Környezetvédelem és vízgazdálkodás. Víz fizikai tulajdonságai Természetben cseppfolyós, légnemű és szilárd halmazállapotban fordul elő Sűrűség: 0 °C-on.

Az előadások a következő témára: "Környezetvédelem és vízgazdálkodás. Víz fizikai tulajdonságai Természetben cseppfolyós, légnemű és szilárd halmazállapotban fordul elő Sűrűség: 0 °C-on."— Előadás másolata:

1 Környezetvédelem és vízgazdálkodás

2 Víz fizikai tulajdonságai Természetben cseppfolyós, légnemű és szilárd halmazállapotban fordul elő Sűrűség: 0 °C-on 981 kg/m 3 20 °C-on 998 kg/m 3 4 °C-on a legnagyobb jég sűrűsége kisebb, mint a vízé (jég térfogata 9%-kal nagyobb, mint a vízé) függ a hőmérséklettől és a sótartalomtól

3 Víz fizikai tulajdonságai Hővezető képessége rossz Fajhője magas Párolgáshője nagy Felületi feszültsége a folyadékok közt a legnagyobb Forráspontja 100,15 °C (függ a nyomástól) (vízgőz hideg felületen lecsapódik) Tiszta víz fagyáspontja/olvadáspontja 0°C

4 Víz kémiai tulajdonságai Vízmolekula: központi oxigénatomhoz két hidrogén és két nemkötő elektronpár kapcsolódik Oldószer Kémiai reakciók Fotoszintézis Hidrogénnek 6 izotópja, oxigénnek 3 izotópja lehet jelen → 18 féle vízmolekula (nehézvíz D 2 O)

5 Víz biológiai szerepe Élettér Élő szervezetek testének nagy részét víz teszi ki Oldószer Sejtek feszültségének fenntartója Szállító közeg a növényen belül Hűtőanyag táplálóanyag

6 Hidrológiai ciklus

7 Óceánok, tengerek felszínéről elpárolgó víz 91%-a visszahull az óceánokra, tengerekre, 10%-a jut el pára formájában a szárazföldek fölé. Ugyanennyi vizet szállítanak a folyók, talajvizek a tengerekbe, óceánokba. Szárazföldre hulló csapadék 57%-a a szárazföld felszínének párolgásából származik.

8 Hidrológiai ciklus Víz megújuló erőforrás, adott helyen, adott formában jelenlévő víz idővel kicserélődik Légtérben levő víz kicserélődése 8 nap Vízfolyások 12 nap Tavak17 év Talajnedvesség1 év Felszín alatti vizek1400 év Óceánok, tengerek2500 év Vízkörforgás fenntartója a nehézségi erő, napsugárzás, kapilláris erő Vadózus víz: A víz körforgásában résztvevő vizek, melyek az őslégkörből lecsapódott vizeket jelenti (óceánok, tengerek, folyók, tavak, stb.) Juvenilis víz: Vulkáni folyamatok révén a légkörbe került vizek, melyek a víz körforgásában még nem vettek részt.

9 Vízháztartási egyenlet Vízháztartási egyenlet: a hidrológiai körfolyamat elemei közötti összefüggést írja le (adott térben és időben). Vízháztartási egyenleg (mérleg): az anyagmegmaradás törvényének hidrológiai vetülete, a belépő, a kilépő és a tározódott víz egyensúlyát mutatja adott térben, adott idő alatt. A vízháztartási folyamat és egyes vízháztartási állapotok jellemezhetők vele. A vízháztartási egyenlet segítségével konkretizálható. Hidrológiai tér (pl. talajvíz feletti három fázisú zóna, mely oldalirányban is lehatárolt, felszíni vízgyűjtő, stb) Tárgyidőszak

10 Vízháztartási egyenlet ahol C = makrocsapadékE = elfolyás c = mikrocsapadék P = párolgás H = hozzáfolyás T = tározódás h = hasznosk = káros 1 = vízfolyások vize5 = talajvíz 2 = felületi vizek6 = karsztvíz 3 = talajnedvesség7 = artézi víz 4 = növények víztartalma8 = mélységi víz C + c + + = + + + +

11 Hidrológiai ciklus elemei - Csapadék Csapadék: a levegőben levő vízgőz cseppfolyós vagy szilárd halmazállapotú kicsapódása. Akkor következik be, ha a levegő hőmérséklete az adott páratartalomhoz tartozó telítettségi hőmérséklet (harmatpont) alá esik. Kicsapódás földfelszínen: harmat, dér, zúzmara (mikrocsapadék) Kicsapódás magasan, ami aztán a felszínre hullik: eső, hó (makrocsapadék) Csapadék jellemzői: időtartam, mennyiség (mm), intenzitás (mm/h)

12 Hidrológiai ciklus elemei - Párolgás Párolgás: fizikai folyamat, víztér cseppfolyós halmazállapotú részecskéi kilépnek a folyadéktérből és gáznemű állapotban belépnek a légtérbe, a párolgás a vízfelszínen történik. Potenciális párolgás: a légtér által maximálisan felvehető páramennyiség. Függ: hőmérséklettől, telítettségi hiánytól, szélsebességtől. Szabad vízfelszín párolgása Talajok párolgása (evaporáció) Növényzettel fedett felületek párolgása (evapotranszspiráció) Növényeken felfogott csapadék párolgása (intercepció)

13 Hidrológiai ciklus elemei - Párolgás Vízfelületek párolgása esetén a tényleges párolgás megegyezik a potenciális párolgással. Párolgásmérő kádakkal mérik (3 m 2 felületű, 50 cm mély) Talajok párolgása kevésbé intenzív, függ a talajtípustól, víz- és hőháztartásától, talajművelés jellegétől. Növények párologtatása a gázcserenyílásokon (sztóma) keresztül. Intercepció: lehulló csapadék egy részét a növényzet felfogja. Potenciális intercepció: az a csapadékmennyiség, amelyet a növényzet szélmentes időben maximálisan képes visszatartani és átmenetileg tározni. Függ a levélfelület nagyságától. (levélfelület-index: az 1 m 2 talajfelületre jutó egyszeres levélfelület m 2 -ben) Gyakorlati intercepció (eljut a talajfelszínéig)

14 Hidrológiai ciklus elemei - beszivárgás Beszivárgás: az a folyamat, amikor a felszínt elérő csapadék egésze vagy része a felszín alá jut, a talaj háromfázisú zónájában visszamarad. A lehullott csapadék a felszín egyenetlenségeiben visszamarad, vízréteget alkot. Megindul a tényleges beszivárgás a gravitációs és kapilláris erők hatására. Kapilláris pórusok telítődnek, így a gravitáció lesz a meghatározó, sebességét a gravitációs pórusok áteresztőképessége szabja meg (szivárgási tényező) Csapadék megszűnésével a beszivárgás is megszűnik, a gravitációs pórusokból a víz a talajvízbe jut, helyét levegő tölti ki. Megindul a párolgás.

15 Hidrológiai ciklus elemei - lefolyás A talaj telítődésével a beszivárgás intenzitása csökken. A felszínen visszamaradó csapadék kitölti a kisebb- nagyobb mélyedéseket. Mélyedések telítődésekor megindul a csapadék lejtőirányú, lepelszerű mozgása. Majd mederben folyik tovább. Típusai: feszíni mederbeli felszín közeli (hipodermikus) felszín alatti

16 Hidrológiai ciklus elemei - lefolyás infiltration = beszivárgás interflow = felszínközeli lefolyás water table = talajvízszint stream = vízfolyás

17 Vízkészlet Magyarország vízkészletének forrásai: Csapadék Határon túlról érkező felszíni és felszín alatti vizek Földtani rétegekben tárolt vizek Statikus vízkészlet: a vízfogyasztásnál lassabb ütemben megújuló vizek készlete Dinamikus vízkészlet: a vízfogyasztásnál gyorsabb ütemben pótlódó vizek készlete 17

18 Magyarországi felszíni vízkészlet Magyarországon 1200 természetes és mesterséges tó van. Összterületük: 900 km 2, az ország területének <1 %-a. Balaton (600 km²), Velencei-tó (25 km²), Fertő tó (309 km²,ebből 198 km² Ausztriában) Halastavak: 78 km² Tározók, bányagödrök: 15 km² Folyók holtágai: 46 km² Egyéb természetes tavak: 45 km² 18

19 Felszín alatti vízkészletek Parti szűrésű vizek Talajvizek Rétegvizek karsztvizek 19

20 A felszín alatti vizek csoportosítása 20

21 Parti szűrőzésű vizek Azok a vizek, amelyek a vízfolyást sávszerűen kísérő alluviális üledékekben, teraszokban, törmelékkúpokban találhatók. Ezek a folyóval párhuzamosan telepített kutakból úgy termelhetők ki, hogy a kitermelt víz legalább 50 %-a a folyóvízből származik. A kitermelt víz elsősorban a vízfolyásból pótlódik. Magyarország jelentősebb parti szűrésű vízkészletei a Duna, a Rába, a Dráva, az Ipoly, a Sajó és a Hernád folyók mentén találhatók. A parti szűrőzésű kutakban termelt vízmennyiség az összes felszín alóli vízkivételnek a 32 %-a. A partiszűrésű víz minőségét a felszíni víz minősége, a szűrőrétegben lejátszódó folyamatok és a háttér felől áramló víz minősége határozza meg. 21

22 Talajvíz Talajvíz: az első vízzáró réteg fölötti (a 20 m-nél kisebb mélységben) törmelékes-üledékes tárolórétegekben elhelyezkedő víz, mely szabad felszínű vagy nyomás alatti. A megnevezés csak a magyar szakirodalomban használatos. A talajvíz minősége kisebb részben regionális, nagyobb részben helyi adottságok függvénye. A talajvíz a benne lévő oldott anyagtartalom miatt ivóvízellátásra eredeti állapotában általában tűrhető minősítéssel alkalmas. Az emberi eredetű szennyezést elsősorban az ammónium-nitrit- nitrát mennyiségének növekedése jelzi. Ilyen szennyezések főleg települések és állattartó telepek környezetében fordulnak elő. A talajvíz elszennyeződése lakott területeken ma Magyarországon általános jelenség. 22

23 Rétegvíz Rétegvíz: Az első vízzáró réteg alatt található rétegzett, szemcsés, törmelékes, vízvezető, félig áteresztő tárolórétegekben levő víz. A porózus tárolórétegek vízzáró rétegekkel váltakoznak, Magyarországon pleisztocén és felső-pannon korúak. A rétegvizek a talajvizektől élesen nem különíthetők el, azokkal általában hidraulikai kapcsolatban vannak. Valamennyi felszín alatti vízkészlet közül a rétegvíz utánpótlódása a leglassúbb. R1 sekély rétegvíz (20-50 m), R2 rétegvíz (50-100 m), R3 rétegvíz (100-200 m), R4 mély rétegvíz (200-500 m), R5 termális rétegvíz (> 500 m) 23

24 Rétegvíz A rétegvíz minősége általában az adott vízadó réteg és a víz-kőzet kölcsönhatás jellemzője. A minőség változása lehet periodikus ingadozás, ha a felszínről kap változó mennyiségű utánpótlódást, és lehet tendenciózus változás, ha a megcsapolt réteg egy más minőségű réteg felől kapja utánpótlódását. A rétegvíz minősége emberi eredetű szennyeződés nélkül sem mindig felel meg az ivóvízellátás igényeinek. 24

25 Karsztvíz és egyéb hegyvidéki víztárolók vize A karsztvízkészlet a karbonátos kőzetek (mészkő, dolomit) igen változó méretű repedéseit, hasadékait, járatait kitöltő vizek. A karsztvíztárolók esetenként a terepfelszínig érnek és így felülről fedetlenek (nyitott karsztok), míg más esetekben felülről fedettek. A hideg karsztvizek minősége ivóvízellátásra általában megfelel. A nyílt karszt a felszíni eredetű szennyezésekkel szemben védtelen. 25

26 Hévíz Magyarországon a 30 ° C-nál melegebb források és kutak vizét nevezzük hévizeknek. Két fő hévíztároló képződmény: a medencebeli törmelékes, porózus, alaphegységbeli hasadékos hévíztárolók.. 26

27 Vízigények Vízhasználat: minden olyan, a vízkészletet érintő tevékenység, amely megváltoztatja a vízkészlet mennyiségét vagy minőségét. Vízhasználó: az a jogi személy, amelynek joga van meghatározott mennyiségű és minőségű víznek a vízkészletből való kivételére, oda való bevezetésére, a vízszint módosítására, a víz mederbeli használatára. 27

28 Vízigények Vízhasználat típusai: A vízből semmit nem használnak el, azt a természetes tartózkodási helyükön hasznosítják. Igény a vízszintre, vízfelület nagyságára, vízsebességre vonatkozik, pl. vízerőhasznosítás, hajózás, halászat, vízisport, üdülés. A vizet eredeti helyéről kiveszik, kivett vizet részben elhasználják, részben visszabocsátják a természetes vizekbe, pl. lakossági, ipari és mezőgazdasági vízfogyasztás 28

29 Magyarország vízkészlet- gazdálkodása Ország területén átfolyó vízmennyiség 120 km 3 /év, ennek 5%-a keletkezik az ország területén. Magyarország 25%-át használhatja fel. Vízigény: ipar 56%, öntözés 38%, halgazdaságok 4%, lakosság 2% Vízfelhasználás: öntözés 74%, ipar 17%, halgazdaságok 7%, lakosság 2% Felszín alatti kitermelhető vízkészlet 6,8 km 3 /év 29

30 Magyarország vízkészlet- gazdálkodása 30