RRF-2.3.1-21-2022-00008

Rövid projekt összefoglaló

A fenntartható fejlődés egyik célja a fenntartható vízgazdálkodás biztosítása, amelyhez interdiszciplináris és holisztikus megközelítésre van szükség. A Nemzeti Laboratórium (NL) fő célja, hogy a vízfolyásokkal és állóvizekkel egyenértékűen, azokkal összekapcsolva tervezzük meglévő tudásunk interdiszciplináris, új kompetenciákat eredményező bővítését a felszín alatti vízkészletek, a területi, mezőgazdasági vízgazdálkodás biztonsága, a városi vízgazdálkodás „okossá” tétele, valamint a víz- és szennyvíztisztítás korszerűsítése tekintetében.

Az éghajlatváltozás és a társadalmi-gazdasági fejlődés veszélyezteti az ökoszisztéma szolgáltatásait és infrastruktúráját (ivóvízellátás, szennyvízelvezetés, az öntözés fenntarthatósága, a belvízi hajózás, a természetes vizek alkalmassága stb.), míg a NL javítja a társadalmi fenntarthatóságot és ellenálló képességet a vízbiztonság fokozásával, a sérülékenység csökkentésével és a vízzel (szárazsággal és árvízzel) kapcsolatos kockázatok csökkentésével.
Rövid távon a társadalom számára nyújtott előnyök a jobb vízbiztonsági stratégiában és a társadalmi ellenálló képességben mutatkoznak meg. Hosszú távon tudományos háttérintézetet hozunk létre a magyar vízgazdálkodás számára és a többi országhoz alkalmazkodó, összetett vízgazdálkodási eljárásokat fejlesztünk ki.
Magyarország elhelyezkedését és vízgazdálkodását, vízkészletét figyelembe véve olyan víztudományi és vízbiztonsági újítások megvalósulását kívánjuk jelen kutatásainkkal támogatni, melyek hozzájárulnak a vízminőség védelméhez. A projektbeli kutatási tevékenységek 6 fő pillér mentén zajlanak, érintve a folyók, tavak, felszín alatti vizek, csapadékvíz, városi vízgazdálkodás és a vízgyűjtőgazdálkodás kérdéseit. A fő pillérekhez igazodva összesen 40 alprojekt megvalósítását tervezzük.

I. pillér – Folyók és árterek: Intelligens módszereket dolgozunk ki az extrém hidrológiai körülmények hatásainak feltárására, a biológiai sokféleséget érintő természetes és antropogén környezeti hatások számszerűsítésére. Vizsgáljuk a mikroműanyagok vízfolyásokban való vándorlásának sajátosságait, transzportfolyamatokat a különböző mélységekben, a vándorlás módját, a vízoszlopban való megjelenését és anyagi és alaki összetételüket. Feltárjuk a folyami élőhelyek hidrodinamikai, morfodinamikai és ökológiai folyamatait, továbbá vizsgáljuk az élőlény-közösségek sokféleségét és közösség-szerveződését meghatározó hidrodinamikai és medermorfológiai tényezők szerepét a Dunában és kisebb vízfolyásokban. Ugyancsak vizsgáljuk az áramlási- és hordalékvándorlási folyamatokat mint az abiotikus jellemzők és a biológiai jellemzők (pl. makrofitonok viselkedése) közötti kapcsolatrendszert. Alkalmazott kutatást végzünk a hidrológia és vízgazdálkodás területén, mely magában foglalja: (i) éghajlati és vízgazdálkodási forgatókönyvek megalkotását, (ii) folyamat-alapú hidrológiai modellezést a Duna teljes Magyarországtól északra és magyarországi vízgyűjtő területére az (i) pont alapján, valamint (iii) hidraulikai modellezést a magyarországi szakaszra a (ii) pont alapján.

II. pillér – Nagy, sekély tavak: Mesterséges intelligencia (AI) alapú monitoring rendszert fejlesztünk ki a nagy tavakra (pl. Balaton) vonatkozóan, klímamodell alapú vízmérleg-előrejelzést készítünk, újszerű (genetikai, környezeti DNS) módszerekkel megvizsgáljuk az invazív állatfajok jelenlétének térbeli és időbeli dinamikáját, meghatározzuk a fitoplankton jelenlétének dinamikáját befolyásoló kulcstényezőket SmartWise szenzorok alkalmazásával, valamint teszteljük az algavirágzás korai előrejelző módszerét.

Tanulmányozzuk a Balatonon a víz és az üledék tápanyagforgalmát és az üledékfelszínen a légzés/oxigéntermelés arányát (amely az üledék foszfor leadását és ezáltal az alga tömegprodukciók nagyságát befolyásolja), a plankton foszforállapotát, a szervetlen tápanyagokért konkuráló heterotróf baktériumokat, továbbá az algákat fogyasztó zooplankton szervezeteket, az oldott szerves szén terhelés biológiai hozzáférhetőségét, valamint az algák által termelt szerves anyag hasznosulását a táplálékhálózatban.

III. pillér – Felszín alatti vízgazdálkodás: Megvizsgáljuk a felszín alatti vízgazdálkodás szerepét az éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodás terén, új koncepciókat dolgozunk ki a sekély és mély talajvízforrásokból származó mezőgazdasági vízigény kielégítésére, a városi hidrogeológia új határainak feltárására. Karsztvíz készletekkel kapcsolatos vízgazdálkodási kihívások innovatív kezelését célozzuk meg, illetve újszerű monitoring rendszert fejlesztünk. Továbbá a felszín alatti vízkészlet változásait kutatjuk a fenntartható vízgazdálkodás érdekében.

IV. pillér – Regionális és mezőgazdasági vízgazdálkodás: Újszerű, innovatív módszereket fejlesztünk ki az aszály, az öntözés és a melioráció kezelésére a vízellátási és tárolási kapacitás növelése, a vízgyűjtők éghajlatváltozással szembeni ellenálló képességének javítása érdekében. Megalapozzuk a városi csapadékvíz-elvezető rendszerek és a belvíz-elvezető hálózat oly módon történő összekapcsolását, hogy az lehetővé tegye a városok területéről elfolyó – egyébként a gyors levezetés sorsára jutó – vizek visszatartását, hasznosulását (a felszín alatti vizek dúsítása, ökológiai vízigények kielégítése, öntözés), úgy, hogy a belterületeken ne alakuljon ki elöntés, külterületeken pedig az előírt tűrési időn belül levezethető legyen a keletkező vízmennyiség.

V. pillér – Városi vízgazdálkodás és szennyvízelvezetés: Kidolgozunk egy nagy felbontású, 5G alapú csapadékfigyelő rendszert a városi környezetre irányulóan továbbá az ivóvízellátó hálózatot lefedő vízminőség-ellenőrző rendszert, emellett biológiai szennyvízkezelési (WWT) folyamatok ellenőrzésére szolgáló hidrodinamikai modelleket készítünk. Kutatásunknak részét képezi a kulcsfontosságú felszíni elöntések (urban flood) hidrodinamikai modellezése és előrejelzése történik, valamint az ivóvízben előforduló klorát-ionok és ólom mennyiségi vizsgálata is.

VI. pillér – Vízgyűjtő-gazdálkodás: Egy általános monitoring rendszert dolgozunk ki, amely elősegíti az Európai Unió Víz Keretirányelve szerinti intézkedéseinek végrehajtását, beleértve a genomika alapú minőségértékelési rendszert. A hazai vizeinkben előforduló szennyezőanyagok feltérképezése az elsőbbségi anyagokra vonatkozóan hiányos, melynek pótlásához a projekt jelentős mértékben hozzájárul. A nemzetközi adatbázishoz való csatlakozás révén a hazai adatokkal bővülhet az európai adatbázis.