Hidrológiai Közlöny, 2014 (94. évfolyam)
2014 / 1. szám - Kovács Ferenc: A csapadék-változás és a a talajvízszint-alakulás kapcsolatáról
46 A csapadék-változás és a talajvízszint-alakulás kapcsolatáról Kovács Ferenc Miskolci Egyetem, MTA Alkalmazott Földtudomány Kutatócsoport E-mail: bgtkf@uni-miskolc.hu Összefoglalás A tanulmány bevezető része a csapadék és a talajvíz, a talajvízszint változás kapcsolata jelentőségéről szól. Említve a bányavíz elvonás során kialakuló un. depressziós tér (tölcsér) és a talajvízszint változás más hatásokra történő ,,mozgásának" kapcsolatát. A kutatás során a Mátra-Bükkalja terület 10 települése 15 talajvízkútjának vízszintadatai alakulását a csapadékhozamok függvényében elemeztük. Megállapítottuk, hogy a havi csapadékhozam, ill. az a- dott hónap talajvízszint-mélysége között nincs közvetlen ösz- szefiiggés. Az éven belüli-havonkénti talajvíz adatok elemzése során az adódott, hogy a talajvízszint az év során az április-május hónapokban ér el maximális értéket - a talaj téli-tavaszi fel- töltődése eredményeként -, a havi csapadék értékek ugyanakkor (az év során) a május-júniusban emelkednek, júniusjúliusban maximális értékeket adnak. Az éven túli hosszabb időszakra kiterjedő vizsgálat olyan eredményt adott, hogy az egyes kutak talajvízszint maximuma a csapadék maximumok jelentkezése után „csak" 0,6- 1,2 évet (8-14 hónap) követően áll be, alapvetően a kutak átlagos csapdékvízszint-érté kétől függően. Nagyobb átlagos ,,vízmélység" a követési (ciklus) távolságot növeli, 1,5-3,0 m mélység 0,7-0,9 évre, 3-4 m-es mélység 1,0-1,4 évre. Eger, Kerecsend és Kompolt kútjaiban (ez a három kút az Eger patak vízgyűjtő területén települt), ahol a 4,5-10,0 méteres mélységtartományban a három kút átlagos talajvízszint mélység kb. 7 m, a talajvízszint változás „ késés ’’ abszolút időtartama lényegében a többi 8 kútnál adódó 0, 7-1,2 év. 1. Bevezetés A hasznosítható ásványkincsek kitermelése során a bányászati tevékenység biztonságának megteremtése céljából - többségében a külfejtéses és a mélyműveléses szénbányászat során — a széntelepek fedü-, illetőleg közkő-mellékkő- zetek, továbbá a kitermelendő széntelepeket érintően is a bánya (külfejtés) nyitása-előkészítése, továbbá folyamatosan a kitermelés során is egy ideig folytatni kell a vízemelést. A víztartó rétegekből történő vízemelés következtében az érintett terület geológiai- hidrogeológiai, hidrodinamikai jellemzői, az emelt vízmennyiség, annak intenzitása, stb. függvényében az érintett víztartó rétegekben, majd a fedőben, a talajvíztartókban is vízszintcsökkenés jelentkezik, depressziós tér alakul ki. Az un. depressziós tölcsér területén az in situ feszültségállapot változik, ennek hatására a fedü- kőzetekben és a külszínen is mozgás, egyszerűen fogalmazva süllyedés jelentkezik. Természetesen - a bányászati víztelenítés hatásától függetlenül - a felszíni, a felszín közeli rétegek (építkezési vonatkozásában az alapozási talajok) víztartalmának változását, a talajvízszint süllyedését, ill. emelkedését az emberi/ bányászati hatásokon kívül döntő módon/elsődlegesen a természetes csapadék rövidebb-hosszabb távú (havi, évszakonkénti, évi, több éves) alakulása/változása határozza meg. A természeti tényezők elsősorban a csapadék változásának a talajvízszint alakulását (Járását”) befolyásoló/ meghatározó hatásának elemzése/számbavétele azért bír kiemelt jelentőséggel, mivel a bányászati tevékenységgel érintett/határos területeken az un. bányakár vizsgálatoknál a csapadék változás, illetőleg a bányászati vízemelés talajvíz-csökkentő hatását el lehessen határolni/választani. E kérdéssel kapcsolatban a szakirodalom alapján ún. „ökölszabályként” tekinthető az [1] és [2] irodalom szerint: „A természetes talajok felső rétegében a talajnedvesség eloszlását a csapadék, a hőmérsékleti, éghajlati viszonyok, a talaj minősége, a talajvíz helyzete, a térszín esése, a terepet fedő növényzet és még sqk egyéb tényező befolyásolja. ” A kőzetek-talajok, illetőleg a művelt telepek és különösen a fedü-összlet víztelenítés-víztartalom változás/csökke- nés hatására bekövetkező térfogat- és feszültségváltozás, ennek következtében jelentkező deformáció, süllyedés, zsugorodás avagy duzzadás kérdéseit most nem elemezve, az i- rodalomból csak néhány gyakorlati megállapítást, tényleges adatot emelünk ki. A talajvízjárás kérdéseivel foglalkozva Juhász József általános jellemzőként megállapítja: a talajvízjárás évi menete ha csak a csapadékból táplálkozik, körülbelül a hőmérséklet -ingadozás szabályosságát mutatja, különösen, ha nincs jelentős hozzáfolyás és a talajvíz tükre nincs mélyen. A talajvízállás az E-i félteke mérsékelt övi területén márciusmájus hónapokban a legnagyobb. A minimum szeptembernovember hónapokban szokott bekövetkezni. ([3] 632. old.) A talajvízszint ingadozásának mértéke nagyon különböző aszerint, hogy milyen mélyen van a talajvízszint a terepszint alatt, és, hogy milyen áteresztőképességű a feltalaj. A csapadék itt már csak lassan és igen kis mértékben hat a talajvízállásra. ([3] 632. old. 9.42. ábra) A szakirodalmi források közül Somosvári Zsolt könyve már a csapadék-, ill. a talajjellemzők bányakár szerepének szempontjából is vizsgálja a csapadék, a víztartalom, a talaj (agyag)-jellemzők viselkedését. Tapasztalati „tényként” rögzíti, hogy a felszíni- felszín közeli kőzetrétegekben az évszakokkal és az időjárással kapcsolatosan a víztartalom 1,0-2,5 m mélységig változik. A felszínen Aw=10-20%-os víztartalom változás is felléphet, különösen finomszerkeze- tü laza kőzetekben, elsődlegesen agyagokban. Ha a talajvízszint magasabban van, akkor a felszíni víztartalom változás a kapilláris utánpótlódás miatt kisebb, az évszakok, ill. az időjárás változásával maga a talajvízszint is ingadozik. [4] Az irodalomban foglalt alapvetésekre figyelemmel jelen tanulmányban a csapadékhozam időbeli alakulása és a talaj- vízszint/ingadozás kapcsolatátvizsgáljuk. [4] 2. A kutatás során vizsgált terület A kutatás során a Mátra-Bükk, ill. a Mátra-Bükkalja területén gyűjtött adatok alapján vizsgáltuk a csapadék és talajvízszint alakulás/változás kapcsolatát. Olyan települések csapadékmérő állomásainak adatait gyűjtöttük ki a Vízrajzi Évkönyvből és az Országos Meteorológiai Szolgálat napi a- dataiból, amely településeken a talajvízkutak vízszintadatai is elérhetők voltak. Az elemzés során a havi, ill. az évi átlagos adatokkal dolgoztunk, az éves adtok alapján hoszszabb periódusok (5-20 év) változási tendenciáját is vizsgáltuk. A települések nevét, a csapadékmérő állomások, illetőleg a talajvíz-kutak azonosítás adatait, a vizsgált évek csapadék, illetőleg talajvízszint (terepszint alatti) mélység átlagos adatait a Mátrai Erőmű Zrt. részére kidolgozott [6] kutatási részjelentés adatait átvéve az I. táblázat tartalmazza.
