Felszín alatti vizek védelme Simonffy Zoltán Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék MTA Vízgazdálkodási Kutatócsoport Felszín alatti vizek védelme VÍZMÉRLEG

Regionális vízháztartási modell ETAtv Qbe Qki Qfav-fsz Qfsz-fav P Efsz Kfav ΔVfav ETAtn LF Kfsz v Qfsz,be-Qfsz,ki Btv ETA 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

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 ???) Környezeti korlát: ETAtv, Qfav-fsz , Qfav,ki (ETAtv ????)

Területi vízháztartási mérleg Sokévi átlagos viszonyokra a tározási tag zérus. Téli - nyári félévi felbontás, mert egyszerűsítések lehetségesek: Az átlagos téli és nyári félévi viszonyokra a tározási tag a talajnedvesség zónájának feltöltésére fordított mennyiség átlagos értéke, azaz W téli félév: A.W = Qfav + APtél + Qfsz-fav – Qfav-fsz. – ALFtél – Kfav – A.ETAtv.tél – AETAk,tél nyári félév: - A.W = Qfav. + APnyár + Qfsz-fav – Qfav-fsz. – ALFnyár – Kfav – A.ETAtv.nyár – AETAk.nyár A felszín alatti áramlásban és az alaphozamban is van ingadozás, de az kiegyenlítettebb, mint a csapadék, a felszíni lefolyás és a párolgás szezonális változása, ezért az éves átlaggal lehet számolni.

A lefolyási paraméterek becslése LF: empírikus módszerek, általában LF = .(P – Ph), külön a téli és a nyári félévre 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, agyagos) Felszín alatti áramlási rendszer (felfelé, átmeneti, lefelé)

Területi vízháztartási mérleg Egyszerűsítések, becslések: Télen: ETAtv.tél = 0 ETAk,tél = .ETPtél, W = f(talajtípus, talajvízmélység, növényzet) !! Talajvízháztartási jelleggörbe Qfav-fsz = γ.(A.LF + Qfav-fsz),  Qfav-fsz = γ.A.LF/(1 – γ ), γ = f(domborzat, vízgyűjtőméret)  Btél = (P – .ETP – LF)tél – W Vegyük a téli félévi egyenletet és rendezzük át:  Qfav + Qfsz-fav = Qfav-fsz – A(Ptél – LFtél – .ETPtél – W) + Kfav = Qfav-fsz – A.Btél + Kfav Ha a felszíni vizekből történő beszivárgást külön becsülni tudjuk, akkor az oldalirányú felszín alatti vízforgalmat kapjuk eredményként. ( Qfav zérus, ha felszín alatti vízgyűjtőről van szó).

Területi vízháztartási mérleg Egyszerűsítések, becslések: Nyáron: ETAk,nyár = Pnyár – Bnyár – LFnyár + W Bnyár = δ.Pnyár Vegyük a nyári félévi egyenletet: A.W = Qfav + APnyár + Qfsz-fav – Qfav-fsz – ALFnyár – Kfav – A.ETAtv.nyár – AETAk.nyár - A.W = Qfav + Qfsz-fav – Qfav-fsz + A(Pnyár – LFnyár – ETAtv.nyár – Pnyár + Bnyár + LFnyár – W ) – Kfav  A.ETAtv.nyár = Qfav + Qfsz-fav – Qfav-fsz + A.Bnyár – Kfav

Területi vízháztartási mérleg Az utánpótlódás számítható, ha feltételezéseket teszünk Qfav megoszlására: (Qbe – Qki) Btél + Bnyár + (Qfsz-fav + Qbe)/A A környezeti szempontból fontos jellemzők ugyancsak számíthatók: ETAtv.nyár = Bnyár (Qfav + Qfsz-fav – Qfav-fsz – Kfav)/A Qfav-fsz = γ.A.LF/(1 – γ ) Qki = becslés??

Regionális vízháztartási modell 113 részterület a vízháztartási számításokhoz 23 vízgyűjtő a regionális értékeléshez Részerületekre becsült értékek (Qki becslése a részterület teljes utánpótlódásának %-ában) – szomszédos területek, iteráció

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

Vízháztartási jellemzők területi eloszlása Csapadék és párolgás

Vízháztartási jellemzők területi eloszlása Beszivárgás a talajvízbe és oldalirányú áramlás

Országos vízháztartási mérleg 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): 1802 + 47 = 1849 Hasznosított készletek: 483 Hasznosítás nél-kül távozó készl.: 1367

Országos vízháztartási modell (1 km x 1 km-es felbontás) B= (P - LF - a.ETP)tél - ∆W + Bnyár

Országos hidrodinamikai modell oldalirányú vízforgalom, Országos vízháztartási és hidrodinamikai modell (1 km x 1 km-es felbontás) Országos vízháztartási modell Országos hidrodinamikai modell (MODFLOW) beszivárgás alaphozam, párolgás talajvízből oldalirányú vízforgalom, talajvízszint Összhang (kalibráció)

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

Várható változások a Kárpát medencében A hőmérséklet a globális változáshoz viszonyítva a téli félévben: kb. 65 %-a a nyári félévben: kb. kétszerese Potenciális evapotranszspiráció: a téli félévben kb. 15 %-kal nő oC-konként, a nyári félévben kb. 10 %-kal nő oC-konként Csapadék: téli félév: 40 mm növekedés – 10 mm csökkenés oC-konként nyári félév: 40 – 110 mm csökkenés oC-konként a csapadékos napok száma csökken, de nő a nagy csapadékok előfordulása

Várható változások a Kárpát medencében A nagyobb, mint 2K félgömbi hőmérsékletnövekedés tartományában a változások nem lineárisak – a csapadék akár nyáron is növekedhet A mediterrán klíma irányába való eltolódás (nedves, enyhébb telek, száraz meleg nyarak, szélsőségesen nagy csapadékok) akár drámai gyorsasággal is megtörténhet Hasonló időszakok a múltban: 1984 - 2003 (bár ebben az időszakban a telek is általában szárazabbak voltak az átlagosnál )

A lefolyásra gyakorolt hatás Csapadék Csapadékból származó közvetlen lefolyás Kisebb csapadék Feltöltődés a lefolyás megindulásáig Kicsit kisebb lefolyási tényező alaphozam Növekvő feltöltődési szakasz kisebb alaphozam

A beszivárgásra gyakorolt hatás Téli félévi csapadék Talajvizet tápláló beszivrgás talajvizet tápláló beszivárgás A telítetlen zóna feltöltődése a beszivárgáshoz + téli pot. párolgás Kicsit nagyobb csapadék Növekvő feltöltődési szakasz

A készletekre gyakorolt hatás Felszíni készletek Felszín alatti készletek