A FŐMEDER ÉS AZ ÁGRENDSZEREK
MEDERMORFOLÓGIAI-, ÜLEDÉK- ÉS HORDALÉKVISZONYAINAK ALAKULÁSA

Rákóczi László – Sass Jenő

VITUKI RT – Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Részvénytársaság

Előzmények

Az 1970-es évek elejéig a VITUKI rendszeres vizsgálatokat végzett a Duna tárgybeli szakaszán a mederszabályozás hatásának ellenőrzésére. A terület újbóli (a korábbiaknál részletesebb) vizsgálatának halaszthatatlan időszerűsége 1992-ben következett be, amikor a folyam dunacsúnyi elzárása alapvetően megváltoztatta a Szigetközi-Duna és ágrendszereinek mederét, az érkező vízmennyiség lefolyási viszonyait. A vízhozam döntő részének a bősi üzemvíz csatornába terelése előtt közvetlenül rögzítésre került a szakasz akkori morfológiai állapota, amely — az azóta is folyamatosan végzett felmérésekkel összehasonlítva — a bekövetkező mederváltozások kimutatását lehetővé teszi.

A 2001. évi terepi munkák

Az 1992-96 időszakban csaknem teljes körű mérési, észlelési és kiértékelési tevékenység folyt. Ezt követően az évenkénti felvételek részletessége csökkent és térben is szakaszossá vált. 2000-ben részleges, 2001-ben ismét teljes vizsgálatra volt lehetőség. Megtörtént az 1843-1850 és 1800-1826 fkm szakaszok aktuális morfológiai állapotának rögzítése, az Ásványi- és Bagoméri ágrendszerek alsó szakaszának felmérése, az ágakban levő iszap területi és mélységi kiterjedésének meghatározása. A nyilvántartási (VO) szelvények szemszerkezeti jellemzőinek numerikus és grafikus kiértékeléséhez mederanyag mintákat vettünk. A szállított lebegőanyag mennyiségét km-enként vett vízminták alapján határoztuk meg.

Medertopográfiai- és üledékvizsgálatok eredményei

A mérési/észlelési eredmények feldolgozásából megszerkesztettük a detektált szakaszok szintvonalas térképét, valamint az ágak medrét borító finomanyag mederfenékre vonatkoztatott mélységvonalas helyszínrajzát. Az adatokból meder- és iszapborítás változási térképek is készültek. A grafikusan és numerikusan is kimutatott mederváltozások értelmezése a mederanyag szemszerkezetében észlelt változásokkal összefüggésben történt meg.

2000-2001 között a Dunakiliti feletti szakasz medertérfogata cca. 36 ezer mł-rel csökkent, ami a mérési pontosság alatt levő 2-3 cm-es szedimentációt jelent. A szapi alvízcsatorna feletti 10 km-es folyamszakasz fajlagos mederváltozása 2 cm alatt maradt. A fenti értékek az MVSz '90-2 méter szintre vonatkoznak, azaz a meder partmenti sávját (ahol a növényzet gyors növekedése, a meder szűkülése jelentős) nem tartalmazzák.

Az Ásványi- és Bagoméri ágak mederváltozásának fajlagos értékét csak a legutóbbi, 1998-as állapothoz lehetett viszonyítani. A medertérfogat változásából számított fajlagos mederváltozás 16 cm szedimentációt adott. A Bagoméri ágban a meder a mérési pontosság határán levő öt cm-es töltődést mutat.

A felszíni és felszín alatti vizek kapcsolatát veszedelmesen befolyásoló finomanyag (iszap) felmérésének eredménye szerint az Ásványi ág alsó négy km-es szakaszán cca. 200 ezer mł iszap található 5-6 cm-es átlagos- és 2,4 m-es szélsőértékkel. A Bagoméri ág hasonló hosszúságú alsó szakaszán a 126 ezer mł-nyi finomanyag 1,5 m-es szélsőértékkel 3-4 cm-es átlagos iszapvastagságot képvisel.

A főmeder legnagyobb mértékű morfológiai változásai (az 1992 óta folyó vizsgálatok alapján) az 1826-1800 fkm szakaszon következtek be. A szapi alvízcsatorna torkolat (1811 fkm) felett a töltődés, alatta a mélyülés volt az uralkodó mederváltozási tényező. A bekövetkezett változásokat az 1-3. ábrák mutatják az 1992-1996, az 1996-2001 és az 1992-2001 időszakokra.

1. ábra

2. ábra

1992-1996 között az említett viszonyító szint alatti medertérfogat a szapi alvízcsatorna felett döntően csökkent. Az 1. ábra az egymástól 100 m-re levő mérési szelvények közötti térfogatváltozást mutatja. A számított változás 627 ezer köbméter mederterület csökkenés. 1996-2001 között (2. ábra) a folyamat megfordult és a bekövetkezett erózió (vélhetően döntő mértékben a ritkán lebocsátott nagyobb vízhozamok hatására) a lerakódott anyag kétharmadát elszállította. A teljes vizsgálati időszak eredő mederváltozása 1992-2001 között (3. ábra) 173 ezer m³ szedimentációt mutat. A folyam szapi alvízcsatorna torkolata alatti szakasza szigorúan monoton mederbővülést mutat. Az 1992-1996 között bekövetkezett 578 ezer köbméternyi mélyülés (1. ábra) 2001-re 2 680 ezer könméterre nőtt (3. ábra). A szakasz detektált mederváltozásában kétségtelenül nem elhanyagolható szerepet játszottak a különböző vízépítési beavatkozások (kotrás, szabályozási művek építése), de ezek mértékéről pontos információkkal nem rendelkezünk.

3. ábra

Feltétlenül megjegyzendő, hogy a számítások eredményei egy szélsőségesen alacsony vízhozam mellett kialakuló felszíngörbére vonatkoznak, azaz a teljes középvízi medernek csak a "belső" részét tartalmazzák. Az 1811-1826 fkm szakaszon megfigyelhető a meder jelentős beszűkülése, a parti zátonyok fejlődése, rajtuk tekintélyes sűrűségű és magasságú növényzet kialakulása. A folyamat a jelenlegi és távlati mederfenntartó vízhozamok mellett valószínűleg nem fordítható meg (sőt az érdességi viszonyok további romlása várható). Ez a hullámtéri növényzet fejlődésével együtt az árvízi vízjárási tartományban is kényes helyzetet idézhet elő. Kedvező állapot kialakítása csak jelentős beavatkozással érhető el. Ehhez a hagyományos folyószabályozási módszerek (művek beépítésével a víz mederalakító hatását növelni) vélhetően nem elegendőek, hanem tekintélyes mértékű kotrásra és a lefolyást gátló növényzet eltávolítására is szükség lesz.

A medermorfológia és a szemszerkezet összehasonlító elemzése

A Szigetközi-Duna főmedrének valamennyi nyilvántartási szelvényében 1998-ban történt mederanyag mintavétel. 1999-ben a szemszerkezet vizsgálata szünetelt, 2000-ben pedig csak a fenékküszöb alatti, 1826–1840 fkm közötti szakasz VO szelvényeiben folyt. 2001-ben Dunakiliti felett (1843-1850 fkm), és az 1800–1826 fkm között vettünk mederanyag mintákat. A szemcseösszetétel változásait összevetettük a VO szelvények két felmérés között előállt megváltozásával.

Az 1998 őszi mederfelmérés és mederanyag mintavétel az elterelés óta az Öreg Dunába vezetett legnagyobb vízhozam (1997. július) mederalakító utóhatásait mutatta ki. A Duna vízjárása a két mintavétel-sorozat között eltelt időben (1998 ősze és 2001 nyara között) mentes volt a szélsőségektől. A Duna Dévénynél belépő teljes vízhozama ritkán haladta meg a bősi üzemvízcsatorna vízvezető képességét (4 000 mł/s).

Némi változást jelentett a főmeder vízjárásában, hogy ezekben az években a növényzet tenyészidejében (a korábbi 200-400 mł/s helyett) 500-600 mł/s “fenntartó vízhozamot” engedtek le a dunacsúnyi vízlépcsőn át a főmederbe. Az ennek megfelelően kissé megnövekedett vízsebességek valamivel nagyobb görgetett hordalékmozgást tudtak ugyan kelteni a tavaszi–nyári időszakban, (elsősorban a homok és finom kavics tartományban), azonban hordalékmozgató erejük jóval elmaradt az 1997. júliusi kettős dunai árhullám levonulása alattinak, amikor 2000-2300 mł/s vízhozam jutott a főmederbe és a szigetközi ágrendszerbe. A megosztott árhullámok hirtelen megjelenésével és eltűnésével járó vízsebesség-változások nemcsak a fenékküszöb feletti Duna-szakaszon éreztetik mederalakító hatásukat (finomszemcsés lerakódások időszakos megjelenése, vastagodása, majd eltűnése a durva kavicsmeder felett), hanem az alatt is. Ezt a mederanyag minták szemösszetételi változásai is jelzik.

4. ábra

A szapi alvízcsatorna visszaduzzasztási határánál található 126 VO szelvény bal felén a feltöltődés vastagsága egy méter alatt maradt (4. ábra). A szelvény legmélyebb pontja kissé a jobbpart felé tolódott és 1992 óta egy métert mélyült. A szelvény jobb felén a feltöltődés helyenként a két métert is meghaladta. Tehát a szelvényben a feltöltődés dominál, míg a vízhozam nagy része viszonylag keskeny sávban vonul le.

A Szap–Nagybajcs közötti szakaszon a Duna teljes vízhozamának hordalékszállító/mederalakító hatása érvényesül, megtetézve a bősi vízerőmű üzemeltetése által kiváltott gyors áramlási sebességváltozások hatásaival. Mivel az ausztriai alsó Duna-szakaszról érkező görgetett hordalékot a dunacsúni vízlépcső visszatartja, a főmederből pedig az említett gyenge hordalékmozgás, valamint a szapi alvízcsatorna visszaduzzasztása miatt nem érkezik számottevő hordalék-utánpótlás, a Szap alatti szakaszon egyre inkább csökken a görgetett hordalék-szállítás. A meglévő forrásokat ma már inkább csak a Szappal szemközti partszakaszról 1993-94-ben elmosott hatalmas mennyiségű homokos kavics maradványai, valamint újabb időszakos helyi kimosások jelentik. Az ezekből származó görgetett hordalék egy része olyan régóta közismerten gázlós szakaszokon, (mint amilyen a nagybajcsi is), átmenetileg, de a vízjárástól függően tartósan tározódhat.

Az itteni meder fokozatos teljes átalakulását a 104 VO szelvény ismételt felmérési adatainak összevetése igazolja. Az 5. ábrán látszik, hogy a Duna elterelése előtt, az 1992 nyári felvétel szerint a Duna legnagyobb mélysége itt a balpart közelében volt és a meder egyenletesen emelkedett a jobbpart felé. 1994-re a keresztszelvény bal fele erőteljesen töltődött a jobb fele pedig kimélyült. 1997-ben a legnagyobb mélység áthelyeződött a jobbpart közelébe, a szelvény bal fele pedig erőteljesen töltődött. 1997 óta a szelvény átalakulása — nyilvánvalóan a felülről érkező görgetett hordalék utánpótlás csökkenése miatt — lelassult.

5. ábra

A mintavételi eredmények összevetéséből kimutatott szemszerkezeti változások a szapi alvízcsatorna torkolata alatti szakaszon egyértelműen bizonyították a görgetett hordalékmozgás térben és időben szakaszos jellegét. A változások a VO szelvények környezetében összhangban vannak a mederfelmérési eredményekből kimutatott változásokkal. Az ismételt kimosódások és lerakódások periódusideje szabálytalan és a Szap alatti és feletti szakaszon egymástól eltér. A változás a levonuló árhullámok gyakoriságától függ, ami jóval nagyobb, mint az azonos szakaszon végzett mederanyag mintavételek között gyakorta eltelő 2-3 év. A ritka mintavételek eredményeinek mederdinamikai értékelését megnehezíti, hogy két mintavétel között több kimosási-feltöltődési periódus is végbemehet az adott szelvényben.

Az Ásványi- és Bagoméri ágrendszer mederalakulásából a mederanyag szemszerkezeti változásából összefoglalóan megállapítható, hogy a mellékágak morfológiai fejlődése általában lassúbb, mint a főmederé. A vízpótlásból a vizsgált Ásványi és Bagoméri ágrendszerre jutó rész még a tenyészidőben nagyobb fenntartó vízhozamok idején is olyan kis áramlási sebességeket kelt, hogy azok számottevő hordalékmozgást nem idéznek elő. Gyakran még a sodorvonal helyzetére is csak az iszapos homok mederüledék szemcseösszetételének kismértékű, helyi feldurvulásából lehet következtetni.

Jelentős hordalékmozgás és ennél fogva mederátalakulás csak a ritka dunai megosztott árhullámok főmederbe történő bevezetésének idején áll elő. Ezek nagysága nem minden esetben elegendő arra, hogy az ágrendszerben is érezhető hatást keltsen. Amennyiben mégis, élénk vízmozgás keletkezik az ágakban, annak időtartama rendszerint rövid, (csak egy, esetleg néhány nap), ezen kívül hirtelen kezdődik és végződik. A nagy sebesség-gradiensek miatt az üledék kimosódása felgyorsul, és olyan erőteljes lehet, hogy még a korábban vastag iszap/homoktakarás alól is előbukkanhat a durva kavics meder. A megosztott és az ágakba is behatoló árhullámok, mesterséges megszüntetésekor a főmederbe hirtelen visszatérő nagy mennyiségű víz ugyancsak kelthet mederkimosásokat, majd az ugyancsak rohamos sebességcsökkenés nyomán jelentős helyi lerakódásokat. Mindezen szélsőséges hatások nyomait az árhullám után visszatérő és tartós fenntartó vízhozamok mérsékelt áramlási sebességei igyekeznek kiegyenlíteni. Abban az esetben, ha két egymást követő mederfelmérés és mederanyag mintázás között évek telnek el, számos ilyen, a fent leírtakhoz hasonló folyamat játszódhat le az ágakban, amelyek eredő hatását igen nehéz, vagy lehetetlen elkülöníteni.

A mederanyag szemszerkezetének változásai nemcsak a hidrológiai- és a medermorfológiai folyamatok indikátorai, de a vízi flóra és fauna életfeltételeinek változásával, a halak táplálkozási és ívási helyének időszakos eltűnésével, majd újra teremtődésével is szoros kapcsolatban állnak. Ezért is szükséges, hogy a mederfelvételeket és a mederanyag mintázásokat ne nagy kihagyásokkal, szabálytalan időközönként és évente változó mederszakaszokon hajtsuk végre. A drasztikus változásokkal érintett összefüggő folyószakaszok egészén évente rendszeresen, a ritkán előforduló, igen nagy árvizek levonulása után pedig soron kívül is szükséges a mederfelvétel és a mintavétel. A mederalakulás és a szemösszetétel periodikus változásainak minél alaposabb megismerése a vízi ökoszisztéma védelme szempontjából a mellékágakban sem nélkülözhető. A folyamatok követésére az eddigi mérési-mintavételi tervet és azok térbeli és időbeli gyakoriságát ott is megfelelően módosítani kell.