Hidrológiai Közlöny 2012 (92. évfolyam)

4. szám - Kárász Dávid–Hajnal Andor: A magyar–szerb határral osztott porózus hévíztest numerikus szimulációja észlelő-rendszer kiépítése szempontjából

32 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2012. 92. ÉVF. 4. SZ. Tóth, J. and Almási I. 2001: Interpretation of observed fluid potential patterns in a deep sedimentary basin under tectonic compression: Hungarian Great Plain, Pannonian Basin -Geofluids 1/1,11-36 Magyar, I. 2010: A Pannon-medence ősföldrajza és környezeti viszonyai a késő miocénben -GeoLitera SZTE TTIK Földrajzi és Földtani Tanszékcsoport, Szeged, p. 140 Stevanovic, Z., Kozák, P., Lazic, M., Szanyi, J., Polomcic, D., Kovács, B., Török, J., Sasa Milanovic, S., Hajdin, B„ Papic, P., Vass, I., (2011): Towards Sustainable Management of Transboundary Hungarian — Serbian Aquifer, (In: Transboundary Aquifers, ed: Ganoulis, J., Aureli, A., Fried, J.,) WILEY, 87-154 Szanyi, J., Kovács, B., (2010): Utilization of geothermal systems in South East Hungary. Geothermics, 39, 357-364. Szanyi J., Kovács B., Kóbor B. (2010): A Geotermikus energia hasznosítás vízkészlet-gazdálkodási kérdései a Dél-alföldi régióban. Medencefejlődés és geológiai erőforrások: víz, szénhidrogén, geotermikus energia, GeoLitera Szeged, p.23-27 Vajdasági Tartományi Titkárság 2004: Hévízbeszerzési tanulmány I., Kézirat (szerb nyelven), 2-25. Vajdasági Tartományi Titkárság 2005: Hévízbeszerzési tanulmány II. Kézirat (szerb nyelven), 3-27. A kézirat beérkezett: 2011. október 24-én The numeric simulation of porous thermal water reservoir in the Hungarian-Serbian borderline region Kárász, D. - Hajnal, A. Abstract The aim of this study is to refine the 3D hydrodinamic model that was published in the „United 3D hydrodinamic model of sustainable development of underground water usage in the Hungarian-Serbian borderline region (Interreg Ill/a HUSER0602/131)" that was made in 2008. The main focus is on the hydrodinamics of the layers containing thermal waters from the pannonian (pliocen) Age. Our goal is to give a more accurate model of the observed area. In this research we have prepared the borderline region's unified geological structure that was the basis of our modeling calculations. The data of the various watersupplier objects (wells and thermal wells) were provided by the Alsó-Tisza Vidéki Vízügyi Igazgatóság (Lower-Tisza Environment and Water Protection Authority) and by the the Regional Secretary of Novi Sad from the Serbian side. This examination shows the cross-sectional effectivity of water-exploitations regarding the current industrial and residential water-usages in the mentioned water-suppliers, scenarios have been prepared of the current and possible future water-exploitations enduring the present water-supplies in such cases when the amount of exploited water has been augmented by 25 and 50 %. As a final conclusion - this study provides a recommandation on the optimal localization of a possible thermal water monitoring system in the borderline region. A földtani környezet bemutatása A területtel foglakozó szakirodalom szemléletmódjában és részletességében jelentősen eltér a határ két oldalán (Kőrössy 1984, Magyar 2010, Juhász 1998). Jelen tanulmányban a jóval részletesebb magyar szakirodalom nevezéktanát használjuk, kiterjesztve azt a szerbiai oldalra is. A régió legjobb hévíztároló rétegeinek fejlődéstörténete a pannóniai korszakkal veszi kezdetét, mely a magyar szakirodalomban (Kőrössy 1984, Magyar 2010) a szarmata végétől a pleisztocénig tartott. Korábban a Parathetys egyik tengerága borította a területet, mely mintegy 12 millió évvel ezelőtt végleg lefűződött a világtengerről a pannon medence peremeinek kiemelkedése és egy eusztatikus tengerszintesés következtében. Az elzáródás után megindult az elzáródott tó kiédesedése és feltöltődése a peremi kiemelkedések felől. A tenger kiédesedéséig tartó időszakot a szakirodalom a pannóniai korszak alsó-pannóniai emeletének nevezi. Az alsó- és felső -pannóniai határ egy diakrón fácieshatár, azaz nem egykorú az egész medencét tekintve, hanem a feltöltődési irányok felől fiatalodó fácieshatámak tekinthető. Az alsó-pannóniai rétegekből feltárható vizek magas hőmérsékletűek és enyhén sósak, mennyiségük azonban meg sem közelíti a folyami behordásból származó kedvezőbb tulajdonságú felsőpannóniai rétegekben tárolt hévizek mennyiségét. A modellterület viszonylag későn, az időszak végére töltődött fel, főleg az északnyugati fő behordási irányból, ezért itt jelentős vastagságot érnek el a pannóniai üledékek. Az alsó-pannóniai korszakban képződött kemény márgák és homokkövek lényegesen rosszabb víztároló képességűek, mint a homokosabb felső-pannóniai összletek. A vizsgált terület hévízkútjai a felső-pannóniai formációkat szűrőzik, ezért ezeket részletesebben is bemutatjuk. A legkedvezőbb vízföldtani tulajdonságokkal az alsópannóniai rétegekre közvetlenül települő Újfalui Formáció rendelkezik, melynek átlagosvastagsága a területen 3-400 méter. Kedvező vízadó képességét a vastag finom és középszemű homokrétegeinek köszönheti. Jellemzően 5 m-nél vastagabb pelites betelepülés nem jelentkezik a homokrétegek között. Kedvezőtlenebb tulajdonságúnak tekinthető a területen nyomozható két fiatalabb, egymáshoz hasonló kifejlődésű felső-pannóniai összlet, a Zagyvai és Nagyalföldi Formáció. Mindkettő vékonypados kifejlődésü, agyag, aleurolit és homok rétegek monoton váltakozásából álló formáció, melyekben a pelitek dominálnak. A Nagyalfoldi Formációt döntően a benne található gyakoribb tarka agyag betelepülések és paleotalaj rétegek alapján különíthetjük el a Zagyvai Formációtól, ami miatt még kedvezőtlenebb a vízadó képessége (JUHÁSZ 1998). A Nagyalfoldi Formáció tulajdonságai alapján a felső-pannóniai és kvarter rétegek határán képződött levanteinek nevezett átmeneti rétegekkel mutat szoros rokonságot. A legjobb vízadók a területen a kvarter rétegek, viszont ezeknek csupán jelentéktelen része fekszik a 30°C-os izotertma alatt, s hévízkészletük szerény. Vízföldtani szempontból az Alföld egy nagy hidraulikailag folytonos, egybefüggő áramlási rendszer (Erdélyi 1976, Tóth 2001). Az áramlás iránya a felszín alatti potenciáltértől függ oly módon, hogy a víz a nagyobb potenciálú helyek felől a kisebb felé áramlik. ERDÉLYI Mihály (1976) a pannon medencét hidrodinamikai szempontból két áramlási rezsimbe osztotta. Feltételezése szerint a felső-pannóniai rétegek talpáig egy gravitációs áramlási rendszer létezik, míg az alsó-pannóniai rétegek erőteljes vízzáró rétegei alatt egy izolált, regionális kompressziónak kitett túlnyomásos áramlási rezsim működik. A két rendszer között éles az átmenet, 1020 m-en akár 15-20 MPa nyomáskülönbség is előfordulhat (ALMÁSI 2001). Tóth József (2001) szerint, a feszín alatti potenciáltérre a rétegek geometriája is hatással van. Beáramlási területnek nevezzük azokat a területeket ahol egyre mélyebbre fúrva a kutak vízszintje is egyre alacsonyabb. Itt a potenciáltér lefelé gyengül és a víz gravitációsan lefelé szivárog. Ez jellemző modellterületünk nyugati illetve déli részére. Szeged és tőle keletre eső területek kiáramlási területként működnek, azaz egyre mélyebbre fúrva egyre magasabban találhatók a kútvízszintek, vagyis itt a víz felfelé szivárog. Ennek köszönhetőek Szeged ártézi hévizkútjai. A vizsgált terület igen kedvező geotermikus adottságokkal rendelkezik, amit a földkéreg Pannon-medence alatti kivékonyodásával magyarázhatunk. Ennek eredményeként a felszínen mért hő fluxus 90MW/m

2 körüli, ami 50 %-kal magasabb az európai átlagértéknél. Európában a Kárpátokon túli területek reciprok geotermikus gradiense 30-33 m/ °C, az Alföld mélységi vizeié 18 m/°C (KŐRÖSSY 1984). Magyarországon a rétegvizek 30°C feletti kifolyó hőmérsékletű válfaját nevezzük hévíznek. Modellterületünk porózus rétegeiből néhol akár 80-100°C-os vizet nyerhetünk.