Nagy Tamás geológus (Msc.) Alsó-Duna-völgyi Vízügyi Igazgatóság

A Mátételki-tározó eltérő feltöltési állapotához tartozó vízállások hatásai a térség talajvíztartó földtani képződményeinek vízszintpotenciál értékeire Nagy Tamás geológus (Msc.) Alsó-Duna-völgyi Vízügyi Igazgatóság

Bevezetés Az Alsó-Duna-völgyi Vízügyi Igazgatóság a „Vizek mennyiségi és minőségi védelmének fejlesztése a Duna-völgyben” című projekt keretében a Mátételki-Kígyós-csatorna 2+8507+208 cskm szelvényei között egy tározó kialakítását irányozta elő. A tározó kialakításának a célja a belvízi elöntésekkel szembeni biztonság növelése mellett, az öntözési célú lokális vízvisszatartás volt. A Mátételki-tározó előirányzott műtárgyainak kivitelezését követően, annak feltöltésére került sor. A feltöltés során a tározótér környezetében elhelyezkedő relatív alacsony térszínnel jellemezhető, mezőgazdasági művelés alatt álló területeken elöntési foltok jelentek meg, melyeknek horizontális kiterjedése a tározó vízszintemelésével párhuzamosan növekedett. A jelenség kialakulásáért felelős folyamatok feltárására, illetve a hatások volumenének becslésére legalkalmasabbnak egy hidrodinamikai modell megalkotása látszott. A modellvizsgálatok alapállapot felvételének érdekében 2015. április 1-én - a tározó 117,65 mBf. vízállása mellett – 17 mintavételi ponton egyidejű talajvízszint mérések történtek, melyek a térség felszíni vízfolyásainak aktuális vízállásaival lettek kiegészítve. A modellvizsgálatok célja annak megbecslése volt, hogy az alapállapotnál jelentősebb volumenű tározó feltöltések miként befolyásolhatják a környezet talajvízkészletének potenciál viszonyait, illetve a tározó irányába történő felszín alatti lefolyás mértékét. A modellvizsgálatok eredményeként kapott információkkal valószínűsíthetően jó közelítéssel meghatározható lehet a térségben problémát okozó felszíni elöntések genetikája is.

A Mátételki-tározó alapadatai A Mátételki-tározó Bácsalmás településtől Ny-i irányban 3,0 km távolságban, Mátételke településtől D-i irányban megközelítőleg 1,0 km távolságban, a Mátételki-Kígyós-csatorna 2+850 – 7+208 cskm szelvényei közt került kialakításra. A főelzáró létesítmény vízgyűjtőterületének nagysága 184 km2. Az elzárással tartható legmagasabb vízszinthez megközelítőleg 89,4 ha vízborítás és 0,98 millió m3 visszatartható vízmennyiség tartozik. Az előirányzott üzemi vízszint 119,25 mBf. A kb. 4 km hosszúságú duzzasztott víztükör szélessége 2-400 m között változik. A tározó célja a belvízi elöntésekkel szembeni biztonság növelése, járulékos haszna az évi ~140.000 m3 hasznosítható vízkészlet, ami körülbelül 200,0 ha terület öntözésére lehet elegendő. A duzzasztás megvalósítása érdekében a Mátételki-Kígyós-csatorna 2+850 cskm szelvényében egy völgyzárógát, illetve egy vízszint szabályozó műtárgy kivitelezésére került sor. A tárótér felöli átszivárgás kiküszöbölése érdekében a völgyzárógát tengelyében egy 3 m mélységű, HDPE fóliából kialakított vízzáró résfal került beépítésre. A tározó talajvízszintekre gyakorolt hatásainak nyomon követése érdekében, annak Ny-i és K-i oldalán, egy-egy talajvízszint figyelő kút került kivitelezésre, amik 132341 és 132342 törzsszámon az ADUVIZIG felszín közeli üzemi hálózatának részét képezik. A tározó és 2 db monitoring kút elhelyezkedését az alábbi 1. ábra szemlélteti: 1

1. ábra A Mátételki-tározó és a létesített 2 db talajvízszint figyelő kút elhelyezkedése

A térség általános földrajzi, földtani és vízföldtani jellemzése A Mátételki-tározó térsége földrajzi szempontból a Bácskai-síkvidékhez tartozó Bácskai löszös síkság középső, DK-i részén helyezkedik el. A geomorfológiai szempontból lösszel, homokos lösszel borított hordalékkúp síkságnak tekinthető, ÉNy-DK-i irányultságú hosszanti dűnékkel tagolt terület a domborzat tagoltsága szerint enyhén tagoltnak (relatív relief különbség 5-25 m / km2) mondható. A térszín átlagosan 116,0-130,0 mBf. között ingadozik. A tározótér magassága 115,5-118,0 mBf. között változik, az attól K-i irányban elhelyezkedő területek magasabb maximálisan 129,0-130,0 mBf. térszínnel jellemezhetők. A tározótértől keletre kissé alacsonyabb, maximálisan 122,0-124,0 mBf. térszín lehet általános. A 350-450 m mélységben már detektálható felső pannon porózus földtani képződmények bázisán víz alatti lejtő (deltalejtő) környezetben képződött agyagmárga, aleurolit és homokkő rétegeket tartalmazó Algyői Formáció üledékei találhatók, melyeket felfelé haladva a litorális 2

delta front – delta síkság környezetben lerakódott homokkő, aleurolit és agyagmárga sűrű váltakozásából álló Újfalui Homokkő Formáció követhet, Valószínűsíthetőn ezek fedőjében a delta síkság képződési környezethez köthető, túlnyomó részt folyóvízi és tavi eredetű, közép- és finomszemcsés homok, homokkő, aleurit, agyag rétegek igen sűrű váltakozásából felépülő Zagyvai Formáció jelenik meg, melyben gyakoriak a 10-20 m vastagságú homok közbetelepülések. A Zagyvai Formáció üledékeire üledékhézag nélkül, tehát folytonos átmenettel, a szintén folyóvízi képződési környezettel jellemezhető Nagyalföldi Tarkaagyag Formáció kékesszürke homok, illetve szürke, sárgásszürke agyag rétegei települhetnek. A megközelítőleg 125-175 m vastag negyedkori üledékek túlnyomó részét a pleisztocén folyóvízi genetikájú rétegösszlet alkotja, melyet eolikus eredetű, akár több méter vastagságú löszös kifejlődések tagolhatnak. A környező kutak fúrási rétegsorai alapján alluviális rétegsorban 15-20 m vastagságú apró-, középszemcsés homok, illetve általánosságban 10 méternél kisebb vastagságú finomabb szemcsés agyagos homok, aleurites homok, homokos agyag, aleurites agyag rétegek megjelenésére lehet számítani. A holocént talajosodott homokos és löszös üledékek képviselhetik a térségben.

A tározó feltöltéséből adódó problémák A Mátételki-tározó 2013. év szeptemberében kezdődő folyamatos feltöltésével párhuzamosan, annak közvetlen környezetében elhelyezkedő két darab talajvízszint figyelő kút vízállásai is fokozatosan emelkedtek, melyet az alábbi grafikon is jól reprezentál. Ebből adódóan már a feltöltés során egyértelműen azonosítható volt a tározó talajvízszint potenciálokra gyakorolt duzzasztó hatása. 120.00

Mátételkei tározó feltöltési idősora

119.50

forrás: ADUVIZIG

119.00 118.50 118.00

117.00 116.50 116.00 115.50

vízállás keresztgát felvíz

tv. kút 132342 (keleti)

3

tv. kút 132341 (nyugati)

2015.06.26

2015.05.27

2015.04.26

2015.03.27

2015.02.24

2015.01.25

2014.12.25

2014.11.25

2014.10.25

2014.09.25

2014.08.25

2014.07.26

2014.06.25

2014.05.26

2014.04.25

2014.03.26

2014.02.23

2014.01.24

2013.12.24

2013.11.24

2013.10.24

2013.09.24

2013.08.24

115.00 2013.07.25

m B.f.

117.50

Az 119,25 mBf. üzemi vízszint közeli feltöltésnek megfelelő állapotban a térség alacsonyabb, 118-119 mBf. alatti térszínnel rendelkező, túlnyomó részben mezőgazdasági művelés alatt álló részein jelentős területű belvízfoltok jelentek meg, amiknek kialakulása a tározó létesítése előtt, hasonló meteorológiai viszonyok mellett nem volt jellemző. Ennek következtében a mezőgazdasági művelésben okozandó károk kiküszöbölése érdekében szükségessé vált a tározó feltöltésének hatására kialakuló elöntés foltok genetikájának, illetve egy adott tározó vagy háttér vízszintekhez tartozó laterális kiterjedésének a lehető legpontosabb megbecslése. A feladat megoldására egy Processing MODFLOW környezetben kialakított hidrodinamikai modell látszott a legalkalmasabbnak, melyben a tározó vízállások talajvízszintekre gyakorolt hatásait a folyó csomag segítségével lehetett a legpontosabban szimulálni.

2. ábra A tározó üzemi vízszint (119,25 mBf.) közeli feltöltése során kialakult belvízi elöntések

4

A modellvizsgálatokat megalapozó előzetes feltárások A tározó tervezési fázisában, a 2009. év folyamán 18 db, átlagosan 2,0-6,0 m, maximálisan 10,0 m mélységű talajmechanikai feltárás létesült, melyek a tervezett tározótérre és annak környezetére jellemző talajrétegződést és talajvízszinteket voltak hivatottak feltárni. A tározó feltöltése, illetve a fent említett belvízi elöntések megjelenése után, 2015. április 1én további 16 db maximálisan 3,0 m mélységű talajmechanikai feltárás készült, melyek terepen detektált adatai már célirányosan a probléma feltárást előirányzó modellvizsgálatok megalapozását szolgálták. Ugyanebben az időpontban a talajmechanikai feltárásoknál megütött talajvízszintek mellett a már meglévő, 132341, 132342 törzsszámú figyelőkútban, a tározótól Ny-i irányban elhelyezkedő tanya ásott kútjában, illetve Mátételki-Kígyós mellékvízfolyásain is történtek vízállásmérések. Ezek a tározó 117,65 mBf. vízállása melletti egyidejű talajvízszintek képezték később a modellvizsgálatok szempontjából kiinduló vízszintnek tekinthető alapállapotot. A 2009-ben és 2015. év áprilisában létesített feltárások, illetve vízszint észlelések elhelyezkedését az alábbi 3. és 4. ábra reprezentálja.

3. ábra 2009 során lemélyített talajmechanikai fúrások

5

4. ábra 2015.04.01-én történt vízszintészlelések

Hidrodinamikai modellezés Alapvetően a hidrodinamikai modellvizsgálatok célja az volt, hogy a rendelkezésre álló földtani és vízföldtani adatok alapján lehető legpontosabban felépített modellgeometria után, a 2015. április 1-én, 117,65 mBf. tározó vízállásnál detektált alapállapotnak tekinthető talajvíz potenciál eloszlás miként módosul abban az esetben, ha a tározó magasabb vízállásoknak megfelelő feltöltöttségi állapotban van. A hidrodinamikai modell az ingyenesen letölthető Processing Modflow 5.3 modellező szoftver MODFLOW moduljával történt. A MODFLOW egy háromdimenziós, moduláris felépítésű programcsomag permanens és nem-permanens felszín alatti vízmozgás modellezésére. A modell csak a telített zónára vonatkozik. Egyaránt alkalmas a szivárgási tér többrétegű és teljes háromdimenziós megközelítéssel történő leírására. A számított piezometrikus nyomásszintek mellett a MODFLOW meghatározza kijelölt részterületek vízmérlegét is, a MODPATH program pedig az áramlási viszonyokat jellemző áramvonalakat és elérési időket számítja. Ugyancsak a MODFLOW által számított piezometrikus szintek felhasználásával dolgozik az MT3D transzport modul, amely áramvonal menti

6

és háromdimenziós transzport számításra egyaránt alkalmas: a szennyezőanyag koncentrációját adja meg, tetszés szerint permanens és nem-permanens transzport esetére. A numerikus megoldás véges differencia módszerrel történik. A MODFLOW/MODPATH modul kidolgozója a US. Geological Survey, míg az MT3D programcsomagot a Papadopoulos Ltd. készítette. Alkalmazási lehetőségek: A MODFLOW az alábbi esetekben képes a nyomásszintek számítására: - heterogén, anizotróp szivárgási tér többrétegű és teljes háromdimenziós megközelítése (kiékelődés nem lehetséges); - permanens és nem-permanens áramlási viszonyok; - időben és térben változó szabadfelszínű és nyomás alatti állapot, illetve bármelyik réteg váltakozó leürülése és újranedvesítése; - háromféle peremfeltétel: vízzáró, adott nyomású és a számított nyomással lineárisan változó fluxus (ez utóbbi speciális esete az állandó fluxus); - különböző források és nyelők: időben változó, de egy stressz-periódus alatt konstans értékek (vízkivétel, injektálás, beszivárgás) vagy a számított nyomás lineáris (felszíni vizek, drének) és nem lineáris (talajvízpárolgás, felszíni víz medre alá süllyedő talajvízszint) függvénye; - a felszín alatti víz és a felszíni víz aktív kapcsolata (a felszíni vízszint függvénye a felszíni vízzel történő vízcserének).

A modell felépítése A tározó környezetében megjelenő belvízi elöntések elhelyezkedése, illetve a modell bemenő adatait szolgáltató talajmechanikai feltárások és talajvízszint észlelések adatsűrűsége alapján elégségesnek látszott a tározótér déli, megközelítőleg hétharmad részét magában foglaló 3 km x 3 km nagyságú modellterület felvétele, amely a Y: 666900 - 669900 és X:85200 -88200 EOV koordináták közé esik.

5. ábra Modellezett terület elhelyezkedése

7

A modellvizsgálatok céljának következtében szükséges volt a felszíni topográfia lehető legpontosabb alkalmazása a modellben. Ebből adódóan a modellcellák laterális méretezése a rendelkezésre álló legoptimálisabb digitális terepmodellnek megfelelően lett elsődlegesen 10x10 méterben megadva. Később a völgyzárógát, illetve a vízrekesztő résfal modellbe építése során, azok környezetében a modellcellák 5x5 m-re lettek besűrítve. Mivel a modellvizsgálatok döntően a térség talajvízszint potenciáljának változásaira vonatkoztak, ezért a modell vertikális kiterjedését elégségesnek látszott a felszíntől számított 15,0-20,0 m mélységig kiterjeszteni. Ezt az elgondolást indokolták a talajmechanikai fúrások, illetve a modellterület környezetében elhelyezkedő fúrt kutak földtani rétegsorában feltárt üledékek vertikumban való változékonysága is. A rendelkezésre álló, 34 db talajmechanikai fúrások és a Bácsalmás K-7, K-65, K-69, illetve Mátételke K-12 kataszteri számú fúrt kútjainak fúrási adatai által szolgáltatott földtani információk alapján a térség felszín közeli rétegsorát a topográfiai helyzet alapján két csoportra lehetett bontani. A 118-119 mBf. alatti, topográfiai mélyedések területén közvetlen a felszínen átlagosan 0,5-0,8 m vastagságú finomszemcsés, vízrekesztő tulajdonságú agyag, aleuritos agyag, homokos agyag üledékek voltak detektálhatók, melyeknek feküjében szintén finomszemcsés, de már kisebb agyagtartalommal rendelkező lösz, aleurit esetleg homokos aleurit kőzettani felépítésű rétegek jelenhettek meg. Ezek vastagsága átlagosan a 0,8-1,5 m étert érhette el. Az ezek alatt elhelyezkedő mélységtartományban már túlnyomó részben finomszemcsés homok rétegek előfordulása volt jellemző. Ezzel szemben a 119-120 mBf. volumennél magasabb térszínnel jellemezhető homok, löszös homok dűnék környezetében a talajmechanikai feltárások teljes hosszában kizárólag az előző rétegsor alsó részét képező finomszemcsés homok, aleurites homok kőzettani felépítésű üledékösszletek lettek feltárva. A térség előzőekben felvázolt sekélyföldtani jellemzőiből adódóan a hidrodinamikai modellben vertikális felépítésére vonatkozóan 3 db modellréteg került elkülönítésre, melyek fedő és feküszintje a térszín morfológiája, és a földtani feltárások által szolgáltatott adatok alapján lett megszerkesztve. Az első és második modellréteg esetében a topográfiából adódó üledéktípus szerinti laterális irányú változékonyságot a modellbe beépített hidrodinamikai paraméterek variálásával lehetett szimulálni, az alábbiak alapján: K horizontális (m/nap)

K vertikális (m/nap)

Effektív porozitás (%)

agyag, aleuritos agyag, homokos agyag

0.008

0.0008

0.1

finomszemcsés homok, aleuritos homok

0.8

0.2

0.2

finomszemcsés lösz, aleurit, homokos aleurit

0.1

0.05

0.15


0.8

0.2

0.2


0.8

0.2

0.2

Üledék típus 1. réteg

2. réteg

3. réteg

A modellrétegekre jellemző szivárgási tényezők a talajmechanikai feltárások során megbecsült és irodalmi adatok alapján az üledéktípusra jellemző értékekkel lettek megadva.

8

Mind a három modellréteg esetében a modellperemeken állandó nyomású cellák lettek peremfeltételként beépítve. A modellvizsgálatok szempontjából kiinduló vízszint a 2015. április 1-én felmért, egyidejű vízszintészlelések eredményéből adódott, melyet az alábbi táblázat tartalmaz (a vízszintészlelések elhelyezkedését a 4. ábra mutatja be): Mérési pont

Vsz. mBf.

Mérési pont

Vsz. mBf.

1F_ú 2F_ú 3F_ú 4F_ú 5F_ú 6F_ú 7F_ú 8F_ú 9F_ú 10F_ú 11F_ú 12F_ú 13F_ú

118.8 117.86 118.17 118.34 118.34 118.15 117.97 118.4 118.3 117.97 120.65 120.28 118.4

14F_ú 15F_ú 16F_ú ÁK 132341 132342 Bácsalmás 3863 Tározó felvíz Tározó alvíz Kisbözsi vsz Nics-ág vsz 1 Nics-ág vsz 2 Nics-ág vsz 3

118.83 119.19 120.3 119.82 118.83 118.29 119.25 117.65 115.34 117.64 117.74 118.61 119.21

A völgyzárógát tengelyében létesített résfal szimulálására a „függőleges gát csomag” ((Horizontal Flow Barrier) segítségével történt meg, amely esetében a laterális irányban jellemző szivárgási tényező, a vízrekesztő jelleg következményeként igen minimális 0,00028 1/nap volumennel lett megadva. A tározó adott vízállásainak a környezet talajvízszintjeire gyakorolt hatásainak modellezésére a tározó vízfolyásként lett beépítve a modellbe, amit a szoftver „folyó csomagjának” (River package) a segítségével lehetett megvalósítani. A modelleleme az alábbi bemenő paraméterelemeket igényli:  A folyó/tározó vízállásának abszolút magassága (Head in the River)  A folyómeder/tározómeder abszolút magassága (Elevation of the Riverbed Botton)  A felszíni és a felszín alatti vizek kapcsolatát jellemző mérőszám (Hydraulic Conductance of the Riverbed) A tározómeder abszolút magassága esetünkben a terepmodellből nyert feszíni topográfiának volt megfeleltethető. A tározó vízállása képezte a modellezés kulcsparaméterét, amely a különböző modellvariánsoknak megfelelően került megadásra (117,95 – 119 - 119,25 mBf.). Természetesen az eltérő vízállásokhoz tartozó különböző kiterjedésű vízfelszín szintén a megfelelő geometriával került beépítésre a modellbe. A feszíni és a felszín alatti vizek kapcsolatát jellemző mérőszám, tehát a vízfolyások medrének áteresztő képessége az alábbi képlet alapján számítható ki: C folyó = ( k kolmatált / m kolmatált ) x L x W k kolmatált : a kolmatált zóna szivárgási tényezője m kolmatált : a kolmatált zóna vastagsága L és W: az adott cella kiterjedésére vonatkozó paraméterek 9

Esetünkben kolmatált zónára jellemző hányados (b) 0,5 1/nap, A beépített modellelemek elhelyezkedését 117,95 és 119 mBf. tározó vízállás esetében az alábbi ábrák mutatja be:

6. ábra Modellelemek 117,95 mBf. tározó vízállás esetén

7. ábra Modellelemek 119 mBf. tározó vízállás esetén

10

Modellvizsgálatok eredményei A modellgeometria felépítése után, több, a 2015. április 1-én felvett alapállapothoz képest magasabb tározó vízállásokkal jellemezhető állapot került modellezésre. A modellvizsgálatok jelenlegi állapotában a különböző modellvariánsokban kizárólag a tározó vízfelületének kiterjedése, illetve annak vízállásai lettek módosítva, a többi beépített modellparaméter változatlan maradt. Ezek alapján az alábbi modellvariánsok kerültek lefuttatásra: 1. 2. 3. 4.

117,65 mBf. tározó vízállásnak megfelelő alapállapot 117,95 mBf. tározó vízállásnak megfelelő állapot 119,00 mBf. tározó vízállásnak megfelelő állapot 119,25 mBf. előirányzott üzemi tározó vízállásnak megfelelő állapot

A különböző tározó vízállás variánsoknak megfelelő modellfuttatások eredményei egy a talajvízszint potenciál eloszlást bemutató izovonalas téréken, illetve egy a topográfiát és az adott talajvízszinteket tartalmazó 3D felülettérképen kerültek reprezentálásra. Ezek mellett az alapállapothoz képest történt talajvízszint változások és bemutatásra kerülnek az egyes modellvariánsokra vonatkozóan. Itt kell megjegyezni, hogy az elkészült tétképeken a völgyzárógát alatti, tehát a tározó alvízét jelentő területek modell által becsült talajvízállásai a jelentős adathiány következtében kissé torzítanak. Mivel a modellvizsgálatok célja a duzzasztott oldalon kialakuló elöntések vizsgálata volt, ezért ezek a pontatlanságok nem tekinthetők esetünkben jelentős problémának. Alapállapot, 117,65 mBf. tározó vízállás

8. ábra Az alapállapotnak megfelelő talajvízszintek potenciál eloszlása

11

9. ábra Az alapállapotnak megfelelő talajvízszintekből adódó szabad vízfelszínek előfordulása

A tározó 119,25 mBf. üzemi vízszintjéhez képest jelentősen leeresztett, 117,65 mBf. vízállásnak megfelelő állapotot tükröző eredmények jól korreláltak a 2015. április 1-én elvégzett terepi bejárás során megfigyelt tározó víztükörrel, és környezetben megjelenő elöntések kiterjedésével. Tehát elmondható, hogy a talajmechanikai fúrásokban, figyelő kutakban és felszíni vízfolyások medrében történt pontszerű vízszintészlelések eredményeinek lineáris interpolációja nem eredményezett számottevő torzulásokat a kezdeti peremfeltételnek tekinthető talajvízszint potenciál eloszlásban.

12

117,95 mBf tározó vízállás

10. ábra Az 117,95 mBf. tározó vízállásnak megfelelő talajvízszintek potenciál eloszlása

11. ábra Az 117,95 mBf. tározó vízállás hatására kialakuló talajvízszint növekmények

13

12. ábra Az 117,95 mBf. tározó vízállásnak megfelelő talajvízszintekből adódó szabad vízfelszínek előfordulása

A modellszámítások alapján tározó vízállásának 0,3 méterrel, tehát 117,95 mBf. volumenre való megemelése csak lokálisan, túlnyomó részben a tározó alacsonyabb térszínekkel, tehát a felszínhez közelebb található talajvízszintekkel jellemezhető Ny-i felén okozna számottevő maximálisan 0,5-0,9 méteres talajvízduzzasztásokat. Ezek következtében főleg tározó modellezett részének északi felén alakulhat ki jelentős tározott vízkészletre vonatkozó vízfelület növekedés. A térségben detektált elöntések kiterjedése csak elhanyagolható mértékben módosulhat, ami annak lehet a következménye, hogy a talajvízszintben megbecsült növekmények nem az elöntések közvetlen környezetében jöttek létre.

14

119,00 mBf. tározó vízállás



15


A modellszámítások alapján a tározó 119,00 mBf. vízállásnak megfelelő feltöltése a teljes tározótér vízborítottságát eredményezheti. A torozó térben található elhelyezkedő víztömeg hidrosztatikai nyomása már átlagosan 0,9-1,0 métert is meghaladó talajvízszint emelkedést okozhat közvetlen a tározó környezetében található területrészeken. Természetesen a talajvízkészletre gyakorolt duzzasztó hatás a tározótól távolodva fokozatosan mérséklődik. A többletnyomás hatására megnövekedett talajvízszint potenciálok következtében, a tározótéren kívül létrejövő belvízi elöntések száma és kiterjedése is jelentős növekményt mutatott.

16

119,25 mBf. előirányzott üzemi tározó vízállás



17


A modell becslései szerint a tározó 119,25 mBf. üzemi vízszintre való feltöltése további átlagosan 0,2-0,3 méteres növekedést okozhat a térség talajvízszintjének potenciálértékeiben. Ebből adódó a tározó közvetlen környezetében, annak Ny-i oldalán maximálisan 1,5 métert, illetve K-i oldalán maximálisan 1,1 métert emelkednének a térség talajvízállásai a 117,65 mBf. tározó vízállás melletti alapállapothoz képet. A 0,25 méterrel magasabb tározó vízállás hatására a környezet belvízi elöntéseinek laterális kiterjedése is detektálható mértében növekedhet. A modell által számított, 119,25 mBf. tározó vízállás melletti talajvízszintekből megszerkesztett 3D felülettérkép alapján megállapítható, hogy a környezetben megjelenő elöntések megjelenése és geometriája jó közelítéssel megegyezik a hasonló volumenű tározó feltöltésnél történ terepi bejárások során való észlelésekkel (19. ábra).

18

19. ábra Az 119,25 mBf. tározó vízállásnak megfelelő talajvízszintekből adódó szabad vízfelszínek összehasonlítása a terepi észlelésekkel (vörös korvonal)

A belvízi elöntések felszámolását, mérséklését előirányzó megoldások Az előzőekben ismertetett modelleredmények, illetve a terepen végzett megfigyelések alapján megállapítható volt, hogy tározó, a 119,25 mBf. üzemi vízszintjét megközelítő és elérő feltöltések hatására kialakuló talajvízszint emelkedések túlnyomó részben a tározótól Ny-i irányban elhelyezkedő, relatív alacsony térszínnel jellemezhető területeken eredményeztek jelentős számú és horizontális kiterjedésű belvízi elöntést. Ebből adódóan elsődlegesen a Nyi oldal víztelenítésének megoldására történtek műszaki javaslatok. Az egyik ilyen a tározó Ny-i felén, megközelítőleg a tározómederrel párhuzamos lefutású nyomvonal mentén kialakítani kívánt lecsapoló csatorna kialakítása lenne, melynek tervezett, nyílt mederben futó nyomvonala a modelleredményeket bemutató 3D felület térképeken vörös színnel van feltüntetve. Ennek a lecsapoló csatornának a talajvízszintekre gyakorolt hatásait is lehetőség volt a hidrodinamikai modellszámítások segítségével megbecsülni, úgy, hogy a víztelenítő létesítmény egy drénként beépítésre, esetünkben a 119,00 mBf. tározó vízállást reprezentáló modellbe. A drén esetében a szoftver bemenő paraméterként a modellcellára vonatkozó vízszállító képességet, illetve a fenékszintet igényli. Ezeket a tervezett lecsapoló csatorna hosszszelvénye és tervezett 0,15 m3/s vízhozama alapján lehetett beépíteni a modellbe. 19

A drén elhelyezkedését a modellben a 20 ábra mutatja be.

20. ábra Modellelemek a lecsapoló csatorna (drén – sárga színű cellák) alkalmazása esetén

A tervezett lecsapoló csatorna a 119,00 mBf. tározó vízállásnak megfelelő modellbe drénként való beépítése után történ modellfuttatások eredményeként az alábbi talajvízszint potenciálok alakultak ki:

21. ábra A lecsapoló csatorna hatásaként kialakuló talajvízszint potenciál eloszlások

20

A modelleredményekből adódó talajvízszint potenciál eloszlás alapján megállapítható, hogy a lecsapoló csatorna, előzetesen meghatározott paraméterei mellett való jövőbeli működése számottevő, átlagosan 0,8-1,0 m-es talajvízszint süllyedéseket okozna a drénezés hatásterületén. Ezáltal jelentősen mérsékelve a tározó Ny-i oldalán, az üzemi vízszint közeli feltöltés során megjelenő belvízi elöntések kiterjedését.

22. ábra A lecsapoló csatorna hatásaként kialakuló szabad vízfelszínek.

Összefoglalás Az alapállapotként felvett 2015. április 1-én észlelt talajvízszintekkel, illetve a tározó eltérő feltöltési állapotának megfelelő vízállásokkal elvégzett modellvizsgálatok eredményei alapján elmondható, hogy a tározó üzemeltetése során megjelenő belvízi elöntések kialakulásának közvetlen vagy közvetett oka döntően a tározott vízkészlet hidrosztatikai nyomásának hatására, a háttérterületek felé terjedő többletnyomás által okozott talajvízszint duzzasztás lehetett. A tározó környezetében elhelyezkedő területek talajvízkészletének potenciálértékeiben történt növekmények hatására az alacsonyabban fekvő térszíneken közvetlenül is kialakulhattak a nyílt víztükörrel jellemezhető belvízfoltok. Emellett a tározó nélküli állapothoz képet magasabbnak tekinthető talajvízszintek a háttér irányából érkező felszín alatti lefolyásának, illetve a területre lehullott csapadék felszín alatti közegbe való beszivárgásának az intenzitását is csökkenthették, ami közvetve szintén a belvízi elöntések kialakulásához vezethetett. 21

A modellvizsgálatok azt is alátámasztották, hogy a tározó magas vízállásából adódó, mezőgazdasági területek érintő belvízi elöntések megszüntetésére, illetve kiterjedésük mérséklésére megfelelően méretezett és üzemeltetett lecsapoló csatornák vagy felszín alatti drének lehetnek alkalmasak. A modellvizsgálatok bővítési lehetőségei A modellvizsgálatok jelenlegi fázisában a Mátételki-tározó különböző vízállásainak, illetve a belvízi elöntések által okozott problémák kiküszöbölésének érdekében tervezett megoldások talajvízszintekre gyakorolt hatása a 2015. április 1-én detektált egyidejű talajvízszint észlelések potenciál eloszlásához képest lettek csak vizsgálva. Ugyanakkor a tározó üzemirányításához mindenképp szükséges lenne az alkalmazottól eltérő, a térség talajvízszint figyelő kútjainak (Mátételke 1445, Bácsalmás 3863) idősorai által reprezentált sokévi maximumnak és minimumnak megfelelő talajvízállás szituációk kiinduló vízszintként való alkalmazása is a modellezés során. Az ilyen jellegű, kiinduló talajvízszintekre vonatkozó peremfeltételek minél pontosabb megadásához szintén egyidejű, megfelelő területi sűrűségben, illetve a modellperemeken is elvégzett vízszintészlelésekre van szükség, melynek megvalósítása érdekében az ADUVIZIG a meglévő 2 db talajvízszint figyelő kútból álló (132341, 132342) hálózat bővítését tervezi. Természetesen a jövőben arra is megvan a lehetőség, hogy a modellvizsgálatok során a tározó vízállás változásai mellett a területre lehullott csapadékmennyiség által generált beszivárgás, illetve a mellékvízfolyások hatása is modellezhető legyen.

Irodalomjegyzék: Kovács Balázs (2004): Hidrodinamikai és transzportmodellezés I. Kovács Balázs, Szanyi János (2005): Hidrodinamikai és transzportmodellezés II. ERBO-PLAN Mérnöki Szolgáltató KFT. (2009): A vizek mennyiségi és minőségi védelmének fejlesztése a Duna-völgyben Projektazonosító: KIEPR-2008-0007/DARF Mátételkei tározó tervéhez TALAJMECHANIKAI SZAKVÉLEMÉNY Gyurkity Zoltán (2009): A tervezett Mátételkei tározó környezetében a talajrétegződés és a talajvíz szintjének feltárása

22

Nagy Tamás geológus (Msc.) Alsó-Duna-völgyi Vízügyi Igazgatóság

Recommend Documents