SÍKVIDÉKI DOMBORZATELEMZÉS ALKALMAZHATÓSÁGÁNAK VIZSGÁLATA A BELVÍZ ELŐFORDULÁS GYAKORISÁGÁNAK ÉRTÉKELÉSÉBEN

Átírás

1 SÍKVIDÉKI DOMBORZATELEMZÉS ALKALMAZHATÓSÁGÁNAK VIZSGÁLATA A BELVÍZ ELŐFORDULÁS GYAKORISÁGÁNAK ÉRTÉKELÉSÉBEN Tóth Károly, karlsson@fre .hu Tamás János, tamas@gisserver1.date.hu Bíró Tibor, biro@gisserver1.date.hu Debreceni Egyetem, Agrártudományi Centrum, Víz- és Környezetgazdálkodási Tanszék Abstract The environmental factors to which surplus water can be assigned (topography, soil, groundwater, vegetation etc.) can be subject to special analysis and the randomness of the occurrences can be limited. The results of these procedures are surplus water risk maps of the areas, which can be utilised in land use planning. The risk map of the research site was created with overlaying digital category maps of the determining factors (hydraulic conductivity, water capacity, convexity, critical probability of ground water level and land use). (Keywords: GIS, hydraulic conductivity, ground-water, surplus water risk, topography analysis) 1. Bevezetés Karcag térsége a Szolnok-Túri Síkon helyezkedik el. A területre jellemzőek a szélsőséges éghajlati viszonyok. E szélsőségek általában a csapadék mennyiségének szezonális változékonyságában, illetve a lehullott csapadék szeszélyes térbeli és időbeli eloszlásában nyilvánulnak meg. Ez különösen a mezőgazdaságban okoz rendkívüli problémát. Az időjárási szélsőségek egyik kedvezőtlen hatása lehet a síkvidéki talajaink nedvességkészletének káros mértékű felszaporodása, amely nem ritkán felszíni vízállások, úgynevezett belvízfoltok kialakulásához vezet. A belvizek által okozott közvetlen és közvetett károk mérséklésének lehetősége a megelőzésben, illetve az összegyülekező belvizek gyors és szakszerű elvezetésében rejlik [4,6]. A belvíz képződés döntő tényezőjének a síkvidéki területeken a felszín domborzati sajátosságait tekinthetjük. A felszíni vizek elfolyása, a terep felszín kis esése miatt korlátozott, azok a helyi mélyületekben gyűlnek össze. E területeken gyakrabban alakulhatnak ki viszonylag nagy kiterjedésű és hosszantartó felszíni vízborítások [3]. A védekezés alapját minden esetben az adott terület talajtani, hidrológiai, domborzati és időjárási viszonyainak egzakt és részletes ismereteinek kell képeznie. A belvizek elleni védekezést a térinformatika térhódítása tette könnyebbé. Az újszerű adatgyűjtési (légi- és űrfelvételek, távérzékelés), adatkezelési és adatfeldolgozási módok (GIS szoftverek) alkalmazása a probléma részletesebb és hatékonyabb vizsgálatát teszi lehetővé[1]. A már meglévő adatok, felmérések újszerű feldolgozási módja jelentősen megnövelheti az adatok használati értékét. 1

2 2. Anyag és módszer Maga a terület a Tisza hordalékkúpja. Az egész térség legfőbb alakító tényezője a víz. A területet lefolyástalan mélyvonulatok tagolják, aminek következtében jellemzőek a magas üzemi vízszintű vízelvezető csatornák, kritikus időszakban a terep feletti vízszintű élő vízfolyások. 2.1 Talajtani adottságok Az elmúlt évtizedekben nagy jelentőségű vízrendezési munkák mentek végbe, és nagyban megváltoztatták a természetes talajképződés menetét. A lápok lecsapolásával óriási területek kerültek szárazra és ezek legnagyobb részt ma már szántóföldi művelés alatt állnak. A talajképződés pozitív irányban megváltozott, réti talaj, réti csernozjom, csernozjom irányban tolódott el. A szikesedési folyamatokat nem sikerült mindenütt megállítani. A vizsgált területen előforduló talajtípusokat az 1. számú ábrán ismertetjük. N W E S 2.2 A szivárgási tényező térképezése 1. ábra A vizsgálati terület genetikus talajtérképe A belvízképződés kiváltó tényezőinek egyik legfontosabb eleme a talajok rossz vízvezetőképessége [4]. A vízzáró réteg feletti talajtér telítődését követően a területre hulló csapadék felszíni elfolyás hiányában belvíz kialakulását idézi elő. A belvíz megszűnése ezek után a párolgás és a lassú mélybeszivárgás függvénye. A létrejött felszíni vízborítás a gyengén vízáteresztő rétegig kétfázisú talajállapotot idéz elő [7]. A mélybeszivárgás ütemét ezekben az esetekben ennek a rétegnek a szivárgási tényezője (k) befolyásolja [5]. A vizsgált térségről rendelkezésünkre állt olyan térkép, amely a talajok mechanikai összetételét ábrázolta. Ennek alapján megszerkesztettük a területre vonatkozó szivárgási tényezőt ábrázoló térképet (2. ábra). 2

3 A szivárgási értékekből megállapítható, hogy a vizsgált terület 50 %-án k=0,01-0,1 cm/nap, míg a másik 50 %-án k=3-7 cm/nap a víz szivárgási tényezője a talajban. Az előbbi azt jelenti, hogy a talaj igen rossz vízbefogadó képességű, igen erősen víztartó, ezeket figyelembe véve igen nagy a valószínűsége a belvizek kialakulásának. N W E S 2.3 A földhasználat térképezése 2. ábra A vizsgálati terület szivárgási tényezői A földhasználat egyik legnehezebben érzékelhető, időben és térben viszonylagos állandóságot mutató, de ugyanakkor folyamatos átalakulásban lévő paramétere a veszélyeztetettségi vizsgálatnak. A földhasználat tervezésekor a belvíz-veszélyeztetettségi térkép igénybevételével elkerülhetők azok a kellemetlen meglepetések (belvízkárok), amelyekre különösen a hosszabb száraz időszakok alatt a tervezők nem gondolnak. Jól használhatók a térképek a művelési ágak módosításánál, a táblásítás, illetve a termelésből kivonandó területek kijelölésénél is. A következő kategóriákat szerepeltettük a vizsgálatban (3. ábra): vetés, szántó, rét-legelő, halastó és egyéb. A belvizek képződését állandó (éghajlati tényezők, domborzati- és talajtani adottságok, talajvíz viszonyok, vízrendezés és a földhasználat módja) és változó tényezők (csapadék, hőmérséklet, párolgás, szél, emberi beavatkozások-agrotechnika) idézik elő. Ezek a tényezők azonban nem egyforma mértékben befolyásolják a belvízi elöntéseket. 3

4 N W E S 3. ábra Művelési ágak megoszlása a vizsgálati területen 3. A vizsgálati eredmények és azok értékelései A belvízelöntés időbeli változásáról megállapítható, hogy leggyakoribb a téli, tavaszi időszakban, ritkán előfordulhat nyáron, az őszi időszakban a legcsekélyebb az előfordulás valószínűsége. A térségben 1999-ben és 2000-ben volt a legrendkívülibb a védekezés, és a legnagyobb belvízelöntés (4. ábra). N W E S 4. ábra Maximális belvízi elöntések a as belvízvédelmi szakaszon ben Elkészítettük a rendelkezésre álló adatok felhasználásával az évek közötti maximális belvízelöntések és az elöntések tartósság ábráját (5. és 6. ábra). 4

5 ha év 5. ábra Maximális belvízi elöntés nap év ábra Elöntés tartóssága napokban Belvíz-veszélyeztetettségi térképezés az évek közötti elöntési térképek alapján A belvíz-veszélyeztetettségi térkép elsősorban a mezőgazdasági vízgazdálkodással összefüggő feladatok megoldásához nyújt segítséget, de általában minden olyan a külterületeken folyó hasznosítási, fejlesztési és védelmi tevékenység lényeges támpontja lehet, amelyeknél az időszakos vízborítás zavart vagy kárt okoz, esetleg előnyt jelent. A térkép nagy segítséget ad a síkvidéki vízrendezés tervezési feladatainak megoldásához, de hasznos szolgálatot tehet a belvízvédekezésre való felkészülésnél és a tényleges védekezésnél is, mivel a védelmi erőket a kellő időben a leginkább veszélyeztetett térségekbe lehet irányítani és ide öszpontosítani. Az öntözőtelepeket célszerű a belvízmentes vagy a belvízzel mérsékelten veszélyeztetett területekre kijelölni, de az öntözési mód megválasztásánál és a kiadagolandó vízmennyiség megállapításánál is érdemes belvízi veszélyeztetettségre tekintettel lenni. A rizstelepeket, halastavakat és a víztározókat a belvízzel erősen veszélyeztetett helyekre tehetjük. 5

6 A belvizek kialakulásában szerepet játszó, a térben viszonylagos állandóságot mutató jellemzők digitális térképeinek újraosztályozásával olyan kategóriatérképek nyerhetők, melyek sorozatos térbeli átfedésével (összegzésével) belvíz-veszélyeztetettségi térkép állítható elő [1]. A vizsgált időszakból felhasználtuk az összes fellelhető elöntési térképet. Amelyik évben kétszer is előfordult belvizes időszak, a nagyobb elöntéseket vettük figyelembe. Az éves elöntési térképekből digitális résztérképeket készítettünk, majd ezek térbeli átfedésével (összegzésével) a 7. ábrán látható belvíz-veszélyeztetettségi térképet kaptuk eredményül. Ezek elkészülte után a Pálfai féle módszer relatív gyakoriságát alkalmazva, fedési osztályközöket hoztunk létre, mely azt ábrázolja, hogy milyen gyakorisággal fedték egymást a belvízfoltok [3]. Ezekhez meghatároztuk az egyes veszélyeztetettségi kategóriák területeit. Végül a Pálfai féle képlet alkalmazásával meghatároztuk a belvíz-veszélyeztetettségi területi mérőszámot. Az értékeket kiszámítva a kapott adatokat az 1. számú táblázatban foglalhatjuk össze. N W E S 7. ábra A as belvízvédelmi szakasz 4 kategóriás belvíz-veszélyeztetettségi térképe Ezen a térképen a következő veszélyeztetettségi fokozatok értelmezése válik lehetővé: 1. belvízzel nem veszélyeztetett terület 2. belvízzel mérsékelten veszélyeztetett terület 3. belvízzel közepesen veszélyeztetett terület 4. belvízzel erősen veszélyeztetett terület 6

7 Veszélyeztetettségi kategória Belvízzel nem veszélyeztetett Belvízzel mérsékelten veszélyeztetett Belvízzel közepesen veszélyeztetett Belvízzel erősen veszélyeztetett Relatív gyakoriság F i Km 2 <0,05 F ,05-0,10 F 2 71,8 0,10-0,20 F >0,20 F Összesen: ΣF i 423,8 1. táblázat Belvíz-veszélyeztetettség meghatározása Ezen adatok felhasználásával BV = 14,8. Mivel BV>12, így a terület erősen belvíz veszélyeztetett. 3.2 A vizsgált térség domborzati modellje Egyik alapfeltétele a felszíni vízállások kialakulásának a lefolyástalan területek, azaz a kedvező domborzati adottságok megléte a belvizek összegyülekezése számára [8]. Ha a terepfelszín egyenletes és egyirányú lejtésű, akkor nem alakulnak ki törvényszerűen a kedvezőtlen vízgazdálkodási tulajdonságú területeken belvízi elöntések. Elemezni kell az adott terület domborzati viszonyait is, ha teljes képet kívánunk kapni annak belvízérzékenységéről. A terület magassági értékei 81,7-97,9 mbf közöttiek. A domborzati modellt M=1:10000 méretarányú topográfiai térképek magassági értékeivel szerkesztettük meg. Mivel esetünkben magassági pontokat használtunk a szerkesztéshez, ezért a térségben jellegzetes kunhalmok értékeit kénytelenek voltunk figyelmen kívül hagyni, mert az a domborzatot pontatlanította volna. Így tehát a magassági pontok 81,7-91,8 mbf közötti értékekkel rendelkeznek. A domborzati modellt a 8. ábra szemlélteti. 7

8 . Magasság mbf Krige of magassag_kunhalom_nelkul <VALUE> Meters 8. ábra A vizsgálati terület domborzati modellje 4. Következtetések A veszélyeztetettség meghatározása csak abban az esetben lesz pontos, ha a vizsgált területről viszonylag hosszú minimum éves- megfigyelési adatsor áll rendelkezésre. A genetikus talajtérkép, a talajok szivárgási tulajdonságát és a domborzati modell, valamint az általunk elkészített belvíz-veszélyeztetettségi térkép szoros összefüggést mutat (kötött altalaj, rossz vízvezető képesség, alacsony fekvésű terület, erős belvíz veszélyeztetettség). Ahol egybefüggő, nagyobb területű belvízzel erősen veszélyeztetett területek találhatók, ott döntően művelési ág változtatása szükséges [2]. A térség művelési ágai belvízveszélyeztetettségi, domborzati, szivárgási tényezők alakulását mutató ábrák összehasonlításából a következők állapíthatók meg: a belvízzel erősen veszélyeztetett területek döntően a vetés és szántó művelési ágakat foglalja magába. Ez rámutat arra, hogy az 1900-as évek kezdetétől napjainkig több, mint ha területen a rét-legelőt és gyepet feltörték, és ma már mint szántó szerepel. Ezt a mesterséges és nem szakszerű beavatkozást a természet mindenképpen belvíz-veszélyeztetettséggel sújtja. A veszélyeztetettségi térképe és a felépített domborzati modell térbeli átfedésével látható, hogy a belvíz az alacsonyabb fekvésű területeken alakul ki nagyobb gyakorisággal (9. ábra). 8

9 / Elöntési évek osszesbelv1008 <all other values> ELONTESI_G Meters ábra A domborzati modell és a belvíz-veszélyeztetettségi térkép átfedése Domborzat készítése során a felhasznált topográfiai térképek magassági pontjai nem biztosítanak 100%-os lefedettséget, ezt ábrázolja a 10. ábra. Teljes lefedettségű domborzat esetében topográfiai szintvonalakat kell alkalmazni.. Magasság mbf magassag_kunhalom_nelkul MAGASSAG Karcagi magasság kunhalom nélküli szórás.bmp RGB Composite Red: Band_1 Green: Band_2 Blue: Band_ Meters 10. ábra A vizsgálati terület magassági pontjainak szórása 9

10 Vizsgálataink egyértelműen szemléltetik azt, hogy a belvíz előfordulás gyakoriságának értékelése során elsősorban a domborzat és a talajok tulajdonságai a meghatározók, a csapadékviszonyok mellett. A kutatást az OTKA támogatta (T047366). Köszönetnyilvánítás Irodalom 1. Bíró T., Tamás J., Lénárt Cs., Tomor T.:(2002.) A belvíz-veszélyeztetettség térbeli elemzése. Kaposvári Egyetem, Állattudományi Kar, Kaposvár, Vol. 6 No 3, Pálfai I.:(1992.) Belvízzel veszélyeztetett területek az Alföldön 3. Pálfai I.:(1994.) Az Alföld belvíz-veszélyeztetettségi térképe. Vízügyi közlemények, LXXVI Petrasovits I.:(1982.) Síkvidéki vízrendezés és gazdálkodás. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, pp Várallyay Gy.:(1976.) Az öntözés néhány talajfizikai vonatkozása. Agrártudományi közlemények Vajdai I.:(1981.) A szántóföldi növénytermesztésben okozott károk. / In.: Kiss et al.: Gazdálkodás belvizes területeken. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, / 7. Oroszlány I.:(1981.) Hidrológia. /In: Kiss et al.: Gazdálkodás belvizes területeken, Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, / 8. Zsigrai Gy.:(2002.) Karcag környéki szántóföldi mintaterek belvíz érzékenységének becslése egynemű térinformatikai eljárással. Debreceni Egyetem, Agrártudományi Centrum, Mezőgazdaságtudományi Kar, Diplomamunka, Debrecen,