Vízkészletgazdálkodás

Az előadások a következő témára: "Vízkészletgazdálkodás"— Előadás másolata:

1 Vízkészletgazdálkodás
MEZŐGAZDASÁGI VÍZGAZDÁLKODÁS Szakirányú továbbképzés Simonffy Zoltán Vízkészletgazdálkodás VÍZHÁZTARTÁSI ALAPOK

2 TEMATIKA A vízkészletekkel való gazdálkodás elemei, alapelvek, a fenntarthatóság követelményei Vízigények becslése A vízkészlet, mint a hidrológiai körforgás része, vízháztartási alapok, a megújuló és hasznosítható készlet A hasznosítható felszín alatti vízkészlet becslése: utánpótlódás, környezeti és vízminőségi szempontok A hasznosítható felszíni vízkészlet becslése: lefolyás, mederben hagyandó hozam, módszerek, vízminőségi szempontok A hazai viszonyok ismertetése Mezőgazdasági hasznosításra vonatkozó példák

3 Általában a víz összes megjelenési formája
Vízkészletek: Általában a víz összes megjelenési formája légnedvesség, csapadék, mederben lefolyó víz, tavakban tározott víz, felszín alatti vizek) l. A jegyzetben lévő ábrát is Kapcsolatok Vízkivételek Vízvisszavezetések Figyelembe vett vízkészletek Felszíni vízkészlet (vízfolyások és tavak) Talajnedvesség Talaj-, réteg-, karszt és hasadékvizek

4 a vízmérleg elemei v v ΔV Es K P Ls Ks Bfsz ETtn ETtv Btv Qfsz-fa
Fs,be-Fs,ki Qfa-fsz Qbe ΔV Qki Evapotranszspiráció a felszínről (Es), a telítetlen zónából (ETtn) és a talajvízből (ETtv) Külön vízmérlegek a mederre, a felszín alatti rendszerre ezen belül a telítetlen zónára és a a telített zónára A mederbeli lefolyás két összetevője: felszíni lefolyás csapadékból (Ls) és talajvízből (alaphozam) (Qfa-fsz)

5 a vízmérleg Vízmérleg a telítetlen zónára Bfsz ETfsz Btv ETtv Vtn ΔVtn/Δt = A·(Bfsz – Btv + ETtv – Etfsz) és (P – Es – Ls = Bfsz) A: vízgyűjtőterület (L2) Δt: a vízmérleg időszaka (T) ΔVtv: a tárolt készlet megváltozása a telítetlen zónában (L) Bfsz: beszivárgás a felszínen (L/T) Btv: beszivárgás a talajvízbe (L/T) ETtn : párolgás a talajfelszínen (L/T) ETtv: párolgás a talajvízből (L/T)

6 (Btv - Etv )átl = f (Hátl)
a talajvízháztartási jelleggörbe Hosszú idejű átlagos viszonyok esetén a tározás zérus, Btv - ETtv a talajvíz szintjén jelentkező átlagos vízforgalom ennek az átlagos talajvízszinttől való függését mutatja a jelleggörbe (Btv - Etv )átl = f (Hátl) ETtv Btv - ETtv Btv Egy talajvízháztartási jelleggörbe adott talajszelvény típusra, adott meteorológiai viszonyokra és adott növényzetre vonatkozik

7 Sokévi átlag: Bfsz = P – Es – Ls
a talajvízháztartási jelleggörbe Sokévi átlag: Bfsz = P – Es – Ls ETfsz = ETP - Es Bfsz ETfsz -800 mm/év 500 mm/év Btv - ETtv Btv 2 m ETtv ETA 4 m 6m Bo

8 Sokévi átlag: Bfsz = P – Es – Ls
a talajvízháztartási jelleggörbe Sokévi átlag: Bfsz = P – Es – Ls ETfsz = ETP - Es Bfsz ETfsz -800 mm/év 2 m 4 m 6m Nagy párolgási többlet, A talajvíz időnként a felszínre emelkedik megcsapolás 500 mm/év Csökkenés a kapilláris vízemelésben Tározódás és közvetlen párolgás a talajnedvességből Btv ETtv

9 Sokévi átlag: Bfsz = P – Es – Ls
a talajvízháztartási jelleggörbe Sokévi átlag: Bfsz = P – Es – Ls ETfsz = ETP - Es Bfsz ETfsz Párolgási többlet megcsapolás -800 mm/év 500 mm/év 2 m ETtv Btv 4 m 6m

10 Sokévi átlag: Bfsz = P – Es – Ls
a talajvízháztartási jelleggörbe Sokévi átlag: Bfsz = P – Es – Ls ETfsz = ETP - Es Bfsz ETfsz Egyensúlyi állapot Kapilláris vízemelés -800 mm/év 500 mm/év 2 m ETtv Btv 4 m 6m

11 Sokévi átlag: Bfsz = P – Es – Ls
a talajvízháztartási jelleggörbe Sokévi átlag: Bfsz = P – Es – Ls ETfsz = ETP - Es Bfsz ETfsz Beszivárgási többlet utánpótlódás Kapilláris vízemelés Talajvízmélységtől független tározódás -800 mm/év 500 mm/év 2 m ETtv Btv 4 m 6m Bo

12 a talajvízháztartási jelleggörbe típusai
ETtv Btv - ETtv Homokos talaj, Sekély gyökérzet Btv Btv - ETtv Btv Iszapos talaj Sekély gyökérzet ETtv ETtv Btv Btv - ETtv Iszapos talaj Mély gyökérzet

13 a vízmérleg Vízmérleg a telített zónára Btv ETtv Qpbe Qpki Qfa-fsz Qfsz-fa K ΔVtv ΔVtv/Δt = A·(Btv - ETtv) + Qbe - Qki + Qfsz-fa – Qfa-fsz – K A: vízgyűjtőterület (L2) Δt: a vízmérleg időszaka (T) ΔVtv: a tárolt készlet megváltozása a viszonyítási szint alatt (L) Btv: beszivárgás a talajvízbe (L/T) ETtv: párolgás a talajvízből (L/T) Qbe: oldalirányú beáramlás (L3/T) Qki: oldalirányú kiáramlás (L3/T) Qfsz-fa: a felszíni vizekből származó szivárgás (partiszűrés is!) (L3/T) Qfa-fsz: a felszíni vizeket tápláló felszín alatti víz (L3/T) K: vízkivétel (L3/T)

14 Számítás alapja: regionális vízháztartási modell
Teljes vízmérleg: Vfsz + Vfav = t[Qfsz Qfav + A(P – ETA) – Kfsz – Kfav)] Mederbeli vízmérleg: Vfsz/t = Qfsz + ALF – Qfsz-fav + Qfav-fsz– Kfsz Területi vízmérleg: Vfav/t = Qfav + A(P – ETA) – ALF + Qfsz-fav – Qfav-fsz– Kfav Utánpótlódás: A.Btv + Qfsz-fav + Qfav,be (Btv ???)

15 A területi vízháztartási mérleg típusai
Hosszúidejű átlag, tehát Vfav = 0 1. megközelítés: a területi vízmérlegből a lefolyást fejezzük ki, de ehhez meghatározandó a párolgás, a felszíni vízzel való kapcsolat és az oldalirányú vízforgalom ALF = Qfav + A(P – ETA) + Qfsz-fav – Qfav-fsz – Kfav ETA: empirikus formulák (pl. TURC, BUDIKO, ANTAL), vagy fizikai modellek (pl. MORTON) ETAtv = ETA - ETAk és B = P – LF – ETAk ETAk = ? Qfav, Qfsz-fav, Qfav.fsz: modell vagy becslések

16 A területi vízháztartási mérleg típusai
Hosszúidejű átlag, tehát Vfav = 0 2. megközelítés: a területi vízmérlegből a párolgást fejezzük ki, de ismeretlen a a felszíni lefolyás, a felszíni vízzel való kapcsolat és az oldalirányú vízforg. A ETA = Qfav + A(P – LF) + Qfsz-fav – Qfav-fsz – Kfav LF: empirikus módszerek, általában LF = a.(P – Ph) ETAtv = ETA - ETAk és B = P – LF – ETAk ETAk = ???? Qfav, Qfsz-fav, Qfav.fsz: modell vagy becslések a feladat ugyanaz

17 A területi vízháztartási mérleg típusai
3. megközelítés: további felbontások, az 1. és a 2. megközelítés kombinációja AETAk = Qfav + AP + Qfsz-fav – Qfav-fsz - ALF – Kfav – A.ETAtv LF: empirikus módszerek, általában LF = a.(P – Ph), külön a téli és a nyári félévre B: (P – ETAk - W – LF)tél + Bnyár ETAk,tél, W, Bnyár (becslés, külön modellezés), Qfsz-fav : egyedi becslések Qfav-fsz A teljes utánpótlódás (A.B + Qfsz-fav + Qfav,be ) ETAtv: „szétosztása” a terület jellege alapján (iteráció szükséges) Qfav: vagy modellezés

18 A lefolyási paraméterek becslése
intercepció közvetlen párolgás a felszínről a felső talajréteg nedvesítése (Horton effektus) a felszíni lefolyáshoz szükséges tározódás lokális mélyedésekben összegyülekező víz P A paraméterek becslése a következők alapján: Morfológiai jellemzők(hegyvidék, dombvidék, hátság és peremvidék, alföld) Geológia (karszt, repedezett, porózus) A fedőréteg típusa (homokos, iszapos) Felszín alatti áramlási rendszer (felfelé, átmeneti, lefelé)

19 Csapadék – lefolyás kapcsolatok a terep függvényében
alföld hátság dombvidék hegyvidék

20 A területi vízháztartási mérleg típusai
3. megközelítés: további felbontások, az 1. és a 2. megközelítés kombinációja AETAk = Qfav + AP + Qfsz-fav – Qfav-fsz - ALF – Kfav – A.ETAtv LF: empirikus módszerek, általában LF = a.(P – Ph), külön a téli és a nyári félévre B: (P – ETAk - W – LF)tél + Bnyár (ETAtv,tél= 0) ETAk,tél, W, Bnyár (becslés, külön modellezés  talajvízháztartási jelleggörbe), Qfsz-fav : egyedi becslések Qfav-fsz : empirikus becslés a hazai viszonyok alapján Qfav: a teljes utánpótlódás (A.B + Qfsz-fav + Qfav,be ) függvényében a terület jellege alapján (iteráció szükséges) ETAtv: B + (Qfav+ Qfsz-fav – Qfav-fsz)/A

21 Időbeli és térbeli felbontás regionális vizsgálatokhoz
113 részterület a vízháztartási számításokhoz 23 vízgyűjtő a regionális értékeléshez

22 Kalibráció az 1961 - 90-es időszakra
A kalibráció alapjai: Szalay lefolyási térképe Pálfai belvízi lefolyási térképe TURC párolgási összefüggése

23 Országos vízmérleg 502 Közvetlen párolgás 505 14 110* evaporáció: 110* 427* Talajvíz-párolgás: 27 transpiráció: 436* 3 KÜLFÖLDI FELSZÍNI VÍZ 1201 Külföldre távozó felszíni víz: 1256 felszíni eredetű lefolyás: 42 alaphozam: 21 Felszíni vízkivétel: 32 CSAPADÉK: 600 8 5 24 32 beszivárgás felszíni vízből: 5 Külföldre távozó felsz. alatti víz 1 KÜLFÖLDI FELSZ: ALATTI VÍZ: 1 48 8 Felszín alóli vízkivétel: 15 10 csapadékból szár-mazó beszivárgás: 56 6 1 Megújuló készletek (utánpótlódás): = 1849 Hasznosított készletek: 483 Hasznosítás nél-kül távozó készl.: 1367

24 Vízháztartási jellemzők területi eloszlása
Csapadék és párolgás

25 Vízháztartási jellemzők területi eloszlása
Felszíni lefolyás

26 Vízháztartási jellemzők területi eloszlása Beszivárgás a talajvízbe és
oldalirányú áramlás

27 Csapadékváltozás hatása
a párolgás csökkenése 21 mm a közv. párolgás csökkenése: 4 mm a talajvízpárolgás csökkenése: 17 mm a csapadék csökkenése: 43 mm a felszíni lefolyás csökkenése: 13 mm a lefolyás csökkenése: 22mm a beszivárgás csökkenése: 26 mm az alaphozam csökkenése: 9 mm