Földalatti víztározókkal menthetnénk meg a Homokhátságot az elsivatagosodástól
2023.08.16.Forrás: Másfél fok; Mádlné Szőnyi Judit – Hidrogeológus, az MTA doktora, az ELTE TTK Általános és Alkalmazott Földtani Tanszék habilitált egyetemi docense, a Tóth József és Erzsébet Hidrogeológia Professzúra kutatóközpont vezetője.
Az elmúlt több mint száz évben a Magyarországon lehullott éves csapadék összmennyisége szignifikánsan nem változott, de annak tér- és időbeli eloszlása a szélsőségek irányába tolódik el, a heves esőzések miatt lezúduló nagycsapadék pedig nem tud hatékonyan beszivárogni a talajba. Az ország nemcsak a folyókon tapasztalható korszerűtlen vízgazdálkodás miatt szárazodik és veszít vizet, de a megfigyelt felszínalatti vízszint csökkenése is több, mint 2 cm/év volt az 1986-2010 közötti időszakban. Amellett, hogy egyre több vizet veszünk ki mezőgazdasági, ipari és lakossági célokra, a hátsági területeken még nagyobb a veszteség (akár 10 cm is évente), mert a felszínalatti vizek a folyóvölgyek irányába mozognak. Ha nem változtatunk a jelenlegi vízgazdálkodási gyakorlaton, valamint nem törekszünk a csapadék helyben tartására, akkor a Homokhátságon teljesen ellehetetlenülhet a mezőgazdaság és csak a folyóvölgyek maradnak élhetők. Ez azonban nem szükségszerű, és már most rendelkezésünkre állnak költséghatékony, helyben is megvalósítható célzott felszínalatti vízpótlási megoldások, amiknek a hatékonyságát nemzetközi jó gyakorlatok is igazolják. A csapadék tetőkről és burkolt felületekről való összegyűjtése, kutakba juttatása, majd aszály idején onnan történő kinyerése nemcsak a vízhiányt enyhíthetné, de vízszintemelkedést is eredményezne a felszín alatt és az ökoszisztémák regenerációját is segíthetné. Természetesen csak úgy, hogy közben a bejuttatott víz megfelelő minőségét és hatását is ellenőrizzük. A felszínalatti vízkészlet egy korlátozottan megújuló erőforrás, ezért a vízkivételi gyakorlatok megváltoztatása nélkül nincs az az alkalmazkodási megoldás, ami hatékonyan segíthetne a helyzeten.
Az elmúlt több, mint száz évben a lehulló csapadék éves összmennyisége szignifikáns mértékben nem változott. Az éghajlati szimulációk trendjei alapján a nyári csapadék csökken, a téli viszont növekedni fog hazánkban. Ami a növények vegetációs időszakában várhatóan súlyosbítja a mezőgazdaság jelenlegi helyzetét. Mindezen fölül a szélsőséges csapadékesemények intenzitása (napi 10-20 mm-t meghaladó eső) és a gyakorisága is fokozódik. Mi több, a vegetációt minden harmadik kritikus tavaszi és nyári félévben aszály sújtja. Mindezek a trendek kedvezőtlenek a mezőgazdaság szempontjából, mert a lehulló eső nem tud lassan beszivárogni a talajba, hanem vagy lefolyik a területről csatornákon keresztül, vagy elpárolog.
Az Európát és hazánkat is sújtó 2022-es rekord aszályos év felkorbácsolta a téma iránti érdeklődést és felhívta az agrárium figyelmét is arra, hogy táji szintű vízvisszatartásra, komplex megoldásokra van szükség, amihez helyet is kell biztosítani a tájban. Hiszen az öntözés további fejlesztése ökológiai és gazdasági okokból csak korlátozott területen lehetséges. A vízhiányos tájban gazdálkodók maguk is felismerték a problémákat és igyekeztek földjeiken megtartani a csapadékot és a belvizet.
Jó hír, hogy egyre többet hallunk nagy folyóink mentén az árvízi víztöbblet helyben tartásáról, sőt a talaj jelentős víztározó képességéről is. Arról azonban kevesebb szó esik, hogy
a talaj alatt található víztartó rétegekbe is tározhatunk vizet. Mi több, a felszíni vízvisszatartáshoz képest kisebb párolgási veszteséggel, és onnan tartós szárazság idején újra ki is nyerhetjük a víztartalékot.
A mesterséges vízbetározás a csökkenő felszínalatti vizek szintjére is jótékony hatással lehet, hiszen országos szinten a felszínalatti vízszint csökkenése 2,24 cm/év (1986-2010). Ami azért is aggasztó, mert – összehasonlításképp – 10 cm vízszint növelés az alföldi kukorica termésátlagát 0,23t/év-vel növelhetné.
A rendelkezésre álló víztöbblet felszín alá juttatása, mint innovatív vízpótlási lehetőség alkalmazásához azonban vízföldtani tudásra van szükség, ezért ezt a kérdést járjuk körbe ebben az írásban az ELTE Tóth József és Erzsébet Hidrogeológia Professzúra felszínalatti vizekkel foglalkozó kutatásai alapján.
Kivesszük a felszínalatti vizet, miközben a klímaváltozás miatt az amúgy is épp átrendeződik
A vízszintek csökkenése a felszínalatti víz öntözési, ivóvízellátási célú túlhasználatának és az éghajlatváltozási folyamatok együttes következménye a világ számos régiójában nyomon követhető a NASA GRACE műholdjainak köszönhetően. A folyamat Magyarországon is megfigyelhető, azonban a vízszintcsökkenés mértéke nem egyenletes,
a kiemelt hátsági területeken, mint a Nyírség, Maros-hordalékkúp vagy a Duna-Tisza közén számottevő, akár a 10 cm-t is elérheti évente.
Ehhez képest a nagy folyók völgyében szignifikánsan kisebb a csökkenés, sőt egyes területeken minimális növekedés is megfigyelhető. Ennek oka, hogy a felszínalatti vizek a folyóvizekhez hasonlóan mozgásban vannak, de ennek mértéke néhány méter vagy centiméter évente. A mozgás iránya pedig a magasabb domborzati helyzetű területek felől a mély fekvésű folyóvölgyek felé tart, csakhogy szemünk elől elzártan.
Azaz a hátsági területekről a felszínalatti víz szintje alatt tovább áramlik a víz a folyóvölgyek irányába. Ez a hátságon rásegít a vízszint csökkenésre, míg a folyóvölgyekben némileg kompenzálja a csökkenést.
Ebbe a természetes rendszerbe avatkoztunk be, amikor csatornákat és vízkitermelő kutakat építettünk.
Természetesen a valóság ennél jóval összetettebb. Jó harminc évvel ezelőtt, amikor a vízszintek a mostaninál magasabban helyezkedtek el a hátságon, számos tó létezett, melyeket a közeli magaslatok felől odaáramló felszínalatti vizek tápláltak. Tehát a magasabban fekvő területektől a folyóvölgyek felé tartó regionális vízáramlás mellett sok kisebb, sekély lokális áramlási rendszer táplálta ezeket a magaslati vizes élőhelyeket. Ami nemcsak vízforrást jelentett az élőhelyeknek, de a tápláló felszínalatti víz kémiai jellege alakította azok szikes vagy lápos jellegét, ezáltal pedig az ottani ökoszisztémát.
Az éghajlati forgatókönyvek és a vízföldtani modellezés alapján a hátságon további vízszintcsökkenés várható az évszázad végéig.
A felszínalatti vízáramlási folyamatokat numerikus modellezéssel vizsgáltuk annak érdekében, hogy előrejelzést adjunk a várható vízszintváltozási trendekre vonatkozóan a Duna-Tisza közi hátságon és a kapcsolódó folyóvölgyekben. Az éghajlati előrejelzések alapján
a felszínalatti vizekbe történő csapadék beszivárgás várható mennyisége nyolcvan éven belül egyharmadára csökken a Duna-Tisza közén. Ez pedig a Hátságon a vízszint további háromméteres csökkenését vetíti elő.
S itt nem is számoltunk az öntözési célból kivett víz mennyiségének növekedésével, ami további vízszintcsökkenéshez vezet. A kutatás legmeglepőbb eredménye, hogy nemcsak vízszint, hanem azzal párhuzamosan a korábbi semlyékeket (időszakosan vizenyős terület) tápláló helyi áramlási rendszerek teljes eltűnése is bekövetkezhet.
Ami oda vezet, hogy a felszínalatti vizek a hátságtól a folyóvölgyek felé fognak áramlani mélyen a felszín alatt.
A talaj, a korábbi tavak és felszínközeli víztestek, ökoszisztémák végképp elveszítik kapcsolatukat a felszínalatti vizekkel és eltűnésük prognosztizálható.
Ezzel párhuzamosan a jelenlegi mezőgazdasági gyakorlat is teljességgel ellehetetlenül. Ezen trendek alapján a folyóvölgyek maradhatnak élhetők és itt folytatható az élelmiszertermelés.
A földalatti víztárolás mentheti meg a Homokhátságot az élhetetlen jövőtől?
Kis túlzással ezt állíthatjuk. Számos nemzetközi tapasztalat áll rendelkezésre fejlett és fejlődő országokból (Spanyolország, Ausztrália, USA, India, Kína, Pakisztán stb.), ahol a problémák már korábban jelentkeztek és a célzott felszínalatti vízpótlás (Managed Aquifer Recharge-MAR) jelentett ezekre megoldást. Hazánkban is működnek már mintaterületi felszíni vízmegtartó rendszerek.
A MAR-ok újdonsága, hogy a felszíni víz összegyűjtés és megtartáshoz hozzákapcsolják a felszínalatti víztartók (homok, kavics) kínálta térrészt, azaz a felszíni és felszínalatti tározók együttes használatában gondolkodnak. Előnyük, hogy kialakításuk többnyire nem igényel nagy mérnöki beavatkozást a környezetbe, hanem a rendszerek települési vagy lakossági szinten is megtervezhetők és kivitelezhetők. S ezáltal a kockázatok is könnyebben értékelhetők és kezelhetők.
A Duna-Tisza közi hátságon a csapadékvíz az egyetlen helyben gyűjthető és használható vízforrás.
Természetesen a településeken rendelkezésre álló tisztított szennyvíz kísérleti felhasználása is felmerülhet a jövőben a MAR céljaira. Egyelőre csak az esővíz visszatartásával kapcsolatban kezdtük meg vizsgálatainkat. Az esővízgyűjtés sok évezredes múltra tekint vissza, ami új, az az összegyűjtött víz közvetlen felszín alá juttatása sekély kutakba történő bevezetéssel. Két lehetőség kínálkozik:
- a tetővízgyűjtés és
- a burkolt felületekről lefolyó víz összegyűjtése és koncentrált felszín alá juttatása.
Igazán lokális megoldások a problémára, amikhez azonban a helyi emberekre is szükség van
Kutatásaink első lépéseként Kerekegyháza, mint hátsági kisváros tekintetében a tetővíz összegyűjtés lehetőségét és annak kockázatát elemeztük egy több éves terepi kísérlet és numerikus szimuláció segítségével. Mi e koncepció előnye? A tetővíz koncentrált vízszinthez juttatása révén a beszivárgási folyamat és a párolgási vízveszteség is csökkenthető. Nagy csapadékú időszakban így hatékonyan tudjuk tározni az egyébként veszteségként vagy károkozóként jelentkező vizet. Ezzel átmenetileg megemeljük a felszínalatti vízszintet, majd később, száraz időszakban, kutakon keresztül ismét kinyerhetjük a többletvizet.
A 2020 januárjában megkezdett kísérlet eredményei az ásott kútba juttatott víz vízszint emelő hatását és a sekély felszínalatti víz minőségének jelentős javulását mutatták mind az összes oldott anyagtalom, mint pedig a fő és nyomelemek tekintetében. Az ásott kút vizében megjelent ugyan a cink az esővíz ereszcsatornán (bádog) át történő bejuttatásának tulajdoníthatóan, de a körülötte kialakított ideiglenes megfigyelő objektumokban jelenléte nem volt kimutatható.
A rendszer működésének fenntartása érdekében az ereszcsatorna és az ásott kút aljának éves tisztítása mindenképpen szükséges. A mennyiségi potenciált tekintve a vizsgált kúton keresztül bejuttatott éves víz mennyiség 40m3 volt. Ezt a mért értéket a település tetőfelületeire vonatkoztatva
éves szinten több mint 280 ezer m3 többletvíz lenne közvetlenül bejuttatható a település alá, ami elvben ~20 cm vízszintemelkedést okozhatna
30 százalékos kőzet pórustérfogat mellett, és ha a veszteségekkel és az eláramlással nem számolunk. Ez az érték a valóságban természetese kisebb, viszont az utakról lefolyó víz koncentrált bejuttatásával számottevően növelhető lenne. De itt már szükséges az előtisztítás (szűrés, olajleválasztás), a vízminőség előzetes ellenőrzése és a hatások utólagos nyomon követése annak érdekében, hogy sem mennyiségi, sem minőségi értelemben ne eredményezzen kedvezőtlen hatásokat.
Ilyen szűrési funkció építhető be vízlefolyási útvonalak mentén a víz felszín alá juttatása előtt egyes egyéb természetalapú megoldásokkal kombinálva, mint a biológiai alapon működő elfolyók és esőkertek (pl. SuDS – vagy Sustainable Drainage Systems), ahol élő rendszerek biztosítják a szennyeződések felfogását, lebontását.
Ezek az egyszerű megoldások a hátság valamennyi településén a lakosok körében és önkormányzati szinten megvalósíthatók a jó gyakorlatok és a kockázatok szükséges megismertetése mellett.
Mi történik a településeken a felszín alá bejuttatott vízzel, hogyan segítheti ez a hátsági vízgazdálkodást?
A bejuttatott víz aszályos időszakban a település céljaira ismét kinyerhető és felhasználható. Emellett ezzel a megoldással nemcsak helyi vízszintemelkedés érhető el, de a vízáramlás irányába eső közeli mély fekvésű területekre is eljut a vízszintemelkedés hatása. Kerekegyházától nyugatra található a Kondor-tó, ami 1987 előtt még vadregényes vízi világ volt, de a tavat érintő csatorna megépítése után hamarosan a tó kiszáradt.
Egy 2023-ban publikált modellezési tanulmányunkban rámutattunk, hogy a Kerekegyházán (beáramlási terület) potenciálisan összegyűjthető csapadékvíz felszín alá juttatásával a vízszint nemcsak a település alatt fog megemelkedni, hanem a hatás a vízmozgás irányába eső Kondor-tó alatt (kiáramlási terület) is jelentkezik, ami hozzájárul a terület regenerációjához. Bár a célzott felszínalatti vízpótlás Magyarországon még nem elterjedt gyakorlat, de mint technológia világszerte ismert és széles körben alkalmazott. Az ELTE által szolgálati találmányként elismert innováció lényege, hogy ezt a technológiát a természetes vízáramlások helyreállítása érdekében alkalmazzuk. Azaz a módszer természetalapú megoldásnak (Nature Based Solution) minősíthető.
E megoldás előnye, hogy a vizes élőhelyet az eredeti felszínalatti táplálási útvonalon „kelti életre”, így annak vízminősége is a vízszint-süllyedés előtti állapotot rekonstruálja. „Okos megoldás” abban az értelemben, hogy a legkevesebb bejuttatott vízzel a legnagyobb hatást tudja elérni. E megoldás jelentőségét az adja, hogy a vizes élőhelyek és ökoszisztémák megőrzése kiemelt jelentőségű emberi egészségünk és a táj szolgáltatásai szempontjából. De a helyi mezőgazdaság számára is mérhető haszonnal jár.
Tálcán kínált megoldás az alkalmazkodásra
A vízproblémák napjainkban fokozódnak. A technikai, mi több a természetalapú megoldások is rendelkezésre állnak, de elköteleződés és a probléma jelentőségét értő szándék is kell azok alkalmazásához. A csapadékeloszlás trendjei és a szélsőséges események fokozódása megkívánja hazánkban is a vizek helyben tartását, megőrzését és céltudatos hasznosítását. Ehhez a MAR, mint a felszínalatti és felszíni vízvisszatartást együtt szolgáló megoldás tálcán kínálja a lehetőséget. S ha a technikát természetalapú megoldásként használjuk, akkor lehetőségünk van arra, hogy a természeti rendszerekhez, a tájba illeszkedően alkalmazkodjunk az elkerülhetetlen változásokhoz.
De arról sem szabad elfelejtkezni, hogy a láthatatlan, ámde korlátozottan megújuló felszínalatti vizekből történő vízkivételek tudatos priorizálása és a vízpótlási, vízkitermelési folyamatok nyomon követése, a vízminőség hosszútávú megőrzése nélkül a legjobb alkalmazkodási megoldás sem vezethet eredményre.
Ehhez szükséges megérteni a felszínalatti vizek összetett rendszereit. Ez vezethet oda, hogy a Kárpát-medence felszínalatti vizeit ne statikus és kimeríthetetlen, jórészt a felszíni vizektől független vízmedenceként vizionáljuk a harmadik vízkorszak küszöbén.
A kutatás az Éghajlatváltozás Nemzeti Multidiszciplináris Laboratórium RRF-2.3.1-21-2022-00014 számú projekt keretében valósul meg.
Készült Trásy- Havril Tímea posztdoktori, Garamhegyi Tamás és Szabó Zsóka doktori kutatási eredményeinek valamint Pinke Zsolt és munkatársai kutatási adatai felhasználásával.
