Hidrológiai Közlöny 2006 (86. évfolyam)

4. szám - Székely Ferenc: Hidrogeológiai modellvizsgálatok eredményei az ÉK-i Alföld porózus üledékeiben

26 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2006. 86. ÉVF. 4. SZ. rozatot szerkesztett. Ehhez csatlakoztak a Nyírség területére vonatkozó részletesebb hidrodinamikai vizsgálatok (Marton 1981, Erdélyi—Gálfi 1988). A fenti kutatások eredményei szerint a természetes talajvízszint maximuma Nyíradony térségében 160 m tszf. magasságban volt, ezt az értéket a 4. ábrán látható szintvonalas talajvíz domborzat is eléri. Ugyanebben a térségben Erdélyi M. a 150-180 m mélységben található mélyebb negyedkori üledékekben 140 m tszf. nyomásértékeket talált. Ez megegyezik a 2. és 3. modellréteg hasonló mélységben található határfelületére számított piezometrikus nyomásszinttel. Marton L. (1981) ugyancsak Nyíradony közelében a 310 m mélységben található rétegekben 120 m tszf. nyomásszintet valószínűsít. Ez a nyomásszint megfelel a 4. modellréteg felső szakaszában, annak fedőjéhez közel található 310 m mélységre interpolált értéknek. A fenti adatok a nyírségi leáramlási terület középpontját jellemzik. Marton L. (2001) vizsgálatai szerint Debrecenben a vízműves réteget feltáró kutakban a múlt század elején a talajvízszinttel közel azonos nyugalmi szinteket mértek. A leáramlási és feláramlási területek közti átmeneti zónában tehát a közel hidrosztatikus nyomáseloszlás jellemző. A modellezés eredményei e megfigyelést a város területének nagy részére igazolták. 4. Az 1951-1990 közötti víztermelés által okozott készletváltozások és depressziók modellezése A numerikus depresszió modellezés során (a próbaszivattyúzásokhoz hasonlóan) a víztermelés által okozott vízszintsüllyedés tér- és időbeli alakulását számítjuk, a szimuláció zérus kezdeti feltételek (depresszió) mellett történik. Az í m depresszióhoz köthető készletformák alkotják járulékos készletelemeket. A víztermelés kezdeti szakaszában a járulékos utánpótlódás fő forrása a tárolt készlet csökkenése. Ez a k = 1 - 5 modellrétegekben kialakuló depresszió időbeni deriváltjával, ds

k(x,y,t)/8t arányos, és korlátozott ideig, valamint mértékben áll rendelkezésre (x, y - koordináták, m, t - idő, d). Tartós vagy időszakos utánpótlásra számíthatunk a feltételezetten zérus vízszintű felszíni vizekből. Ennek a járulékos utánpótlódásnak mértéke a meder alatt kialakuló í, (x,y,t) talajvíz depresszióval arányos. A regionális vagy lokális problémák megoldásánál alkalmazott hidrogeológiai modellek általában nem terjednek a tároló (általában vízzáró) földtani határáig, hanem egy, mesterséges kontúrokkal megadott "kivágatot" képeznek. Depresszió modellünk két típusú mesterséges határral rendelkezik. A K-i országhatár feltételezetten vízzáró, a D-i és Ny-i egyenes vonalú határok pedig adott nyomású peremek. Ez utóbbiak esetében a tranziens depressziókat az országos modellből importáljuk, a peremeken átáramló, járulékos készletként értelmezett, vízhozam pedig a -grad s

k(x,y,t) vektorral arányos. Sík- és dombvidéki területeken a járulékos utánpótlás jelentős tényezője a kezdeti talaj vízmélységhez tartozó függőleges talaj vízforgalom megváltozása a depresszió hatására. Ez utóbbi alapvetően annak a következménye, hogy a megcsapolás jellegű evapotranszspiráció a talajvizmélység növekedésével csökken. A víztermelés által t időpontban létesített S\(t) talajvíz depresszió számításakor a JTVF m/d járulékos talajvízforgalom értékét az FT szoftver az alábbi összefüggés alapján számítja (Székely 2003): JTVF [s, (t)j = TVF[d

0- S\(t)] - TVF (dj (1) ahol TVF - az aktuális talaj vízmélységhez tartozó függőleges talajvízforgalom m/d; d

0 — a víztermelést megelőző talajvízmélység, m. Az (1) összefüggés zérus depresszió esetében a (fizikailag helyes) JTVF = 0 feltételt biztosítja, a depresszió szimulációhoz a 3. ábrán (előjelváltással) bemutatott d

0 kezdeti talaj vízmélységet használtuk. A beszivárgás és evapotranspiráció eredőjeként definiált TVF függőleges talajvizforgalmat a talajvíz-háztartási jelleggörbével jellemzik, amely az alábbi nem-lineáris függvény formájában írható le (KHVM Munkabizottság 1999): TVF(d)=B

0+(ET

ma

x-B

0)/{[\+(ad

ß]

n'

up

)} (2) ahol d - a talajvízszint aktuális mélysége, m; B

0 - beszivárgás az evapotranszspiráció által már nem érintett mélységben, m/d; ET

ma

x - maximális evapotranszspiráció, m/d; a , ß - a TVF görbe lefutását meghatározó paraméterek. A B

0, ET

max

> a és ß paraméterek tájegységenként, a fedőréteg típusa szerint, és a növényzet (szántó és erdő) függvényében változnak. A paraméterek értékeit típus-szelvényekre alkalmazott háromfázisú szimulációs vizsgálatokkal határozták meg. A tájegység sorszámát, a fedőréteg típusát, valamint az adott blokk erdőszázalék értékét az ország medence területét lefedő mátrix tartalmazza, a négy paraméter tájegységenkénti értékei pedig táblázatos formában állnak rendelkezésre. Az ismertetett járulékos készletformák esetében a víztermelés leállítása után, elegendően hosszú idő elteltével a depresszió a kezdeti zérus értékre töltődik vissza. A piezometrikus szint modellezésétől eltérően a depresszió szimuláció nem igényli a terepmodellt, az összes vízfolyás és csatorna vízszint-eloszlásának nagy pontosságú ismeretét, a területi utánpótlás és megcsapolás, valamint a kezdeti permanens talajvízszint (és talaj vízmélység) pontos összehangolását. A módszer a fentiek következtében olyan (akár medence méretű) területeken is sikerrel alkalmazható, ahol az adatbázis részlegesen (pl. a víztermelést megelőző időszakra vonatkozóan) hiányos vagy a modell minden paraméterében még nem optimalizált. A területen az 1951 - 1990 közötti időszakot az jellemzi, hogy (az utolsó három évet leszámítva) a víztermelés kisebb ingadozásokkal fokozatosan emelkedett, a rétegvizek nyomása pedig csökkent. A depresszió modellezés eredményeit a járulékos vízmérleg, valamint a mért nyomások és a számított depressziók időbeni változásával dokumentáljuk. 300000 [•víztermelés • peremi eláramlás 5. ábra. A modellezett terület megcsapolás jellegű járulékos vízmérleg elemeinek változása 1981 és 1990 közt Az 5. ábrán a terület megcsapolási tagjainak évenkénti változása látható 1981-1990 között. Az ábra domináns eleme a rétegvíz termelés. A modellezésben csak a vízügyi nyilvántartásokban szereplő adatokat használtuk fel. Látható, hogy a D-i és Ny-i peremeken keresztül cláramló vízho-