizika és a földtan alapján meghatározott talajhidrológiai kategóriák

Erre a besorolásra azért volt szükség, mert a késbbiekben szóba kerül CN (Runoff Curve Number) érték meghatározásánál a talajhidrológiai kategória nélkülözhetetlen. Elre bocsátjuk, hogy a fent említett és a késbbiekben említésre kerül, egyre bonyolultabb és ebbl adódóan nem informatív összemetszett térképek szövegesen említésre kerülnek, viszont képi bemutatásuktól eltekintünk.


27. ábra: A fizikai talajféleségek területi bemutatása az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületen


6.2.4. Az alapkzetet borító talaj vastagsága A talajfizikai jellemzkön kívül a talajok vastagsága is lényeges a beszivárgás szempontjából. Az agrotopográfiai térképen a termréteg vastagságára vonatkozóan három kategória szerepel, melyek a következk: dt 100 cm (3) dt = 70-40 cm (2) dt = 40-20 cm (1) A talajvastagság területi jellemzése a 28. ábrán látható. A talajvastagságot megjelenít térképet összevontuk a földtant és a talajfizikát ábrázoló összemetszett térképpel. 6.2.5. A felszín területhasználata A beszivárgást nagymértékben befolyásolja a területhasználat, a növényzettel való borítottság (ld. Részletesen fejezet). A területhasználatot, illetve növényzetet a CORINE alapján

vettük

figyelembe.

Itt

is

további

egyszersítéseket

alkalmaztunk,

és

területhasználatot 5 kategóriába soroltuk (29. ábra). 1. Rét 2. Erd 3. Mezgazdasági terület 4. Település 5. Vízfelület


a

28. ábra: A talajvastagság területi jellemzése az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületen


29. ábra: Területhasználatok az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületen


A területhasználat a modellben a következképpen vehet figyelembe. Az Amerikai Egyesült Államok Mezgazdasági Minisztériuma (United States Department of Agriculture, Natural Resources Conservation Service) kifejlesztett, és egyik segédletében (National Engineering Handbook, 1997) közzétett egy úgynevezett „Runoff Curve Number (CN)” viszonyszámot, amely két tényez alapján (talajhidrológia, területhasználat) határozza meg egy adott terület lefolyási jellegét (30. ábra).

30. ábra: Részlet a National Engineering Handbook CN meghatározásával foglalkozó fejezetébl

Kiszámítása - a hosszú levezetéstl eltekintve - a következképpen történik: CN = 1000/(S+10) S: „runoff retention parameter” – lefolyásvisszatartó tényez A CN értéke elméletileg egy 1-100-ig terjed skálán változik, a National Engineering Handbook alapján azonban a gyakorlatban ez 30-100 közötti értékeket jelent. Amennyiben CN= 100, akkor a csapadék teljes egésze lefolyik a felszínrl, nincs beszivárgás. Ilyen tapasztalható a 100 %-ban burkolt felszíneken, valamint vízfolyások és állóvizek esetében. – 80 – SMARAGD-GSH Kft.

Minél kisebb a CN érték, annál nagyobb arányú a beszivárgás. A legkisebb értéket (CN= 30) az egybefügg füves területek, a ligetesek, és a legeltetéstl mentes b avarréteggel rendelkezerdk esetében állapítja meg a szakirodalom, abban az esetben, ha az alattuk lév talaj „A” talajhidrológiai kategóriába sorolható. A talajhidrológiai kategóriákba való besorolást az elzkben már részletesen ismertettük. A két tényezfigyelembevételével – némi egyszersítéssel élve - a National Engineering Handbook-ból kikeresett értékek egészrészét vittük be a modellbe az alábbi módon. A felszíni lefolyás kiértékeléséhez a HELP szoftver 3 lehetséget biztosít (user specified, user modified, model calculated). Amennyiben a számítási módszerek közül a „model calculate” mellett döntünk, a késbbiekben csupán 5 felszínborítás-minségi kategória közül választhatunk a füvesítés nélküli csupasz talajtól kezdve a kiváló minség füvesítésig. Egy hulladéklerakó fels, rekultivációs rétegének tervezéséhez ez természetesen megfelel, azonban a vizsgálati területre nézve, a felszínborítás sokszínsége miatt ez a módszer nem lenne reprezentatív. Az els kett módszer valamelyikének használata esetén van lehetségünk

a

CN

megadására

és

ezáltal

a

felszínborítás

(területhasználat)

figyelembevételére, így a további számításokhoz ezek valamelyikét (user modified) választottuk. Mindezen túl figyelembe vehet, hogy a talajfelszínen mennyi a kezdeti víztározás, hó vagy jég formájában, a vizsgálati terület mekkora részén van lehetség felszíni lefolyásra. A modellbe bevitt CN értékeket az 8. táblázat tartalmazza.

8. táblázat: A területhasználat és a talajhidrológia alapján meghatározott CN értékek

A területhasználattal kiegészített térképet öszzemetszettük a már meglév 3 jellemzt tartalmazó térképpel. E térkép attribútum-táblájába új oszlopként a fenti táblázatban látható CN értékeket vezettük be. A kategóriák immár 4 jellemzvel rendelkeznek („összkód3”: pl.: AAV2_90). A beszivárgást befolyásoló felszíni tényezket tárgyalva már csak egyetlen maradt ki, a morfológia. Mieltt a morfológiára, a felszín meredekségére kitérnénk – a kategóriák kódjai karaktereinek sorrendje miatt – az éghajlati jellemzkkel folytatjuk.


6.2.6. Éghajlati jellemzk A beszivárgás mennyiségét befolyásoló legfontosabb tényez az éghajlat. A szoftver ismertetésénél kitértünk rá, hogy a modellbe bevitt éghajlati adatok nagy része havi lebontású. A szoftver meteorológiai adatbázisa 7000 meteorológiai állomás adatait tartalmazza. A modellezett területhez legközelebb es állomás a budapesti (Pestszentlrinc). A két legfbb éghajlati elemet (csapadék, hmérséklet) leszámítva a budapesti állomás adataival dolgoztunk, t tekintettük anyaállomásnak. Hmérséklet adataink a magyar területrl nem voltak. A 11905. számú szlovák meteorológiai állomás (UTM koordinátái: X=375183; Y=5340635) adatait tudtuk használni, amelyet a szlovák partner bocsátott rendelkezésünkre. Úgy ítéltük meg, hogy a 29 év (19772005) napi adataiból számolt havi átlagértékek reprezentatívabbak a területre vonatkozóan az adatbázisban szereplbudapesti értékeknél. Csapadék szempontjából az alábbi két lépésbl álló módszert alkalmaztuk: 1. Csapadékeloszlás-térkép készítése a területrl. A modellezett területen 32 csapadékmér állomás 22 éves idsora (1980-2002) állt rendelkezésünkre. Az idsorok alapján az évenkénti összes csapadék mennyiségekbl átlagot számoltunk, majd a Surfer 8.0, valamint az ArcView GIS 3.1 szoftverek segítségével szerkesztettük meg a csapadékeloszlás-térképet (24. ábra), melyet 3 csapadéksávra egyszersítettünk le. 2. Az egyes csapadéksávok felruházása havi csapadékadatokkal. A csapadékeloszlás-térképen 3 csapadékkategóriát ábrázoltunk. 580-as öv: Érsekvadkert, Mohora, Nagylóc, Nógrádszakáll, Litke, Karancskeszi, Karancsalja: 7 meteorológiai állomás 13 évi (1990-2002) csapadékadatainak havi átlagaiból képzett havi átlagaival számoltunk 600-as öv: Drégelypalánk, Nógrád, Tolmács: 3 meteorológiai állomás 13 évi (1990-2002)

csapadékadatainak

havi

átlagaiból

képzett

havi

átlagaival

számoltunk. 620-as öv: ebben a csapadékzónában 2 állomás (Diósjen, Percsény) adatait vettük figyelembe. Mivel a Börzsöny központi részérl nem rendelkeztünk


adatokkal, ezért a diósjeni állomás adatait 2/3, a percsényi állomás adatait 1/3 résszel súlyozottan vettük számításba. A csapadékeloszlás-térkép összemetszésre került az eddig kialakított térképpel. 6.2.7. A felszín morfológiája, meredeksége A lehulló csapadékból beszivárgó víz mennyiségét nemcsak a földtani, talajtani, területhasználati viszonyok határozzák meg, hanem a terület morfológiája is. Nyilván minél meredekebb egy lejt, annál nagyobb lefolyással számolhatunk, és a legnagyobb a beszivárgás a lefolyástalan területeken. A HELP-ben e kategóriák középértékeivel számoltunk. A lejtkategória térkép hozzáadásával létrehoztuk a térinformatikai rendszerben az utolsó variációt. Az így kialakított kategóriák 6 jellemzparaméterrel bírnak. Ezek a kategóriák 3 m vastag szelvényekként egyenként kerültek megrajzolásra a HELP szoftverben, majd a megfelel meteorológiai adatokkal lefuttatva a modellt, adódtak a beszivárgás értékek. 6.2.8. A HELP számítási módszerérl röviden A HELP mind a felszíni, mind a felszín alatti folyamatokat modellezi. A felszíni folyamatok közé tartozik a csapadék, a hó felhalmozódás és olvadás, az esvíz felvétele a növényzet által, evaporáció a levelek által, felszíni lefolyás, a felszín alatti folyamatok közé az evaporáció a talajból, a transzspiráció, valamint vízszivárgás, átfolyás a szelvény egyes rétegein keresztül. A HELP meghatározza a napi felszíni beszivárgás mennyiségét a következ módon: a csapadék és a hóolvadás összegébl kivonja a felszíni lefolyás, a felszíni víztározás (pl. a növények leveleinek felületén) és a felszíni evaporáció (pl. a növények felületén tárolt víz párolgása) összegét. A HELP által alkalmazott napi felszíni vízháztartási folyamatok számításának módja a következ. A csapadék mennyiségét (es és hó) hozzáadja a felszíni hótakaróhoz (ha van ilyen), és kiszámolja a hóolvadást, valamint a csapadéktározás többletet. A hótakaróból származó összes kiszivárgást ezután csapadékként kezeli, hótakaró jelenlétében, ami befolyásolja a felszíni lefolyás mértékét. A lefolyás számításához egy csapadék-lefolyás összefüggést használ, majd kiszámolja a felszíni evaporáció mértékét, azzal a megkötéssel, – 83 – SMARAGD-GSH Kft.

hogy a felszíni evaporáció mértéke nem haladhatja meg a felszíni hótakaró, valamint a felszínen tározott csapadékvíz összegét. A program feltételezi, hogy a hóolvadásból és a csapadékból származó vízmennyiségnek az a része, amely nem párolog el, vagy nem folyik le, beszivárog a talajba. A talaj vízelvezet és víztározó kapacitását meghaladó mennyiség beszivárgás számítása esetén a többletet visszaforgatja a felszínre és hozzáadja a felszíni lefolyás vagy a felszíni víztározás mennyiségéhez. A HELP által modellezett felszín alatti vízháztartási folyamatok a következk. Az els figyelembe vett felszín alatti folyamat a talajból történ párolgás, majd a növények által az evaporációs zónából történtranszspiráció. A többi modellezett folyamat esetében a HELP 30 perctl 6 óráig terjed idlépcst alkalmaz. A függleges szivárgást biztosító rétegek esetén vízháztartási vizsgálatot végez a víztartalom meghatározására. A szivárgási tényezt a víztartalomból számítja. 6.2.9. A beszivárgó csapadék összes mennyisége a modellezett területen A modellt minden egyes kategóriára lefuttattuk. A kiszámított értékek rendkívüli sokféleséget mutattak, ezért egészre kerekítettük ket. Utolsó lépésként visszacsatoltunk a térinformatikai rendszerben megjelenített, az összes összevonást tartalmazó kategória térképhez, és az egyes kategóriákhoz hozzárendeltük a megfelel beszivárgás értéket. A beszivárgás eloszlást a 31. ábrán látható térképen jelenítettük meg. A vizsgált területre az összes, átlagosan beszivárgó vízmennyiséget a térinformatikai szoftver számolta ki:

Qbeter= 451 540 m3/nap (1,65E +08 m3/ év)


31. ábra: A HELP szovtverrel modellezett beszivárgás értékek az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületen


7. A terület vízkivételei Az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületen található termel- és figyelkutakat a 32. ábrán mutatjuk be. A modellezett területen található jelentsebb magyar vízbázisokat az alábbiakban foglaljuk össze. 7.1. A Dejtári vízm A Dejtár környéki termel- és figyelkutakat a 33., 34. és 35. ábrán mutatjuk be. A Dejtári vízbázisnak a térség regionális vízellátásában kiemelt szerepe van. Az utánpótlódásban szerepet játszanak az Ipoly/Ipel jobb parti területei is, amelyek a Szlovák Köztársaság területén találhatók. A Dejtári vízmvet a Nyugat-Nógrádi Vízm Kft. Dejtári Üzeme üzemelteti. A vízm termel kútjai 1972-79 közötti idszakban az Ipoly/Ipel folyó kavicsos teraszának talajvízkészletére, annak mentett oldalán épültek ki. A vízm 1981-ben induló fokozatos üzembe állítása következtében a korábbi belvizes, mocsaras területek fokozatosan megszntek. A kutak túlnyomórészt 400 mm átmérjkavicsolt cskutak, amelyek talpmélysége 11.515.0 m között változik. A kutak minden esetben terepszintre kiemelt, földprizmával fagymentesen védett, betonaknából indulnak. Négy kútcsoportban üzemelnek. Az ún. Régi vízm Ipoly/Ipelszög és a Lókos patak között 1-9. sz. kutakkal, a Lókos és Derék patak Ipoly/Ipel torkolati csatorna között folyás irányban haladva az I. vízm 10-12., II. sz. kutakkal, a II. vízm 13-22. sz. kutakkal, míg a III. vízm 23-28, IV. sz. kutakkal került kialakításra. A vízm üzemszer termelése a régi kútcsoport 1981-es termelésbe állításával indult el, majd a kutak, kútcsoportok fokozatos üzembe helyezése 1986-ig befejezdött. A Régi és az I. vízm a nyers vize savtalanítást, míg a II. és III. kútcsoport vize savtalanítást, valamint vas és mangántalanítás követen kerül a tisztavíz medencékbe. A vízm gépház a medencében utóklórozott vizet juttatja el a regionális rendszerbe. A f vízadó összlet a 125 és 130 mBf magasságon települ ártéri teraszüledék, amely változatos kifejldés. Az összlet uralkodóan kavicsos homokból épül fel, alsó szintjén általában nagyobb kavicstartalommal, a fels szakaszán pedig durva homok kerül túlsúlyba. A réteg átlagos vastagsága a kútcsoportok térségében 3-7 m. A kutaktól D-re, a völgy D-i pereme felé es területeken a vízvezet réteg elvékonyodik, mintegy 2-3 m vastagságú. A vízadó réteg feküjét az oligocén – miocén korú agyagokból és homokokból felépített összlet alkotja, összességében a fekü vízzárónak tekinthet. Felszíne a vízm térségében 125-129 – 86 – SMARAGD-GSH Kft.

mBf szintek között, 6-10 m terep alatti mélységben, az ártéri terasz peremi részén 129-133 mBf szintek között, 4-6 m terepi alatti mélységben figyelhetmeg.


32. ábra: Termel- és figyelkutak az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületen


33. ábra: Dejtár környéki termel- és figyelkutak az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje modellterületen


34. ábra: Dejtár 9. sz. termelkút

35. ábra: Dejtár III/1 sz.észlelkút háttérben az Ipollyal

A talajvízszint legnagyobb értékei az Ipoly/Ipel, illetve a mellékpatakok völgyeinek peremén, illetve felette helyezkednek el, 140-160 mBf szinteken. A talajvíz ezen területek fell szivárog völgy irányú szivárgással az alacsonyabb fekvésalluviális üledékekkel borított völgyek felé. Az Ipoly/Ipel völgy peremén 135.0 mBf talajvízszint a jellemz (3-5 m terep alatti mélységben). A folyótól É-ra es völgyi részen a duzzasztóm hatása jól követhet. A balogi duzzasztómtl K-re a talajvíz 133-134 mBf szinten helyezkedik el, igen kis eséssel. Ezen a szakaszon a talajvíztartó a duzzasztás hatására teljes mértékben telített. A mtárgytól Ny-ra, a duzzasztás megszntével a talajvízszint mintegy 2 métert csökken, 131-133 mBf szinten alakul. A folyótól D-re, annak mentén, a magyar oldalon szintén jelentkezik a duzzasztás betápláló hatása, amelyet fokoz a Lókos-patak alsó szakaszának betáplálása is. 7.2. A Percsény-Tésa vízm A vízmvet a Duna Menti Regionális VízmRészvény Társaság (DMRV Rt) üzemelteti. A vízbázis kutatását a Tésa eltti folyóponton a Földmér és Talajvizsgáló Vállalat (FTV) 1975-ben kezdte meg, melynek eredménye alapján a vízm1. és 2. számú kútjai kivitelezésre került. A vízigények növekedése miatt 1980-ban lefolytatott kiegészít vizsgálatok eredményeképpen 1986-88-ban létesült a 3. és 4. számú termel kút. A kutak a telepítési ütemnek megfelelen két kútcsoportban, a korábbiak a magyarországi folyóvölgy É-i peremzónájában, míg az utóbbiak azokból D-re, az Ipoly/Ipelszakállasi duzzasztóm magasságában, az Ipoly/Ipel folyó kavicsos teraszanyagának talajvízkészletére települnek. Az 1. számú kút vízhozama az 1985-88-as idszakban jelentsen csökkent, ezért 1988. évtl kezdden a kutat csak figyelkútnak használják. – 90 – SMARAGD-GSH Kft.

A vízadó réteg az Ipoly/Ipel pleisztocén-holocén teraszüledéke, amely négy teraszszinten települ. A f vízadó összlet a 106-112 tsz-i magasságon települ ártéri teraszüledék. Az összlet uralkodóan kavicsos homokból épül fel. A réteg átlagos vastagsága a vízmkutak térségében 3-4 m. A 2. vízmkúttól nyugatra az Ipoly/Ipel meder vonulatának térségében a vízvezet réteg mintegy 2 m-re elvékonyodik. A vízadó réteg feküjét a miocén korú agyagokból, homokokból felépített összlet adja, amely összességében vízzárónak tekinthet. Felszíne a vízm térségében 110-113 mBf, 6-8 m terep alatti mélységben, a magasabb teraszokon 117-124 mBf szintek között 8-10 m terep alatti mélységben figyelhet meg. A vízadó összlet fedképzdménye földtani-vízföldtani jellemzk alapján két csoportra osztható: Az Ipoly/Ipel holocén ártéri képzdményei magas szervesanyag tartalmú agyag, kzetlisztes agyag üledékei gyenge vízvezet képességek. A dombperemi, domboldali területeken közepes vízvezet kzetliszt, agyagos kzetliszt rétegek figyelhetk meg. A fedösszlet a vízmkutak térségében 4-5 m, míg a magasabb terasz területeken 6-8 m vastagságú. A vízmtelepítést megelz idszakban a vízmkutak térségére magasabb talajvízszint volt jellemz. A talajvíz a kavicsos homokréteget és a fedösszletet kitöltötte és benne mozgott. Utánpótlódását a térségben lehullott csapadékvíz, valamint az alluviális teraszüledékben, völgy árja jelleggel szivárgó talajvíz, a nagyobb tartósságú árvizek hatására történt felszíni beszivárgás, valamint a peremek felöl a magyarországi szakaszon jelentéktelen, de a szlovák oldalon jelentsebb peremi betáplálás együttesen biztosította. Ekkor a folyó magas talajvízállás esetén betáplált, míg alacsony Ipoly/Ipel vízszint esetében leszívás érvényesült. Megközelítleg ez a helyzet volt jellemzmég az 1980-as évek végén is, de vízm mködése következtében már megkezddött a magyar oldali fedképzdmények leürülése. Ezt a helyzetet változtatta meg az 1990-es évektl az Ipoly/Ipel visszaduzzasztása és a tartós vízmtermelés hatása. A kútcsoportok depressziós tere háttérterületek leürüléséhez vezetett, míg a kitermelt víz utánpótlódásában az Ipoly/Ipel folyó egyre nagyobb szerepet játszott. Az Ipoly/Ipel folyó vizsgált szakaszának kezdeti mederrendezési munkálatai az 1960-as években indultak, majd az 1980-as évek végén a határvízi megállapodásnak megfelelen elkészültek a duzzasztómvek, köztük az Ipoly/Ipelszakállasi duzzasztóm. A duzzasztási idszak a megállapodás szerint a tenyészidszakra korlátozódik (március 15-tl, október 15ig). A víz kormányzását a szlovák fél végzi, üzemelési adatait az illetékes magyar hatóságokkal nem közli. A kitermelt víz utánpótlódása szempontjából a duzzasztóm – 91 – SMARAGD-GSH Kft.

létesítése kedvez volt, a mértékadó vízállás ntt. További kedvez tény, hogy a víztermelés kritikus idszakában a duzzasztási állapot érvényesül. 7.3. A Szécsényi vízm A várostól 3 km-re északra található három kútból álló Pöstyénpusztai telep, az ettl délre mintegy 1,5 km-re lévszintén három kútból álló Déli telep, valamint a város nyugati részén, a város határától 1 km-re lév Vásártéri kút Szécsény város vízellátásának mintegy 50 %-át biztosítja. A jelenleg is üzemben lév vízm els kútja a Vásártéri kút 1958-ban létesült, majd az FTV kutatásai nyomán 1963-ban elkészült a Pöstyéni telep 3 kútja. A vízigények növekedése nyomán a VIZITERV két területen végzett kutatásokat: a Ménes-pataktól északra és a Pöstyéni teleptl délre, ahol 1978-79-ben kialakításra került a Déli vízm3 kútja. 1983-ban a Pöstyéni telep bvítéseként két kút készült, melyek közül csak az egyiket állították üzembe. A vízm történetéhez tartoznak az Ipoly/Ipelparti telep kútjai, melyeket magas vastartalmuk miatt 1989-ben kivontak a termelésbl. A kutak a vékony (3-4 m) fedalatt lév1-4 m vastag kavicsos, homokos-kavicsos pleisztocén vízadót nyitják meg. A Vásártéri kút, mely a vízm megalakulása eltt közkútként üzemelt, idszakosan, vízhiány esetén termel. Itt 3 db figyelkút van, melyek közül ketta vízadót, egy a fedt figyeli. A Pöstyéni kutak vízhozama az üzembeállítást követen igen rövid id alatt jelentsen lecsökkent, a kezdeti 100-320 l/prl 45-90 l/p-re. A gyenge utánpótlódást dúsító medencék létesítésével igyekeztek helyettesíteni. A három medencét a kutaktól mintegy 50 m-re keleti irányban helyezték el, és a Ménes-patak vizét vezették be. A dúsítás eredményeként a vízhozamok megemelkedtek, jelenleg összesen a négy termelkút 350-400 m3/nap víztermelést tesz lehetvé. A dúsítás hatásának nyomon követésére a vízmtelepen belül 22 db figyelkút létesült, melyek részben a fedt, részben a vízadót figyelik. A Déli vízmtörténete hasonló volt. A létesítéskori 200 l/p vízhozam 1979-ben már csak 130 l/p volt. Itt nem volt lehetség dúsító medencék kialakítására, ill. felszíni víz odavezetésre dúsítás céljából, így az I. és a III. kutat (részben nitrát szennyezettség miatt) az elmúlt években kivonták a termelésbl, a II. kút jelenleg 130 l/p vízhozammal üzemel. A Déli vízmnél nincs figyelkút.


7.4. A vámosmikolai vízm Vámosmikola körzetének földtani rétegsorában a rossz vízvezet képesség, illetve vízzáró tulajdonságú képzdmények dominálnak. Viszonylag jobb vízvezet képesség üledékek csak a vulkáni képzdményeket fed fels molasz egyes szintjeiben fordulnak el, illetve az Ipoly/Ipel-völgy holocén teraszának kavicsos üledékei alkalmasak vízbeszerzésre. 1971-ben a községtl D-re esterületen mélyítették le az 1. sz. (K–5 kat. számú) és 2. sz. (K–6 kat. számú) kutakat. Kitermelhet max. vízhozamuk 300 l/min, illetve 210 l/min volt, 1,5 m, illetve 2,2 m leszívás mellett. A próbaszivattyúzás során a víz nitráttartalma az 1. sz. kútnál 56 mg/l-rl 44 mg/l-re, a 2. sz. kútnál 36 mg/l-rl 24 mg/l-re csökkent. A kutakat kedvez vízhozameredményük alapján véglegesen meghagyták. A vízminségi eredmények alapján a 2. sz. kút környezetét ítélték alkalmasnak vízm telepítésére. A vámosmikolai vízmvet 1974-ben alakították ki. A K–6 kat. számú kúttól kb. 150 m-re DDK-re került kivitelezésre a K–7 kat. számú vízmkút. Építésekor a víz minsége minden tekintetben kielégítette az ivóvíz kategória feltételeit, az elemzések szerint nitrát tartalom nem volt mérhet. A vízm üzemi engedélyben rögzített víztermelése 400 m3/d, 146.000 m3/év; üzemeltetje a Duna Menti Regionális Vízm Vállalat lett. 1975-ben a K–6 kat. számú kutat melléfúrásos eljárással felújították. Az elztl 6,0 m-re fúrt új, K–8 kat. számú kút kiképzése az elzvel közel azonos módon történt: mélysége 11,0 m lett, szrzése 3,5–8,0 m közötti. Legnagyobb vízhozama próbaszivattyúzáskor 560 l/min volt, melyet –5,8 m üzemi szintrl adott. Nyugalmi vízszintjét akkor –3,2 m-nek mérték. Nitráttartalma létesítéskor 33 mg/l volt, tehát a régi kút építéskor mért értékéhez (24–26 mg/l) képest emelkedés volt tapasztalható. A nitrát tartalom további növekedése (52, 66 mg/l) és a magas ammónia koncentráció (0,4 mg/l) miatt 1978-ban a VIZIG megállapította, hogy a község és a mezgazdasági major szennyez hatását kiküszöbölni gyakorlatilag nem lehet, az adott helyen lév kutak vízminségének javítása is lehetetlen. A kutak eredeti helyét a tervekben nem a községtl DNy-ra tzték ki, hanem a sokkal kedvezbb vízminségi viszonyokat biztosító É-i területen. A VízmTársulat ezért köteles ott megkutatni az Ipoly/Ipel kavicsteraszát, új vízbázist kialakítani és a bekötésrl gondoskodni. A Vízgazdálkodási Intézet 1986-ban készült tanulmánya szerint a K–7 és K–8 kat. számú vízmkutak nitráttartalma 1985-ben átlagosan 40 mg/l, illetve 35 mg/l volt, maximálisan pedig elérte a 82 mg/l, illetve 110 mg/l értéket. Ennek okaként a vízm térségében folytatott szántóföldi mvelést, valamint a csatornázatlan község szennyez hatását jelölte meg. A vegyvizsgálatok a vízben növényvédszer-maradékot nem mutattak ki. A tanulmány szerint „a vízmkiváltandó”. 1997-ben megállapították, hogy a drasztikus nitrát – 93 – SMARAGD-GSH Kft.

tartalom növekedés valószínleg a hálózatban következett be. Az 1998 nyarán végzett vizsgálatok során bizonyosságot nyert, hogy a hálózatban fokozatos nitrifikáció lépett fel, a nitrittartalom számotteven növekedett, és a hálózat néhány ellenrzési pontján meghaladta a szabványban megengedett 0,3 mg/l határértéket. Ezért a a próbaüzemet megszakították, az ÁNTSZ pedig a kút hálózatra történ üzemeltetéséhez nem járult hozzá. A próbaüzem zárójelentése szerint: „A mélyfúrású kút telepítése nem teszi lehetvé a nitrátos vizet termelkutak részleges kiváltását sem. A probléma legmegnyugtatóbb megoldását az Ipoly/Ipel-menti Regionális Rendszerre történ rácsatlakozás adná.” A regionális rendszerre való rákötés 1999. decemberében megtörtént. A vízmjelenlegi létesítményeit az 1999. decemberi állapotnak megfelelen mutatjuk be. A telepen két kút üzemel. A vízm 1. sz. kút (K-8.) és 2. sz. kút (K-7.), amelyek az Ipoly/Ipel kavicsteraszában tárolt talajvizet csapolják meg. A kutak 300 mm-es átmérjek, és kavicsolt sárgarézszrvel kerültek kialakításra 1974 – 1975-ben. A kutak felújítására, kútvizsgálatokra az építés óta nem került sor. A vízm kútjait illeten üzemi mérések havi rendszerességgel 1982 óta folynak. A nyugalmi vízszint-, üzemi vízszint-, és vízhozam mérés mellett a havi összes üzemóra értéke is ismert. A kitermelt vízmennyiséget szintén havonta olvassák le a kútaknákban elhelyezett mérrl. 7.4.1. Az 1. számú termelkút termelése A kút igénybevételét, terhelését az üzemóra- és víztermelési eredményekkel lehet jellemezni. A havi összes üzemóra diagramról kiderül, hogy a kút közel azonos havi üzemóra számot teljesített az 1982-es évtl. A trendvonal alapján 220 ó/hó átlagos üzemóra számot lehet figyelembe venni, amely értéktl elhanyagolható mértékben tér el a közelít egyenes. Az üzemórák csaknem változatlan értékei mellett a kútból emelt vízhozam a vizsgált 18 évben jelents mértékben csökkent. Az idszak elején általában 300 l/min feletti hozamokkal termelt a kút, amely érték az 1988-as évtl jelentsen csökkent, és a termelés 220-240 l/min hozamon stabilizálódott. A hozam csökkenésnek megfelelen a havi kitermelt vízmennyiség értéke is jelents mértékben csökkent. A csökkenés megközelíten 1000 m3/hó mérték, amely megközelíti a kezdeti átlagos emelt vízmennyiségek 25 %-át. A termelés jelenlegi volumene 3000-3100 m3/hó értéken stabilizálódott az utóbbi négy évben. A kútban mért nyugalmi talajvízszint az utánpótlódási területen a meteorológiai viszonyoknak megfelelen változik. A nyugalmi talajvízszint adatokra illesztett negyedfokú polinomiális trendgörbe alapján 18 év – 94 – SMARAGD-GSH Kft.

alatt az átlagos vízjárás megközelíten 0,8 méter. A nyolcvanas évek második felétl 1995-ig tartó csapadékszegényebb évek hatása jól láthatóan jelentkezik a nyugalmi vízszint adatokban is. Hasonló módon 1995-tl az egyre csapadékosabb idjárás hatása is érvényesül. Az üzemi vízszintmérési eredmények nem tükrözik ezt a tendenciát. A kútból termelt átlagos 300 l/min vízhozam mellett az üzemi vízszint a vizsgálati idszakon belül 1987-ig — a nyugalmi vízszint emelkedtendenciája ellenére — drasztikusan csökkent. A vízigények csökkenésével a kút üzemi vízhozamát is csökkentették, de az üzemi vízszint követi a nyugalmi vízszint csökkentendenciáját. 1995-tl az üzemi hozam kisebb mértékcsökkenése mellett az üzemi vízszint drasztikus emelkedése tapasztalható. 7.4.2. A 2. számú termelkút termelése A kútra a havi összes üzemóra vonatkozásában gyakorlatilag ugyanaz mondható el, mint az 1. sz. kút esetében. A kút a rendelkezésünkre bocsátott adatok alapján közel azonos havi terheléssel üzemel 1982 óta. Több éves átlagot tekintve a havi üzemóraszám 230 körüli értéken stabilizálódott. Hasonlóan az 1. sz. kúthoz, a vízhozam az adatok alapján lényeges mértékben csökkent a kútban. Az emelt vízhozam a vizsgált idszakon belül a 300-310 l/minrl 180-190 l/min-re csökkent. A kiemelt vízhozam csökkenése ez alapján megközelíten 40 %-os. A hozamcsökkenés mértékébl adódóan a havi kitermelt vízmennyiség értéke is jelentsebb mértékben csökkent, mint az 1. sz. kút esetében. A vizsgált idszak elejére jellemz, átlagosan 4000 m3 feletti emelt havi vízmennyiség, az 1999-es évben 2500 m3/hó alá csökkent. A kút nyugalmi talajvízszintje - hasonlóan az 1. sz. kútéhoz – jelzi az utánpótlódási területen bekövetkezett hidrológiai változásokat. Az átlagos nyugalmi vízszint vízjárása a vizsgálati idszak alatt eléri a 0,7 m-t. A víznívóban bekövetkez változások gyakorlatilag az 1. sz. kútnál leírtakkal megegyezk. Az üzemi vízszint vonatkozásában szintén hasonló tendencia érvényesül, mint az 1. sz kútban.


8. A numerikus modellezés ismertetése A területet érintvalamennyi lényeges hidrogeológiai információ digitális térképi állományának elkészítése után kezddhet el a kiválasztott terület numerikus modellezése. Mivel a vizsgálati területen vízföldtani szempontból legmeghatározóbb vizsgálati elemei a felszíni vízfolyások, ezért a modellezéshez a véges differencia elvén mköd Visual Modflow4.2-es verzióját használtuk. A választott szoftver a hidrogeológia folyamatok leírására képes telített közegben, idben állandó vagy idben változó kezdeti feltételek mellett. Számos, a hidrogeológiai folyamatokat egyszeren sematizáló csomaggal rendelkezik, mint pl. folyó, drén, beszivárgás, párolgás, kutas vízkivétel. A földtani modellt az egyes csomagok paraméterezésével lehet a modellbe építeni. 8.1. Modellhatár és hálókiosztás Mint az elz fejezetben már említettük, a vizsgálati terület modellezéséhez a véges differencia elvén mköd szoftvert választottunk, a vizsgálandó területet pedig, az Ipoly/Ipel felszíni vízgyjtjéhez igazítottuk. A vizsgálati tér legnagyobb kiterjedésének UTM koordinátái a következk voltak: UTM X min

324 800

UTM Y min

5.297.650

UTM X max

418 050

UTM Y max

5.375.400

A modellméret a vizsgálati területen belül egységesen 250 × 250 m-es nagyságú, vagyis a modellünk 373 oszlopot és 311 sort tartalmaz, a vizsgálatba vont modellezett terület nagysága 4258.9 km2. A viszonylag durva hálóosztás oka az, hogy a vizsgálathoz választott véges differenciás szoftver maximális elemmérete 500 × 500 sor és oszlop egy vizsgálati rétegen belül. 8.2. Modellrétegek adatai A modell vertikális kiterjedése a topográfiai magasságtól a kristályos medencealjzatig terjed, vagyis a teljes szintkülönbség megközelíti a 3000 métert. A terület földtani felépítése meglehetsen változékony és összetett, sok helyen a földtani képzdmények diszkordánsan találkoznak, azonban a numerikus modellben folytonos felületek kellenek az egyenletrendszer megoldhatósága miatt – szingularitás nem lehetséges – ezért a bonyolult földtani felépítést a


szerkesztett felületek helyett a modellbe épített vízvezetképességi paraméterek (szivárgási tényez) változtatásával oldottuk meg. Mivel jelents vastagságú, de helyenként elvékonyodó térrészt kívánunk meg modellezni, a vizsgálati térrész terepmagassága és medencealjzata közötti részt további hat rétegre osztottuk fel, az egyes modellrétegek vastagsága változik, a terepfelszín és az aljat mélysége közötti arányban. Ezzel a modellben folytonos felületeket állítottunk el, illetve elkerültük azt, hogy a valós földtani felületek modellbe építésekor kialakuló – csak a folytonos felületek szükségszer követelménye miatti – minimális vastagságú vékony rétegek illeszkedjenek egymásra. 8.3. Bemenparaméterek A modellezés szempontjából minden, amit a koncepcionális modellalkotás során lényegesnek ítélünk, bemen paraméternek tekintend, vagyis bemen paraméter a beszivárgás, a vízkivételek (többnyire a helyük biztos, a hozamuk idben változó) és minden egyéb, ami befolyással van a potenciálszintre. Jelen vizsgálatunk során legnehezebben megadható bemeneti paraméternek a szivárgási tényezt kell tekintenünk, hiszen nagy vastagságú modellt alkottunk, amely területében is nagy kiterjedés. A földtani részben részletezettek szerint a földtani felépítés a területen változatos, az egyes korú földtani rétegek diszkordánsan települnek, azonban fáciesüket tekintve hasonló kifejldések, ami a paraméterezésüket megkönnyítette. 8.3.1. Szivárgási tényez A felszíni képzdmények kifejldésérl rendelkezünk földtani térképpel, ezért az els réteg vezetképesség értékeit a földtani kifejldésekhez igazítottuk, de ezt csak az els modellrétegre terjesztettük ki, amely földtanilag a quarter réteget reprezentálja. A második modellrétegtl kezdden a földtani paramétereket a képzdmények elterjedése alapján, valamint a földtani ismeretünk alapján paramétereztük fel. Az alább bemutatott ábrán az els medellrétegbe épített vezetképesség csoportok eloszlását mutatjuk be, amelyen jól látható, hogy a fedett földtani térkép csoportosítását használtuk fel. Természetesen a modellben a földtani kategóriákat vízvezet képességük szerint összevontan vettük figyelembe, ezért a modellben csupán 7 kategóriát vettünk figyelembe, szemben a földtani csoportosításnál használt 15 kategóriával (36. ábra).


36. ábra: A modellben figyelembevett földtani kategóriák

37. ábra: A modellben használt szivárgási tényezk


Az egyes földtani kifejldések során használt paramétereket a 37. ábrán és a 9. táblázatban mutatjuk be. k horizontális [m/s] Repedezett vulkanit 1,00 × 10-5 Lösz 1,00 × 10-4 Homok 5,00 × 10-5 Agyag 1,00 × 10-8 Aleurit 1,00 × 10-7 Agyagmárga 5,00 × 10-6 Finom szemcsézet 1,00 × 10-7 rétegek Földtani kifejldés

k vertikális [m/s] 1,00 × 10-5 1,00 × 10-4 1,00 × 10-5 1,00 × 10-8 1,00 × 10-7 1,00 × 10-7 1,00 × 10-7

9. táblázat: Az egyes földtani kifejldések során használt szivárgási tényezk

8.3.2. Beszivárgás A maradó beszivárgást, amely a vizsgálat szempontjából az egyik legfontosabb, hiszen az utánpótlódás szempontjából dönt fontosságú, mint bemeneti paramétert egyrészt a földtani képzdményekhez, másrészt a terepfelszín adottságait figyelembe véve határoztuk meg, vagyis tekintettel voltunk arra, hogy a magasabb térszínen a hullott csapadék nagyobb, mint az alacsonyabb térszínen, nyílván azonban a magas térszínrl a lefolyás is nagyobb. Az ered beszivárgás nagysága az egész területre vonatkoztatva 50 mm/év nagyságúnak adódik, ami az emelt térszín miatt elfogadható értéknek tnik. A modellbe a beszivárgás nagyságát a beszivárgás számításnál bemutatott (6.1. fejezet), összevonások nélkül, a számított értékeknek megfelelen egy az egyben illesztettük be (38. ábra), mint látható az alábbi modellábrán is (39. ábra), ez 45 elkülönül paramétercsoportot jelent. A terület jellemz beszivárgási értéke a földtani kifejldéstl függen 21 – 85 mm/év közötti.


38. ábra: Beszivárgás értékek a modellterületen

39. ábra: A modellben figyelembevett beszivárgás értékek


8.4. Peremfeltételek A modell az Ipoly/Ipel felszíni vízgyjtterülete mentén lett lehatárolva, Ny-on a modellhatár a Belina patak mentén fut, míg K-en a Garam patak a határ, D-en a Duna, egyébkén a felszíni vízhálózat vízválasztója mentén inaktív ún. „no-flow” peremek szerepelnek. Vízzáró határként szerepel a modellben a medencealjzat is, vagyis ezeken a határokon semmilyen vízforgalom nincs. Ez azt jelenti, hogy a modellünk tulajdonképpen egy alulról és oldalról zárt tekn, vagyis a vízmérlegnek csak a modellterületen belül eselemeit tudjuk meghatározni, vagyis nem tudjuk megadni a modellterületre a környezetébl oldalirányból érkez, valamint magából a völgybl oldalirányba kilépvizek mennyiségét. A felszíni vízfolyásokat, kivéve a Duna folyamot, a modellbe, mint folyóelemeket építettük be, vagyis megpróbáltuk figyelembe venni a mederfenéken átadódó, vagy a talajvízbl a folyóba bejutható víz mennyiségét. A Dunát, ami a felvett modellünk D-i határvonala mentén fut, mivel az Ipoly/Ipel felszíni vízgyjtjét modellezzük, állandó nyomású cellaként vettük figyelembe. A folyók vízszintjét a réteg topográfiai magasságához közelítettük, mivel a vízfolyások minden esetben a felszínen futnak, abba valamelyest bevágódva. Mivel a felszíni vízfolyások felszínhez mért bevágódásának nagyságát nem ismerjük a modellezett terület egészére, ezért azzal a feltevéssel éltünk, hogy a patakban futó víz szintje minden esetben az adott pont topológiai felszíne alatt egy méterrel található. A folyóelem feküszintjét, amitl függ, hogy a folyóelem fell a talajvíz felé beszivárog, vagy kiáramlik a víz, a patakok esetében egységesen 0,8 méter, míg az Ipoly/Ipel folyónál, tekintettel arra, hogy nagyobb mennyiség vizet szállít a mederfenék értékét 1,0 – 1,5 méter között adtuk meg, a magasabb térszínen, a folyó fels szakaszán az alacsonyabb értékkel. A folyó vezetképesség értékét egységesen 100 m2/nap értékkel adtuk meg a patakoknál, az Ipoly/Ipelnál 150 m2/nap értéket adtunk. A folyóelemeken megadott magas vezetképesség a durva hálóméret miatt valójában relatív alacsony értéket jelent, és ebben az egyetlen értékben vonjuk össze a folyó vastagságát, valamint a kolmatált zóna vastagságát és vezetképességét is. 8.5. Termelés észlelobjektumok A modell számára további bemeneti paraméternek tekintenda vízkivételi helyek, illetve a

vízkivételek

nagysága.

A

szlovák

oldalon,

a

vízkivételi

helyek

meglehets


bizonytalansággal terheltek, ugyanis jelents számú adatnál nem találtuk meg a vízkivételre oly fontos szrzési és talpmélység adatokat, csupán a vízkivétel nagyságát. Mivel a vízkivétel a modellben a vízmérleg szempontjából rendkívül fontos, ezért ezeket a hiányos adatokat is felhasználtuk, de természetesen ez a modell bizonytalanságát növeli. A modellezett területbe összesen 325 db termel objektum esik. Azoknál a víztermel objektumoknál, ahol nem rendelkeztünk a szrzésre vonatkozó adattal, azzal a feltevéssel éltünk, hogy a kutak szrzése az egyszerség miatt, egységesen 40 méter hosszúságú, valamint a szr fels éle a felszíni magasságuk alatt 10 méterrel kezddik. Erre a megfontolásra azért volt szükség, mivel túl sok esetben nem rendelkeztünk direkt adatokkal a szrzési szinteket tekintve, azonban a modell vízmérlegében, ha ezeket a vízkivételi helyeket nem szerepeltetjük, mindenképpen többlet jelentkezett volna (kevesebb vízkivétel a modellezett területen belül). A modell kalibrálását, mint már említettük a területre esvízszintfigyelobjektumokban mért, és a modellel ugyanarra a pontra számított vízszintek összevetésével oldottuk meg, a lehet legjobb illeszkedésre törekedve. Sajnos a mérési adatok is hiányosak voltak, azonban ez a hiba lényegesen egyszerbben volt kezelhet, mint a vízkivételi helyeknél leírt adathiányok. Elég sok vízszintfigyel kút esetében a mért vízszinteket csak relatív szintben adták meg, azonban nem adták meg, hogy a mérést mihez képest végezték, csperem, vagy terepszint, ezért mi egységesen az ilyen helyeken az abszolút értékeket a terepfelszín magasságból származtattuk. A modellezett térészre a kalibrációhoz figyelembe vettük a területen található egyéb vízszintfigyelési pontokat, mint a források fakadási szintjeit, valamint a vízmércéken mért vízállások szintjeit is, így a modellezett térrész egészére 292 db ponton figyeltük a modellel számított és a mért értékek különbségét. Mint említettük a vízszintfigyelésbe bevontuk az Ipoly/Ipel alluviális síkságán túli területeket, mint pl. a Börzsönyben ill. a Szlovák oldalon fakadó források szintjeit is, ezáltal meglehetsen széles intervallumban, az alluviálison mérhet 90 mBf szinttl a Börzsönyben mérhet 500 mBf szint közötti intervallumban tudtuk meg elvégezni a mért és számított értékek összevetését. Természetesen mivel a legtöbb vízszintfigyelobjektumunk területileg a vízmves területekre, vagyis az Ipoly/Ipel közvetlen közelére esnek (pl. dejtári öblözet), ezért az adatok területi eloszlása szélsséges, vagyis túlreprezentált az alacsonyabb térszín a magasabb térszínek rovására.


8.6. A modell futtatása A modell futtatását a nagyméret egyenletrendszerek megoldásához kifejlesztett SSOR megoldási algoritmussal oldottuk meg, az iteráció gyorsítása érdekében az iteráció során elérni kívánt pontosságot 0,5 méteresnek adtuk meg, mivel megítélésünk szerint a cm-es pontosság a regionális szinten nem várható el, csupán a számítási idt növeltük volna feleslegesen. A modellt permanens állapotra futtattuk, az idbeli változásokat a modellel nem vizsgáltuk, vagyis feltételeztük, hogy minden egyes figyelembe vett paraméter idben jellemzátlagos érték. A modellel számított és a mért értékek összevetése jó egyezést mutat (40., 41. és 42. ábra), a legnagyobb eltérés a modellel a legmagasabb térszínen található, a Börzsönyben 500 mBf szinten fakadó Gál kútnál adódott, ahol a mért és a számított érték közötti eltérés 170 méter nagyságú, a következ legnagyobb eltérés, szintén a Börzsönyben fakadó Rózsatáró fúrásnál van, ahol az eltérés 117 méteres. Fontosnak tartjuk megjegyezni, hogy szintén a Börzsönyben, de lényegesen alacsonyabb térszínen fakadó Dr. Kenyeres Béla forrásnál az eltérés jóval kisebb, 25 m-es. A modellezett tér alacsonyabb térszíneire, vagyis az Ipoly/Ipel folyó közvetlen árterére, amelynek közelít tengerszint feletti magassága a 90 – 280 mBf tartományba esik, a mért és a számított értékek közötti eltérés kisebb, 10 méter nagyságú. Tekintettel a modellháló durva osztására, valamint a vizsgált tér nagyságára, és a térszínében lévjelents szintkülönbségre a mért és számított értékek között viszonylag nagy hibát elfogadhatónak tartjuk. A célunk elsdlegesen az Ipoly/Ipel folyó alluviális völgyének, mint egységes víztestnek a modellezése volt. A hiba elfogadhatóságát az is indokolja, hogy a Börzsönyben, a magas térszínen kishozammal fakadó források valószínleg lokális kis vízrendszert jeleznek, ahol a felszín fell beszivárgó víz megcsapolásaiként értelmezhetk, vagyis a vizsgálat szempontjából alárendelt jelentségek.


40. ábra: A mért és számított értékek összehasonlítása az egész modellterületre

41. ábra: A mért és számított értékek összehasonlítása az Ipoly/Ipel völgyére


42. ábra: A kalibrációs különbség hisztogrammon ábrázolva az egész modellterületre


9. Áramlási tér és a vízháztartás elemzése a modellezett eredmények alapján 9.1. Az áramlási tér jellemzése A numerikus modellezés eredményeként, a víztestek leírásához két fontos kimen paramétert kaptunk meg, egyrészt a számított potenciál-eloszlást, másrészt a modellezett terület vízmérlegét. A területre kalibrált, és számított potenciál-eloszlást mutatja a 43. ábra.

43. ábra: A modellel számított potenciál-eloszlás

A potenciálszintek eloszlását a láthatóság kedvéért nagyobb méretarányban is bemutatjuk (44. ábra).


44. ábra: Számított potenciálszint az Ipoly/Ipel-völgy és vízgyjtje területen


Az áramlási irányokat a potenciál viszonyok határozzák meg. A 44. ábrán jól látható, hogy a geodéziai magasság különbségbl adódó potenciál-eloszlás a térszint követi, vagyis a Börzsöny és a szlovákiai oldalon a Jávoros területén magasak a számított vízszintek. A potenciálértékek legalacsonyabbak nyilvánvalóan az Ipoly/Ipel-völgyében. A vulkáni kzettest hasadékvize a kzet szerkezetébl adódóan egyrészt koncentráltan, másrészt diffúz módon áramlik és adódik át a porózus rendszerbe. A vulkanikus területek koncentrált vízkilépései általában csekély hozamúak. A viszonylag széles folyóteraszokon, ahol a topográfiai különbség csekély, a felszín közeli talajvíztükör domborzata szintén enyhe lefutású. A közeg ezeken a helyeken zömmel rossz-közepes vízvezetképesség, amiben a hidraulikus potenciáltér eloszlása a kis hajtóer mellett olyan, hogy a sekély, laterálisan a folyómeder felé mutató felszín alatti vízáramlási pályák gyakran a folyóteraszon a felszínre jutnak. A kissé magasabb helyzet teraszperemen széles beszivárgási sáv alakul ki, míg a folyómedertl, a felszín alatti vizek f megcsapolódási vonalától kisebb-nagyobb távolságra vizenys rétek, mocsaras területek fordulhatnak el. Ha azonban a folyóvölgyet durvább, jó vízvezetképesség összlet tölti ki, alacsony hidraulikus gradiens mellett is létrejöhet egy egységes laterális talajvízáramlás a folyó irányába, koncentráltabb vonalmenti megcsapolással. A két fenti alapeset az Ipoly/Ipel jellegfolyóvölgy teljes hosszában azonban nem fordul el egyönteten. A völgy szkebb szakaszain, vagy oldalvölgyek hordalékkúpjainak becsatlakozásánál várhatóan durvább az alluviális rétegsor és meredekebb a talajvíztükör esése, míg a kiszélesed szakaszok teret engednek a finomabb üledékek szétterülésének és kisebb lejtéstalajvízdomborzat kialakulásának. A számított értékek tengerszint feletti magassága, illetve a vízszintek térbeli helyzete jól érzékelteti, hogy a terület vizeinek legfontosabb megcsapolódási, feláramlási területe tehát az Ipoly/Ipel folyó allúviuma. A legjelentsebb vízkivételi terület – a magyarországi dejtári öblözet – mind a szlovákiai, mind a magyarországi emelt térszínek fell kap utánpótlódó készletet. 9.2. Vízmérleg A modellel számított vízmérlegben, mint már a modellezett terület felosztásánál említettük, az alkalmazott peremfeltételek miatt (vízzáró peremek a vízválasztók mentén),


csak a modellezett területen belüli, a hidrológiai folyamatban résztvevegyes elemek adhatók meg, a következk szerint, egységesen m3/nap dimenzióban.


Bejövmennyiségek

Kimenmennyiségek

(m3/nap)

(m3/nap)

591 200

0

0

15.026

Csapadékbeszivárgás Párolgás Folyóból történkészletváltozás

268 430

Kutas vízkivétel

43 388

Összesen

859 630

860 896

Mint látható, a modellel a vizsgálati területre számított és mért értékek teljes mennyisége elég jó egyezést mutat, vagyis a modell tulajdonképpen egyensúlyban van, ami a modell jóságát jelenti, hiszen ha valamelyik elem hibásan lenne megbecsülve, akkor a modellben készletváltozási hiány, vagy többlet jelentkezne. A modellezett területre a tartós készletváltozást a valós adatok nem támasztják alá, hiszen a területen évtizedek óta víztermelés folyik, amit a hidrológia folyamatban résztvev elemek (csapadékbeszivárgás és felszíni vízfolyások) pótolnak, mivel a terület nem száradt ki. A modellezett terület egészére a vízkészletek különbsége lévén számított elem, megítélésünk szerint elfogadható hibájú. A területen található néhány vízszintfigyel objektum idsorát vizsgálva azt a megállapítást tehetjük, hogy modellezett területen belül, a vizsgált idintervallumban (1988 – 2002) tendenciózus változás (vízszintsüllyedés, vagy emelkedés) nem következik be, vagyis az elmondottaknak megfelelen készletváltozás nincs. A vízkivétellel leginkább igénybe vett, a terület legfontosabb vízkivételi helyérl (Dejtári öblözet) származó vízszint – idsor adatok meglehetsen ritkásak, azonban a kisszámú adat ellenére azt mondhatjuk, hogy nagyjából a modellezett területre jellemzen itt sem ismerhet fel tartós csökkenés a vízszintekben, talán inkább enyhe vízszintemelkedés következett be (45. és 46. ábra).


Monitoring kutak vízszint idsorai 0

-1

Mért vízszint [m cspa]

-2

-3

-4

-5

-6

-7 1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

Mérés ideje

Szirák, a111290001

Vác, k120250088

Vámosmikola, k120050007

Balassagyarmat, k110340012

Szécsény, k110290555

Nagybörzsöny, k120060003

45. ábra: Figyelkutak vízszint idsorai Dejtári öblözet, monitoring kutak vízszint idsorai -2 -2.5 -3

Mért vízszint [m cspa]

-3.5 -4 -4.5 -5 -5.5 -6 -6.5 -7 1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

Mérés ideje Dejtár, k110500006

Dejtár, k110500019

Dejtár, k110500026

Dejtár, k110500032

Dejtár, k110500037

46. ábra: A Dejtári öblözetben lévfigyelkutak vízszint idsorai


A csapadékbeszivárgást az egész modellezett terület nagyságával elosztva területi átlagban 50 mm/év nagyságú beszivárgást kapunk, amely az emelt térszínt figyelembe véve reális értéknek tnik, a kutas vízkivétel mennyisége adott, sajnos a bemen adatoknál megadott hibákkal terhelt. A folyóból történ készletváltozás nagysága magyarázatra szorul, mivel az értéke meglehetsen nagynak tnik. Fontosnak tartjuk azonban megjegyezni, hogy a kimen mennyiség nagyságát a Duna folyam, mint D-i modellhatár okozza, amely az Ipoly/Ipel alluviális medencének felszíni megcsapolása, illetve az emelt térszínen hulló és közvetlenül, illetve közvetetten az allúviumba jutó vízkészletek megcsapolója is. Az allúviumba jutó víz mennyiségét a csapadék, valamint a felszíni vízhálózat elemei együttesen szolgáltatják, hiszen a folyóból történ beszivárgás az emelt térszínen folyó elemként modellezett felszíni vízhálózat elemeit jelenti. A számított vízmérleg elemei, mivel az allúvium keresztirányú vízhozamát becsülni nem tudjuk, felfoghatók úgy is, hogy jelenleg a modellben, mint D-i megcsapolásként mköd a Duna folyamot reprezentáló állandó nyomású cellán kiáramló vízkészlet nagysága túlbecsült, hiszen a modellalkotás során alkalmazott feltevés, miszerint az Ipoly/Ipel alluviális medencéjében semmilyen oldalirányú áramlást nem veszünk figyelembe nem feltétlenül helyes. Megítélésünk szerint, ez vezet a D-i oldalon felvett állandó nyomású cellára adódó jelents vízkészlet mennyiségre, amely, a vízmérleg teljesülése miatt együttesen reprezentálja az allúviumba oldalirányból bejutható vízmennyiségeket (47. ábra). Ha kiszámítjuk a Duna váci mederszelvényén mérhet átlagos vízhozam, valamint a modellünkben a Dunát reprezentáló, állandó nyomású cellákon történ vízkivétel arányát, akkor azt kapjuk, hogy az Ipoly/Ipel allúviuma fell a Duna jelenlegi számításunk szerint a közép-vízi mennyiség 0,454 ‰ részét jelenti. Ha együttesen vizsgáljuk az Ipoly/Ipel folyó, valamint az állandó nyomású cellákkal kivett vízmennyiséget a Dunához képest – szintén a váci szelvényben -, akkor 4,487 ‰ részt kapunk.


47. ábra: A modellel számított vízmérleg


10. Irodalomjegyzék AQUIFER Kft., 2000: Szécsény déli és Pöstyénpusztai vízbázis. Záródokumentáció Balogh, K., 1991: Szedimentológia I-III. Akadémiai Kiadó, Budapest Báldi, T., 1983: Magyarországi oligocén és alsó-miocén formációk. Akadémiai Kiadó, Budapest Fülöp, J., 1990: Magyarország geológiája, Paleozoikum I. MÁFI kiadvány, Budapest, p. 326. GEOHIDROTERV Kft. (1998): Percsény-Tésa üzemel, sérülékeny vízbázis biztonságba helyezése. I. diagnosztikai fázis, Összefoglaló értékeldokumentáció Golder Associates (2000): Vámosmikola, vízbázis diagnosztika. GA 42/98 Haas, J., 1996: Magyarázó „Magyarország földtani térképe a kainozoikum elhagyásával” és „Magyarország szerkezetföldtani térképe” címtérképlapokhoz. MÁFI, p. 186. Hámor, G., 1985: A nógrád-cserháti kutatási terület földtani viszonyai. Geol. Hung. Series Geol. Tomus 22. Magyar Állami Földtani Intézet: A Vác–Balassagyarmat terület prekvarter képzdményeinek digitális földtani térképe Magyar Állami Földtani Intézet: A Vác–Balassagyarmat terület prebadeni aljzatának digitális földtani térképe és domborzata Magyar Állami Földtani Intézet: A Vác–Balassagyarmat terület pretercier aljzatának digitális földtani térképe és domborzata Magyar Állami Földtani Intézet (1998): Magyarázó a Börzsöny és a Visegrádi-hegység földtani térképéhez (1:50 000), Budapest Marosi, S., Somogyi, S. (eds) (1990): Magyarország kistájainak katasztere. MTA Földrajztudományi Kutató Intézet, Budapest VIZITERV Consult Kft. (2004): Dejtár Térségi Vízm üzemel sérülékeny földtani környezet ivóvízbázisának biztonságba helyezése. I. diagnosztikai fázis, I. ütem záródokumentáció


III. fejezet Aggteleki-és Szlovák karsztterület modellezése


AGGTELEKI- ÉS SZLOVÁK KARSZTTERÜLET MODELLEZÉSE II.


Gondárné Sregi Katalin, PethSándor Kun Éva Kun Éva, Zachar Judit Könczöl Nándorné, Weiser László Jaromir Svasta (ŠGÚDŠ), Tóth György (MÁFI)


Jelentés 3. 5.

Projekt neve


Kedvezményezet t Partner

Magyar Állami Földtani Intézet

Hely/id



EURÓPAI REGIONÁLIS FEJLESZTÉSI ALAP INTERREG III A Közösségi Kezdeményezés Program Magyarország – Szlovákia – Ukrajna Szomszédsági Program 2004-2006 1 Harmadik idközi jelentés Szerzdés száma: HU-SK-UA/05/02/166 - Magyar-Szlovák határmenti közös felszinalatti viztestek környezetállapota és fenntarható használata (ENWAT)


1. Az Aggteleki és Szlovák karszt modellezett terület lehatárolása, a terület földrajzi helyzete A kutatási és modellezett terület Szlovákia és Magyarország területén helyezkedik el, mely határait nyugaton és délen a Sajó-völgye, északon a karsztosodott mészk felszínek elterjedési határa, keleten a termálkarszt víztest határa mentén húztuk meg. A modellezés szempontjából Aggteleki és Szlovák karszt gyjtnéven a Pelsci, Szilicei fennsíkot, a Felshegyet és Alsóhegyet valamint az Aggteleki hegységet értjük, mely kiegészül további kisebb karsztos és nemkarsztos egységekkel. A szlovákiai területrészen a Pelsci-fennsík, a Szilicei-fennsík, a Fels-hegy valamint az Alsó-hegy északi fele és köztük húzódó Tornai medence tájegységek találhatók. A magyarországi térségen az Aggteleki karszt, délre tle a Galyaság, délkeletre a Szalonnai hegység, a Tornai dombság helyezkedik el. A nyugati, délnyugati határ a Borsodi dombságot szegélyezSajó völgye. Vizsgálataink fókuszában elssorban a karsztos területek áramlási viszonyai állnak. A modellhatár kijelölését mindkét országban a területet ismerszakértk húzták meg, igazodva a víztest határokhoz, így ezt kiindulási feltételnek fogadtuk el. A terület topográfiai térképe modellhatárral feltüntetve a 48. ábrán látható.



48. ábra: Az Aggteleki- és Szlovák-karszt model területének topográfiai térképe



2. A terület geomorfológiai viszonyai A

vizsgált

terület

geomorfológiai

változatosságát

a

középhegységi

karsztos

felszínformák, az ezeket elválasztó mély patakvölgyek és az eltéri dombos vidékek együttesen alkotják. Az Aggteleki-Szlovák karszt töréses-gyrt szerkezetsasbércvonulat (49. ábra), felszíne zömmel az alacsony középhegységek hátas orográfiai domborzattípusába tartozik. A tengerszint feletti magasság 155 és 604 m között változik, átlagos relief 130 m/km2. Nagy átmen barlangokban gazdag, aszóvölgyekkel és karsztos völgyekkel tagolt. A térség egészére a gazdag karsztos formakincs (fejlett felszíni korróziós karsztformák, sordolinák, allogén felszín alatti formaalakulás) jellemz).

49. ábra: Szádeli-völgy (Szlovákia) bejáratánál jellegzetes karsztformák

A Szilicei-fennsík túlnyomó része Szlovákiához tartozik, magyar területre csak a Haragistya és a Nagy-oldal nyúlnak át. A délrl észak felé emelked 450 – 650 mBf magasságú fennsík meredek, sziklás peremmel szakad le a Sajó völgye felé, nyugaton viszont Pelsc (Plesivec) és Gömörhosszúszó (Dlhá Ves) között, kisesés, aszóvölgyekkel szabdalt lejtkkel ereszkedik le a Sajó-balparti dombság felé. Keleten az alsó-triász agyagpalasávok



mentén a Torna- és Ménes-völgy hasít mélyen a fennsíkba, itt ágazik ki belle az Alsó- és Fels-hegy. A Fels-hegy magasba emelkedett karsztos planina, melybe mély patakvölgyek vágódtak (Szádeli és Áji völgy). K-Ny-i irányú keskeny mészkvonulat. Az Alsóhegy 400-500 mBf átlagmagasságú, K-Ny irányú sasbércvonulatokból álló alacsony karsztos középhegység, északra a Tornával, délre a Ménes-patakkal, keletre a Bódvával domborzatilag is jól elhatárolható. Az Alsóhegy országhatárral osztott, 40 %-a Szlovákiába esik, átlagos relief értéke: 172 m/km2. Vízfolyásokkal gyengén szabdalt. Különleges karsztformái a nagy mélységzsombolyok (Vecsembükki-, Almási-zsomboly). A Rudabányai hegység 158 és 376 mBf közötti térszín töréses-gyrt szerkezet sasbércvonulat dombsági, alacsony középhegységi orográfiai helyzetben. A felszín dönt többsége hátas típusú alacsony középhegység, karsztkorróziós ill. szurdokvölgyekkel tagolt. A felszín fként litológiai és genetikai okokból gyengén karsztosodott. A Szalonnai hegység közepesen kiemelt sasbércvonulat, a tszf-i magasság 160 és 520 m között változik. A fennsíkhoz csatlakozó meredek lejtk miatt nagy a relief átlagos értéke (130 m/km2). A tájfelszínre szerény dolinahálózat, hidrotermális karsztosodás, aknabarlang képzdés jellemz. A Bódva-völgy az országhatáron keresztül húzódik Szendrládig. A völgymedencék teraszosak, lösszel, aleurolittal fedettek, a keskeny völgyek többnyire terasztalanok. Az átlagos relatív relief 40 m/km2, a tengerszint feletti magasság 140 és 220 m között változik, völgyekkel enyhén szabdalt, a magasabb teraszokon intenzív eróziós-deráziós folyamatok azonosíthatók. A Tornai-dombság 178 és 300 mBf közötti térszín dombsági és hátakból és lejtkbl felépül medencedombság, az átlagos relatív relief értéke 60 m/km2. Jellemz, hogy a patakok völgyfje laza üledékben alakult ki, lankás lejtik vannak s a mészk sasbérceket epigenetikusan szurdokokban törik át. A Sajó-völgy, mint aszimmetrikus, teraszos folyóvölgy képezi a modell határát. Az abszolút tszf-i magasság 123 és 260 m között van, részben ártér, részben pedig közepes magasságú tagolt síksági domborzattípusba tartozik, az átlagos relief 34 m/km2.



A Putnoki dombság 200-400 mBf átlagmagasságú déli, délkeleti csapású völgyekkel felszabdalt medencedombság. Felszínének 20-20 %-a a többnyire laza üledékekbl felépül tetfelszín, völgyközi hát ill. folyóártér, 5%-a teraszfelszín, 55 %-a hegylábi és domblábi lejt. Átlagos relief értéke 68 m/km2. A Szendri rögvidék a Cserehát részeként tektogén szerkezet paleozóos röhegység dombsági orográfiai helyzetben. A tengerszint feletti magasság 158 és 320 m között változik. Az ÉK-DNy csapásirányú rögcsoport felszíni megjelenés ma szigetszera fiatalabb üledékes környezetben. A Rakacai-völgymedence a Tornai dombság és a Cserehát közötti K-Ny irányú völgymedence. A Nyugati-Cserehát északról dél felé lejt önálló dombság, felszínének közel 90 %-a közepes magasságú kipreparálódott dombhát és lejtbl áll, 122 és 340 mBf közötti térség. Az Aggteleki és Szlovák karszt modellterületének domborzati viszonyait a 50. ábrán mutatjuk be a különböztájegységekkel feltüntetve. A vízföldtani kiértékelések számára a DDM-bl a következtérképeket állítottuk el: Az alkalmazott lejtkategóriákat az ARCGIS 9.1 szoftver 3D Analyst moduljának statisztikai elemzése alapján határoztuk meg Ez alapján négy lejtkategóriát állapítottunk meg: 0-10 % 11-20 % 21-30 % 30 %



50. ábra: Az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterüleénekt domborzati viszonyai



A lejtkategóriák eloszlását az 51 ábrán mutatjuk be.

51. ábra: A lejtkategóriák eloszlása

A lejtkategória térkép az 52. ábrán látható

A felszíni lefolyási viszonyokat az 53. ábrán szemléltetjük.



52. ábra: Az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületének lejtkategória térképe



53. ábra: Az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületének felszíni lefolyási viszonyai



3. A terület vízrajzi viszonyai Az Aggteleki és Szlovák karszt modellterület vízrajzi viszonyait a 48. ábrán mutatjuk be. A modellezett területen található legfbb vízfolyások a következk: Sajó, Bódva, Torna , Jósva, és a Rakaca. E vízfolyások vízgyjt területe lefedi a modellezett terület legnagyobb részét, a terület DK-i része már a Hernád vízgyjtjéhez tartozik. Vízrajzi szempontból tehát érdemes nem kistájanként, hanem vízfolyásonként tárgyalni a területet. A Sajó völgye A Sajót a modellezett területre érkezvén elsként a Csermosnya (Cremosná) patak táplálja, amely összegyjti a tornai Fels-hegy kicsiny vízfolyásainak és a Szilicei-fennsíkon beszivárgott, majd az északi hegylábnál felszínre tört karsztforrások vizét. Hosszú utat megtéve, a Pelsci- és a Szilicei-fennsík kis vízfolyások formájában összegyjtött vizével együtt magyar területre ér. Itt kisebb patakok táplálják, melyek csak hóolvadáskor és intenzív nyár eleji eszésekkor biztosítanak jelents mennyiségvizet. E terület - a Putnoki-dombság említésre méltó vízfolyása a Szuha, melynek középvízhozama 0,45 m3/s, völgyére nagymértékfeltöltés jellemz. A Sajó vizét a határon túli és a hazai iparvidék ersen elszennyezte, amely a völgy talajvizére is rányomta bélyegét. A talajvízszint átlagosan 2-4 m között található, sok a változó vízhozamú artézikút. A Bódva völgye Határon túl a Bódva vizét a Torna és egyéb kis vízfolyások bvítik. Magyar területre érve az Alsó-hegy lábánál fakadó karsztforrások (Vecsem-, Pasnyag-forrás), a Tornai-dombság vizét összegyjt Sas-patak, valamint a Szalonnai-hegységbl folyó Juhász-patak és néhány más kisebb vízér táplálja. A vízfolyás maradék kb. 40 km-es szakaszán két jelentsebb (Jósva, Rakaca) és több, csak nagy csapadékeseménykor vagy hóolvadáskor jelents hozamú felszíni hozzáfolyás található. A völgytalp feltöltdése helyenként intenzív, a talajvíz a folyóvölgy egészén meglehetsen nitrátos, szintje 2-4 m között változik. Artézi kutak kis számban találhatók a területen, hozamuk helyenként tekintélyes. A Torna völgye



A medence az Alsó-hegy és a Szlovák-Karszt területéhez tartozó Fels-hegy között nyugat-keleti irányban kiszélesedve terül el. A Torna patak vizét a Szilicei-fennsík D-i oldalában fakadó vízfolyások illetve az Alsó és Fels-hegy aljában található karsztforrások táplálják. A Fels-hegytl K-re fennsík jelleg területek találhatók (Barkai-, Szádeli-, Ájfalusi-fennsík), melyeket néhány rendkívül mély szurdokvölgy (Szádeli-, Áji-völgy) választ el egymástól. A völgyekben csörgedez változékony, de általában kis hozamú vízfolyások még a Bódvába való betorkolás eltt szintén hozzájárulnak a Torna vízmennyiségéhez. A völgyben néhány jelents tó található, melyek közül a legnagyobbak a Görgi halastavak (200 ha vízfelszín). A Jósva völgye A Jósva az Aggteleki-hegység területérl, fként karsztforrásokból (Jósva-, NagyTohonya-, Kopolya-forrás) gyjti össze a vizet. A szini vízmérce adatai jól mutatják a karsztos felszín vízhozamra gyakorolt kiegyenlít hatását. A patak középvízhozama 1 m3/s. Kicsiny árterülettel rendelkezik, árhulláma a kora nyári hónapokban jelentkezik. A területen két kis tó található, az Aggteleki- (1,75 ha) és a jósvafi Vörös-tó (0,5 ha), melyek természetes eredetkarsztos töbrökben keletkeztek. Rakaca völgye A Rakaca patak szélsséges vízjárású, heves árvizei hóolvadás után és a kora nyári esk idején jellegzetesek. A Rakaca mellékpatakjainak torkolatai alatt intenzív feltöltdés figyelhet meg. A völgy a Borsodi Regionális Vízellátó-rendszer duzzasztott taváról nevezetes, amelynek felszíne 200 ha és 5,5 millió köbméter vizet tartalékol az ipari vízellátás számára. Összefügg talajvíz csak a völgyekben van, ahol 2-3 m között helyezkedik el. Mennyisége nem számottev, és nitrátos jellege miatt nemigen használható. Az artézi kutak száma kevés, vízhozamuk pedig alacsony. A vízgyjtk lehatárolását az ArcGIS szoftver 3D Analyst moduljával végeztük el. A 54. ábrán a vízgyjtk lehatárolásakor minimum 10 000 db számú cellát (1 cella = 100 m), mint bemeneti paramétert adtunk meg a program számára, a figyelembe veend medence méretnek.



54. ábra: Az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületének vízgyjttérképe



4. A terület éghajlati jellemzi 4.1. Éghajlati osztályozás Hmérsékleti szempontból a vizsgált országrész a mérsékelten hvös éghajlati osztályba tartozik. Kivételt a 300 m-nél magasabban fekv területek jelentenek. Így az Aggtelekihegység és a Rudabányai-hegység magasabb tájai a hvös éghajlati osztályba tartoznak. Vízellátottság szempontjából vizsgálva az Aggtelek-Rudabányai-hegyvidék teljes egészében mérsékelten nedves, a környezkistájakra azonban a mérsékelt szárazság jellemz. Egy-egy kistáj részben eltér ettl az általános képtl, például az Aggteleki-hegység alacsonyan fekv részei mérsékelten száraz, a Sajó-völgy északi, észak-nyugati fele mérsékelten nedves osztályba tartozik. 4.2. Napsütéses órák száma Az egész területre jellemz az 1850 órás évi napsütés értéke, ettl csak kisebb eltérések tapasztalhatóak. Legkevesebb napsütés az Aggteleki-karszt területén van, itt csak kevéssel süt a Nap 1800 óránál többet. A legtöbb napsütés a Hernád-völgy déli felén van, itt majdnem 1900 órán keresztül élvezhetjük a Nap sugarait. (Érdemes megjegyezni viszont, hogy Magyarország legfrissebb éghajlati atlaszában az egész terület az 1800 órás izovonal alatt található. A térkép magyarázata szerint a mérések nyílt horizont mellett folynak, így nem jelentkeznek a helyi hatások. A két forrás közötti különbség viszont elég jelents.)

A napsütés éven belüli eloszlásában már nagyobb területi különbségeket figyelhetünk meg. Legjellemzbbek nyáron a 700 óra körüli értékek, de a Sajó-völgyében 740-750 óra az átlag, a Tornai-dombságban és a Bódva völgyének északi felén csupán 680 óra jellemz. A nagyobb észak-déli kiterjedéssel rendelkez kistájakon különbség van az északi és déli felén tapasztalt nyári napfénytartalomban. Az északi vidékeken rendre kevesebb napsütés van, mint délen. A téli napsütésben a különbségeket elssorban a tengerszint feletti magasság, illetve a ködképzdés gyakorisága határozza meg. Az Aggteleki-hegység 500 m-nél magasabb részein télen akár 200 órán át is süthet a Nap, míg a Sajó-völgyében gyakran kialakuló köd miatt



mindössze 150 órában tapasztalhatunk napsütést. Az alacsonyabb területeken 160-170 óra, a magasabb hegyekben 170-180 óra jellemz. 4.3. Hmérséklet Az évi középhmérsékletek 8,5-9,5 °C között alakulnak. Leghvösebb terület az Aggteleki-karszt (8,5 °C), a legmelegebb vidékek a vizsgált országrész keleti (Hernád-völgy: 9-9,5 °C, Keleti-Cserehát: 9-9,2 °C) és nyugati (Sajó-völgy: 8,8-9,2 °C, Putnoki-dombság: 8,7-9,2 °C) határainál találhatóak. A többi kistájon az évi középhmérséklet 8,8-9 °C között van. A vegetációs idszak hmérsékleteiben a különbségeket nehezebb elkülöníteni, az egész területen 15,3-15,7 °C a legjellemzbb, ennél alacsonyabb értékek csak az Aggtelekihegységben fordulnak el (15-15,5 °C). Legmelegebb területek a folyóvölgyek, a Sajó völgyében akár 16 °C-os, a Hernád völgyében akár 16,3 °C-os átlaghmérséklet is lehetséges. A maximumhmérsékletek átlagában alig figyelhet meg különbség, az egész területen 32-33 °C közötti értékek fordulnak el, a legalacsonyabb most is az Aggteleki-hegységet jellemzi, itt 31,6 °C az éghajlati átlag. A minimumhmérsékletek átlaga sokkal változatosabb képet mutat, jól elkülöníthetek hidegebb és melegebb tájak. A legalacsonyabb átlag az Aggteleki-hegységben és a Putnokidombságban mérték (-20 °C), de csak néhány tized fokkal marad el ettl az értéktl a Rudabányai-hegység (-19,8 °C). A legmagasabb átlagértékek a Rakacai-völgymedencében ( -15,5--15,8 °C) illetve a Sajó völgyében (-15,7—16 °C) vannak. A többi kistájon -18- -19 °C jellemz. A fagymentes napok száma 160-170 között változik, de a Bódva-völgy mélyebben fekv területein és a Rakacai-völgymedencében a 160 napot sem éri el. Most is jellemz továbbá, hogy a kistájak déli felén hosszabb a fagymentes idszak, a Hernád-völgy déli felén például 10 nappal hosszabb ez az idtartam. A dombsági tájakon általában 165 napig, a magasabb vidékeken átlagosan 160 napig nem fagy.



4.4. Csapadék 4.4.1. Az évi csapadékmennyiség Az évi csapadékmennyiség területi eloszlásában megfigyelhet a domborzat módosító hatása, a magasabb hegyekben (Aggteleki-karszt, Rudabányai-hegység) az átlagos évi csapadék mennyisége 670-710 mm között változik. A legkevesebb csapadék a Cserehát vidékén hullik: a Keleti-Cserehátban 600-640 mm, a Nyugati-Cserehátban még ennél is kevesebb, 580-620 mm csapadék esik. A többi dombsági tájon 650 mm körüli csapadék jellemz. A Sajó-völgy keleti, és a Hernád-völgy déli részén 600 mm-nél kevesebb csapadék hullik. A nyári félévben lehullott csapadékmennyiség az évi értékek 60-65%-a között mozog. 4.4.2. Hótakaró, hóvastagság Hó átlagosan 40-50 napon borítja a területet, legkevesebb ideig a Cserehátban (4045 nap), legtovább az Aggteleki-hegységben (60 nap). A magasabb vidékeken 50-55 nap jellemz, míg a szélesebb völgyekben 40-45 nap. A maximális hóvastagság átlaga általában 20-22 cm között van, a legvékonyabb hótakaróval a Hernád-völgyben (16-18 cm), a Cserehátban (18 cm) és a Bódva-völgyben (18-20 cm) találkozhatunk. 4.5. Szél Az uralkodó szélirány nyugati, északnyugati, a Cserehátban északi, illetve a szkebb Bódva-völgyében a völgy irányával megegyezészaki, déli szelek a leggyakoribbak.



5. Az Aggteleki és Szlovák karszt modellterület földtani és vízföldtani viszonyai 5.1. Földtani jellemzés Az Aggteleki és Szlovák karszt modellterületének fedett földtani térképét a 55. ábrán mutatjuk be. A vizsgált terület képzdményei mind földrajzilag, mind szerkezetföldtanilag két f egységbe tartoznak. A terület jelents részét az a magyar-szlovák Gömör-Tornai-karszt foglalja el, kisebb részben a Szendr-hegység (Cserehát) területére terjed ki. E két tájegységet eltérföldtani fejldéstörténet, eltérképzdmények jellemzik. A terület földtani térképére tekintve azonnal jelents különbség vehetészre. A Szendrihegységben ids, paleozóos kzetek bukkannak felszínre a fiatal (pannon-pleisztocén) üledékek alól. Az Aggteleki és Szlovák karszt és a Rudabányai-hegység felépítésében pedig dönt részben triász idszaki kzetek vesznek részt. A terület egészére jellemz az idsebbmiocén – paleogén – kréta - jura képzdmények nagyon korlátozott foltszermegjelenése. A Szendri-hegység a Bükki szerkezeti egység („Bükkium”) részét képezi, dél-alpi dinári rokonságú paleozóos kzetegyüttessel. Az Aggteleki és Szlovák karszt és a Rudabányai-hegység kzetei az Aggtelek-Rudabányai-egységet alkotva a Bels-NyugatiKárpátok takarós rendszerének részét képezik. A Rudabányai-hegység gyakorlatilag a Bükkiumot a Bels-Nyugati-Kárpátoktól elválasztó darnói eltolódási rendszeren belül foglal helyet, földtani felépítése, szerkezetföldtani viszonyai ennek megfelelen meglehetsen bonyolultak.



55. ábra: Az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterület fedett földtani térképe



Az Aggteleki és Szlovák karszt sajátos arculata – a karsztos formakincs, a felszín alatti vízhálózat, a nagyszámú barlang – a fennsíkokat felépít Szilicei-takaró középs-triász mészköveiben alakult ki. (Wettersteini mészk, Gutensteini mészk és dolomit, Steinalmi mészk). A felsorolt mészkövek a hozzájuk társuló agyagpalával és homokkvel együtt a mezozoikumban a Thetys óceán európai selfterületén keletkeztek, ahol csaknem az egész triász folyamán zátony és lagúnakörnyezetben folyt a karbonátos üledékképzdés. A karsztvidék szerkezetének kialakulása az alpi hegységképzdés során ment végbe Az Aggteleki-hegység az oligocénban már a Szlovák-karszt, majd északabbra a Szepes Gömöri Érchegység szerves folytatását képezte. A Rudabányai-hegység csak késbb, az oligo-miocén folyamán, DDNy-i irányból, a Bükk és Szendr-hegység ÉK-i irányú mozgásának hatására került az Aggteleki-hegység D-i elterébl annak K-i szomszédságába a Darnó-zóna balos elmozdulási rendszere mentén. Az országhatáron átnyúló takarók a Tethys északi szegélyén és centrális övében létrejött fels-perm és mezozóos képzdményekbl épülnek fel. E képzdmények fácieskülönbségei, továbbá

a

késbbi

szerkezetfejldés

során

eltéren

alakult

diagenezisük

illetve

metamorfózisuk alapján az egységen belül három tektonofaciális alegység különíthet el: Szilicikum, Meliatikum, Tornaikum. Az a fácies elkülönülés, amely az egyes alegységek, illetve takarók elkülönítését és egykori sföldrajzi helyzetük rekonstruálását (56. ábra) is lehetvé teszi elssorban a középs-triász riftesedés során alakult ki. Az egység ezt megelz alpi fejldéstörténete és üledékképzdése lényegében egységes volt (Haas 1994).



56. ábra: Az Aggtelek-Rudabányai-hegység triász fáciesegységeinek kapcsolatai, és a kés-triász idejére kialakult üledékképzdési környezeteket bemutató modell (Kovács, 1984 nyomán, módosítva Less, 2007)

A Szilicikum a terület legfelsbb helyzettektonofaciális egysége, takarója. Kzetei nem metamorfak, kontinentális kérgen, a Tethys, majd a Meliáta-óceánág északi oldalán rakódtak le. Magyarországon ismert, a fels-permtl a triász végéig terjed üledéksorozata az üledékgyjtmélyülését, majd tagozódását jelzi. A kés-permben – kora-triászban a területen hiperszalin lagunáris környezetben anhidrit és dolomit képzdött (Perkupai Evaporit Formáció). Az üledékgyjt kimélyülésének következtében az eddigi lagunáris környezet folyamatosan síkparti, majd árapályövi környezetbe ment át (enyhe hajlásszög, sekélytengerrel borított rámpa), ahol uralkodóan sziliciklasztos üledékképzdés folyt szárazföldi forrásterülettel (Bódvaszilasi Homokk Formáció). A transzgresszió elrehaladásával az üledékképzdés helyszíne a rámpa mélyebb, nyíltabb öve lett, ahova már csak a finomabb törmelékanyag jutott el (Szini Márga Formáció). A szkíta kési szakaszában a finom törmelékanyag üledékgyjtbe szállítása ersen lecsökkent, és így a sekély, enyhe hajlásszög lejtt képez selfen a karbonátos üledékképzdés vált uralkodóvá (Szinpetri Mészk Formáció). A kora-anizusziban tengerszint csökkenés következett be, melynek hatására a sekély self elzárt, bels részén oxigénhiányos környezet állt el, eredményezve a Gutensteini Mészk Formáció bitumenes, szerves anyagban dús üledékanyagának lerakódását. Ezt követen, az anizuszi késbbi – 133 – SMARAGD-GSH Kft.


idszakában a tengerszint újbóli emelkedése jól szellzött, jól átvilágított karbonátplatform épüléséhez vezetett, ahol a f zátonyépít szervezetek a zöldalgák (dasycladacea) voltak. A középs-anizusziban a Vardar-Meliáta óceánág felnyílásával megkezddött az egységes karbonát platform törések menti blokkos feltagolódása. Ennek eredményeképpen eltér üledékképzdési viszonyokkal jellemezhetfáciesterületek jöttek létre. A Meliatikum kzetsorozatát óceáni kérgen képzdött, anchimetamorf átalakulást szenvedett középs-triász ofiolitok (szerpentinit, gabbró, bazalt) és mélytengeri radiolarit alkotják.

A

Mellétei-sorozat

eredetileg

az

Aggtelek-Rudabányai-hegység

takarós

szerkezetének középs tektonikai egységében, a Mellétei-takaróban foglalt helyet. Ennek azonban már csak reliktumai maradtak meg, a sorozat nagyobb része a Szilicei-takaró evaporitos bázisában található, ahová a Szilicei-takaró áttolódásakor lett tektonikusan átdolgozva. A Mellétei-takaró a Tornai-sorozat (Tornaikum) fölé a jura végén obdukcióval került, a Meliáta-óceánág bezáródásának végsfázisában. Képzdményei: A legalsó tektonofaciális egység a Tornaicum, melynek kzetsorozata epimetamorf átalakulást szenvedett. Csak triász képzdményeit ismerjük, melyek anyaga a középs-triász elejétl kezdden a Melliáta-óceánág déli, kontinentális peremén rakódott le. A Darnó-vonaltól keletre, az országhatártól a Sajó völgyéig, keleten a Cserehát és a Tokaji-hegység aljzatában, az utóbbinak mintegy a középvonaláig terjeden ismerjük, illetve feltételezzük a szendri paleozóos összlet képzdményeit. (Mezozóos képzdmények nincsenek.) A Szendri-hegység az említett terület nyugati részén a Rakaca-patak és a Bódva mentén, keleten Gadna-Abod-Edelény vonaláig a fels-pannóniai-pleisztocén környezetbl kiemelt csekély magasságú középhegység. Nagyobbrészt D-DK felé dl paleozóos képzdmények építik fel, amelyek É-ÉNy-i vergenciájú gyrt-pikkelyes szerkezetek. A hegység déli része (Abodi egység) összetett antiklinálist, az északi rész (Rakacai egység) összetett szinklinálist alkot, az átbuktatott szárnyon elnyírt redpikkelyekkel. A szendri paleozoikum kifejldése szoros rokonságban van az upponyival, több hasonló formáció mellett közös képzdményük az Abodi Mészk. A Bükk-hegység rétegsora felfelé a szendrinek mintegy folytatása; a Szendri Fillit és a Szilvásváradi Aleurolitpala valószínleg részben átfedi egymást (Fülöp 1994).



Összefoglalásként és vízföldtani szempontból a leginkább kiemelend, hogy a Szilicikum (és a Tornaikum-é is valószínleg, hiszen az alsó triászig ugyanaz, mint a Szilicikum) eredeti üledékes aljzata a gömöri paleozoikum lehetett, aminek képzdményei Magyarországon nem fordulnak el csak Szlovákiában. A Melliáta-óceánág bezáródásával, és a Kárpátok szerkezetalakulásával létrejött takarós rendszer 3 f takarója a Szilicikum, Melliatikum, Tornaikum, melyek ugyebár egyben nagy fácies területek is voltak – innen a név: tektonofaciális egység. A Szilicikum nem metamorfizálódott, míg a másik kettigen (de csak kissé), ez a kzetszövetet, szerkezetet megváltoztatja, más paraméterekkel rendelkezhetnek. Viszont a Szilicikum van a területe 95%-án jelen a felszínen. A Szilicikum a kréta közepén északról „visszacsúszik” délre (a jelenlegi helyére a fels perm evaporitokon. A lecsúszás azért jöhetett létre, mert a szubdukálódott óceáni (mellétei-óceán) kéregbl kialakult gránit megemelte a kérget, aminek a tetején „ült” a Szilicikum.

5.2. Vízföldtani jellemzés A vizsgált térség vízgazdálkodási és áramlási szempontból is a legfontosabb vízföldtani képzdménye a triász és alárendelten homokk és agyagpala képzdményekbl felépül karsztvíztároló. A fedetlen mészkterületeken (57. ábra) a felszín alatt több száz méterig járatrendszeresnek tekinthetjük a karsztvíz, melyekben kiterjedt barlangrendszerek, járatok tanulmányozhatók.



57. ábra: Fedetlen mészkterület dolinákkal az Aggteleki-hegységben

A térség vízzáró kzetpásztákkal tagolt szerkezete és domborzati tagoltsága számos egymástól független folyó vizes eredet rendszer kialakulását tette lehetvé, melyek a barlangfejldést befolyásoló különféle tényezk alapján a típus számos változatát képviselik. A vízgyjtterület jellegét tekintve megtalálhatók itt a nyílt karsztos, a fedett karsztos (esetünkben pannóniai kavicsos üledékekkel takart), illetve a nem karsztosodó kzetekbl álló térszínekrl táplálkozó rendszerek. Az üregképzdésnek a karsztvíz szintjéhez képesti helyzetétl függen ismeretesek a karsztvízszint feletti, alapveten függleges irányú vízmozgással jellemzett (ún. vadózus) zónában kifejldött; a karsztvízszint közelében lév, közel horizontális vízmozgással jellemzett zónában kialakult; valamint a karsztvíz szintje alatti, nem gravitációs vízmozgással jellemzett (ún. freatikus) zónában kioldódott szakaszokat is magukba foglaló rendszerek. Jelenlegi hidrológiai szerepüket tekintve pedig az aktív, egész éven át vizet vezet barlangok éppúgy megtalálhatók, mint az idszakosan aktív, csak hóolvadás vagy nagymennyiségcsapadék lehullása esetén mködrendszerek, és a hidrológiai aktivitásukat már teljes egészében elvesztett, a pusztulás-feltöltdés stádiumában lévüregek.



Egy további változatot képviselnek a több szintes barlangok, melyekben a különböz korú és aktivitású járatok egyazon rendszeren belül alkotnak "emeleteket". A folyó vizes eredet barlangok változatos együttesét a beszivárgó vizek korróziós hatásához kapcsolható zsombolyok, valamint a karsztvíz szintje alatti freatikus zónában pontszeren érvényesül keveredési korróziós folyamatok révén kioldódott, izolált barlangüregek tucatjai egészítik ki, amelyek ugyancsak különféle fejldési stádiumokban tanulmányozhatók. További üregképz folyamatokat dokumentálnak a hegységszerkezeti mozgások révén kialakult tektonikus hasadékbarlangok,

valamint

a

mélyben

húzódó

barlangüregek

mennyezetének

felharapódzásával keletkezett felszakadások; amelyeknek a karsztvidék magyarországi részén csak kisebb képviseli ismeretesek, a csatlakozó Szlovák-karszton azonban jelents kiterjedésüregrendszereket is alkotnak. Az Aggteleki – Szlovák karszton mintegy 712 változatos képzdésbarlang ismert. A barlangrendszerek legnagyobbika a Domica-Baradla barlangrendszer, mely eddig feltárt oldalágaival 25 km összhosszúságú. A karsztterület vizei csaknem kivétel nélkül a Bódva, míg az attól délre fekv fedett karsztok vízfolyásai a Sajó felé tartanak. A modellezés számára ebbl a karsztformák szempontjából sokszín térrészbl kellett egy folytonos alaphegységi felületet lehatárolni úgy hogy a három fázisú zónát az els két réteg tartalmazza. Így a fedetlen karsztos területen a modellben alkalmazott alaphegység mélyebben húzódik a felszínnél. Az 58. ábrán a karsztvíztároló mezozóos alaphegység felszínének szintvonalas ábrázolása látható, a Szendri hegység és a Cserehát térségében az alaphegység paleozóos.



58. Alaphegységi felszín az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületen



Az Alsóhegy keleti fennsík hideg-langyos vizes, azAlsóhegy nyugati fennsík (hideg vizes), Dusa (hideg-langyos vizes), Haragistya-Szelcepusztai-karszt (hideg-langyos vizes), Aggteleki-karszt (részben fedett karszt) (hideg-langyos vizes), Teresztenyei-fennsík (hideg vizes). Jelents víznyelk (max. 1,5 km2-es vízgyjt terület) és karsztforrások (max. 10000 l/p átlagos vízhozam) találhatók. A vízáramlási viszonyok irányai nyomjelzéses vizsgálattal nagyrészt tisztázottak, a mélykarszt áramlási sebessége csak becsülhet. A karsztvíz a kitnen jól karsztosodó mészkben és dolomitban tározódik, vízrekeszt szerepet a permalsó-triász evaporitos összlet és az alsó-triász márga, lemezes mészk rétegek töltenek be. Források hmérséklete 8,9-20°C közötti. Szlösardói-rögök – Putnoki-dombvidék: fedett, részben nyomás alatti karszt (hideg vizes). A karsztvíztározókat középs-triász Steinalmi és Nádaskai Mészk F. (Lepényke) és fels-triász Halstatti Mészk F. (Szén-völgy környéke) alkotja. Dél felé mészk fedjében vízzáró kainozós agyagos aleurit (Szécsényi Slír F.) felette homokos kavicsos, részben víztározó üledékek (Edelényi F., Borsodi Kavics F.) települnek, melyek vagy kis hozamú rétegforrásokban jelennek meg, vagy az alattuk lev karsztos kzetbe szivárognak. A terület aljzatának keleti és déli részén perm korú, vízrekeszt evaporitos összlet helyezkedik el a kainozós porózus üledékek alatt. A kis hozamú források hmérséklete 10-11°C, átlagos hozamuk a 100 l/p-et nem haladja meg. Fels-Bódva-medence: Vízzáró evaporitos üledékek alatt jó víztározó dolomit helyezkedik el, melyet fúrásokkal tártak fel, ezekbl ersen szulfátos víz tört fel 22-24°C-al. Rudabányai-hegység: déli (vasérces) terület (hideg-langyos vizes), Telekes-völgy környezete (hideg-langyos vizes). A déli terület elssorban rossz vízvezetmárgás-dolomitosvasérces összletbl épül fel, az északi elssorban közepes vízvezet dolomitból másodsorban mészkbl, északkeleti részén vízrekeszthomokkés agyagpala található. A kzetek a perm evaporitösszlet tetején, részben abban helyezkednek el. A források hmérséklete 15-22°C közötti, a régi mélymvelésvasércbányából 18°C-os víz folyt felszínre. Szalonnai-hegység: Martonyi-egység (ÉNy-i hideg vizes), Szár-hegy (DK-i, hideg vizes egység), Bódvarákó mellett nagyrészt fedett, nyomás alatti karszt (langyos vizes (16,6°C, csak mélyfúrásból), Perkupai-egység (hideg-langyos vizes 10-14°C), Esztramos – 139 – SMARAGD-GSH Kft.


(hideg vizes). A terület jól karsztosodó, kitn vízvezet mészkbl, közepesen vízvezet dolomitból és vízrekesztagyagpala kzetekbl épül fel, helyenként rossz vízvezettzköves mészk sávok is elfordulnak. Néhány idszakosan aktív kis vízgyjt terület víznyel és állandó hozamú karsztforrás jellemzi, ezek hozama nem jelents (<200 l/p). Szendri-hegység: Rakacai vonulat (langyos viz), Szendrládi vonulat (ismeretlen !). A Rakacai vonulatból fakadó több száz l/p hozamú Strand-forrás 22-24°C hmérséklet, a hegység egyetlen ismert természetes megcsapolási pontja. Alsó-Bódva-medence Az Abodi MészkF., Rakacai Márvány F. alkotta északi pászta jól karsztosodott, vízvezet képessége közepes. A Szendrtl északra lev Winter bánya vízbetörése több ezer l/p hozamú volt 18°C-al, ez elapadt.



6. A terület beszivárgási viszonyai A karsztos kzetbe beszivárgó víz a csapadék felszínre jutó részének az a hányada, amely akár szk repedéseken, akár víznyelkön át jut a karszt belsejébe. A beszivárgás számítására több módszert lehet alkalmazni, melyet elssorban a számítási cél határoz meg. Esetünkben elssorban a vízkészletek számítása a cél, így nagy területre kiterjed hosszú idej átlagos adatok szükségesek. A számítás els lépcsje adatgyjtés, melyben a beszivárgásra ható elemeket vesszük figyelembe: klíma, hidrológia, geomorfológia, geológia. E projekt keretében, lévén, hogy regionális lépték modellt készítünk, a beszivárgási értékeket a hidrometeorológiai állomások mért csapadék értékeibl és a fedett földtani térkép hidrosztratigráfiai besorolása segítségével számoltuk. A modellezett területre es csapadék beszivárgását a területre hulló csapadék mennyisége, valamint a földtani felépítés alapján számoltuk ki. A régió igen változatos fedett földtani képzdményeit a Magyar Állami Földtani Intézet hidrogeológiai jellegük alapján az alábbi 15 kategóriába sorolta: agyag, agyagos lösz, agyagmárga, homok, homokk, karszt, kavics, lösz, löszös homok, mészk, márga, repedezett homokk, repedezett metamorf kzet, repedezett vulkanit, tufa. A 15 kategóriát alapul véve rajzoltuk meg a modellterület hidrosztratigráfiai egységeinek térképét az ArcView GIS 3.1 szoftver alkalmazásával (59. ábra). Ezekhez a kategorizált képzdményekhez beszivárgási százalékértéket rendeltünk (10. táblázat), az állóvizek külön kategóriába kerültek 0 % értékkel.



59. ábra: Hidrosztratigráfiai egységek az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületen



Képzdmény Agyag Agyagos lösz Agyagmárga Homok Homokk Karszt Kavics Lösz Löszös homok Mészk Márga Repedezett homokk Repedezett metamorf kzet Repedezett vulkanit Tufa

Képzdmény jele A AL AMG H HK K KAV L LH M MG RH RM RV T

Beszivárgás (%) 3.7 4.3 5.0 10.8 12.5 33.3 13.3 6.0 7.5 18.3 5.3 10.0 11.7 13.3 6.3

10. táblázat: A képzdmények beszivárgás értékei (%)

A modellezett területen 24 csapadékmér állomás 22 éves (1980-2002) idsora állt rendelkezésünkre. Az idsorok alapján az évenkénti összes csapadék mennyiségekbl átlagot számoltunk, majd a Surfer 8.0, valamint az ArcView GIS 3.1 segítségével csapadékeloszlás térképet szerkesztettünk, melyet a 60. ábra mutat. Az értékek mm/év-ben vannak feltüntetve. A csapadékeloszlás térkép, valamint a földtani térkép ArcView GIS 3.1-ben történ „összefésülése” után már mindegyik hidrogeológiai jelleggel rendelkez képzdményhez csapadékértéket tudtunk kapcsolni. Ezt követen a kutatási területen lév képzdményekre vonatkoztatott százalékértékek, illetve a hozzájuk tartozó csapadékadatok összeszorzásával kaptuk meg a beszivárgás értékeket mm/év-ben. A kiszámolt értékek alapján szerkesztett területre jellemzbeszivárgás-térképet a 61. ábra mutatja.



60. ábra: Csapadékeloszlás az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületen



61. ábra: Beszivárgás az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületen



7. A terület vízkivételei, megcsapolási viszonyok Az Aggteleki és Szlovák karszt modellterületen található termel- és figyelkutakat, valamint a forrásokat a 62. ábrán mutatjuk be. A beszivárgott csapadék a felszín alatti vízrendszerbl a következmódokon távozhat:

természetes forrásokon keresztül a felszínen

alluviális hozzászivárgás révén a völgyekben

a hegységperemen és a medenceüledékek határán a felszín alatt elszivárogva

mesterséges vízkivétellel

A területre esvízkivételek esetében a víztermelobjektumok 2002-es átlagos hozamadatából indultunk ki, ahol ez nem volt elérhet, ott korábbi évek átlagos termelését használtuk fel. Az ivóvízkivételek egy része forrásfoglalásként történik, ezek a modellben állandó nyomású csomópontokként lettek definiálva, így hozamuk kalibrációs elem. A területre es karsztforrások ersen utánpótlásfüggk, adott térségben maximálják a karsztvízszintet. A terepbejárás során számos forrást (63-72. ábra) megtekintettünk:



62. ábra: Termel-, figyelkutak és karsztforrások az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületén



63. ábra: Kis –Vecsem forrás

64. ábra: Nagy –Vecsem forrás bukója



65. ábra: Pasnyag forrás túlfolyójának bukója (Komjáti)

66. ábra: Kastélykerti forrás (Tornanádaska)



67. ábra: Tapolcai forráscsoport, nyugati forrás

68. ábra: Tapolcai forráscsoport, középsforrás



69. ábra: Tapolcai forráscsoport, keleti forrás

70. ábra: Nagy Tohonya forrás bukója



71. ábra: Kis Tohonya forrás bukója

72. ábra: A Kecs-forrás bukója



8. A hidrodinamikai modell leírása 8.1. Alkalmazott szoftver A komplex geológiai felépítés, repedezett karsztos víztárolók, mint amilyen az Aggteleki és Szlovák karsztos terület nehezen szimulálható véges differenciás módszert alkalmazó szoftverrel a körülményes ortogonális diszkretizációjuk miatt. Ezért az Aggteleki ész Szlovák karszt hidraulikai modellezésénél a WASY Ltd. által fejlesztett véges elemes módszert alkalmazó FEFLOW 5.0 verziójú programot használtuk. A program lehetvé teszi a tetszés szerinti geometria kialakítását: –

A 2D FEFLOW modulban lineáris 4-csomópontos és 8-csomópontos négyoldalú elemek, valamint lineáris 3-csomópontos és 6-csomópontos háromoldalú elemek állnak rendelkezésre.

–

A 3D FEFLOW modulban 8-csomópontos és 20-csomópontos négyoldalú prizmák és 6csomópontos és 15-csomópontos háromoldalú prizmák állnak rendelkezésre. Lehetség van permanens és nempermanens, telített és telítetlen, srségfügg szivárgás

valamint tömeg- és htranszport szimulációjára. A szoftver széles eszköztárából mi a folyadékáramlási modult használtuk, a vizsgálandó térrészt háromszög alapú hasábokra bontva, így a csomópontokra adjuk meg a bemeneti paramétereket és a megoldási eredmények is csomópontokra kerülnek meghatározásra. A 73. ábrán a modellábra látható a FeFlow szoftverben.



73. ábra: Az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellábrája a FeFlow szoftverben

8.2. Koncepcionális modell A modellépítési munka számos egymásra épülszakaszból állt, melynek felemei:

A földtani modell felépítése

A vízföldtani, koncepcionális modell felépítése

Szimulációs modell elkészítése

A kiindulási célunk az volt, hogy az Aggteleki és Szlovák karsztot egy modellben vizsgáljuk, így az országhatár nem képez mesterséges és hidraulikailag nehezen definiálható határt ill. peremfeltételt. Mivel a modellterület két országot érint, így technikai ill. a könnyebb adatcsere okán UTM Zone 34N WGS 1984 vetülettel dolgoztunk.



Vizsgált területünk 2405,82 km2, mely nagysága révén a modellben számos részlet elhagyásra ill. egyszersítésre került, így a modellezett áramlási tér, a valósághoz képest kevésbé variábilis. Vizsgálataink fókuszában a karsztvíz-rendszer áramlási viszonyai állnak, így a modellben az eltéri területek talaj- ill. rétegvíz rendszere némiképp sematikus egyszersítésre került. Koncepcionálisan abból a feltételezésbl indultunk ki, hogy a karsztos hegységek területén beszivárgó csapadék részben a hegységperemeken fakadó forrásokon, ill. az erózióbázison folyó patakokon megcsapolódik, egy hányaduk viszont a mélybe jutva és ezáltal hmennyiséget gyjtve termálkarsztos kutak utánpótlása lehet. A modellezéskor a beszivárgási területek nagy vastagságú háromfázisú zónája okoz problémát és kalibrációs bizonytalanságot. Jól tudjuk, hogy a hegységekben jól fejlett barlangrendszerek, zsombolyok vannak, melyek adott esetben karsztvíz-emeletet hoznak létre, de ezek korántsem jelölik ki a telített zóna határát. Hasonló a helyzet a forrásokkal, melyek fakadási szintje éppúgy nem a telített karsztvízszint határát jelezheti, hanem csak egy függkarsztvízszintjét. Az eltéri területeken a folyóvízhálózat jól definiálja a talajvízdomborzatot, így a modellezésnél kitüntetett szerepe van a patakoknak. Áramlástani szempontból némiképp bizonytalan a Darnó-zóna szerepe, mint vízzáró képzdmény visszaforduló áramlási pályákat okozhat. Végezetül fontos hangsúlyozni, hogy az elvárt modelleredmények pontossága, elssorban a bemeneti adatok pontosságán múlik. A modell tehát jelenlegi ismereteink és feldolgozottsági szintjüknek megfelelen alakítottuk ki. A véges elemes térrész felosztásból következen az egyes rész-térségek további srítésével lehetség van további modellezési feladatok elvégzésére.



8.3. Modellhatár és hálókiosztás A modellhatár, mint azt korábban említettük, víztesthatárokhoz illeszked határvonal, jelentsebb vízforgalom nem valószínsíthet rajta keresztül. A modellezend térrész határai lehetvé teszik részletesebb vizsgálatok elvégzését, részterületek további megismerését. A 74..ábrán a modellhatár és a hálókiosztás látható, legnagyobb kiterjedésének sarokpont UTM koordinátái az alábbiak: UTM x min:

444 100

UTM x max:

513 700

UTM y min:

5 342 900

UTM y max:

5 395 130

Horizontális határok:

A modell északi és nyugati határa a szlovákiai karsztos területek elterjedési határa és a felszíni vízválasztó

Dél-nyugaton a Sajó (Slaná) völgye és szlovákiai mellékfolyója

Keleten a paleozoós összletek elterjedési határa, a k.2.16.2. víztesthatár keleti határával összhangban

Vertikális határok:

A modell felshatároló felületének a terepszintet definiáltuk, esetünkben a modellez szoftver lehetséget nyújt ún. moving surface (mozgó felszín) eszköz használatára, mely az els réteg felszínét a telített zóna határához igazítja, ezáltal elnyösebb futtatási környezet biztosítva.

A modell alsó határa -3500 mBf szint vízszintes sík, melynek mélységét az alaphegység minimumszintje határozta meg.

A véges elemes modellezési feladatokban fontos szerep jut a hálógenerálásnak. A rács horizontális kialakításába a modellhatár, a felszíni vizek hálózata, a tektonikai vonalak, a földtani egységek határai, valamint a termel-, és figyelkutak, források pontjai játszanak szerepet. A modell 6 rétegbl és összesen 148 940 db véges elembl és 91 530 db csomópontból áll.



74. ábra: Modellhatár és hálókiosztás az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületen

8.4. Modellrétegek adatai A modellezési folyamat meglehetsen nagy odafigyelést igényl feladata, hogy a kzetanyagi sokszínségbl folytonos rétegeket képezzünk, paraméretezésükkel együtt. A korábbi adatokat és tapasztalatokat valamint fúrási rétegsorokat felhasználva készítettük el az alaphegység felszínét, melyen jelen esetben mezozoós - paleozoós felszínt (75. ábra) értjük. Mivel rétegeket kiékelni nem lehet, így azokon a területen, ahol az alaphegység a felszínen van ott további rétegfelszínek beiktatásával biztosítottuk a fed rétegek folytonosságát. Az alábbi rétegek kerültek elkülönítésre: 1. réteg: Negyedidszaki rétegek 2. réteg: Oligocén/Miocén rétegek 3. réteg: Mezozóos (paleozóos) rétegek karsztosodott (mállott) része – 157 – SMARAGD-GSH Kft.


4. réteg: Mezozóos (paleozóos) rétegek kevésbé vagy nem karsztosodott (mállott) felszíne 5. réteg: Modellfekü Az els réteg feküjének meghatározásakor a kzettani minségen túl, a vízszintet (és annak vízadó rétegét) is célszer figyelembe venni. Ennek kiszerkesztéséhez egy elzetes 1 réteges modellt készítettünk, így kaptunk egy elfogadható kiindulási talajvíz (karsztvíz) domborzatot.

75. ábra: Az alaphegység 3D-s felszíne (3. modellréteg)



8.5. Bemenparaméterek 8.5.1. Szivárgási tényez Az egyes hidrosztratigráfiai egységek szivárgási tényezmezi definiálásakor elssorban korábbi tapasztalatainkra valamint a szakirodalmi adatokra támaszkodtunk. Az els 2 réteg szivárgási tényezjét a fedett földtani térképbl származtattuk, 76. ábra. A 3. réteg szivárgási tényez megadása a fedetlen földtani térképek figyelembevételével történt. Mivel réteget kiékelni nem lehet, így az egyes fedrétegek hiányát a karsztos területeken paraméter váltással oldottuk meg, így ott a fels két réteg a fellazultabb és jobban karsztosodott réteget jelenti. A szivárgási tényezértékek a 11. táblázatban kerültek feltüntetésre.

76. ábra: A fedréteg szivárgási tényezértékei



Vízföldtani egységek

Kxx, Kyy (*e-04 m/s)

Jól karsztosodott, repedezett, mészk

4.48 - 6.56

Agyagos fedüledékek

0.017 (Kzz = 0.08)

Homokos, aleuritos, löszös fedüledékek

0.26 – 0,98 (Kzz = /10, /5)

Kavicsos fedüledékek

3.1 – 4.91

Kis mértékben repedezett, gyengén karsztosodott triász mészk

1.74 – 2.3

különbözmélységekben Nem ill. alig repedezett mészk

0.005 – 0.0005

Darnó zóna, kristályos aljzat

0,0001 – 0,00005

11. táblázat: A modellben alkalmazott szivárgási tényezértékek

8.6. Peremfeltételek 8.6.1. Folyóhálózat A modellezési input paraméterek közül kiemelten fontos a folyóparaméterek megadása, melyek csomópontjaival lettek definiálva. A vízfolyások szintjeit a terepmodellbl származtattuk, lévén, hogy a patakok a terepfelszínen folynak némiképp bevágódva. Mederellenállással adtuk meg az egységnyi nyomáskülönbségre jutó ki, ill. bejutó hozamot. Esetünkben korlátozó feltételt (Constrain) is szabtunk, a folyópontokon csak kilép hozamot engedélyeztünk. 8.6.2. Fix nyomású csomópontok, források A karsztos és nem karsztos területeken egyaránt megtalálható nagyszámú források csomóponti fix nyomású peremfeltételként lettek definiálva. A modellezés során szembe kellett néznünk azzal a problémával, hogy a beszivárgási területeken az egyes forrásfakadások nem a telített zóna szintjét jelzik..



8.6.3. Beszivárgás A beszivárgási fejezetben ismertetett módon elkészített beszivárgási mez került megadásra. Ezt a kalibráció során 10%-kal növelt értékre változott. Mint regionális modell némiképp egyszersített sémával dolgoztunk: a beszivárgási területeken pl. nem vettük figyelembe a különbözlejtszögeket. A beszivárgás modellábrája a 77. ábrán láthatók.

77. ábra: A modellben alkalmazott beszivárgási értékek

8.6.4. Termelés észlelobjektumok A területen elforduló karsztos és nem karsztos termelkutakat igyekeztünk minél teljesebb kören figyelembe venni. Ezek negyedik típusú peremfeltétellel, átlagos hozamadattal kerültek a modellbe. Az objektum adatok térképi megjelenítése a 62 ábrán látható.



8.7. Modell futtatása –modellezési eredmények A modell permanens áramlást szimulál, a telítetlen zóna elhagyásával. Az 1-3 réteg nyílt/zárt tükr, míg az alatta lév rétegek szigorúan zárt tükrek. Modellünkben a karsztvízszintet a 3. réteg nyomásszintje adja meg, az eredményként kapott eloszlás térképek többé-kevésbé magukon viselik a karsztvízadó réteg geometriai viszonyait. A hegységi területeken a számított vízszintek alacsonyabb helyzetnek adódtak, mint ahogy az egyes források fakadási szintjébl következtethet szintek. A beszivárgási területeken nehéz meghatározni a telítetlen zóna vastagságát, és így az összefügg karsztvíz szintjét, vannak elszigetelt blokkok, ahol nincs is a környezetével összefügg karsztvízszint, számos helyen pedig karsztvíz emeletek keletkezhetnek. A források fakadási szintjei – mint ahogyan korábban utaltunk rá – nem feltétlenül a telített zóna határát jelölik ki. A modell futtatása közben összesen 84 db észlelkút átlagos mért vízszintjét hasonlítottuk össze a számított eredménnyel (12. tábázat). Az észlelkutaknál helyenként hiányzott a megbízható szrill. talpmélység, így csak feltételezhettük az észlelt réteget.

A mért és számított vízszintek eredményei a 78 ábra diagramján, a számított vízszinteloszlás ábrája 79 ábrán, a modell metszeti képe a 80. ábrán láthatók.


Magyar-Szlovák határmenti közös felszínalatti víztestek környezetállapota és fenntartható használata sorszám 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

észlelkutak BOHUNOVO PLESIVEC-NOVY HAMOR PLESIVEC-JUH COLTOVO GEMERSKA PANICA VCELINCE STRKOVEC ABOVCE GEMERSKA PANICA TORNALA VCELINCE VCELINCE STRKOVEC-KEREPEC PASKOVA GEMERSKY MILHOST HUCIN RIECKA PLESIVEC ZADIEL.DVORNIKY-DVORNIKY NOVA BODVA-HOSTOVCE TURNA NAD BODVOU PEDER BUDULOV DRIENOVEC TURNA NAD BODVOU HRHOV NOVA BODVA-TUR.NOVA VES ZARNOV JANIK MOLDAVA NAD BODVOU NIZNY LANEC TUR.PODHRADIE-TURNA N.B. TUR.PODHRADIE-TURNA N.B. TURNA NAD BODVOU HRHOV PLESIVEC - JUH GEMERSKA PANICA ABOVCE LENARTOVCE PEDER HRHOV ZARNOV JANIK MOLDAVA NAD BODVOU PLESIVEC K-19 PLESIVEC AK-2 PLESIVEC AK-15 ARDOVO AK-9 GEMERSKA HORKA BUDULOV Szendr FK-1 Szendr FK-2 Szendr FK-3 Szendrlád TIG telep Szin szeszfzde Szinpetri Szuhogy S-1 Szuhogy S-2 Szuhogy S-3 Szuhogy S-4 Szuhogy S-5 Szuhogy S-6 Szuhogy S-7 Szuhogy S-8 Tornaszentjakab-1 Fáj Tehenészet Galvács Vízm Izsófalva M1 Izsófalva M4 Kány Juhtelep Komjáti-1 Komjáti-2 Komjáti-3 Komjáti-4

X_utm Y_utm Mért átlagos vízszint [mBf] 454487.2 5373251 198.583 456037.3 5378426 213.608 455540.1 5376435 208.425 453424.7 5371500 193.434 452102.5 5369661 187.861 448209.6 5358884 164.207 449288.7 5356462 163.723 450155.5 5351542 153.869 451892.2 5368302 189.093 450063.5 5363216 178.715 450286.8 5359933 175.477 449511.8 5359858 174.969 449878.1 5357339 172.677 454698.6 5382095 232.975 447123 5382163 228.176 447821.7 5379260 218.224 450350 5355488 169.758 458004.9 5378057 217.947 488291.3 5382684 198.146 488852.4 5379690 166.594 489988.1 5382224 176.814 496674.3 5380720 179.512 498546.1 5380900 182.517 496656 5383228 180.949 492473.2 5381884 172.399 480494.6 5382391 194.916 491086.9 5380664 169.496 493556.6 5381873 175.09 498926.7 5378344 182.645 499316.8 5383462 194.297 508350.1 5376001 191.885 488901.5 5383190 193.462 488986.2 5382540 185.907 489081.6 5381630 173.544 480417.9 5381903 191.734 455540.4 5376436 210.283 452340.7 5370082 188.515 449695.5 5351607 153.665 450406.1 5350021 152.95 496616.5 5380655 179.535 480492.9 5382605 194.49 493459.1 5381746 175.445 498087.9 5378419 182.31 499393.8 5383563 195.52 455792.4 5378359 212.64 457959.7 5377756 223.235 457920.9 5377910 226.575 458398.5 5376147 298.64 451547 5378085 248.29 498009.2 5380387 180.315 481434.2 5361800 152.43 481398.4 5361845 151.94 481353.1 5361873 151.01 479040.7 5357843 139.8 474512.4 5371423 175.4 471845.4 5369920 181.9 474330.6 5357192 188.37 474577.9 5357127 182.85 474200.4 5356865 202.54 474398 5356812 200.66 474646.4 5356831 199.84 474601.3 5357184 181.84 474449.2 5357219 177.83 474592.6 5357275 179.28 491103.9 5373403 201.49 505372.3 5363383 192.9 484156.4 5362514 203.8 475445.1 5352279 170.83 475506 5352873 177.73 502057.5 5372763 235.5 482552 5378289 169 482491.1 5378251 169 482499.6 5378190 163.8 482508 5378130 163.8

Számított vízszint [mBf] különbség [m] 211.5 12.91 242.3 28.64 227.6 19.18 211.9 18.51 199.9 12.06 169.3 5.14 168.6 4.85 157.7 3.84 192.2 3.09 179.3 0.55 176.9 1.46 174.0 -1.00 169.6 -3.07 248.8 15.84 246.1 17.89 234.3 16.10 169.4 -0.35 244.1 26.15 204.2 6.06 180.4 13.77 185.8 9.01 192.1 12.55 192.8 10.24 203.4 22.44 179.2 6.76 223.7 28.77 173.0 3.49 183.9 8.78 186.4 3.80 228.9 34.62 201.0 9.10 207.6 14.12 197.5 11.58 180.8 7.23 214.7 23.00 227.6 17.33 207.3 18.77 157.4 3.69 152.4 -0.53 191.7 12.12 227.7 33.21 183.8 8.36 186.2 3.88 229.2 33.72 235.3 22.71 242.9 19.63 243.3 16.74 243.1 -55.56 237.9 -10.38 187.3 6.94 158.4 5.96 158.1 6.19 157.8 6.79 151.0 11.15 202.7 27.30 215.5 33.55 170.6 -17.73 170.5 -12.33 169.4 -33.13 169.4 -31.27 169.6 -30.29 170.7 -11.13 170.8 -7.05 171.0 -8.26 205.5 4.00 203.2 10.31 175.3 -28.49 156.3 -14.51 158.0 -19.75 211.1 -24.44 178.3 9.26 178.5 9.54 178.3 14.52 178.1 14.29

12. táblázat: A 84 db észlelkút átlagos mért vízszintjének a számított eredménnyel való összehasonlítása



78. ábra: A mért és számított vízszintek eredményei diagramon ábrázolva

A mért és számított értékek különbsége 52 objektumnál 15 m alatti volt, így ezt a pontosságot tekintve, hogy regionális és permanens modellrl van elfogadhatónak értékeltük. Összességében megállapítható, hogy a regionális modellezéstl általánosan elvárható pontosságot elértük az általunk megismert folyamatok leképzése, trendszer visszaadása sikerült.



79. ábra: Számított vízszint-eloszlás modellábrája [mBf]



80. ábra: A számított vízszint metszeti ábrája a háromfázisú zóna elhagyásával [mBf]



9. Áramlási tér és a vízháztartás elemzése a modellezett eredmények alapján 9.1. Az áramlási tér jellemzése A numerikus modellezés eredményeként, a víztestek leírásához két fontos kimen paramétert kaptunk meg, egyrészt a számított potenciál-eloszlást, másrészt a modellezett terület vízmérlegét. A számított vízszinteloszlást a láthatóság kedvéért nagyobb méretarányban is bemutatjuk (81. ábra). A számított vízszinteloszlás térképet részletesen tanulmányozva láthatóak a f áramlási irányok, melyek elssorban észak-déli, illetve a hegységek fell ÉNy-DK ill. ÉK-DNy-i irányúak. A hegységi területeken mivel a háromfázisú zóna nagy tömege elhagyásra került a domborzati hatás eltnik. A Felshegy és az Alsóhegy és közöttük húzódó Tornai medence modellünkben folytonos áramlási térben helyezkedik el, amire mérési adatunk egyelre nincs, de a mélyáramlás valószínsíthet. Az eltéri területeken a talajvízdomborzat a felszínt hen követi, a folyóvölgyek a megcsapolási zónák.



81. ábra: A számított potenciálszint az Aggteleki- és Szlovák-karszt modellterületen



Vízmérleg A modell számított vízmérlegét a (82. ábra) mutatja Belépmennyiség:

783 662,9 m3/nap

Kilépvízmennyiség:

783 749 m3/nap

A belépés kilépmennyiségek különbsége (záró-érték): 86, 7 m3/nap A beszivárgás érték megegyezik a belép mennyiséggel, mivel a folyóhálózat csomópontjairól nem engedtük beléphozamot csak kilépt. Kutas vízkivétel:

5 913 m3/nap

A folyókon és fix nyomású csomópontokon kiléphozamarány: 78% - 22%

82. ábra: A teljes modellezett terület vízmérlege

Az adatokból látszik, hogy teljes modell területére számított vízmérleg hibája elenyészen kicsi, a belép ill. kilép mennyiségek egyensúlyban vannak, így változatlan



bemen paraméterekkel a modellben jelents víztermelés forráshozam csökkenést vonna maga után. A területre esbeszivárgás átlagos értéke: 118 mm/év, mely kicsit magas értéknek tnik, de ne feledkezzünk meg arról a tényrl, hogy a vízfolyások csomópontjaiban csak megcsapolást engedélyeztünk. A permanens modellállapotra készített modell nem alkalmas a vízkészlet-változás idbeli vizsgálatára. A modellvizsgálat során folyamatosan szembesültünk a háromfázisú zóna hiányával, mely a csapadékos idszakban nem elhanyagolható víztömeget tárol idlegesen, puffert képez, a száraz periódusokban pedig a telített zónát „csapolja meg”. A szélsségesebbé váló idjárás már eddig is bebizonyította, hogy száraz nyári periódusokban a vízmcéllal foglalt források elapadnak, ezáltal jelents vízhiányt okozva.



10. Irodalomjegyzék, felhasznált térképek 1. MezGy. – Havas L. – Szilágyi G: (BKMI): A bükki karsztrendszer földtani – vízföldtani és szimulációs modellje [1995] 2. Karsztvízkutatás Magyarországon I. Áttekinttörténeti bemutatás, szemelvények 3. Karsztvízkutatás Magyarországon II. A bükki karsztvízkutatás legújabb eredményei 4. Smaragd-GSH Kft. (2004): Egerszalók De-42 (K-4; 9-2) és De-42/A (K-7; 9-84) jel hévízkutak védidomának meghatározása 5. Gruber Péter: Az Aggteleki karszt hidrológiai kutatásának új eredményei (kézirat, 2007) 6. OVF – Vituki: Magyarország forrásainak katasztere 7. Smaragd-GSH Kft. (2007): Az egri karsztforrások biztonságba helyezési terve 8. Slovensky Geologicky Úrad Geologicky Ústav Dionyza Stúra (SGÚDS) 1985: Základná Hydrogeologicka Mapa CSSR. - Slovensky Geologicky Úrad Geologicky Ústav Dionyza Stúra, Bratislava 9. Regionális térképek MÁFI (MOL, CH prognózis térképek) 10. Az Északi-középhegység terület prekvarter képzdményeinek földtani térképe 11. Az Északi-középhegység terület preneogén aljzatának földtani térképe és domborzata 12. Magyar Állami Földtani Intézet (MÁFI) 2005: Magyarázó Magyarország fedett földtani térképéhez (az egységek rövid leírása) 13. Fülöp József: Magyarország geológiája. Paleozoikum I-II., 1994 14. Fülöp József: Bevezetés Magyarország geológiájába. Akadémiai Kiadó, Budapest, 1989 15. Haas János: Magyarország földtana. Mezozoikum. ELTE egyetemi jegyzet, 1994 16. Less György: Magyarország földtana Egyetemi jegyzet, 2007


IV. fejezet Bodrogköz modellezése


BODROGKÖZ MODELLEZÉSE II.


Gondárné Sregi Katalin, PethSándor PethSándor PethSándor Könczöl Nándorné, Weiser László Jaromir Svasta (ŠGÚDŠ), Tóth György (MÁFI)


Jelentés 3. 6.

Projekt neve




Hely/id





1

A modellezett terület lehatárolása, a terület földrajzi helyzete A Bodrog-medence és vízgyjtje modellterületének földrajzi helyzetét a 83. ábrán

mutatjuk be. A Bodrog-medence modellterületének meghatározásakor elsdleges szempont volt a fként természetes peremekkel lehatárolható, egységes vízforgalommal jellemezhet felszín alatti vízgyjt medence szemlélet koncepció, mellyel egy adott, a vízgyjt medencén

belül

elhelyezked régió

vízháztartása

kielégít pontossággal

leírható,

jellemezhet. A négy sarokponttal meghatározott technikai modellterület némileg mindig nagyobb ennél, egyrészt azért, hogy szükség esetén a vizsgált modellterület kiterjesztésére maradjon lehetség, másrészt azért, hogy a szerkesztési eljárásokból adódóan a technikai határok

felé

kissé

bizonytalanabbá

váló

szerkesztett

felszínek,

paraméterzónák

megbízhatósága a vizsgált területen megfelel legyen. A Bodrog-medence technikai modellterülete sarokpontjainak UTM koordinátáit az 13. táblázat összegzi. UTM X

UTM Y

minimum

520 000

5 269 000

maximum

599 000

5 390 000


A vizsgált modellterület határa északon a Tisza, rövid szakaszon az ukrán-szlovák államhatár, a Latorica, a Bodrog, majd a szlovákiai Látó-hegy vonala mentén a Zemplén csúcsáig, a Nagy-Milicig húzódik. A határ innen tovább, a modellterület nyugati oldalán a Zemplén vízválasztója mentén halad Tokajig, majd egy rövid Tisza-szakasz után a hajdúsági vízválasztót követi a nyugati oldal mellett délen és délkeleten is. Keleten a határvonal a nyírségi vízválasztóban folytatódik, mely északkeleten a Tiszáig húzódik. A vizsgált modellterület határa a terület topográfiai térképén került bemutatásra. A terület öt meghatározó tájegysége északnyugatról dél felé haladva az alábbiak: a Tokaj-Zemléni-hegyvidék; a fels-Tisza-vidéki Bodrogköz, mely északkelet felé átnyúlik Szlovákiába; a fels-Tisza-vidéki Rétköz; a Nyírség; és a Hajdúság hajdúháti tájegysége. - 172 SMARAGD-GSH Kft.


83. ábra: A Bodrog-mednce és vízgyjtje modellterületének topográfiai térképe

- 173 SMARAGD-GSH Kft.


2

A terület geomorfológiai viszonyai

A vizsgált terület három nagy geomorfológiai egységre különül el. Északnyugaton a vulkanikus kzetekbl felépül Zempléni-hegység magasodik 512-894 m tengerszint feletti magasságban húzódó vízválasztóval (Tokaj-hegy-Nagy-Milic). A nagy reliefhegységet kisebb-nagyobb völgyek tagolják (1. fotó), melyek közül a legjelentsebb a Ronyva-völgye, folytatásában a Hegyközzel, valamint a Tolcsva-Erdhorváti és az Olaszliszka-Erdbénye között húzódó völgyek. A hegyvidéket a Bodrog választja el a mélyfekvés Bodrogköztl, mely a Bodrog, a Tisza és a Latorica közé ékeldik. A medence központi tengelyében a Tisza vízfolyása húzódik, melytl délkeletre a szintén mélyfekvés Rétköz terül el. A Bodrogköz és a Rétköz területét fként finomtörmelékes kvarter összlet fedi, melyet mintegy 90%-ban a Tisza és a Bodrog gyakori áradásai (2. fotó) nyomán újholocén öntésképzdmények alkotnak. A Rétközben, fleg annak déli részein már megjelennek az eolikus eredet felszínformák, futóhomokbarázdák is. A medence mélyhelyzetközponti régiójának reliefje igen alacsony. Ettl a régiótól délre, délkeletre a kissé kiemelt helyzet, általában kis-közepes relief, futóhomokhátakkal tagolt hajdúsági egykori-hordalékkúp síkság, keletre a futóhomokhátas, szélbarázdás, általában közepes-nagy reliefnyírségi tájegység fekszik. A medence felszín alatti vízforgalma szempontjából a hegyvidék és a kiemelt homokhátas térség regionális beáramlási, míg a mélymedence regionális megcsapolási területként értékelhet.



1. fotó Jellegzetes Zempléni látkép

2. fotó Árvíz a Bodrog és a Tisza találkozásánál, Tokajnál

A vízföldtani kiértékelések számára a DDM-bl lejtkategória térképet szerkesztettünk. Négy lejtkategóriát állapítottunk meg: • lejtkategória térkép: az alkalmazott kategóriákat az ARCGIS 9.1 szoftver 3D Analyst moduljának statisztikai elemzése alapján határoztuk meg. Ez alapján öt lejtkategóriát állapítottunk meg: 0-1 ˚ 1-10 ˚ 10-20 ˚ 20-30 ˚ 30-40 ˚



A lejtkategóriák eloszlását az alábbi 84. ábrán mutatjuk be.

84. ábra: lejtkategóriák eloszlása a Bodrog-medence és vízgyjtje modellterületen

A terület geomorfológiai viszonyait a domborzati térkép szemlélteti (85. ábra). A Bodrogmedence és vízgyjtje modellterület lejtkategória térképét a 86. ábrán mutatjuk be. A felszíni lefolyási viszonyokat a 87. ábrán szemléltetjük.



85. ábra: A Bodrog-medence és vízgyjtje modellterületének domborzati viszonyai



86. ábra: A Bodrog-medence és vízgyjtje modellterületének lejtkategória térképe



87. ábra: A Bodrog-medence és vízgyjtje modellterületének felszíni lefolyási viszonyai



3

A terület vízrajzi viszonyai A vizsgált medence határa, mint zömében regionális vízgyjthatár fentebb részletesen

ismertetésre került, a vizsgált terület ez alapján lett lehatárolva. Az alsóbb rend vízgyjt egységeket a 88. ábra ábrázolja. A részvízgyjtk csoportosításával a területen három kiterjedt vízgyjt egység különül el, ezek a hegyvidéki régió, a Bodrogköz és a Tiszától délre esterületek. A terület regionális vízháztartására két nagy folyó és két kisebb vízfolyás van dönt hatással, mint vonalas elem, míg a srn kialakított csatornahálózat regionális értelemben diffúz hatótényezként értékelhet. A medence mélyvonalában, északkelet-délnyugati irányban folyik a Tisza, ami a f vonalas regionális megcsapoló elem a területen, de a modellterületre es fels folyásán, az északkeleti régióban rövid szakaszokon kismértékben rátáplál az allúviumára. A Zemplénihegység délkeleti lábai eltt folyó Bodrog a hegyvidéki patakok befogadója, de a hegység fell érkez felszín alatti vizek köztes vonalas megcsapoló elemeként is szerepet játszik. A Bodrog a befogadott felszíni és felszín alatti vizeket Tokajnál a Tiszába vezeti. A Ronyva, a legjelentsebb hegyközi vízfolyás, mely völgyének felsbb szakaszán, a Tiszához hasonlóan rátáplál az allúviumára, míg lejjebb, hosszabb folyószakaszon megcsapolja azt. A Latorica vonalas megcsapoló elemként értékelhet és így a Bodrogközt határolja el hidraulikailag az északi részmedence területektl. A vizsgált terület állóvizekben szegény, egyedül a Nyírség központi részén található néhány, a vizsgált terület méreteihez képest viszonylag kis kiterjedéstó, melyeket zömükben patakok, csatornák duzzasztásával mesterségesen alakítottak ki. Nagyobb kiterjedésvizenys területek a felszín alatti vizek megcsapolódási területein, a Hegyközben, a Ronyva-völgyében, a Bodrogközben és a Rétközben jelennek meg. Ezeken a területeken a párolgás kiemelt jelentség, melynek révén nagy mennyiség felszín alatti víz távozik a rendszerbl.



88. ábra: A Bodrog-medence és vízgyjtje modellterületének vízgyjttérképe



4

A terület éghajlati jellemzi A modellterület felszín alatti vizeit hatékonyan tápláló beszivárgás elemzése érdekében

részletesen vizsgáltuk az azt közvetlenül és közvetve befolyásoló éghajlati elemeket.

4.1 Utánpótlódásra közvetlenül ható éghajlati komponens A felszíni eredetutánpótlódást közvetlenül befolyásoló éghajlati elem a csapadék, mely mennyisége és területi eloszlása révén az elsdleges tényez a hatékony beszivárgás értékelése szempontjából. 4.1.1 Csapadék Az alföldi régióban észak és kelet felé növekszik az évi csapadékösszeg. Legtöbb csapadék az Északkeleti-Nyírség északi felén (650-660 mm) esik, míg a legszárazabb a vizsgált terület Hortobággyal határos délnyugati sávja, ahol egy évben mindössze 520-550 mm hullik. A Hajdúháton, és a Nyírség nyugati és déli tájain szintén 600 mm alatt marad az éves csapadékösszeg. A Zemplén vidéke csapadékosabb, mint a sík területek, a Központi-Zemplénben 650-700 mm csapadék jellemz egy évben, de a hegyvidék jelents részén is 620 mm felett van az éves mennyiség. Kivételt csupán a Hegyalja déli része jelent, ahol 600 mm-nél kevesebb csapadék hullik évente. A nyári félévben az éves csapadék körülbelül 60%-a hullik le a síkvidéki területeken, ennél néhány százalékkal nagyobb arány jellemza Zempléni-hegység kistájaira. Hótakaró a síkvidéket 35-40 napon át borítja, jellemzvastagsága 16-20 cm. A Központi-Zemplénben több, mint 55 napon keresztül havas marad a táj, a hegység többi részén azonban a 40-45 napos idszak jellemz. A hótakaró vastagsága csupán a Központi-Zemplénben tér el az alföldi értékektl, ott 25-30 cm az átlagos maximális hóvastagság.

4.2 Utánpótlódásra közvetetten ható, párolgást befolyásoló éghajlati komponensek A csapadék, mint a hatékony beszivárgás szempontjából elsdleges éghajlati tényez hatását a felszíni eredet beszivárgást közvetetten befolyásoló éghajlati elemek, a



napfénytartam, a hmérséklet és a szél módosítják, módosíthatják, a felszíni, felszín közeli párolgásra gyakorolt hatásuk révén. 4.2.1 Napfénytartam Az észak-alföldi területeken az éves napfénytartam 1850-2000 óra között változik. A 2000 órás értékek a vizsgált terület legdélebbi részein mérhetk. A síkvidéki tájak közül a legkevesebb napfényben a Bodrogköz részesül (1880-1920 óra), ezt az értéket kicsit meghaladja a Rétközben mért 1920-1940 óra. A Zemplénben a legtöbb napfényt a Tokaj-hegy kapja (1900 óra), ehhez hasonló mennyiség éri Hegyalját is. Évente 1850 óra körüli napfény éri a Zemplén és valamivel kevesebb a Hegyköz területét. 4.2.2 Hmérséklet Az évi középhmérséklet az alacsony vidékeken eléggé hasonlóan alakul, dél felé csupán néhány tized fok eltérést tapasztalhatunk. A leghidegebb (Északkelet-Nyírség, 9,3 °C) és legmelegebb (Hajdúhát 9,9 °C) területek között csupán 0,6 °C különbség van. Ennél nagyobb eltéréseket tapasztalhatunk a Zempléni-hegységben. A Központi-Zemplén északi részén csupán 8-8,5 °C van, míg a Tokaj-hegyen és Hegyalján 9,9 °C-ot is elérheti az évi középhmérséklet. A vegetációs idszak átlaghmérsékletében sem jelentkeznek nagy területi különbségek, 16,5 °C-os értékekkel a leghvösebb ebben az idszakban a Délkelet-Nyírség és a Dél-Nyírség, míg legmelegebb a 17 °C-os Hajdúhát. A Tokaj-hegy ebben az idszakban is a legmelegebb értéket mutatja a Zempléni-hegység területén (17 °C). A hegység többi részét 15,5-16,5 °C-os átlag jellemzi, leghidegebb a Központi-Zemplén északi felén van (14,5 °C). A fagymentes napok száma a sík tájakon leggyakrabban 185 nap körül alakul. A melegebb déli vidékeken akár a 190 napot is meghaladhatja. Ennél rövidebb ideig, kevesebb, mint 160 napig nem számíthatunk fagyra a Központi-Zemplén és az Abaúji-Hegyalja északi felén. A Hegyalja és a Tokaj-hegy napsütötte lejtin több, mint 190 napig nem kell fagyra számítanunk. 4.2.3 Szél A területen az északias szelek uralkodnak, leginkább az északkeleti szélirány jellemz, melynek sebessége átlagosan 2,5-3 m/s. A felszín alatti vízrendszerbe történ csapadék eredet hatékony vízbeszivárgást, azaz a beszivárgást és a felszíni, felszín közeli párolgást befolyásoló éghajlati elemek eloszlásáról - 183 SMARAGD-GSH Kft.


összefoglalva megállapítható, hogy a vizsgált nagy kiterjedés terület kistájai között a Zemplénben hvös, mérsékelten nedves, míg a síkvidéki tájakon mérsékelten hvös, dél felé általában mérsékelten meleg hmérsékleti osztályú, mérsékelten száraz, illetve száraz vízellátottságú területek fordulnak el. A terület fentebb tárgyalt vízrajzi viszonyai alapján továbbá elmondható, hogy a medence központi mélyhelyzetrégióiban - az éghajlati adottságok mellett - a felszín közeli talajvíz és a kiterjedt vizenys területek nyomán domináns felszín közeli és felületi párolgáshatás érvényesül, ami a csapadékesemény nyomán felszínre hulló, valamint a felszín alatti vízáramlások révén felszín közelbe, illetve felszínre jutó felszín alatti vizek rendszerbl való jelents mértéktávozását eredményezi. Mindezen éghajlati tényezk nagy mértékben befolyásolják a terület párolgási és a növényzet párologtatási képességét. A modellezett területen az evapotranszspirációs értékek a 105. ábrán láthatók.



5

A terület földtani viszonyai A Bodrog-medence és vízgyjtje modellterületének fedett földtani térképét a 89. ábrán

mutatjuk be. A modellezési feladat kérdéskörébl adódóan a síkvidéki területek mélyszerkezetének ismertetése nem képezi jelen tanulmány tárgyát. A vizsgált terület proterozóos kristályos alaphegységének gnejsz-csillámpala-amfibolit anyagú képzdményei egyedül a Ronyvamenti kristályos hegységben (Vilyvitányi rög) bukkannak felszínre, illetve kerülnek felszín közelébe. A tektonikusan lehatárolt egység kzetanyagát tekintve vízrekeszt, azonban repedezettsége folytán rossz vízvezet képességi tulajdonsággal rendelkezik. Erre a mezometamorf képzdményre a medence belseje, azaz kelet, északkelet felé újpaleozóos sziliciklasztikus üledékösszlet települ. Ez utóbbi képzdmény azonban jelen vízföldtani modellezés által nem érintett. A bádeni-szarmata-alsópannóniai korú Zempléni-hegységi Tokaji Vulkanit Formáció az alaphegység vulkáni tevékenységet kísér, 3000 métert meghaladó beszakadási területén tört a felszínre. A dönten riolit-, dácit- és andezit lávakzetekbl és piroklasztitokból felépül rétegvulkáni sorozatban közbetelepülésként alárendelten sziliciklasztos, illetve meszes sziliciklasztos üledékek jelennek meg. A hegységet felépít vulkanit egység vízföldtani szempontból rossz vízvezet képesség, mely tényez a mállottság visszaszorulásával lefelé fokozatosan romlik. Felszínen, felszín közelben a mállás mellett a piroklasztit és a lávakzet dominanciája is meghatározza egy-egy kiterjedt terület vízföldtani adottságát. A piroklasztitok agyagosodásra való hajlama, alacsonyabb fokú repedezettsége miatt a lávakzeteknél némileg rosszabb vízvezet tulajdonsággal rendelkeznek, ezért ezek a felszín közelben egységesen külön vízföldtani kategóriát képeznek. A felsbádeni-alsószarmata korú Zempléni szigetvulkánok a permokarbon alaphegység – Bodrogszerdahelynél esetlek triász karbonátok – áttörésével kerültek a felszínre. A vizsgált területre két jelentsebb szigetvulkán, a bodrogszerdahelyi és a királyhelmeci andezit rétegvulkán esik. A szigetvulkánok vízföldtani szempontból - a Zempléni-hegység ftömegét alkotó repedezett vulkanithoz hasonlóan - rossz vízvezet képességi értékkel jellemezhetk, és emellett felsbb mállott zónájuk, kissé kedvezbb vízvezet képességi értékkel ugyanúgy elkülönítésre került.



89. ábra: A Bodrog-medence és vízgyjtje modellterületének fedett földtani térképe



A mai medenceterület alá kissé benyúló vulkanitot bádeni-pannóniai, a szigetvulkáni felépítmények jelents részét szarmata-pannóniai korú üledékes takaró borítja. A bádeniszarmata üledékes bázisképzdmények a medencebels jelents részén közvetlenül a krisztallinra és az újpaleozóos alaphegységre települnek. A „fedhegység” ártufái és a medence üledékes bázisképzdményei az egykori hegységperemek sávjában fogazódnak össze. A medencében e bádeni-szarmata üledékekre vastag pannóniai összelet települ. Az 1000 métert meghaladó medenceösszletben jelen kutatás szempontjából alsó vízzáró határként az alsó- és a felspannóniai üledékek határfelülete volt értékelhet. A vizsgált medenceterületen a felspannóniai képzdmények feküszintjét a (92. ábra) szemlélteti. A vízföldtani szempontból egy egységként kezelt felspannóniai összlet az alábbi alegységekbl épül föl. A parti síkság és delta front környezetben lerakódott Újfalui HomokkFormációt vastag, aleurit és agyagmárga rétegekkel tagolt homokk testek sorozata alkotja. Mivel a vizsgált terület a fként északias irányokba elhelyezked lepusztulási régiókhoz viszonylag közeli, ezért itt az Újfalui Formációt felépít homokktestek kissé durvább szemcseösszetételek, mint az Alföld központi régióiban. A Pannon-tó mind nagyobb mérték feltöltdésével fluviális és tavi eredet közép- és finomszem laza homok, homokk, aleurit, agyag és agyagmárga rétegek igen sr váltakozásából álló összlet (Zagyvai Formációt) ülepedett le. A rétegsorban gyakoriak a vastagabb (10-20 m) durvaszemcsés mederkitöltések, másutt pedig a szenesedett növénytöredékeket tartalmazó finomüledékek. A több 100 m (a medencebelsben esetenként 450-500 m) vastag felspannóniai rétegsort a Nagyalföldi Tarkaagyag Formáció homokos, esetenként kavicsos homokos és lignites, de zömmel finomtörmelékes-agyagos rétegek váltakozásából felépül tavi, folyóvízi összlete zárja. Ennek vastagsága, elfordulása a vizsgált térségben alárendeltebb, mint az Alföld központi részein. Vízföldtani szempontból összefoglalóan értékelve a felspannóniai rétegösszlet közepes (jó) és rossz vízvezet képesség rétegek váltakozásából épül föl, amelyben a durvatörmelékes rétegek aránya és vastagsága felfelé kissé csökken. A fentiek alapján a felspannóniai összletet egy hidrosztratigráfiai egységnek tekintve horizontálisan közepes, vertikálisan rossz vízvezet”képzdményként” értékelhet.



A hegységi területek felé kivékonyodó, de a medenceterületeken 100-180 m vastagságot is elér negyedidszaki összlet laterálisan és vertikálisan eltér szemcseösszetétel sziliciklasztos üledékekbl épül föl. A felszín közeli, néhány 10 méteres vastagságú rétegösszletében a terület fedett földtani térképe (89. ábra) alapján az egyes törmelékes képzdmények

megbízhatóan

lehatárolhatók,

vízföldtani

szempontból

kielégíten

kategorizálhatók. Az egyes negyedkori képzdmények vízvezet képessége a jó-közepesrossz kategóriájú tartományt ölelik föl. A törmelékes negyedidszaki rétegsor laterális változékonysága elszórt fúrási adatok alapján lefelé azonban már csak bizonytalanul követhet, ezért alsó háromnegyedét – a modellezés igényszintjét kielégítve – egy hidrosztratigráfiai egységként értékeltük. Ennek a vízföldtani egységnek a horizontális és vertikális vízvezet képessége hasonló a felspannóniai összletéhez (azaz horizontálisan közepes, vertikálisan rossz), bár a javarészt konszolidálatlan üledékek miatt lazább szerkezete révén kissé jobbnak értékelhetannál. A negyedkori összlet fels részének és a teljes negyedkori összletnek, mint vertikálisan elkülönített hidrosztratigráfiai egységeknek a fekütérképeit a 90., 91. és 92. ábrák szemléltetik. A területen regionális, vagy szubregionális léptékben vízföldtani szempontból jelents szerkezetföldtani elem a modellezett tértartományban nem fordul el, az alacsonyabb rend, vízföldtanilag meghatározó tektonikai elemeket pedig diffúz hatótényezként vettük figyelembe a regionális vízföldtani rendszer modellezésekor (lásd: töredezett vulkanitok).



90. ábra: A Bodrog-medence és vízgyjtje modellterület talajvízadó összletének aljzatfelszíne



91. ábra: A Bodrog-medence és vízgyjtje modellterület kvarter összletének aljzatfelszíne



92. ábra: A Bodrog-medence és vízgyjtje modellterület fels-pannóniai összletének aljzatfelszíne



6

A terület beszivárgási viszonyai A modellezett területre es elsdleges csapadék eredet beszivárgását a területre hulló

csapadék mennyisége, valamint a földtani felépítés alapján számoltuk ki. A régió igen változatos fedett földtani képzdményeit a Magyar Állami Földtani Intézet hidrogeológiai jellegük alapján 15 kategóriába sorolta. A képzdményeket további egyszersítéssel végül a következ 9 csoportba osztottuk: agyag, agyagos lösz, homok, lösz, löszös homok, mészk, repedezett metamorf kzetek, repedezett vulkanit, tufa. A 9 kategóriát alapul véve rajzoltuk meg a modellterület beszivárgást befolyásoló, felszínen elforduló hidrosztratigráfiai egységeinek térképét (93. ábra). Ezekhez a kategorizált képzdményekhez a kifejldésekre jellemz elsdleges beszivárgási százalékértéket rendeltünk, melyet a következ14. táblázat tartalmaz.

Elsdleges Képzdmény

Képzdmény jele

beszivárgás (%)

Agyag Agyagos lösz Homok Lösz Löszös homok Mészk Repedezett metamorf kzet Repedezett vulkanit Tufa

A AL H L LH M RM RV T

3,7 4,3 10,8 6,0 7,5 18,3 11,7 13,3 6,3

14. táblázat Az egyes földtani képzdményekre jellemzelsdleges beszivárgási képesség %-ban

A modellezett területen 38 csapadékmér állomás 22 éves (1980-2002) idsora állt rendelkezésünkre. Az idsorok alapján az évenkénti összes csapadék mennyiségekbl átlagot számoltunk, majd a Surfer 8.0, valamint az ArcView GIS 3.1 szoftverek segítségével csapadékeloszlás térképet szerkesztettünk (94. ábra). A csapadékeloszlás térképen feltüntetett értékek egysége mm/év. A továbbiakban elkészítettük a csapadékeloszlás térkép, valamint az egyszersített földtani térkép közös fedvénytérképét ArcView GIS 3.1-ben és ez után már mindegyik hidrogeológiai jelleggel rendelkez képzdményhez csapadékértéket tudtunk kapcsolni. Ezt - 192 SMARAGD-GSH Kft.


követen a kutatási területen lév képzdményekre vonatkoztatott elsdleges beszivárgásra jellemz százalékértékek, illetve a hozzájuk tartozó csapadékadatok összeszorzásával kaptuk meg az elsdleges beszivárgás értékeket mm/év-ben. A kiszámított értékek alapján szerkesztett, a területre jellemz elsdleges beszivárgás-eloszlás térképet a 95. ábra szemlélteti. A modellben a hatékony beszivárgás meghatározása érdekében három kiterjedt, azonos párolgási értékkel jellemzett területegységet különítettünk el a fentiekben tárgyalt éghajlati jellemzk és Magyarország Talajvízforgalmi Térképe (MÁFI 1986) alapján. A három kiterjedt zóna a Zempléni-hegység, a Ronyva-völgye – Bodrogköz - Rétköz területe, valamint a Hajdúság - Nyírség vidéke. A három régióra jellemzéves felületi és felszín közeli párolgás értékét és a párolgás átlagos behatolási mélységét a 15. táblázat foglalja össze.

Beszivárgási terület

Párolgás [mm/év]

Behatolási mélység [m]

Zempléni-hegység

20

1

Ronyva-völgye-Bodrogköz-Rétköz

221

1,4

5

1

Hajdúság-Nyírség

15. táblázat Az egyes földtani képzdményekre jellemzelsdleges beszivárgási képesség %-ban

Az elsdleges beszivárgással jellemzett területeket és az evapotranspirációs zónákat a modellben fedvényként egymásra illesztettük, és ezzel határoztuk meg a hatékony beszivárgású területeket és a talajvízadó vízháztartását.



93. ábra: Hidrosztratigráfiai egységek a Bodrog-medence és vízgyjtje modellterületen



94. ábra: Csapadékeloszlás a Bodrog-medence és vízgyjtje modellterületen



95. ábra: Beszivárgás a a Bodrog-medence és vízgyjtje modellterületen



7

A terület vízkivételei A területre vonatkozó víztermelési adatokat a Magyar Állami Földtani Intézet és a

Szlovák Állami Földtani Intézet szolgáltatta. A technikai modellterületre a nyers adatbázis összesen 898 db 1000 m3/napnál nagyobb vízkivétel víztermel objektumot tartalmazott. Ez a szrt adatbázis további leválogatásra került egyrészt a kutatási modellhatár kiterjedése, másrészt a vizsgált térrész mélysége alapján, így a modellterületen kívül es, valamint a felspannóniai összlet aljzata alatt szrzött kutak a továbbiakban nem lettek figyelembe véve. Az adatkezelési folyamat után a modellben 575 db vízkivételi objektumot definiáltunk, melyek területi eloszlását a 96. ábra mutatja be három víztermelési kategóriában csoportosítva azokat. A 96. ábrán a modellezés során felhasznált 122 db vízszintfigyelobjektum is feltüntetésre került. A víztermel objektumok jellegüket tekintve lokális vízellátást szolgáló ipari, vagy mezgazdasági kutak és közösségek ivóvízellátását szolgáló vízbázisok termelkútjai. A Bodrogközi víztestre telepített sérülékeny földtani környezetben lévvízbázisok az alábbiak: Sátoraljaújhely, Kisvárda, Ibrány (Jásztelep), Kótaj-Nagyhalász, Tiszabezdéd, Paszab, Kemecse, Licse, Fényeslitke, Dombrád, Dombrád-Kistiszahát, Buj. A vízkivételek nagyságának gyakorisági eloszlása (97. ábra) mutatja, hogy a definiált víztermelések mintegy 90 %-ban az 500 m3/d alatti értéktartományba esnek. Ezt az 5001000 m3/d értéktartomány közé es víztermelések követik, 7 %-ot kissé meghaladó gyakorisági értékkel. Az 1000 m3/d-nál jelentsebb nagyságú víztermelések részaránya nem jelents, kevesebb, mint 3 %. Az adatsorban egy darab kiugró adat szerepel, melynek értéke 4934 m3/d (33613 kút, Apagy).



96. ábra: Termel- és figyelkutak a Bodrog-medence és vízgyjtje modellterületen



97. ábra: A víztermelés nagyságának gyakorisági eloszlása a Bodrog-medence és vízgyjtje modellterületén figyelembe vett víztermelkutak esetén



8

A modell leírása

8.1 Hálókiosztás A fentebb ismertetett koordinátájú sarokpontokkal lehatárolt technikai modellterület K-Ny-i kiterjedése 79 km, É-D-i kiterjedése 121 km. A terület nagyságából, a modellezési feladat regionális jellegébl adódóan, és figyelembe véve a felhasznált szoftver lehetségeit a modellterületen 250x250 méteres hálókiosztást alkalmaztunk. Ez a cellaméret a program célkitzéseit figyelembe véve kielégítfeladatmegoldást biztosított.

8.2 A modellezett terület hidrosztratigráfiai egységei és azok geometriája Mint fentebb tárgyaltuk, a modellben három f hidrosztratigráfiai szintet definiáltunk (98-102. ábra). Az egységek határát és a hidrosztratigráfiai rétegek határfelszíneit a Magyar Állami Földtani Intézet és a Szlovák Állami Földtani Intézet szolgáltatta. A negyedidszaki összlet talajvíztartó rétegében (1. modellréteg) a hasonló jelleg földtani képzdmények összevonását és a Ronyva-völgyében a kalibráció során környezetétl kissé eltér paraméterrel definiált vízvezet meghatározását követen 11 db hidrosztratigráfiai egységet különítettünk el laterálisan (98. ábra, 16. táblázat). Az ez alatti hidrosztratigráfiai egységeket, azaz a negyedidszaki összlet alsóbb részét és a felspannóniai összletet a modellezés szempontjából technikailag elnyös vertikálisan arányos hálókiosztás érdekében további alrétegekre osztottuk, így a negyedidszaki összlet alsó része kétosztatúvá, míg a felspannóniai hidrosztratigráfiai egység négyosztatúvá vált (101. és 102. ábra). A modellben ezzel 7 db réteget határoztunk meg, azonban az azonos csoportba tartozó alrétegek szivárgáshidraulikai hidrosztratigráfiai

paramétereit egységeit

egyenként

tekintve

nem

vertikálisan

változtattuk, mindvégig

így

a

modell

háromosztatú

f

maradt

(98-102. ábra).



Modellréteg

Hidrosztatigráfiai

Képzdmény

Kx,y [m/s]

Kz [m/s]

Agyag

1E-8

1E-8

Agyagos kzetlisz

1E-7

1E-7

Finomhomok

9E-6

9E-6

Homok

5E-4

5E-4

Löszös homok

1E-6

1E-6

Mészk

5E-5

1E-5

Repedezett metamorf kzet

3E-7

8E-7

Repedezett metamorf kzet

1E-8

5E-8

Repedezett vulkanit

1E-8

5E-8

Tufa

1E-6

5E-7

9E-5

9E-5

Kvarter összlet

5E-4

5E-6

vulkanitok

Neogén vulkanitok

8E-7

8E-8

Felspannóniai

Felspannóniai összlet

7E-4

1E-6

Neogén vulkanitok

5E-7

5E-8

egység

Színkód

Talajvíztartó kvarter üledékek, mállott felszíni, felszín közeli 1.

kristályos medencealjzat, neogén vulkanitok, piroklasztitok

Középszemcsés homok Kvarter alsó része 2-3.

4-7.

és neogén

összlet és neogén vulkanitok

16. táblázat Hidrosztratigáfiai egységek és azok szivárgási tényez(K [m/s]) értékei



98. ábra Hidrosztratigráfiai egységek laterális eloszlása a negyedidszaki összlet talajvíztartó hidrosztratigráfiai egységében (1. modellréteg)

99. ábra Hidrosztratigráfiai egységek laterális eloszlása a negyedidszaki összlet alsóbb helyzet hidrosztratigráfiai egységében (2-3. modellréteg) - 202 SMARAGD-GSH Kft.


100. ábra: Hidrosztratigráfiai egységek laterális eloszlása a felspannóniai hidrosztratigráfiai egységében (4-7. modellréteg)



101. ábra: Hidrosztratigráfiai egységek vertikális eloszlása a modellterületen áthaladó jellemzNy-Ki szelvényben

102. ábra: Hidrosztratigráfiai egységek vertikális eloszlása a modellterületen áthaladó jellemzD-É-i szelvényben

8.3 Peremfeltételek A modellben az alábbi peremfeltételeket definiáltuk: •

Impermeábilis peremek (no flow)

•

Elsdleges beszivárgás (infiltration) területi eloszlása

•

Párolgási zónák (evapotranspiration)

•

Megcsapoló (drain) típusú határfeltétel

•

Folyó (river) típusú határfeltételek

Impermeábilis peremek A fentebbi fejezetekben ismertetettek alapján a vizsgált terület határán és a felspannóniai hidrosztratigráfiai egység bázisán impermeábilis peremeket határoztunk meg, mellyel a vizsgált medence önálló rendszerként vált értékelhetvé. Ezeket a modellben technikailag térképi nézetben a vizsgált modellterület és a modellkeret között inaktív cellákkal definiáltunk, míg a modell alján a legalsó 7. modellréteg bázisaként adtuk meg.



Elsdleges beszivárgás Az elz fejezetekben ismertetett módszerekkel generált elsdleges beszivárgási adatok ArcView GIS 3.1 programban készült, lehatárolt területegységeket és hozzájuk rendelt adatokat tartalmazó shape file-ként lettek importálva a modellbe. Az elsdleges beszivárgás területi eloszlásának modellben lév térképi realizációját a 103. ábra szemlélteti. A modellábrán bemutatott elsdleges beszivárgási kategóriák értékközeit a 103. ábra foglalja össze.

Párolgási zónák A modellben a hatékony beszivárgás meghatározása érdekében három kiterjedt, azonos párolgási értékkel jellemzett területegységet különítettünk el, melyek a terület beszivárgási viszonyait tárgyaló fejezetben részletesen ismertetésre kerültek (12. táblázat). A modellbe illesztett párolgási zónákat a 104. ábra szemlélteti, e zónák elterjedése részleteiben a 105. ábrán tanulmányozható.



103. ábra: Elsdleges beszivárgási zónák laterális eloszlása a modellben (1. modellréteg)



104. ábra: Párolgási (evapotranszspirációs) zónák laterális eloszlása a modellben (1. modellréteg)

Megcsapoló (drain) típusú határ Megcsapoló (drain) típusú határt a Zempléni-hegység területén, a modellezett terület északnyugati részén alkalmaztunk (105. ábra). E határtípus használatának célja az volt, hogy a hegyvidéken mélyen bevágódó völgyek talajvizet megcsapoló hidraulikai funkciója érvényesülni tudjon. A megcsapoló elemet a felszíni topográfia alatt 0,1 méterrel futó felületként határoztuk meg, és a megcsapolás mértékét befolyásoló vezetképesség (conductance) értéke egységesen 50 m2/d.

Folyó típusú határfeltételek A modellezett területen négy jelentsebb vízfolyást határoztunk meg folyó típusú határfeltételként. Ezek a Tisza, a Bodrog, a Latorica és a Ronyva (105. ábra). A vízfolyások adatait a Magyar Állami Földtani Intézet és a Szlovák Állami Földtani Intézet szolgáltatta. A modellben felhasznált vízszintadatokat, a 2002. évi középvízszinteket az 17. táblázatban - 207 SMARAGD-GSH Kft.


foglalja össze. Az egyes állomások között a vízszintadatokat – a modell input menürendszerének segítségével - lineáris interpolációval határoztuk meg.

Vízmérce Folyó

Település

nemzeti

UTM X

UTM Y

kódja

Vízszint [mB]

Tisza

Vásárosnamény

1516

599654

5331149

102,43

Tisza

Záhony

1518

586736

5362763

97,77

Tisza

Dombrád

1520

568354

5343122

95,84

Tisza

Tiszabercel

1521

549251

5334797

94,94

Tisza

Tokaj

1719

530854

5329302

94,38

Latorica

Nagykapos

9410

577688

5372482

97,47

Latorica

Bodrogszerdahely

9670

555382

5360473

95,40

Bodrog

Felsberecki

1724

551273

5356164

95,42

Bodrog

Sárospatak

1725

542603

5352075

95,03

Ronyva

Alsómihályi

9690

545294

5373550

122,61

Ronyva

Sátoraljaújhely

3059

548945

5362560

100,85

17. táblázat: A modellben definiált vízfolyások vízszint adatai, 2002. évi középvízszintek alapján

A Tisza, a Bodrog és a Latorica mederanyagának ellenállása (conductance) (C) a folyók szélessége (W), az egyes cellákban elért hossza (L), a mederanyag vertikális szivárgási tényezje (Kz) szorzatának a mederanyag vastagságával (M) történ osztásával került meghatározásra: C=(WxLxKz)/M, a Ronyva esetén viszont egységes értékkel került megadásra. A vízfolyások mederanyag-ellenállás értékeit a 18. táblázat foglalja össze.



105. Ábra: Evapotranszspiráció mértéke a Bodrog-medence és vízgyjtje modellterületen



Mederanyag-ellenállás [m2/d]

Vízfolyás

minimum

maximum

Tisza

55

242

Bodrog

50

258

Latorica

41

186

Ronyva

350

350

18. táblázat: A modellben definiált vízfolyások mederanyag-ellenállása

106. ábra Megcsapoló zóna kiterjedése a modellben egységes szürke színnel jelölve, valamint a folyó típusú határok helyzete kék színvonalakkal jelölve (1. modellréteg)

8.4 Termel- és észlelobjektumok A terület termel objektumait a 7. fejezetben már részben bemutattuk. Összesen, az adatkezelési eljárások után 575 db víztermel kutat adtunk be a modellbe (96. ábra; - 210 SMARAGD-GSH Kft.


107. ábra). A termelkutak szrközép-értéke (-737,69)-(239,90) mBf között szór. A szrközép-értékek gyakorisági eloszlását a 106. ábra szemlélteti. Megfigyelhet, hogy a kutak többsége a kvarter, valamint a felspannóniai összlet fels részén települ vízadókat termeli a felszín közeli rétegektl mintegy (-150) mBf szintig. További néhány kút szrje a felspannóniai összlet alsóbb részén került kialakításra (-150)-(-737) mBf szint között.

250

Gyakoriság [db]

200

150

100

50

0 Szrközép [db]

-750

-700

-650

-600

-550

-500

-450

-400

-350

0

3

4

2

3

0

1

3

1

-300

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

250

0

1

0

2

12

56

89

109

236

52

0

1

Abszolút szint [mBf]

107. ábra: A modellbe beépített termelkutak szrközép-szintjeinek gyakorisági eloszlása

A termel objektumok esetén bemutatott adatkezelési eljárások után 122 db vízszintfigyel kutat adtunk be a modellbe (96. ábra, 109. ábra). A kalibrációs eljárás során öt db kút (1609, 2611, 4018, 4163, 4338) vízszintadatait, az azokhoz közvetlen közeli kutak adataitól való markáns eltérés miatt nem vettünk figyelembe, így a modellben ténylegesen felhasznált vízszintfigyelobjektumok száma összesen 117 db. A figyel objektumok szrközép-értéke 68,70-147,61 mBf között szór. A szrközépértékek gyakorisági eloszlását a 98. ábra szemlélteti.



108. ábra: A víztermelkutak elhelyezkedése a modellben 50 45 40

Gyakoriság [db]

35 30 25 20 15 10 5 0 Szrközép [db]

60

70

80

90

10 0

110

120

130

140

150

0

1

4

43

39

9

5

6

6

4

Abszolú t szint [mBf]

109. ábra: A modellbe beépített figyelkutak szrközép szintjeinek gyakorisági eloszlása



110. ábra: A figyelkutak elhelyezkedése a modellben

8.5 A modell futtatása A modellt két permanens állapotra futtattuk. A nyugalmi állapotra történkalibrálás után a víztermelési állapotot szimuláltuk. A modell futtatási paraméterei: •

a számításokhoz a Slice-Successive Over-Relaxation (SOR) algoritmust használtuk fel, az iterációk megengedett maximális száma 1000, az úgynevezett „Acceleration factor” 0,1, a vízszintváltozások konvergencia határa 0,3 m;

•

a termelési viszonyokat tükröz, másodikként lefutatott modellben az „Acceleration factor”-t 0,05-re állítottuk;

•

kezdeti vízszintként a Magyar Állami Földtani Intézetben készített elzetes modell szerkesztett talajvízszintjét adtuk meg;

•

a rétegek 3. típusúak, azaz lehetnek fedettek, vagy fedetlenek, szükség esetén változó transzmisszivitási képességgel, ezt a megoldást a modell viszonylag jelents vertikális kiterjedése miatt alkalmaztuk, hiszen több felszín közeli, elre meg nem - 213 SMARAGD-GSH Kft.


határozható számú réteg egyes zónája leürülhetett, ugyanakkor ez a rétegtípus az alsóbb, nem leürülrétegekre is alkalmazható; •

a cellák újranedvesedése nem engedélyezett.

8.6 Kalibráció 8.6.1 Kalibráció természetes hidrogeológiai viszonyok mellett vizsgált vízgyjt medence esetén A kalibrálásra felhasznált 117 db jó területi eloszlású figyelkút mért és számított vízszintértékeinek kapcsolatát a 110. ábra szemlélteti.

111. ábra: A kalibrációhoz felhasznált 117 db figyelkút mért (observed) és számított (calculated) vízszintértékeinek kapcsolata természetes hidrogeológiai körülmények esetén



A fenti diagram alapján megállapítható, hogy a mért és számított vízszintértékek igen jó egyezést mutatnak, melynek lényegesebb statisztikai mutatói az alábbiakban foglalhatók össze: •

maximális eltérés: 5,93 m;

•

abszolút középhiba: 1,153 m;

•

közelítés standard hibája: 0,147 m;

•

eltérések normalizált négyzetösszege: 2,672 %;

•

korrelációs koefficiens. 0,995.

8.6.2 Kalibráció permanens víztermelési állapot mellett vizsgált vízgyjtmedence esetén A kalibrálásra felhasznált 117 db jó területi eloszlású figyelkút mért és számított vízszintértékeinek kapcsolatát a 111. ábra szemlélteti.

112. ábra: A kalibrációhoz felhasznált 117 db figyelkút mért (observed) és számított (calculated) vízszintértékeinek kapcsolata permanens víztermelési állapot mellett - 215 SMARAGD-GSH Kft.


A fenti diagram alapján megállapítható, hogy a mért és számított vízszintértékek igen jó egyezést mutatnak, melynek lényegesebb statisztikai mutatói az alábbiakban foglalhatók össze: •

maximális eltérés: 5,754 m;

•

abszolút középhiba: 1, 137 m;

•

közelítés standard hibája: 0,143 m;

•

eltérések normalizált négyzetösszege: 2,612 %

•

korrelációs koefficiens. 0,995.



9

Áramlási tér és a vízháztartás elemzése a modellezett eredmények alapján

9.1 Az áramlási tér jellemzése A regionális vízgyjt medencében elhelyezked Bodrogközi-víztest vizsgálatakor els lépésként meg kellett határoznunk annak a vízgyjtegészéhez való viszonyát. Ehhez elször a regionális vízgyjtmedence peremét határoztuk meg, amely – egy rövid, az ukrán-szlovák államhatár mentén meghúzott szakasztól eltekintve – természetes felszíni vízválasztók, illetve vízgyjt tengelyek, folyók mentén került kijelölésre. A Bodrog-medence modellezéshez lehatárolt vízgyjt területe 4708 km2 kiterjedés. A terület északnyugati részén a nagy relief, 400-600 m átlagmagasságú Zempléni-hegység magasodik, déli részén pedig az átlagosan közepes relief, homokhátas-homokbarázdás nyírségi-hajdúsági régió terül el. A kis relief bodrogközi tájegység és szomszédságában, a Tiszától délre a hasonló jelleg rétközi kistáj a magasabb helyzetperemek ölelésében, a vízgyjtmedence központi, mélymedence helyzetrészén található. Alulról a porózus medenceösszletet a fels- és az alsópannóniai képzdmények között húzódó felület határolja, ami a vizsgálat szempontjából kvázi impermeábilis határként értékelhet. A Bodrog-medence porózus víztartó összlete hosszan átnyúlik Szlovákia területére. Északon, az elszkül folyóvölgyben és mellékvölgyeiben zömmel holocén alluviális üledékek, alárendeltebben pleisztocén-holocén proluviális-deluviális üledékek és pleisztocén lösz, futóhomok, löszös homok építi fel a rétegsort. Déli irányba, a Rétköz felé a medence kiterjed, mélysége növekszik, és a negyedidszaki üledékek alatt eltér vastagsággal megjelennek a változékony szemcseösszetétel felspannóniai üledékek. A mélymedence területén a negyedidszaki összlet 180-200 m, míg a felspannóniai összlet 500-560 m maximális vastagságú. A porózus központi medenceösszlet nyugati és északi irányba vulkanikus és alárendelten kristályos hegyvidéki területekkel határos, míg dél és délkelet felé közvetlen kapcsolatban áll a Nyírséggel, és azon keresztül még délebbre Hajdúság törmelékes üledékeivel. A vizsgált vízgyjt medence három f vertikális hidrosztratigráfiai egységre tagolódik. A hegyvidék felé elvékonyodó, a mélymedencében maximálisan 100-180 m vastagságú negyedidszaki összleten belül megkülönböztethet egy 20-30 m vastag fels, talajvíztartó - 217 SMARAGD-GSH Kft.


zóna, mely laterálisan további hidrosztratigráfiai alegységekre különíthetk el. Ezt a szintet a kvarter összlet vastagabb részének azonos rétegparaméterrel jellemzett egysége követi. A negyedidszaki üledékek alatt a felspannóniai képzdmények települnek jelents vastagságban, melyek összevonásra kerültek, így a felspannóniai összelet szintén egy önálló hidrosztratigráfiai egységként lett meghatározva. A porózus képzdmények alapján definiált hidrosztratigráfiai egységek a vizsgált terület északnyugati, foltokban északi részén repedezett neogén vulkanitokkal, alárendelten kristályos kzetekkel érintkeznek, így ezek a képzdmények az adott horizontban laterálisan önálló paramétermezvel szintén meghatározásra kerültek. A felszín alatti vízforgalom szempontjából leglényegesebb éghajlati elem a csapadék. Emellett jelents a szerepe a napsütésnek, a hmérsékletnek és a szélnek, mint a beszivárgásra közvetetten ható éghajlati elemeknek. Ez utóbbiak a növényzettel együtt a párolgás mértékét szabályozzák. A felszín alatti vizet tápláló hatékony beszivárgást tehát a fentebb ismertetettek, azaz a domborzati, a földtani és az éghajlati tényezk eredje szabja meg. A Bodrog-medence és vízgyjtje vizsgálati területén három f talajvízforgalmi egység különíthet el, melyek a lokális adottságaik révén további alkategóriákra tagolódnak. A három fegység a következ: •

Zempléni-hegység: magas csapadékösszeggel, közepes mérték párolgással, jelents felszíni vízlevezetéssel és a völgyekben jelents felszín alatti vízmegcsapolódással

jellemezhet,

a

talajvíztükör

szempontjából

pozitív

vízmérlegterület; •

Bodrogköz-Rétköz: közepes-mérsékelt csapadékösszeggel, jelents párolgással, vizenys területekkel jellemezhet, a talajvíztükör szempontjából jelentsen negatív vízmérlegterület;

•

Nyírség-Hajdúság: közepes, kelet felé helyenként magas csapadékösszeggel, viszonylag alacsony párolgással jellemezhet, a talajvíztükör szempontjából pozitív vízmérlegterület.

A fentiekben jellemzett áramlási térben a felszín alatti víz természetes körülmények között, permanens feltételek mellett kialakuló felszín közeli számított potenciáleloszlását a 112. ábra mutatja be. Szintén a számított potenciáleloszlást szemlélteti a 113. ábra is, melyen a felszín alatti vízáramlás fbb irányait is feltntettük. - 218 SMARAGD-GSH Kft.


113. ábra: A felszín alatti víz potenciáleloszlása permanens állapotú vizsgálatakor az 1. modellrétegben (modellábra)



114. ábra: Számított potenciálszint a Bodrog-medence és vízgyjtje modellterületen



9.2 Vízmérleg A modellezett térfogat vízháztartását két permanens állapotra, természetes rendszer esetén és víztermelés hatása alatt álló rendszer esetén elemeztük. A természetes állapotra a vízmérlegszámítás eredményeit a 114. ábrán szemléltetjük, adatait a 19. táblázat foglalja össze.

115. ábra: Vízmérleg-komponensek és azok aránya a medence természetes hidrogeológiai rendszerének permanens állapotú vizsgálatakor

A vízmérleg elemzés alapján a vizsgált terület természetes permanens hidrogeológiai viszonyok mellett hidraulikailag egyensúlyban van. A betáplálás f komponense a csapadék eredet beszivárgás (94%), de a folyómedrek fels szakaszaihoz kapcsolódó, allúviumot tápláló beszivárgás is megjelenik (6%), abszolút értékét tekintve jelents súllyal. A kilép vízmennyiségben a párolgás (43%) és a hegyvidéki területeken a völgyek által szabályozott megcsapolás (41%), drén-hatás jelents értékés közel azonos súlyt képvisel. A folyómedrek a felszín alatti víznek a rendszerbl történ kivonásakor is jelents szerepet - 221 SMARAGD-GSH Kft.


játszanak, a távozó vízmennyiség 16%-a rajtuk keresztül medercsatorna elvezetés útján távozik a vizsgált medencébl.

Vízmérleg komponens

Bemenvízmennyiség [m3/d]

Kilépvízmennyiség [m3/d]

Tározás

0

0

Állandó értékpotenciál

0

(Constans head) Kutak

0

Hegyvidéki megcsapolás

0

274 510

Beszivárgás

623 360

0

Párolgás

0

286 600

Folyómedrek vízforgalma

38 284

100 520

Vízfolyások vízforgalma

0

0

0

0

661 644

661 630

Állandóan ható potenciál (General head) Összesen Különbség

14

Eltérés [%]

0

19. táblázat: Vízmérleg-komponensek és azok adatai a medence természetes hidrogeológiai rendszerének permanens állapotú vizsgálatakor

A víztermelés hatása alatt álló vízgyjt medencére vonatkozó vízmérlegszámítás eredményeit a 115. ábrán szemléltetjük, adatait a 20. táblázat foglalja össze. A vízmérleg elemzés alapján a vizsgált terület permanens víztermelési viszonyok mellett permanens körülmények között vizsgálva hidraulikailag nincs egyensúlyban, az eltérés a napi vízforgalom tekintetében -10%. A betáplálás komponensei és azok részaránya a természetes rendszerben vizsgáltakkal megegyez. A kilép vízmennyiségben a párolgás (39%) és a hegyvidéki területeken a völgyek által szabályozott megcsapolás (35%), drén-hatás és a folyómedrek hatásán (13%) túl, megjelenik a termelkutakkal történvízkivétel is (13%). - 222 SMARAGD-GSH Kft.


116. ábra: Vízmérleg-komponensek és azok aránya permanens víztermelés mellett

Vízmérleg komponens

Bemenvízmennyiség [m3/d]

Kilépvízmennyiség [m3/d]

Tározás

0

0

Állandó értékpotenciál (Constans head) Kutak

0

0

0

98 764

Hegyvidéki megcsapolás

0

257 000

Beszivárgás

623 360

0

Párolgás

0

286 690

Folyómedrek vízforgalma

38 923

94 876

Vízfolyások vízforgalma

0

0

Állandóan ható potenciál (General head) Összesen

0

0

662 283

737 330

Különbség

-75 047

Eltérés [%]

-10

20. táblázat: Vízmérleg-komponensek és azok adatai permanens víztermelés mellett



9.3 Összegzés A vízgyjt medence részletesen feldolgozott és fentebb összefoglalt hidrogeológiai környezetének ismeretében, valamint az az alapján felépített permanens numerikus hidraulikai modell eredményei tükrében a felszín alatti vízáramlási tér és a vizsgált vízgyjt medencetérfogat vízforgalma az alábbiakban foglalható össze: •

a vízgyjt medencében gravitáció által vezérelt permanens felszín alatti vízáramlási rendszerek alakultak ki, melyekben a regionális és a köztes rendszerek egyaránt létrejöttek;

•

természetes viszonyok mellett a fbeáramlási területek a Nyírség és a Hajdúság régiója, ahonnan a hatékonyan beszivárgó, a felszín alatti vizeket tápláló víz regionális mélyáramlások, illetve köztes vízáramrendszerek révén a medence központi régiója felé áramlik;

•

szintén jelents a Zempléni-hegységi beáramlási terület, azonban itt számottev a csapadékvíz- és a mélyen bevágódó völgyek által megcsapolt felszín alatti víz felszíni vízlevezetése is;

•

a felszín alatt a mállott, illetve repedezett vulkanitban, valamint a patakok allúviumában a hegylábig elszivárgó és ott a medenceösszletbe átadódó felszín alatti vizek egy része medencegeometriai okokból viszonylag hamar, a Bodrogvölgyében, valamint a Bodrogköz nyugati sávjában vonal mentén, illetve felületen keresztül megcsapolódik. A felszín alatti víz számottev hányada azonban immár kis hajtóer hatására délkelet felé, a medence minimum zónája felé áramlik, ahol a kelet, délkelet és dél fell érkez felszín alatti vizekkel együtt kiterjedt területen megcsapolódik;

•

a regionális megcsapolódási terület a Bodrogköz és a Rétköz régiója, ahol a medencegeometriai okokból (nagy kiterjedés, de viszonylag sekély medence) az intenzív párolgással történ kiterjedt felszíni megcsapolás dominál, míg a vonal menti, Tisza által történmegcsapolás alárendeltebb;

•

a vízgyjt medence vízháztartása a természetes körülményeket permanens állapotban vizsgálva egyensúlyban van, azaz a napi bemen és eltávozó vízmennyiség egyenl;



•

permanens körülmények között történ intenzív víztermelés hatására a medence vízháztartása felborul és a vízeltávozás súlya kissé megn a vízútánpótlódás rovására;

•

a permanens állapotban vizsgált víztermelés hatására fellép, a vízgyjt medencét egységében jellemz vízforgalmi egyensúlyhiány a medence beszivárgási területre estúltermelt területein a fokozatosan csökkenvízszintek révén évek, évtizedek óta érezteti hatását. Ez elsként a helyi víztermelésben, vizes élhelyeinek fenntartásában, geomechanikai kondíciókban (pl. talajfelszín süllyedés a permanensen letermelt víztartó kompakciója nyomán megnövekv hatékony feszültség hatására) jelenthet problémát, de ezek a jelenségek hosszútávon az egymástól szorosan összefügg folyamatokkal jellemezhet vízgyjtmedence központi részei felé terjedhetnek;

•

a

vizsgálatunk

szempontjából

kiemelt

jelentség Bodrogközi

terület

medenceközponti helyzete révén természetes állapotában és víztermeléssel terhelt vízgyjt medence esetén is kiváló vízellátottságú, amit az állandóan felszín közeli talajvíztükör, a vizenys területek jelenléte és a felszín alatti vizek által táplált állandóan magas érték felületi párolgás egyaránt jelez. Azonban a permanens víztermeléskor észlelt egyensúlyhiány hosszú távú fenntartása mindenképpen a kedveztlen folyamatok és jelenségek (talajvíztükör-, illetve rétegvízpotenciál-szint csökkenés; vizes ökoszisztémák életterének zsugorodása, megsznése; kitermelhetvízkészlet csökkenése) eltérbe kerülését és azoknak a peremek fell a kedvezbb vízellátottságú medenceközponti területek felé történkiterjedését eredményezheti; •

A Bodroközi víztest a modellezés eredményei alapján a magyar-szlovák határon átnyúlik, határai a következtopográfiai elemekhez igazítva adhatók meg:

délen, délkeleten és keleten a Tisza vonala Tokajtól Záhonyig;

keleten Záhonytól rövid szakaszon a szlovák-ukrán határ a Latoricáig;

északon a Latorica;

északnyugaton és nyugaton a Bodrog.



10 Irodalom

Magyar Állami Földtani Intézet (MÁFI) 1976: A Tokaj-hegység földtani térképe. - Magyar Állami Földtani Intézet, Budapest Magyar Állami Földtani Intézet (MÁFI) 1966: Magyarázó Magyarország 200 000-es Földtani Térképsorozatához M-34-XXXIV. Sátoraljaújhely. - Magyar Állami Földtani Intézet, Budapest Magyar Állami Földtani Intézet (MÁFI) 1986: Magyarország Talajvízforgalmi Térképe. Magyar Állami Földtani Intézet, Budapest Magyar Állami Földtani Intézet (MÁFI) 1996: A földtani térképek jelkulcsa és a rétegtani egységek rövid leírása. - Magyar Állami Földtani Intézet, Budapest Magyar

Állami

Földtani

Intézet

(MÁFI)

2007:

Magyarország

felspannóniai

képzdményeinek elterjedés- és vastagságtérképe. - Digitális változat, Magyar Állami Földtani Intézet, Budapest Magyar Állami Földtani Intézet (MÁFI) 2007: A Tokaj-hegység prekvarter földtani térképe. Digitális változat, Magyar Állami Földtani Intézet, Budapest Magyar

Tudományos

Akadémia

(MTA)

Földrajztudományi

Kutató

Intézet

1990:

Magyarország Kistájainak Katasztere. - Magyar Tudományos Akadémia (MTA) Földrajztudományi Kutató Intézet, Budapest Slovensky Geologicky Úrad Geologicky Ústav Dionyza Stúra (SGÚDS) 1985: Základná Hydrogeologicka Mapa CSSR. - Slovensky Geologicky Úrad Geologicky Ústav Dionyza Stúra, Bratislava


HIDROGEOLÓGIAI MODELLEZÉS SZLOVÁK-MAGYAR HATÁRON ÁTNYÚLÓ HÁROM FELSZÍN ALATTI VÍZTESTEN

Recommend Documents