Search Results

You are looking at 1 - 5 of 5 items for :

  • Author or Editor: József Tóth x
  • Earth and Environmental Sciences x
  • Refine by Access: All Content x
Clear All Modify Search

Gravity-driven groundwater flow systems function in topographic basins as subsurface conveyor belts. They pick up and move fluids, gases, solutes, colloids, particulate matter and heat from loading sites in recharge areas and/or on their way to the discharge areas and can deliver them “en route” or in discharge regions. Gravitational flow systems of various horizontal and vertical extents are organized into hierarchically nested complex patterns controlled by the configuration of the water table’s relief and modified by the rock framework’s heterogeneities of permeability. The systems are ubiquitous and act simultaneously on broad ranges of the spatial and temporal scales of measurement. Their universal geologic agency is manifest by numerous different, even disparate, natural processes and phenomena. Several of these are associated with geothermal heat flow. The understanding of geothermal phenomena in the context of basinal flow systems requires, therefore, an intimate familiarity with the overarching “Theory of regional groundwater flow” which, in turn, comprises two component theories: “The hydraulics of basin-scale groundwater flow systems” and “The geologic agency of basin-scale groundwater flow-systems”. The paper’s outline is based on this conceptual structure. The paper presents examples for geothermal effects of groundwater flow by means of the first theoretical models and some case studies of thermal springs and wells, and petroleum accumulations. The final section reflects the author’s conviction that geothermal studies cannot be complete without consideration and understanding of the area’s groundwater flow regime.

Open access

Abstract

The Danube-Tisza Interfluve has an agricultural economy but is plagued by severe problems of soil and wetland salinization. The objective of the study was to determine the source of the salts and the controls and mechanism of their distribution. For the Danube-Tisza Interfluve two different groundwater flow regimes, namely a gravity-driven meteoric fresh water regime and an overpressured saline water one, were identified within the framework of the Danube-Tisza Hydrogeologic Type Section (Mádl-Szőnyi and Tóth 2009). It was also recognized that the salts originate partly from the basin sediments and partly from the basin basement. The latter contains NaCl-type water with 10000–38000 mgL−1 total dissolved solid content. The vertical flow through conductive faults and the cross-formational ascent of the deep waters, combined with the gravitational systems’ geometry and the flow-channeling effect of the near-surface rocks, explain the pattern of soil salinization and the contrasting chemistry between the wetlands of Danube Valley and the Ridge Region.

Restricted access

Abstract

In the surroundings of Berekfürdő (Trans-Tisza Region) a significant positive anomaly was observed in the fluid potential field, in the course of a regional-scale hydrogeologic study of the Great Hungarian Plain (Tóth and Almási 2001). It was assumed that the cause of this phenomenon could be the presence of structural elements in an overpressured fluid potential field. The seismic, hydraulic and hydrogeochemical evaluation of the anomaly proved the presence of a complex structure. The results furnish an example for the theoretical model of Matthäi and Roberts (1996). The identified faults, which define the basement high and rise close to the surface, represent direction-dependent control over the fluid flow systems of the Study Area. The detected horizontal barrier fault zones may act as lateral seals of the Tatárülés-Kunmadaras gas field and might ensure the active water pressure of the reservoir system. The junction of the vertically conducting and horizontally sealing fault zones near Berekfürdő represent the southern limit of the prolific hydrocarbon-bearing Szolnok and the identified “extra“ aquifer. The junction of these faults causes intensive water upwelling which was drilled by Pávai-Vajna in 1928. This exploration initiated the development of the Berekfürdő Spa.

Restricted access

Fourier-transzformációs közép-infravörös spektroszkópia alapú szervesanyag-tartalom becslés tábla szintű reprezentativitás-vizsgálata kemometriai módszerekkel

Representativity analysis of middle-infrared spectroscopy-based Organic Carbon assessment on field-scale by chemometric methods

Agrokémia és Talajtan
Authors: Tóth József Attila, Döbröntey Réka, Szegi Tamás, Michéli Erika, and Csorba Ádám

Szervesszén térképezést segítő módszertani kutatásként vizsgáltuk egy szántóföldi művelés alatt álló terület, 3 mélységből származó mintáinak MIR reflektanciáját, illetve szervesszén tartalmát (Walkley-Black). Ezt követően a spektroszkópia mérések eredményeit használtuk a talaj szervesszén-mennyiségének (TOC %) becslésére. Tettük ezt 3 mintakijelölési módszer (Kennard-Stone Sampling - KSS, K-means Sampling - KMS, Latin Hypercube Sampling - LHS) bevonásával, az így kijelölt kalibrációs mintákkal a PLSR modell segítségével becslést végeztünk az adathalmaz további értékeire. Annak érdekében, hogy tábla szintű szervesszén meghatározás során teszteljük becslési pontosságukat, a modellek reprezentativitását – különböző validációs/kalibrációs arány esetén – statisztikai mutatókkal (R2, RMSE) ellenőriztük.

Az eredményekben részleteiben vizsgáltuk a különböző becslési modellek reakcióját eltérő arányú kalibráció és validáció esetén. A modellek R2 és RMSE értékei alapján kijelöltük, hogy mely modellek működtek pontosan még alacsony kalibráció esetén is, illetve abszolút értelemben véve melyik modell volt leghatékonyabb.

Az összehasonlítás eredményeként kijelenthető, hogy az általunk vizsgált talajkörülmények között a 30% alatti, valamint a 70% feletti mintaszámú kalibráció a mintakijelölési módszerek megbízhatóságának ingadozását eredményezte. Az összes minta 30%-val történő kalibráció esetén legjobb eredményt a KSS adta, így ez tekinthető a leggazdaságosabb módszernek. Az abszolút értékben vett legkisebb hibát a K-means sampling eredményezte, a minták 90%-val történő kalibrációt követően.

Kijelenthető, hogy az alkalmazott módszertan esetünkben alkalmas volt – a reprezentativitás megtartása mellett – a szükséges minták számának, ergo a táblaszintű szervesszén-felmérés költségeinek csökkentésére. Továbbá a mintakijelölési módszerek becslési hatékonyságának összehasonlítására is megfelelt az általunk alkalmazott statisztikai vizsgálat. A módszertan a jövőben kiinduló alapja lehet hasonló jellegű kutatásoknak, valamint tábla szintű szervesszéntérképek elkészítésének. A szélesebb körű alkalmazást megelőzően a modelleket nagyobb varianciájú adathalmazok esetén is tesztelni szükséges.

Within the framework of the present research, we mapped the organic carbon content of an arable area, during which we measured the MIR reflectance and organic carbon content (Walkley-Black) of the soil samples collected from the area at three different depths. Subsequently, the results of spectroscopic measurements were used to improve the estimation of the soil organic carbon content (TOC %). Three sample selection models were involved (KSS, KMS, LHS), and with the selected calibration samples, we estimated the additional values of the data set using the PLSR model. In order to test the accuracy of estimation for a table-level organic carbon determination, the representativeness level of the models was checked with statistical indicators (R2, RMSE) at different validation / calibration ratios.

In the results, we thoroughly examined the response of different estimation models with different ratios of calibration and validation. Based on the R2 and RMSE values of the models, we determined which models worked precisely even at low calibration, and in absolute terms, which model was the most efficient.

As a result of the comparison, it can be stated that under the soil conditions we examined, calibration with a sample number below 30% and above 70% caused significant fluctuations in the reliability of the sampling methods. Kennard-Stone sampling (KSS) gave the most precise results for calibration with 30% of all samples, thus it is considered the most economical method. The smallest error overall was given by K-means sampling after calibration of 90% of the samples.

It can be stated that the methodology used in this study was suitable to reduce the samples required for analysis - while maintaining representativeness - therefore reducing the costs of the field-level organic carbon survey.

Furthermore, the statistical analysis we used to compare the estimation efficiency of the sampling methods was also appropriate. The methodology we use may be the basis for similar research in the future, as well as for the production of table-level organic carbon maps. Prior to wider application, models also need to be tested for higher variance datasets.

Open access
Agrokémia és Talajtan
Authors: Erika Michéli, Márta Fuchs, József Attila Tóth, Ádám Csorba, and Tamás Szegi

A szerves talajok összetétele, képződési körülményei, és földrajzi, ill. domborzati elterjedése jelentősen eltér az ásványi talajokétól. A tömegükben megőrzött hatalmas mennyiségű szerves szén és környezetük biológiai sokfélesége (biodiverzitása) kapcsán a klímaváltozás által leginkább érintett talajok, ezért megkülönböztetett figyelem irányul e talajokra. Kiterjedésükre, lebomlottsági fokukra, szerves szénkészletükre igen eltérő irodalmi és térképi adatok állnak rendelkezésre. Ugyanakkor éppen a klímaváltozás vonatkozásában óriási a globális és helyi megbízható adatigény az említett kérdésekben. Hazai láptalajaink osztályozási, felvételezési és mintavételi módszereinek megújítására teszünk javaslatot a nemzetközi standardok figyelembe vételével. A megújított Láptalaj meghatározásban a legfontosabb követelmények a 20% szerves széntartalomra, a 40 cm vastagságra és az alacsony térfogattömegre vonatkoznak. Az altípus és változati tulajdonságok a lebomlottság fokát, a mélységi, kémhatás viszonyokat, ill. sók jelenlétét adják meg. A szervesanyag meghatározásra az izzítási veszteség módszerét, a térfogattömeg meghatározás mintavételezésére a rostosság függvényében a lápfúró alkalmazását vagy feltárt szelvényből nagytérfogatú bolygatatlan mintákat javasolunk.

Restricted access