Transcript diffuz_vgy terheles, szabalyozas

VÍZGYŰJTŐKRŐL SZÁRMAZÓ TERHELÉS
MEGHATÁROZÁSA ÉS A SZENNYEZÉS
CSÖKKENTÉSE
MŰSZAKI ÉS SZABÁLYOZÁSI ESZKÖZÖK
SZENNYEZŐ FORRÁSOK
Pontszerű szennyezők:
• A szennyező hatás koncentráltan éri a befogadót
• Mérhető, ellenőrizhető
• Legtöbbször időben állandó
• „Csővégi” eljárások alkalmazhatók
Nem pontszerű (megoszló, diffúz):
• A szennyezés helye nem lokalizálható, vonal
mentén, víz felszínén
• Kis koncentrációban, nagy területről
• Erősen függ a hidrológiai viszonyoktól (csapadék,
lefolyás)
• Folyamata: forrás – transzport valamely közvetítő
közeg útján (légköri kiülepedés, felszíni lefolyás,
felszín alatti lefolyás, talajerózió)
• Beavatkozás: elsősorban a keletkezés helyén
Diffúz terhelés modellezése
Terhelés meghatározása:
Emisszió  transzport (terepi, mederbeli)  anyagáram
(vízgyűjtő kifolyási pontján)
 Mérési lehetőség: pontforrások,
mederben mért anyagáram
 Modellek: empirikus és fizikai
(folyamat) alapú
o Nagy léptékű, összevont paraméteres →
nem ad információt a térbeli
változékonyságról, BMP tervezésre nem
alkalmas
o Dinamikus, osztott paraméteres modellek
→ hatalmas adatigény
A vízgyűjtő tervezés kulcs eleme
a diffúz terhelések ismerete.
A hiányzó kapcsolat problémája
FORRÁSOK
TRANSZPORT
A VÍZGYŰJTŐN
TRANSZPORT
A FOLYÓKBAN
BEFOGADÓ
(TÓ, TENGER)
A visszatartás mértéke a „szállítási”
távolsággal (vagy a tartózkodási/levonulási
idővel) növekszik.
Visszatartás helye:
(i) a vízgyűjtőn, mielőtt a szennyezés
eléri a felszíni vizeket,
(ii) a mederbeli levonulás közben
A szállítás során fellépő veszteségek miatt a
vízgyűjtőn lévő források hozzájárulása a tavak
terheléséhez csak akkor számszerűsíthető, ha
képesek vagyunk a víz és az általa közvetített
tápanyag térbeli mozgása alatt lejátszódó
folyamatok leírására. Ezeknek az ismereteknek
hiányában – melyet az irodalom a „hiányzó
kapcsolat problémájának” nevezett el
(Jolánkai, 1984) – a terhelés meghatározására
csak becsléseket végezhetünk.
VÍZGYŰJTŐRŐL SZÁRMAZÓ TERHELÉSEK
MEGHATÁROZÁSA A MÉRÉSEKRE TÁMASZKODVA
L4
L3 = (L4 + L31 + E3) a3
L31 E3
L22
L21 = (L22 + L211 + E21) a21
L3
E21
L211 L21
L2 = (L3 + L21 + E2) a2
L12
E11
E2
L11
L2
L111
L11 = (L12 + L111 + E11) a11
L1 = (L2 + L21) a1
L1
– ellenőrzési pontok
Li – mért terhelés (anyagáram)
Ei – vízgyűjtőről származó terhelés (emisszió)
ai – átviteli tényező (transzmisszió) (1-a = visszatartás a mederben)
Terhelés számítása:


Li   Li 1   Lim   Eij ai
m
j


Li – Anyagáram az i-dik ellenőrzési ponton
m – mellékfolyók száma az i-dik szakaszon
E – az i-dik szakaszt érő vízgyűjtő eredetű terhelés (emisszió)
j – emissziós források száma az i-dik szakaszon
a – az i-dik szakaszon érvényes átviteli tényező
np
np
Ei   Lkp kp   Lnp

L
n
n
n ln An
k
n
– pontszerű szennyezőforrás (t/év)
p – pontszerű forrás transzmissziós tényezője (-)
Lnp – diffúz szennyezőforrrás (t/év)
L – fajlagos területi terhelés (t/ha,év)
A – a fajlagos terheléshez tartozó vízgyűjtőterület (ha)
np – diffúz terhelés transzmissziós tényezője (-)
( 1-  = visszatartás a vízgyűjtőn)
Lp
Diffúz terhelések becslése
 Fajlagos területi terhelés („unit areal load”)
 Statisztikai modellek (szennyezőanyag
kibocsátás, területi és hidrológiai jellemzők
és a kontroll szelvényekben mért
anyagáramok kapcsolata)
 Dinamikus modellek (felszíni, felszín alatti
lefolyás és transzport)
Fajlagos területi terhelés jellemző értékei (kg/ha/y)
Területhasználat
KOI
ÖN
ÖP
N/P Forrás
Mezőgazdasági
terület
Legelő
Erdő
Szőlő,
gyümölcsös
Városi terület
0.7-53
48-275
10-20
20.6
29.6
1.1-5.3
13-28
1.1-3.3
31.8
16.6
1.4-33
8-10
43
3.6
0.1-260
38-67
20.6
29.6
2-9.7
260-1050 6-10
282
19.7
0.7-8.2
0.25-1.35
0.79
0.3-0.5
0.02-0.5
0.55
0.02-1
0.02-1
0.3
0.8-20
0.8-201
0.79
0.5-1.5
1.1-5.6
2.7
6.1
18.8
37.5
8.0
8.5
30.2
33.7
17.6
12
12.5
5.2
37.5
5.8
2.4
7.3
1. VITUKI, 1996, 2. Jolánkai, 1984, 3. JICA, 1998
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
Statisztikai modellek
Német példa: MONERIS: Modelling of Nutrient
Emissions
in
River
Systems
(Institut
für
Gewasserökologie, Berlin)
 > 500 (1000) km2 vízgyűjtők
 5-10 éves átlagok
 GIS támogatás
 Figyelembe vett folyamatok:
Pontszerű források,
Légköri kiülepedés,
Lemosódás,
Erózió,
Városi lefolyás,
Drénrendszerek,
Talajvíz.
 Tápanyag visszatartás a vizekben
Duna vízgyűjtőre készített becslés
(MONERIS, Behrendt et al, 2003)
Duna vízgyűjtőre készített becslés
(MONERIS, Behrendt et al, 2003)
Országos terhelés becslés eredménye (Összes N, Összes P)
1%
13%
8%
9%
2%
Felszíni oldott
13%
6%
Felszíni partikulált
Felszín alatti oldott
Települési felszíni
oldott
4%
14%
Települési
partikulált
TP: 3 kt/év
TN: 20 kt/év
Települési felszín
alatti oldott
13%
57%
60%
[kt P/a]
20
Diffuse
16
Retention
Mass flux [kt P/a]
Országok hozzájárulása
a Duna vízgyűjtő
összes N és P
terheléséhez
67.8
Background
Point source
12
Effluent
load
River load
8
23.5
4
0
D
A
CZ
SK
H
SL
SLO
HR
BH SCG
SM
RBH
RO
BG
MD
UA Basin
Total
HIDROLÓGIAI ALAPÚ MODELLEK ELVI SÉMÁJA
VÍZGYŰJTŐ EMISSZIÓS MODELL
HIDROLÓGIAI
ALMODELL
ERÓZIÓS
ALMODELL
SZENNYEZŐANYAG
FORRÁS ÉS TRANSZPORT
ALMODELL
BEFOGADÓ
VÍZMINŐSÉGI
MODELLJE
VÍZMINŐSÉG
A KIFOLYÁSI
SZELVÉNYNÉL
HIDROLÓGIAI ALMODELL
P, S
VÍZMÉRLEG-EGYENLET
I1
ET
Qs
Qi
R
I2
Ql
Qb
Ql
Qc
Qd
ERÓZIÓS ALMODELL
Csapadék
VÍZGYŰJTŐN MARADÓ
Kiülepedés,
HORDALÉK
Tározódás
Felkeveredés
KIMOZDULÓ
TALAJSZEMCSÉK
MOZGÓ
HORDALÉK
Felszíni
lefolyás
Eróziós
potenciál
Szállítódás
MEDERBE BEKERÜLŐ
HORDALÉK
TRANSZPORT ALMODELL
TRANSZPORT ALMODELL
Légköri
kiülepedés/fixáció
Elillanás
Trágyázás
Aratás
Lemosódás
Erózió
Szerves
Immob./Miner.
Oldott szervetlen
Szorpció/Deszorpció
Kicsapódás/Oldódás
Kimosódás
Aktív
partikulált
Inaktív
partikulált
2003.09.11
2003.05.11
2003.01.11
Össz.P terhelés
2002.09.11
2002.05.11
2002.01.11
2001.09.11
2001.05.11
2001.01.11
2000.09.11
12%
2000.05.11
2000.01.11
1999.09.11
1999.05.11
1999.01.11
1998.09.11
1998.05.11
1998.01.11
1997.09.11
1997.05.11
1997.01.11
1,000
1996.09.11
1996.01.11
2003.09.01
1996.05.11
76%
1995.09.11
2003.05.01
0
2003.01.01
1995.05.11
20
2001.09.01
30
1994.01.11
2002.01.01
1994.05.11
2002.05.01
1994.09.11
2002.09.01
1995.01.11
40
TP anyagáram [g/s]
70
2001.05.01
Lefolyás
2001.01.01
2000.09.01
2000.05.01
2000.01.01
1999.09.01
1999.05.01
1999.01.01
1998.09.01
1998.05.01
1998.01.01
Számított
1997.09.01
50
1997.05.01
Mért
1997.01.01
1996.09.01
1996.05.01
1996.01.01
1995.09.01
1995.05.01
60
1995.01.01
1994.09.01
1994.05.01
1994.01.01
Vízhozam [m3/s]
Zala vízgyűjtő
3%
9%
TISZTÍTOTT SZENNYVÍZ
MEZŐGAZDASÁGI DIFFÚZ
VÁROSI DIFFÚZ
TERMÉSZETES HÁTTÉR
Hidrológiai- és terhelés modell:
10,000
Mért
Számított
0,100
0,010
10
0,001
Víz Keretirányelv
Lépték: víztestek  vízgyűjtő
93 000 km2
990 víztest részvízgyűjtő
Tápanyagterhelés meghatározása víztest vízgyűjtő léptékben
GIS adatok
Csapadék
Lefolyás
Lejtés
Talajtípus
Földhasználat
Talaj P tartalma
Humusztertelom
N többlet
Vízháztartás
Laksűrűség
Catornázottság
CÉL: térképi információk maximális kihasználása
Léptéket a legnagyobb felbontásban rendelkezésre álló
adat határozza meg
Földhasználat
FÖMI CORINE Land Cover (M=1: 50000) adatbázis



Landsat TM felvételek, SPOT 4 és IRS felvételek
feldolgozásával
A legkisebb térképezett objektum területe 4
hektár, a legkisebb térképezett vonalas elem
szélessége 50 méter.
Kategóriák öt főcsoportban:
–
–
–
–
–
mesterséges felszínek,
mezőgazdasági területek,
erdők és természetközeli területek,
vizenyős területek
és felszíni vizek.
www.fomi.hu
Diffúz
Nitrogén terhelés
Diffúz
Foszfor terhelés
SZABÁLYOZÁS ESZKÖZEI
Emisszió forrás
Kibocsátás csökk., szennyvíz („end of
pipe”); „best management practice”, ár,
adó, területhasználat szabályozása
Transzport a vízgyűjtőn (visszatartás)
Lefolyási tényező csökkentése,
erózióvédelem, művelés, előtározók,
„wetland”-ek kialakítása
Transzport
(visszatartás) a
folyómederben
Hordalék- és uszadékfogók,
fenéklépcső, levegőztetés,
ökológiai szemléletű mederrendezés,
előtározók
Tavi tápanyag forgalom
Üledék kotrása, inaktiválása,
biomanipuláció, vízpótlás,
mély tavak levegőztetése, algicid
Mezőgazdasági eredetű (földhasználatból származó)
terhelés csökkentése
• Földhasználat (művelési ág) váltás
– Szántó → erdő, legelő (gyep) konverzió
– Vízvisszatartás a természetes mélyedésekben, vizes élőhelyek
létrehozása (visszaállítása)
– Vetésforgó alkalmazása: kalászosok arányának növelése, kapás
kultúrák tiltása, növény fedettség biztosítása (C tényező
csökkentése). Pillangós vagy takarmány növények termesztése
másodvetésként.
• Művelési mód váltás
– Erózióvédelmet biztosító növénytermesztési módok (Betakarítást
követő tarlóhántás, tarlóápolás, Szárzúzás, növényi maradványok
aprítása, felszínen hagyása (mulcs), Másodvetés (takarmányok,
zöldtrágya növény), Csökkentett és no-tillage művelés
– Műszaki talajvédelem (sáncolás, teraszolás, talajvédő táblásítás)
– Szintvonalas, sávos művelés
– Talajszerkezet romlás, tömörödés megakadályozása, talajvédő
művelés → beszivárgás növelése, vízvisszatartás a területen
Mezőgazdasági eredetű (földhasználatból származó)
terhelés csökkentése
• Korlátozott tápanyag bevitel
– Kötelező talajvizsgálat, tápanyag többlet korlátozása
– Trágya kijutatás helyi korlátozása (lejtős területeken kiegyenlítő
trágyázás, vízfolyások közelében – parti sáv, hullámtér korlátozás)
– Trágya kijuttatás időbeli korlátozása (fagyott talajra tilos a kijuttatás)
– Szakszerű kijuttatás (injektálás, tisztított szennyvíz, szennyvíziszap,
hígtrágya kijuttatása megfelelő módon)
• Védősávok létesítése a folyómeder és a mg-i terület között
– Folyómeder mentén a természetes parti vegetáció (zonáció)
kialakulásának megteremtése, megfelelően széles galériaerdő (középvízi
és nagyvízi mederrendezés része)
– A mezőgazdasági terület szélén védősáv (fasor, gyepesített sáv) –
szélerózió ellen is véd!
• Hordalékvisszatartás a medren kívül, szűrőmezők kialakítása
– Kis vízmélységű, állandó vagy időszakos vízborítású területek (tározók)
kialakítása vízfolyásokon, – vizes élőhelyek létrehozása
Diffúz szennyezés csökkentése
Tápanyag terhelés csökkentése
Szűrőmező létestése
Ártér szélesítés
Partmenti puffersáv
Táblaszegély fasorból
Vetésforgó, meliorációs művelés
Sánc, terasz
Vízerózió célprogram
Mulcsolás (önköltséggel)
Gyepesítés
Szántó erdősítése
P eltávlítás (nagy szennyvíztelep)
P eltávlítás (kis szennyvíztelep)
0
10
20
30
40
50
1000 Ft/kg
Dombvidéki vízgyűjtőkön alkalmazható P terhelés
csökkentési intézkedések költséghatékonysága
Tápanyag terhelés csökkentése
Szűrőmező létestése
Táblaszegély
Mélyszántás, melioráció
Partmenti puffersáv (erdő)
Partmenti puffersáv (füves mezsgye)
Vizes élőhely (wetland)
Gyepesítés
Szántó erdősítés (lágy, lombos)
Szántó erdősítése (keményfa)
P eltávolítás (nagy szennyvíztelep)
P eltávolítás (kis szennyvíztelep)
0
20
40
60
80
100 120 140
1000 Ft/kg
Síkvidéki vízgyűjtőkön alkalmazható P terhelés
csökkentési intézkedések költséghatékonysága
BALATON: A MEDENCÉK FOSZFORTERHELÉSE A
BEAVATKOZÁSOK ELŐTT ÉS UTÁN
Összes P (tonna/év)
mezőgazdasági
szennyvíz
légköri
városi lefolyás
geokémiai háttér
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
I
II
III
I
II
III
IV
IV
EU agrár- és vidékpolitikája


A többfunkciós mezőgazdasági modell második
pillérére: Nemzeti Agrár-környezetvédelmi
Program → UMVP
Intézkedései:
–
–
–
–
–

agrár-környezetgazdálkodási alapprogram,
integrált gazdálkodási célprogram,
ökológiai gazdálkodási célprogram,
extenzív gyephasznosítási célprogram,
vizes élőhely-hasznosítási célprogram
Horizontális és zonális célprogramok
A támogatások szerkezete
AKG
kifizetések
VKI
kompenzáció
“Helyes Gazdálkodási
Gyakorlat”
“Helyes Mezőgazdasági és
Környezeti Állapot”
Önkéntes
előírások
Kötelező
előírások
Mezõgazdasági Parcella Azonosító Rendszer
(MePAR) az agrártámogatások eljárásainak
kizárólagos országos földterület-azonosító rendszere
Víz Keretirányelv





Vízgyűjtő-gazdálkodási terv (2009):
vízvédelmi, ökológiai szempontok
Nitrátérzékeny területek (jelenlegi
kijelölés módosítása)
Erózió érzékeny területek
Belvízveszélyeztetett területek
Partmenti vízvédelmi zónák
Nitrátérzékeny területek

Nitrát direktíva: a mezőgazdasági tevékenység
szabályozása (27/2006. (II.7.) Korm. rendelet a
vizek mezőgazdasági eredetű nitrátszennyezéssel szembeni védelméről„nitrátrendelet”)
– Nitrát-érzékeny területek kijelölése
– Állattartó telepek: trágyatárolás (műszaki előírások)
– Földhasználat: jó mezőgazdasági gyakorlat,
erózióvédelem, tápanyag gazdálkodási
szaktanácsadás, trágyakijuttatás szabályozása
– Nyilvántartási, adatszolgáltatási kötelezettség,
– Ellenőrzés


A nitrátérzékeny területek jelenleg 43 186 km2-t
tesznek ki, az ország területének 46,4 %-át.
Kijelölésük a MEPAR rendszerben megtörtént
Nitrát érzékenynek kijelölt területek
és a potenciális foszfor terhelés szempontjából érzékeny területek
(2010)
Potenciálisan erózió érzékeny szántók
Összes erózió érzékeny terület
440 000 ha
Eróziós terület állóvíz vízgyűjtőjén
120 000 ha
Belvíz veszélyeztetett területek
erősen veszélyeztetett: 230 ezer ha szántó,
közepesen: 860 ezer ha szántó
Forrás: VKKI
Egyéb szempontok a területi
intézkedések megválasztásához





Törekedjünk a művelés fenntartására azokon a
helyeken, ahol ez nagy valószínűséggel jövedelmező
ágazat (pl. borvidékek, kiváló termőképességű
területek)
Támogassuk a tájszerkezet alakulása szempontjából
kedvezőbb megoldásokat (pl. erdősített
táblaszegélyek, melyek egyben ökológiai folyosók is
lehetnek),
Törekedjünk a földhasználati arányokban az egykori
természetes állapot felé elmozdulni, növeljük az erdők
arányát különösen a vízgyűjtő északi területein.
A síkvidéki részeken részesítsük előnyben a vizes
élőhelyek kialakítását,
Mivel a hidromorfológiai kockázat csökkentése miatt is
szükséges, meder melletti „puffer” területeket minden
vízfolyás mellett alakítsuk ki.
Nemzeti Erdő Stratégia és Program



Kiemelt célja, hogy a racionális földhasználaton
keresztül hozzájáruljon az agrárgazdaság
hatékonyságának fokozásához, illetve a hazai
faanyagellátás és az erdők védelmi, rekreációs
szolgáltatásai iránti növekvő igények kielégítéséhez.
Az ország erdősültsége 2035-re érje el a 26-28%-ot,
amelyhez a hosszú távú erdőtelepítési koncepcióban
2005-től évi 20 ezer ha/év új telepítéssel számolnak.
Ez azt jelenti, hogy a 2005-2035-ig tartó időszak alatt
mintegy 600 ezer ha új erdőterület jönne létre.
A Nemzeti Erdőtelepítési Programhoz kapcsolódva,
illetve azt felváltva 2004-ben elfogadták a Nemzeti
Erdőprogramot.
VKI célok az UMVP-ben
A vizek jó ökológiai állapotának eléréséhez
szükséges:
– Erózióvédelem a dombvidéki szántókon
– Belvíz visszatartás a rendszeresen elöntött
területeken
– Partmenti vízvédelmi területek (puffer zóna) a
vízfolyások mellett
Eszközök a befogadó vízminőségének javításához
Öntisztulás javítása, oxigén bevitel fokozása:
• Fenéklépcső, fenékküszöb,bukó stb. (hosszirányú
átjárhatóság korlátozása miatt ökológiai szempontból nem
jók), szűkület, surrantó
Iszapkotrás, üledék eltávolítása (folyók, tavak)
Természetközeli (ökológiai szemléletű) mederrendezés
• Kanyargós meder (meanderezés), parti zóna megléte
Csobogók, kiöblösödések
 változatosabb élőhelyek, gazdagabb élővilág
 szabálytalanabb áramlás, oxigén bevitel növelése
 hosszabb tartózkodási idő, öntisztulás
 természetes ártér, hordalék visszatartás
Tavak oxigén ellátottságának javítása
• Hipolimnion (alsó réteg) levegőztetése,
• cirkuláció (csak mély tavakban)
Belterületi szakasz:
Egyenes, burkolt trapézmeder
Kisvízi meder
kiszélesítése, lankás
rézsű - meanderezés
kialakul
Belterületi természetes
állapotú szakasz
Függőleges vonalvezetés,
fenéklépcső
Függőleges vonalvezetés,
surrantó
Kombinált
partvédelem
elhabolás ellen
Árnyékolt meder
DOMBVIDÉKI KIS- ÉS KÖZEPES VÍZFOLYÁSOK REHABILITÁCIÓJA
NV10%
NV50%
KÖV
Csak a nagyobb méretre
jellemző, nem árnyékolt
helyeken
2 - 10 évente
elöntött terület
???
1- 3 m
2- 6 m
0,5 – 1,5 m
fás sáv: min. 6 m
az ökológiailag minimálisan szükséges ártér szélessége kb. 10x a középvízi meder (azaz 20 – 60 m széles),
aminek mintegy fele a fás zóna, a maradék mocsárrét/üde rét
http://digiscience.hu/wwf/wwf_trapezmeder.html
http://digiscience.hu/wwf/wwf_trapezmeder.html
http://digiscience.hu/wwf/wwf_trapezmeder.html
http://digiscience.hu/wwf/wwf_trapezmeder.html
http://digiscience.hu/wwf/wwf_trapezmeder.html
http://digiscience.hu/wwf/wwf_trapezmeder.html