Felsőszentmárton-Drávakeresztúr és Piskó-Vejti Távlati vízbázisok diagnosztikai vizsgálata

Az előadás tartalma A vízbázisok területének általános bemutatása  Az elvégzett diagnosztikai munkák bemutatása A kivitelezési munkák bemutatása Hidrogeológiai vizsgálatok Víz- és talajkémiai vizsgálatok Szennyezőforrások bemutatása, jellemzése Modellezés, védőterület-meghatározás A védőidomok és védőterületek Kockázatok a diagnosztika során  A vízbázisok jellemzése  A vízbázisok biztonságba helyezése  A vízbázisok biztonságban tartása

A vízbázisok elhelyezkedése

Vízbázisok területének bemutatása

Az elvégzett diagnosztikai munkák bemutatása Kísérleti telep kialakítása: 1 db próbatermelőkút: a termelésre tervezett réteg(ek)re szűrőzve 4 db Vf-kút (piezométer): orgonasíp szerű kialakítással, csökkenő talpmélységgel Szennyezőforrások feltárása: 15m és 25 m talpmélységű figyelő kutakkal (kútpárokkal) 3-3 figyelőkút kiképzése végleges figyelőkúttá

Az elvégzett diagnosztikai munkák bemutatása

Az elvégzett diagnosztikai munkák bemutatása Hidrogeológiai vizsgálatok Tartós szivattyúzás: Próba-termelőkút periodikus termeltetése Figyelőkutakban a vízszintek változásának regisztrálása Anizotrópiai vizsgálat: Figyelőkutak periodikus termeltetése, változó hozammal Többi kutakban vízszintek regisztrálása Eredmények: Utánpótlódás meghatározása Vertikális szivárgási tényező meghatározása

Az elvégzett diagnosztikai munkák bemutatása Hidrogeológiai vizsgálatok

Az elvégzett diagnosztikai munkák bemutatása Víz- és talajkémiai vizsgálatok Vízkémiai vizsgálatok: Szf kutak (ideiglenes, megmaradó) Próba termelő kút EU vízkémiai vizsgálatok Próbatermelő kút Talajkémiai vizsgálatok Fúrások létesítésekor különböző mélységekből

Az elvégzett diagnosztikai munkák bemutatása Víz- és talajkémiai vizsgálatok eredményei Talajvízben magas koncentráció: Ammónium (alacsony nitrát) Foszfát Kommunális szennyvízre jellemző kísérő-komponensek (P, K, Cl) Rétegvízben magas koncentráció: Ammónium (rétegeredet) Vas Mangán Gáz Talaj: Nem volt kiugró koncentráció

Szennyezőforrások jellemzése Piskó-Vejti

Szennyezőforrások jellemzése Felsőszentmárton-Drávakeresztúr

Az elvégzett diagnosztikai munkák bemutatása Modellezés Célkitűzés: A távlati vízbázisok védőterületeinek, védőidomainak meghatározása Módszer: hidrodinamikai modellezés Két lépcsőben, két modellel: kalibrálás, majd védőövezetek meghatározására Szoftver: Processing Modflow

Tanulmányi terület földtani bemutatása Magyarország edett földtani térképének (1 : 100.000) kivágata (Síkhegyi, 2005). A Tanulmányi terület frövid földtani bemutatása. A Dráva-medencében a medence több km vastagságú pannóniai kitöltésére települnek pleisztocén-holocén folyóvízi, alluviális rétegek. E homokos, kavicsos litológiájú rétegek a vizsgált területetn 300 körüli vastagságot mutatnak. (A Dráva mentén több vízbázis is ezekből a rétegekből nyeri a vizet.) Vízbeszerzés szempontjából a holocén-pleisztocén rétegek felső 100 m-e a legfontosabb, így jelen munkák esetén is a kutatási mélység 100 m körül mozgott. Dráva medence A vízbeszerzés szempontjából fontos: holocén-pleisztocén folyóvízi összlet Legfelső 100 m

Bemenő adatok: Modellterület lehatárolás Védőövezeti modellek 6 x 5 km, ill. 7,5 x 7 km 50 x 50 m alaprács A két modell mérete funkciójukhoz mérten alakul: A Kalibrációs modellek kis területi kiterjedésűek, gyakorlatilag a munkatársaink által létesített Kísérleti Telepekett foglalják magukba. A Kísérleti Telepek a rácshálók közepén a négyszöggel határolt területek. A Kísérleti Telepek 5-5 kútból állnak, próbaszivattyúzásokat végeztek itt a vízadó rétegek vizsgálatára, a modellek kalibrálása is ez alapján történt. Védőövezeti modell jóval nagyobb (6x5 ill. 7.5x7 km), méretezése előzetes becsléseken alapult. Mindkét védőövezeti modell területe magában foglalja a Drávát és kis mértékben így át is nyúlik Horvátországba. Kalibrációs modellek: Kísérleti Telepek 600 x 600 m 5 x 5 m alaprács

Bemenő adatok: Modellrétegek Piskó-Vejti: 6 rétegű modell [EOV X] [mBf] N A területen található kutak, fúrások rétegsorai kb. 100 m-es kutatási mélységet engedtek meg. Pisjó-Vejti távlati vízbázis területén ez alapján hat, horizontálisan elterjedt réteget különítettünk el a holocén-pleisztocén összletben. Áltlános rétegsor bal oldalon látható, illetve É-D-i szelvény alul látható: a legfelső réteg változó litológiájú, homok dominanciájú, agyagos betelepülésekkel. Lefele haladva kis vastagságú agyagréteg következik, mely alatt összesen kb. 60-65 m-nyi vastag homok található. Ezt is vékony agyagréteg osztja ketté. Végül a 6. réteg a legalsó vízrekesztő agyagréteg következik, mely a modellnek is a feküjét képezi. A 6 modellréteg a köztes agyagokkal a jobb oldali ábrán látható. Ábrám rétegfelszínek [EOV Y] Paál Gábor, 2010 nyomán

Bemenő adatok: Modellrétegek Felsőszentmárton-Drávakeresztúr: 4 rétegű modell Felsőszentmárton esetében a földtani képnek megfelelően négy modellréteget különítettünk el, Paál Gábor, 2010

Bemenő adatok: Kezdeti vízszint adatok A két modell helyes felépítéséhez meg kellett ismerni a nyugalmi vízszint viszonyokat. Erre szintén a terület kútjai adtak lehetőséget. A vizsgált Dráva menti területeken jellemzően az É, ÉÉNy, azaz a háttér felől a Dráva felé tartó áramlás dominál, A jobb oldali ábra egy a Piskó-Vejti területről készült É-D-i irányú vízföldtani szelvény, melyben a vízrekesztő képződmények pirossal szerepelnek. Ez alapján látható, hogy ez egy rétegzett hidraulikai rendszer. (a homokrétegekben horizontális, az agyagokban pedig függőleges áramlás uralkodik, ez adja ki összességében a Dráva alatt észlelhető feláramlást.) Tehát ez egy réteges hidraulikai rendszer, melyet az agyagos vízfogó rétegek tagolnak, és amelyben a horizontális áramlás dominál. Rétegzett hidraulikai rendszer Horizontális áramlás Dráva közelében feláramlás

Nyugalmi potenciálviszonyok Környezeti izotópok Trícium: friss víz csak a legfelső rétegben D, 18O: legfelső réteg vize ~10.000 évnél fiatalabb A vízföldtani kép ellenőrzérésre, alátámasztására készült néhány környezeti izotóp vizsgálat a Kísérleti telepeken. Különböző mélységben szűrőzött kutakból származnak a minták. A vizsgálar gyakorlatilag a vízadó függőleges profilja. (a szelvény közepén a függőleges kútsor). Trícium, Deutérim és 18O mérések álltak rendelkezésre őt kútból. Kimutatási határ feletti Tríciumot csak a legfelső nyílt tükrű rétegre szűrőzött kút mintáján találtak, a többiben nem. Ez azt jelenti, hogy az első vízfogó réteg alá nem jutott le ún. „friss”, az 1950-es évek eleje után hullott csapadékvíz. A Deutérium és az Oxigén 18 izotópok delta értékeit a jobb oldali diagram személteti. A diagram X tengelyén jobbra növekszik a mélység. A mélységgel láthatóan csökkennek a delta értékek. Az adatok alapján a legfelső réteg vize a holocén idején hullott csapadékból származik. Az alsóbb vízadó rétegekben a delta értékek kisebbek, ami holocén és idősebb, pleisztocén vizek keveredését valószínűsíti.

Bemenő adatok: Hidrodinamikai paraméterek Hidraulikus vezetőképesség Effektív porozitás Fajlagos tározás Fajlagos hozam A modell felépítéséhez ismernünk kell az egyes rétegek hidrodinamikai paramétereit. Legfontosabbak a vízadó rétegek hidrodinamikai paraméterei. A Kísérleti Telepeken végezett szivattyúzások kiértékelése nyújtotta a legtöbb információt, az így nyert adatokat használtam fel a kalibrációs modell felépítéséhez. A bemenő paraméterek másik csoportját (effektív porozitás, fajlagos tározás, fajlagos hozam) a kőzetek litológiája alapján, szakirodalmi adatok segítségével adtuk meg. A paramétereket a kalibrációs eljárás során finomítottuk.

Egyéb bemenő adatok Dráva: sokéves átlagvízszint, lépcsős beépítés Peremfeltételek: áramlási viszonyoknak megfelelő utánpótlódás Beszivárgás: effektív beszivárgás További lényeges elemei mindkét terület modelljének a Peremfeltételek, a beszivárgás és a Dráva folyó leképezése. A Dráva folyót természetes hidrogeológiai határként értelmeztem. Ennek oka, hogy a korábban bemutatott vízföldtani szelvény szerint a folyó környezetében feláramlás van (legalábbis a vizsgált mélységig), és nem a Dráva alatt, hanem a Dráva felé tart az áramlás. Ezért a Drávától délre eső cellák inaktív cellaként szerepelnek, azaz nem vesznek részt a számításokban. A peremfeltételek beépítésével volt biztosítható a modellben a természetes utánpótlódás, az általános nyomásszintű peremeket ennek megfelelően az áramlás felőli oldalakon (É-i és Ny-i oldal) definiáltam. A csapadék eredetű utánpótlódást effektív beszivárgás formájában adtam meg.

Kalibrálás Tranziens futtatások Kísérleti Telep több hozamlépcsős próbaszivattyúzásának szimulálása Trial and error módszer: nagy számú futtatás Eredmény: vízadók hidrodinamikai paramétereinek pontosítása A kis területi kiterjedésű kalibrációs modellek feladata a vízadó hidrodinamikai paramétereinek kalibrálása. A kalibráció során a próbaszivattyúzás által indukált vízszintekre végeztük a kalibrációt, a szivattyúzás folyamatát szimulálva. A szivattyúzás hozamlépcsős volt, több különböző hosszúságú periódussal. (táblázat) A tranziens szimulációkkal zajló kalibrálás során trial and error módszerrel dolgoztunk, azaz nagy számú futtatást végezve pontosítottuk újra a hidrodinamikai paramétereke értékeit, amíg kellően nem sikerült reprodukálni a valóságban rögzített vízszinteket.

Védőövezeti modellek Permanens szimuláció Kalibrálással pontosított paraméterekkel kalibrálás után, az így pontosított paraméterekkel építettük fel a védőövezetek meghatározására szolgáló modellt. A védőövezeti modellezés célja a távlati vízbázis 5 és 50 éves védőidomainak, védőterületeinek meghatározásása volt, itt már természetesen permanens szimulációkat végeztünk a modellel. 16 x túlmagasítva 10 x túlmagasítva Cél: 5 és 50 éves elérési időhöz tartozó védőövezetek meghatározása 17 x túlmagasítva

Védőövezeti modellek Permanens szimuláció Kalibrálással pontosított paraméterekkel Üzemelő vízbázisok beépítése 20 x túlmagasítva kalibrálás után, az így pontosított paraméterekkel építettük fel a védőövezetek meghatározására szolgáló modellt. A védőövezeti modellezés célja a távlati vízbázis 5 és 50 éves védőidomainak, védőterületeinek meghatározásása volt, itt már természetesen permanens szimulációkat végeztünk a modellel. Úgyanígy sor került a területen található egyéb működő vízkivételek, vízműkutak beépítésére is. 16 x túlmagasítva Cél: 5 és 50 éves elérési időhöz tartozó védőövezetek meghatározása

Védőövezeti modellezés Termelési alternatívák 10.000 m3/nap, mindkét vízbázisnál Optimális kútkiosztás Védettség fokozása, felszíni védőterület minimalizálása A védőövezeti modellezés folyamán volt néhány feltétel, cél, amelyeknek meg kellett felelnie az általam végzett munkának. A védőövezeti modellezés során minkét modellben egyaránt 10.000 m3/napos vízkivételt szimuláltunk. Törekedtünk emellett egy optimálisnak tekinthető kútkiosztás keresésére is.. Ennek célja az volt, hogy minél kisebb felszíni védőterület kialakítása legyen szükséges, azaz a távlati vízbázis minél védettebb legyen. Ennek érdekében változtattam a kutak számát, helyét, a kivett vízhozamokat és a szűrőzési mélységeket.

Védőövezeti modellezés Piskó - Vejti Áramlási pályák Végleges védőidomok, védőterületek A különböző kapott áramlási pályákat 3 dimenzióban vizsgáltuk és jelenítettük meg, és végezetül a legideálisabb változatot határoltuk le védőövezetként. (jobb oldali térképen látható). A legideálisabb változatnál minimális a felszíni védőterület kiterjedése (pirossal).

Védőövezeti modellezés Felsőszentmárton - Drávakeresztúr Áramlási pályák Végleges védőidomok, védőterületek

Az elvégzett diagnosztikai munkák bemutatása Kockázatok Eső Sok eső Még több eső Eredmény: Munkálatok végzésére kevesebb idő áll rendelkezésre A körülmények az átlagosnál nehezebbek Megoldás: Gondos munkaszervezés Párhuzamos munkavégzés

Az elvégzett diagnosztikai munkák bemutatása Kockázatok képekben

Vízbázisok jellemzése Felsőszentmárton-Drávakeresztúr

A vízbázisok jellemzése Piskó-Vejti

A vízbázisok biztonságba helyezése Műszaki intézkedések: Szennyező források műszaki védelme Mezőgazdasági tevékenységek vízbázis-barát módon történő végzése Csatornázatlan települések szennyvízelvezetésének megoldása Jogi intézkedések 123/1997. (VII.18.) sz. Korm.rend. : Védőövezetekre vonatkozó előírások betartása, betartatása Vízbázis-védelmi szempontok érvényesítése a tevékenységek engedélyezése során

A vízbázisok biztonságban tartása Vízbázis biztonságban tartásához szükséges intézkedések: Állapotfelmérés (évente) Észlelőrendszer üzemeltetése (évente) Észlelőrendszer és védőterületek fenntartásához szükséges létesítmények fenntartása Kijelölt védőterületen bekövetkező haváriák lokalizálása, elhárítása Védőterületek rendszerének felülvizsgálata (5 évente)

A diagnosztikai munkákkal foglalkozó csoport Bacsó Tamás okl. geológus   Dr. Füle László, okl. geológus Gugi Zoltán Levente, műszaki informatikus Horváth Szabolcs okl. hidrogeológus-mérnök Kovács Gábor okl. környezetmérnök Kiss Szabolcs, okl. geológus Paál Gábor, okl. geológus Pántya József, környezetmérnök Szamosvári István okl. környezetmérnök. Vörös Zoltán, környezetvédelmi és vízügyi technikus

Köszönöm megtisztelő figyelmüket!