A Dunántúli-khg. és a bányászati célú karsztvízszint-süllyesztés

1. A Dunántúli-khg. és a bányászati célú karsztvízszint-süllyesztés A DKH geológiája és hidrogeológiája A szén- és bauxitbányászat története A vízkiemelés szükségessége, mértéke és hatása A bányabezárások következményei A jövő

2. Rövid témaösszefoglaló • szén- és bauxitbányászat 1950-1990 • évtizedeken át tartó intenzív karsztvízkiemelés • helyenként 100 m-t meghaladó vízszintcsökkenés • 1990-től visszatöltődés

4. Geológiai háttér • a két markáns lineamentummal (Rába-, ill. Balaton-vonal) határolt Pelsoi-egység része • alapját gyengén metamorfizálódott paleozoós kőzetek adják, melyre a felsőpermtől a mezozoikum végéig 3-4 km vastag üledékes rétegsor rakódott • ebből mind vastagságát, mind vízkészletét tekintve a legjelentősebb a felsőtriász karbonátos rétegsor (Fődolomit és Dachstein Mészkő, az előbbi a legnagyobb felszíni elterjedésű, illetve az ún. főkarsztvíztároló)

5. Dachstein Mészkő (200-800 m) vízrekesztő márgák, mészkövek Fődolomit (1000-1100 m) karni márgacsoport, 5-600 m (Veszprémi Márga) diploporás dolomit, kb. 1000 m (Budaörsi Dolomit)

6. a triász végén kiemelkedés → üledékhiány, de a jura-kréta folyamán végig jellemzőek az intenzív szerkezeti mozgások, lepusztulási és üledékképződési időszakok váltakozása → blokkosodás, feltolódás, diszkordancia, eróziós felszínek • ennek során kialakultak a nagy vertikális vízvezető képességű repedésrendszerek, illetve többszöri karsztosodás játszódott le (horizontális vízvezető képesség kialakulása • + középsőkrétától bauxitképződés (feltétele: klíma + morfológia - üledékcsapdák), ill. barnaszén megjelenése (Ajka)

8. a paleogén elejére egy lepusztult, blokkosodott tönkfelszín alakult ki • az eocénben 3 transzgresszió jellemző: peremeken, lagunákban, medencékben, karsztlápokban változatos üledékes összlet • szenes agyag, szén, édesvízi mészkő, brakkvízi üledékek • Budai-hg., Pilis, Gerecse, Bakony: eocén mészkövek • a magasabb térszíneken folyamatos lepusztulás, mely az eocén végétől általánossá vált („oligocén-denudáció”) • eocén széntelepek áthalmozódása (Dorog, Tatabánya) • miocén, pannon: több 100 m vastag változatos üledéksor, szenes összletek is (Várpalota)

9. A DKH karszthidrológiája – vertikális kapcsolatok • a sztratigráfiának köszönhetően a karbontól a pannonig 10 karsztvíz-emelet különíthető el, közöttük (részben) vízzáró összletekkel (pl karni márgacsoport) • vastagságát és kiterjedését tekintve is legjelentősebb a Fődolomitban tározódó karsztvíz, neve: „főkarsztvíztároló” • számos területen átlóg a Dachstein Mészkőbe, vagy akár az eocén nummuliteszes mészkőbe • jobbára mélykarsztként működik • felette lévő emeletek jobbára sekélykarsztok

10. Karszthidrológia – a regionalitás feltételei • mészkövek és dolomitok „kettős” porozitása: a tömör kőzet 1 % körüli porozitással rendelkezik (mátrix porozitás) és rossz vízvezető, DE már a mikrorepedések is nagyságrendekkel több vizet szállítanak • a DKH-ben a jelenlegi vízszállító képesség kialakulásában a tektonikus átdolgozottságnak és a paleokarsztosodásnak volt nagy jelentősége • tektonizmus: (mikro)repedéshálózatot hoz létre, illetve vertikális elmozdulások mentén jelentősebb hasadékrendszert + elősegíti a karsztosodást • karsztosodás: nagy vízvezető képességű (horizontális) járatrendszereket alakít ki

11. Következmények (főkarsztvíztárolóra): • nagy mélységbe leszivárgó, majd hőlift elven felszálló langyos, illetve meleg források • oldalirányban összefüggő, a Bakonytól a Budai-hg-ig egymással kommunikáló karsztvízszintek (Balaton-felvidék nem része) • vízbetörés-veszély megítélésének nehézségei

12. Ad 1: áramlási rendszerek főbb típusai hidegvizes leszálló forrás: Móri-ároktól É-ra csak a zámolyi Nagy-forrás ilyen általánosan elterjedt: Tapolca, Tapolcafő, tatai Fényes-források, Tóforrás, budai források egyrésze (18-26 fok) budai hévforrások: Rudas-, Rácz-, Gellért- és Lukács-fürdő (40-50 fok)

13. Ad 2: • a vertikális elmozdulásoknak köszönhetően sokszor egymás mellett más-más kőzetek a befogadói a főkarsztvíznek • lesüllyedt, üledékkel befedett rögöknél nyomás alá kerülhet • bármely áramlási rendszer megváltoztatása a szomszédos rendszerekre is hat • áramlási szűkületek, áramlási gátak előfordulhatnak • ÉK – DNy kettőse (határ: Móri-árok)

14. Ad 3: vízbetörésveszély • dolomitban nem ismertek fejlett karsztos járatrendszerek, ennek ellenére a mikrorepedéseknek és a szelektív oldódásnak köszönhetően óriási vízmozgás képzelhető el • előidézője: furat vagy bányavágat készítése + a porlódó dolomit mechanikai szétesése • előjelek: a kőzet „izzadása” • mészkőben a vízveszély jobban kalkulálható, itt mutat összefüggést a karsztosodás mértékével (ezért általában a felszín közelében nagyobb a veszély a kisebb hidrosztatikai nyomás ellenére is)

15. A DKH természetes vízháztartása • ma sem ismert teljesen, mivel megbízható adatokkal csak azóta rendelkezünk, mióta intenzív antropogén beavatkozás van • a beszivárgási területek alábecsültek voltak, a fedetlen karsztos térszínek kiterjedése sokkal kisebb vízbevételt jelentene, mint amit a forráshozamok, a vízkitermelések és a karsztvízszint-változások alapján számoltak • a főkarsztvíztároló kiterjedése 10.000 km2, ebből kb. 1460 km2 van a felszínen (DKH: 6200 km2) • évente kb. 180 mm beszivárgás → 500 m3/perc

16. éves szinten max. 180 mm-es beszivárgással számolhatunk (!!!!) • ez az 1460 km2-es nyílt karszton 500 m3/perces utánpótlódást jelent • értelemszerűen természetes körülmények között a megcsapolások éves átlaga is ennyi volt

17. A szénbányászat története • 1780 és 1805 között Sárisáp, Dorog és Vértessomló környékén megindul a szénbányászat, illetve a tudatos kutatás • XIX. sz. elején kiterjedt kutatás, az eocén szénvagyon felismerése – Esztergom-Dorog környéke, sorozatos vízbetörések történnek • 1890-es évek: Tatabányai-szénmedence beindulása • 1920-28: Nagyegyháza-Mány-Csordakút megkutatása, majd pihentetése Tatabánya tartalék vagyonaként • 1930-as évek: Zirc, Bodajk, Dudar, Csetény

18. 1950-es évektől Nagyegyháza-Csordakút térségében jelentős kutatás, majd termelés – exponenciálisan növekvő vízkivét (1985: kb. 300 m3/perc) • a pontosan nem definiált „eocén program” néven híresült el a következő néhány évtized új szénbányanyitási hulláma • a ‘80-as évek válsága mellett az intenzív vízkitermelés káros hatásaitól való félelem (budai termálkarszt, Hévízi-tó elapadása) is hozzájárult a DKH szénbányáinak bezárásához

19. A bauxitbányászat • Trianon után került előtérbe a DKH bauxitkincse • a II. vh végére a legjelentősebb felszíni és felszín közeli készletek ismertté váltak • 1949-ig a bauxittermelés 86 %-a külszíni, ez 1993-ra 19 %-ra csökken • mélyművelésű bauxitbányák terjedése → vízveszély (pl. 1948, Kincsesbánya – 1,5 m3/perc vízkiemelés vált szükségessé) • 1970: 146 m3 vízemelés, ebből 111,8 m3Nyirádon • 1987-es csúcs: 300 m3/perc

21. A bányászati célú vízkiemelés • a mélyszinti művelés során az akár 400 m mély aknák értelemszerűen a karsztvízszint alá mennek • a szivárgó vizekkel lehet kalkulálni • sokkal veszélyesebb a táróval/aknával elvékonyított kőzetrétegek mechanikai összeomlása, illetve a vízrekesztő üledékek harántolása → vízbetörés • akár 35-40 báros hidrosztatikai nyomás is előfordulhat • ld. korábban: dolomit ↔ mészkő

22. Dorogi-medencében 1873-tól kezdődően nagyobb vízbetörések, de a XX. sz. elejétől Tatabányán is általánosak • 1926-ban a nagyegyházi Bethlen-akna terveiben már 15 m3/perces vízbetörés kivédésére is felkészülnek • 1948-ban Szádeczky-Kardoss E. rámutat az egységes, regionális karsztvízszintre → vízbetörésre mindenütt számítani lehet • a bányaművelés közben jelentkező vizek kiszivattyúzása helyett különböző megelőző, illetve egyidejű vízszintsüllyesztések terjednek el

24. A vízkiemelés mértéke • 1945-ben a bányászati vízemelés évi átlaga még csak 35 m3/perc, a természetes forgalom 7 %-a • 1950: 71 m3/perc, 1955: 146 m3/perc 1965: 388 m3/perc 1985: 621 m3/perc • forrásokkal és ivóvízcélú kivétekkel együtt 1967-1987 között 700-800 m3/perc közötti értéken állandósult (éves átlagos bevétel 500 m3/perc)!!! • a kiemelés jellemzője, hogy néhány bányászati körzetre koncentrálódik, de a hatása regionális

26. A vízkiemelés hatása 1960-as évek második felétől tartósan negatív vízmérleg!!! • Források elapadása, ill. hozam- és hőmérsékletcsökkenése (?) • Több 10 m-es, de helyenként 100 m-t meghaladó regionális karsztvízszintsüllyedés lokális depressziókkal • Mesterséges vízfolyások létrejötte, vagy természetes vízfolyások hozamnövekedése • Egyes felszíni és felszín alatti áramlási irányok megfordulása

27. vízkivét beszivárgás 1951-2005: 518 m3/perc 1970-2005: 466 m3/perc vízcsere ld. 4. pont vízmérleg

28. Tapolcafői-forráscsoport 82.944 17 1970 Fényes-források 100.000 21 1973 DE: langyos források hőmérséklete NEM csökkent a hozamcsökkenés ellenére sem budai meleg forrásoknál nem bizonyítható a bányászati vízkiemelés hatása (ld. korábbi ábra az áramlási rendszerekről)

29. Nagyegyháza-Csordakút

30. 1990 Nagyegyháza-Csordakút

31. Eredeti állapot Nagyegyháza-Csordakút

33. Vízcsere a főkarsztvíztároló és a vele érintkező felszíni és felszín alatti víztestek között • oldalirányú, illetve karsztvíz-emeletek közötti csere • direktben nem mérhető, szivárgáshidraulikai paraméterek alapján számolható/becsülhető • fekü és horizontális határolók vízzárónak tekinthetők (metamorfitok, homokkövek), csak az emeletek között és a felszín közeli peremeken lehet vízforgalom • eredeti állapot: főkarsztvíztároló táplálta a környezetét, ez 1970-től megfordult

34. 1990 Duna: 102-103 m 1990 1950 1950 1990 1990 Vértes DK-i előtere ↔ pannon rétegek DNy-Bakony, Keszthelyi-hg ↔ pannon rétegek 1950 Eger-víz: 1950: megcsapolás 1990: rátáplálás 1990 1950

35. A főkarsztvíztároló vízcseréje

36. A bányabezárások következményei • 1990: Nagyegyháza, Nyirád bezárása, vízkivét 300 m3/perccel csökkent • 1996: Várpalota, 1999: Kincsesbánya, Dudar, 2002: Mány, 2003: Balinka, Lencsehegy, 2004: Fenyőfő, Ajka • bányavízemelés napjainkra 10 m3/perc alá csökkent • de az egykori aknákból, kutakból ivóvízcélú kiemelés maradt (Nyirád 20, Tatabánya 28, Kincsesbánya 15 m3/perc) • vízmű- és egyéb kutak vízkivétele is 1990-től kb. felére esett vissza • források 72, kutak 142, együtt 2005-ben 214 m3/perc megcsapolás volt (valószínű több – illegális kutak)

37. 1990-től megkezdődött a visszatöltődés: depressziók gyorsabban, máshol lassabban • beszivárgás 4-600 m3/perc között a csapadék függvényében (mélypont: 2003) • peremekről (Duna, pannon rétegek) még 2004-ig (!) egyre csökkenő betáplálás • források újraindulása 1990-es évek közepétől (1999: dunaalmási Csokonai-forrás, 2002: tatai Fényes-források), jelenleg is növekvő hozamok • Hévíz: 1996-ig növekedés, azóta csak ingadozás (regenerálódás megtörtént, egyéb hévízkivételek szerepe) • Balaton-felvidék és budai termálkarszt nem érintett

38. vízkivét beszivárgás vízcsere vízmérleg

40. Nagyegyháza-Csordakút

41. A jövő • 1960-as évektől szimulálják a várható változásokat, 1976-ban készült el a Bányászati Kutató Intézetben a főkarsztvíztároló hidrodinamikai modellje, ‘80-as évek végén az ún. DKH-modell (VITUKI), jelenleg ez működik, aktualizált adatokkal van lehetőség előrejelzésre (MODFLOW) • 2030-ig készült előrejelzés • mi várható?

42. jelenleg még 10-20 m-rel maradnak el a karsztvízszintek az eredetitől, hegységekben jobban, peremeken alig • várható még néhány m-es emelkedés, illetve egyes források újraindulása, de a természeteshez közeli állapot NEM fog visszaállni, mivel regionális vízellátó művek épültek ki, melyek a természetes forrásmegcsapolások helyett máshol és koncentráltan emelik ki a karsztvizet (depressziók) • sok kisebb kút is hozzájárul a regionális vízszint alacsonyabb szinten történő állandósulásához • források kisebb hozammal, és a beszivárgás változásaira érzékenyebben reagálva állandósulnak

43. 15-20 éven belül várható egy új egyensúlyi állapot létrejötte, konkrétumok: • Hévízi-tó: max. 30 m3/percet jósolnak, ha sikerül „megfogni” a pozitív, illetve illegális kutak elfolyását, vízkivételét • Tapolcafő: rátelepült vízműkút (6-7 m3/perc) + nyirádi kiemelés (20 m3/perc) miatt 2020-ig nem várható újraindulás • Fényes-f: 2020-ra duplájára, 25 m3/percre nőhet • Tata: pannon fedőrétegek beépültek, várhatóan túlnedvesedési problémák fognak jelentkezni • Tata, Öreg-tó: fel kell újítani a vízelvezető rendszert

45. Budai források: • északi langyos források: növekvő hozamok, pl. Római-fürdőnél 2004-ben 2 m3/perc túlfolyás volt, 2020-ra 8 m3/perc várható • termálforrások: 8-10 0C-os hőmérsékletemelkedés 2000 óta, talán a helyi vízkivét visszaesése, és nem a főkarsztvíztároló regenerálódása játszik szerepet További következmények: • állandósuló, megbízható forráshozamok • vízfolyások, vizes élőhelyek újraéledése

46. Felhasznált irodalom, ábrák jegyzéke • Felszín alatti vizeink kutatása, feltárása, hasznosítása és védelme. Szemelvények a kutatás és oktatás intézményeinek munkáiból. 1.a kötet: Karsztvízkutatás Magyarországon (szerk: Liebe Pál). Balatonfüred, 2003. • Bányászati karsztvízszint-süllyesztés a Dunántúli-középhegységben (szerk: Alföldi László, Kapolyi László). MTA FKI Budapest, 2007.