Hidrológiai Közlöny 2011 (91. évfolyam)
2. szám - Székely Ferenc: Éghajlati, víz- és hőáramlási folyamatok kölcsönhatása felszín alatti áramlási rendszerekben
48 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2011. 91. ÉVF. 2. SZ. emisszió AE = E { - E 0 változása olyan hőveszteség-csökkenésnek tekinthető, amely mérsékli a felszín, ezen keresztül pedig a talajvíz lehűlését. A fűtőmű leállítását követően ez az energia nyereség (emisszió csökkenés) a hődisszipációs trendhez képest felgyorsítja a termikus regenerációt. A kutakkal kinyert talajvízhő utánpótlódásának forrása tehát részben a lehűlt felszín által csökkentett mértékben visszasugárzott napenergia, vagyis az elnyelt külső energia visszatartott része. A AE értékkel csökkentett hőemisszió a kitermelt talajvíz magasabb hőmérséklete révén hasznosítható formában kinyerhető. Kombinált futő-hűtő rendszerek esetében a fenti hatás a hőmérséklet-változás mértékét mindkét irányban csökkenti, és a termikus regenerációt gyorsítja. A változó felszíni hőmérséklet mellett kisugárzott hőenergiát az FSH szoftver a fekete test hőemissziós törvénye alapján számítja. A vázolt hőmérséklet-változási folyamatokat egy panelház fűtőrendszerének tervezéséhez kapcsolódóan érzékeltetem. A hőszivattyús talajvízhő hasznosító rendszer 4 termelő és 6 nyelőkútból áll (Székely 2009). A talajvíz kezdeti hőmérséklete 13°C, a vizet 6°C mellett táplálják vissza. A modellezett 10 éves üzemelési időszak alatt nyáron csak melegvíz szolgáltatás, télen ezen kívül pedig fűtés történik. A változó hőigények következtében a kutak télen magasabb, nyáron pedig alacsonyabb vízhozammal üzemelnek. Ezzel összhangban a kitermelt víz hőmérséklete télen sülylyedő, nyáron pedig emelkedő trendet mutat. A második évtizedben az üzemelés szünetel, és a kutakat monoton hőmérséklet-emelkedés (termikus regeneráció) jellemzi. A természetes talajvíz-áramlás hatását valamint a felszín-hőmérséklet évszakos változását mérési adatok hiányában a modellezés nem tudta figyelembe venni. elteit idő d 3. ábra. Talajvíz-hő hasznosításnál várható hőmérséklet csökkenés és visszaalakulás A 4. termelőkút hőmérséklet idősorai a 3. ábrán láthatók. A nyelőkutakhoz viszonyított helyzetük függvényében a termelő-kutak eltérő lehűlési trendeket mutatnak, az üzemelési időszak végére számított átlag-hőmérsékletük 11,8°C. A hőemissziós hatás nélkül végzett korábbi szimuláció (Székely 2009) gyorsabb lehűlési trendet és alacsonyabb, 10,5°C átlagos záró hőmérsékletet eredményezett. Az ábra szerint a napenergiából származó kiegészítő fűtés következtében a termikus regeneráció viszonylag gyors. Ez azt igazolja, hogy a felszín közeli hőhasznosítás a nagyobb mélységben feltárt hévizekhez képest gyorsabban megújuló energiaformára épül. Rybach et al. (1999) modellvizsgálatai szerint (in: Mádlné Szőnyi 2006) ugyanis a hévíz-kutak környezetében kialakuló lehűlési idomok termikus regenerációja a hőtermelés leállását követő egy-két évszázadig is elhúzódik. A nagy mélységben feltárható geotermikus energia utánpótlódása a hő-kiegyenlítődésre korlátozódik, ezért a hasznosítás szempontjából ez viszonylag lassan megújuló energiaforma. 5. Klímaváltozás által okozott talajvízszint változás modellezése az EK Alföldön A részleteiben és hatásában jelenleg még nem tisztázott klímaváltozás számos tudományterület érdeklődésének a homlokterében áll. A hatásvizsgálat egyik lehetséges célja a várható talajvízszint változások előrejelzése. Kiteijedését és mélységét tekintve a modellezett terület megegyezik a 3. fejezetben vázolt modellezési tartománnyal. Természetes körülmények között a talajvízszint mélységét a domborzat, a szivárgás-hidraulikai paraméterek, a kőzetekben kialakuló áramlás és a függőleges talajvíz-forgalom TVF mellett a vízfolyások, tavak tápláló vagy megcsapoló hatása alakítja. A bemutatott elemzés két további alappillérre támaszkodik. a) A számításokhoz kezdeti feltételként szükség van egy állandósult talajvízszint mélység ismeretére, amely a klímaváltozás előtti, sokéves átlagban egyensúlyinak tekinthető talaj vízhelyzetet jellemzi. A kísérleti modellvizsgálathoz ezt az 1956—60 közötti időszak adataiból szerkesztett, majd modellezési eredményekkel megerősített felülettel (Székely 2006) adtam meg. A klimatikus változások módosítják a talajvízszint mélységét, de a korábbi klímaállapot visszatérésekor a talajvíz szintje is az eredeti értékre emelkedik vagy süllyed. b) A bemutatott kísérleti elemzésnél feltételeztem, hogy a talajvízszintet markánsan befolyásoló és szabályozó csatornák, kisvízfolyások, valamint folyók (összevontan vízfolyások) szintje a vizsgált időszakban nem változik. Ilyen feltételek mellett emelkedő talajvízszintnél a vízfolyásokba irányuló elszivárgás növekszik, a talajvízbe történő betáplálás pedig csökken. Süllyedő talajvízszint esetében ellenkező irányú folyamatok ébrednek. A vízfolyások és a talajvíz között áramló vízhozam megváltozását járulékos utánpótlódásnak, vagy megcsapolásnak nevezzük. Ezek a fluxusok mindkét irányban csökkentik a talajvízszint változásának sebességet és mértékét, vagyis mérséklik a klimatikus hatásokat. A modellezésnél egy feltételezetten szárazabb klíma hatását vizsgáltam, ami az évi átlagos beszivárgás állandósult, 5 %-os csökkenésében jelentkezik. A demonstrációs jellegű szimulációs vizsgálatnál eltekintettem a növényborítás és az evapotranszspirációs paraméterek klimatikus megváltozásától. A talajvízszint módosulását leképző változatban az FSH szoftver a függőleges talajvíz-forgalom változását a talajvíz -mélység ingadozáshoz kapcsolja. Mivel ennek kezdeti értéke mérési adatokból meghatározható, nincs szükség a kezdeti talajvíz-domborzat nehezen kivitelezhető, pontos modellezésére. A beszivárgás klimatikus eredetű csökkenése a modellben talajvízszint süllyedést okoz. Ezt a süllyedési trendet az evapotranszspirációs veszteség csökkenése, továbbá a (feltételezetten változatlan szintű) felszíni vizekből származó járulékos beszivárgás mérsékli. Ezek a fékező folyamatok tehát mélyebb szinten ugyan, de egy új egyensúlyi talajvíztükör kialakulását segítik elő. A 4. ábrán az 50 év elteltével várható, még nem állandósult talajvízszint süllyedés területi eloszlása látható árnyékolt ábrázolásban. Az egyenletes szürke tónussal jelölt területeken a süllyedés 1 cm alatti. A kismértékű talajvízszint változás oka az utánpótlást biztosító vízfolyások nagy sűrűsége és a kis talajvízmélység. A legnagyobb és leginkább változatos talajvízszint süllyedés a nyírségi hátság területén
