A Szigetközi Természetvédelmi Egyesület (SziTE) javaslata

Átírás

1 A kalibrálás mind a kisvízi, mind a nagyvízi állapotban kielégítő eredményt mutatott, a modell a kísérletek lefolytatására alkalmasnak bizonyult. A kalibrált modellel vizsgáltuk mindhárom rehabilitációs javaslat hatását a vízszintek alakulására. Az alábbiakban részletezzük az egyes javaslatokhoz tartozó, a modellbe megjelenő beavatkozásokat, a levonulási viszonyokra gyakorolt hatásukat A Szigetközi Természetvédelmi Egyesület (SziTE) javaslata Elsőként a Szigetközi Természetvédelmi Egyesület rehabilitációs javaslatát vizsgáltuk. A javaslat célja, hogy az 1814,9 fkm-be tervezett fenékküszöb segítségével összeköttetést biztosítson a főmeder és a mellékágak között az alábbi pontokban: bal parti hullámtér Ásványi mellékágrendszer Bagaméri és Patkányosi mellékágrendszer A SZITE javaslatához tételes listát adta át a modell építésekor, mely megtalálható a záró dokumentációban és megvalósult elemei tételesen felsorolásra kerültek a 7-9 fejezetben. A javaslat szerint beépítettük a Bagaméri fenékküszöböt, a tervezett műtárgy környezetében elvégeztük a zátony szintjének csökkentését. Eltávolításra került a főmederből a növényzet és a várható kisvízszint alatt 1 m-ig a lerakódott iszap is. A Bagaméri mellékág vízpótlása és a hosszirányú átjárhatóság érdekében átalakítottuk az Árvai zárást és az 1970-es éveknek megfelelően került helyreállításra a Bagaméri mellékág valamint a teljes Patkányosi mellékágrendszer a korábbi vízszinttartó művek helyreállítása mellett. A Bagaméri mellékág végére hallépcsővel kiegészített fenékküszöb került, hogy a szapi torok alatt már kialakult és még várható kisvízszint süllyedés ne legyen hatással a már rehabilitált mellékágra. A Bagaméri ágban megemelkedett vízszintek lehetővé teszik az alsó-szigetközi mentett oldali területek vízpótlását. A mellékágrendszerekben az ideiglenes zárások nem kellő utófenék-kialakítása miatt képződő kimosódásait kijavítottuk és az elragadott mederanyagból épített szigeteket eltávolítottuk. Az ásványi kikötő töltést veszélyeztető kanyarját egy meglévő, feliszapolódott mellékág felújításával tehermentesítettük. A bal parti mellékágakat is helyreállítottuk az 1970-es éveket jellemző fenékszintre és szélességben, az Ispánki mellékág végére is hallépcsővel kiegészített fenékküszöb került a főmeder vízszintsüllyedésének ellensúlyozására. 36

2 Fenékküszöb az 1814,9 fkm szelvényben Jobbra az Árvai zárás és a Bagaméri torok átalakítása a modellben A modellkísérleti vizsgálatok rámutattak arra, hogy az 1814,9 fkm szelvénybe beépített szabályozható, árvízkapuval és kishajó-zsilippel rendelkező műtárgy segítségével és a Bagaméri ágvég lezárásával a kisvízszintek megemelhetők úgy, hogy a kialakult vízszint kisvizes időszakban is közelítse a DB 57-es referencia vízszinteket a főmederben. Ezzel a műtárggyal és a kiegészítő beruházásokkal együtt lehetővé válna a szlovák oldalon az fkm szelvények között található mellékágrendszernek, az Ásványi ágrendszer alsó szakaszának, a Bagaméri és Patkányosi ágrendszernek, és további főmedri kisvízszint süllyedés esetén a Nagybajcsi mellékágrendszernek a rehabilitációja, valamint megteremtődik a lehetőség az Alsó-Szigetköz mentett oldali területeinek vízpótlására is. A fenékküszöbbe építendő hajózsilip, mely részt vesz az árvízlevezetésben is, biztosítja az Ásványrárói kikötő kishajókkal történő megközelítését. A beavatkozással a főmeder zátonyainak vízborítása az 1821 fkm szelvényig biztosítható. Az 1%-os valószínűségű árhullámot először azzal a feltételezéssel modelleztük, hogy a Duna medvei szelvényében még a jelenlegi állapot levonulási viszonyainak megfelelő vízszint alakul ki. (vagyis 74 cm-el magasabb, mint a mértékadó árvízszint) A fenékküszöb beépítése ellenére a járulékos beruházások vízszintcsökkentő hatásának köszönhetően a modellben a vízszintek alacsonyabb szinten alakultak ki, mint a jelenlegi állapotban hasonló paraméterek mellett kialakuló vízfelszín. Mivel a záró peremfeltétel magasabb volt, mint a mértékadó árvízszint, ellenőriztük, hogy a Medve alatti szakasz árvízi levonulási viszonyainak javítása után okoz-e visszaduzzasztást a műtárgy. Ezért következő lépésben a medvei szelvényben záróperemfeltételként a mértékadó árvízszintet állítottuk be. A felszíngörbe a mértékadó árvízszint felett alakult ki. Közel fél méteres visszaduzzasztás alakult ki a műtárgy szelvényében és kisebb visszaduzzasztások voltak megfigyelhetők az ásványi- torok és a gátőrház valamint a gyalapi rét környezetében is. A kísérlet jelezte, hogy a tervezett beavatkozások még nem elegendőek az árvízszint hathatós csökkentéséhez, további árvízlevezető sáv nyitása elkerülhetetlen.

3 Az áramlási viszonyok rámutattak arra, hogy a bagaméri és szapi kis sugarú kanyarokat a víz nehezen követi, ekkora víztömeg akadálytalan területen nagyobb kanyarulati sugarakon fordulna. Ezért a bal parton egy nagyobb sugarú íven, az árvízi sodorvonal irányában mintegy 500 m szélességben a művelési ág megváltoztatásával, majd később, miután még ez sem bizonyult elegendőnek, a jobb parton a korábbi tiszta, de a kisvízszint süllyedés miatt beerdősült zátony letisztításával biztosítottunk teret a folyónak. Utóbb kiderült, hogy a bal parti terület korábban a hajózás érdekében rét-legelő művelésű volt, a navigáció fejlődése miatt azonban fenntartása szükségtelenné vált, ezért beerdősült. Levonulási sáv kialakítás a modellben: balra az 1814,9 fkm szelvény felett a bal parton a volt navigációs sáv, jobbra a szapi torok feletti kanyar beerdősült zátonyát kellett megtisztítani A Bagaméri torok tehermentesítése érdekében a Gyalapi rét jelenlegi művelését (rétlegelő) továbbra is fenn kell tartani, mert az árvízlevezetésben komoly szerepet tölt be. Az itt feltorlódó víznek a modellben egy erdősáv megtisztításával nyitottunk utat egy feliszapolódott laposba, melynek helyreállítása az árvízlevezetést is segíti. Az így kialakult mellékágat, mely frissvíz utánpótlást az eredeti jelleg megőrzése érdekében továbbra is csak alulról kapna, a Hosszúkői, majd a Pulai ágba lehet bekötni, Ezek a rehabilitálandó mellékágak az árvízi vízhozamok hatékony továbbvezetését lehetővé teszik. A fentiek szerint kijavított modellben az 1%-os valószínűségű árhullám mértékadó záró-peremfeltétellel történő vizsgálata során a kialakult vízszintek már nem haladták meg a mértékadó árvízszintet. A modell tehát itt is a korábbi meder és hullámtéri állapot helyreállításának szükségességére mutatott rá. Az árvízszintek csökkentése érdekében a bal parti hullámtéri főágat egy árvízkapuval rányitottuk az alvízcsatornára, hogy a bal parti hullámtéren érkező víztömeg minél rövidebb út megtétele után, a szapi kanyart kikerülve jusson a főmeder jobb levezetőképességgel rendelkező szakaszába. A modellben kialakult áramlási viszonyok hatékony árapasztást mutattak. A modellbe azonban nem volt beépítve az 38

4 alvízcsatorna megfelelő hosszúságú szakasza, ezért ennek a megoldásnak a bősi alvízszintre gyakorolt hatását 2 D modellel még vizsgálni kell. A kísérlet legfontosabb tanulsága, hogy a vízszint kívánatos megemelését biztosító tervezett fenékküszöb csak a kiegészítő létesítményekkel együtt, azok folyamatos karbantartása mellett biztosítja az árvizek levezetését Az ÖKOPLAN javaslata A javaslat a SZITE javaslatára épül, annak minden elemét megtartja, de kiegészíti azt az 1819 fkm szelvényben elhelyezett újabb fenékküszöbbel. Ezzel a megoldással lehetővé kívánja tenni az Ásványi mellékágrendszer - főmeder akadálytalan ökológiai kapcsolatát legalább egy pontban, mely egyben lehetőséget biztosít a mellékágrendszerben a kishajó forgalom számára is. Fenékküszöb az 1819 fkm szelvényben Az ÖKOPLAN szakértői SZITE változat eredményeit figyelembe vették és megtartották, azt egészítették ki az átjárhatóság növelésének érdekében. Ennek megfelelően: újabb fenékküszöb került kialakításra az 1819 fkm szelvénybe, melynek szerkezete hasonló az előzőhöz, de hajózsilip nem készült, mivel a terv szerint ezen a szakaszon a kishajóforgalom számára az átjárhatóság már a mellékágrendszerben biztosítandó az ökológiai átjárhatóság érdekében megnyitásra került a Szürkei töltőbukó a Halrekesztői híd helyett kishajózsilipet és bukót került kialakításra a Gombócosi zárást 12 m szélességben 114,0 mbf szintig visszabontásra került az Újszigeti bukó megszűnt A beavatkozás biztosította az átjárhatóságot a főmeder és a mellékágrendszer között, bár az Öntési ágban magas sebességek alakultak ki, jelentős kimosódást tapasztaltunk. A jachtforgalom lebonyolítása az ásványrárói kikötő igénybevétele mellett a természetvédelem számára értékes területek zavarása nélkül a kishajó-zsilippel megoldható a főmeder-mellékágrendszer között. A további vízszintemelkedésnek 39

5 köszönhetően a kialakult felszíngörbe jobban közelítette a referencia-időszak jellemző kisvízi felszíngörbéjét. A főmeder zátonyainak vízborítása tovább javult. ÖKOPLAN javaslat vizsgálatánál az árvízszintek a SziTE javaslatához képest az 1819 fkm szelvény felett megemelkedtek, de nem haladták meg a mértékadó árvízszintet. A szapi torokban, feltehetően az 1818 fkm szelvényben megváltozott áramlási viszonyokból következő vízszállítások miatt az árvízszintek kis mértékben meghaladják a mértékadó szintet Lisiczky professzor javaslata A javaslat lényege, hogy a főmedret az 1820 és az 1816 fkm szelvényekben két-két keresztgáttal úgy zárja el, hogy a hullámtér felöl érkező víz keresztezze a medret. Dr. Lisicky úr az alábbi instrukciókat adta a helyszínrajzi elrendezésen túl: Az öreg Dunában érkező vízhozam Q= 200 m3/s Az öreg Duna mederelzárása az aktuális partél magasságában készül el, a csatlakozó mellékágak átlagszélességében és annak fenékszintjében A vízmegosztást a modell dönti el, a közös csillapító térből a mellékágak aranyában szabadon léphet ki a víz. Az összes vízhozam (200 majd 300 m3/s emelve, a fennmaradó vízmennyiséget az alvízcsatornába kell emelni) a közös térbe kerül bevezetésre. A mellékágakból az összes keresztgátat el kell távolítani A szisztéma lezárására a szapi torokban 112,75 mbf szinten kialakított rézsűs, kővel borított fenékgát készül, a jelenleg beépített Bagaméri ágvéglezárás maradhat, mivel az átlagos koronaszintje 112,8 mbf szinten 1816 fkm szelvényben az átvezetés ívelten a Lisiczky féle ágban 1818 fkm szelvényben a bal parti töltőbukót partél szintre kell emelni. Az 1820,5 fkm szelvényben a Bakai mellékág az Kalapszigeti töltőbukóba köt át a Bakai mellékág jellemző fenékszintjével és szélességével Az átvezetések anyaga cementkötésű kőzúzalék, tehát feltételezzük, hogy az árvíz nem mossa el. Az átkötést az üzemvíz-csatornába minden vízhozam mellett el kell zárni. Lisicky professzor úr megtekintette a SZITE változatot. Egyetértett a SZITE által javasolt mellékágrendszer helyreállítással a Patkányosi mellékágban, de a Bagaméri mellékág Árvai zárás alatt kialakult élőhelyének védelme érdekében a mellékág felső szakaszán az ott szereplő kotrást nem engedélyezte. A hullámtér felöl érkező víz átvezetését lejjebb, az 1814 fkm szelvény jobb parti mellékága felé javasolta vezetni. Az fkm szelvény környezetében kialakított bal és jobb parti levezetősáv művelési ág váltással (erdőből rét-legelő) történő kialakításával egyetértett és nem emelt kifogást a bal parti mellékág- rehabilitációk ellen sem. Ezért ezeket a beavatkozásokat ennél a változatnál is megtartottuk. Beépítésre kerültek a javasolt keresztgátak és ismét a jelenlegi állapotnak megfelelően került kialakításra a Bagaméri ág felső szakasza. 40

6 Lisicky professzor javaslata alapján átalakított modell A mellékágrendszerbe juttatott 200 m 3 /s vízhozam vizsgálata során kialakult felszíngörbe itt is meghaladta a referencia-időszak vízszintjeit. Mivel a mellékágakba juttatott víz tömege az előző változatokhoz képest közel háromszorosára nőtt, a mellékágakban magas sebességek alakultak ki, több helyen medererózió volt tapasztalható. A kimosódások különösen az Öntési ágban voltak jelentősek. Ezért a Q=300 m 3 /s vízhozam levezetésének vizsgálatára már nem került sor. A főmederben a kisvizes időszak modellezése során vízmozgást nem észleltünk, ez felveti a nyári nagy melegekben a vízminőség kedvezőtlenné válásának kérdését. Különös erénye ennek a változatnak, hogy foglalkozik a főmeder teljes lezárásával a szapi torokban. Erre a megoldásra, amennyiben a főmeder kisvízszintjei tovább süllyednek, még vissza lehet térni. Az árvízszintek vizsgálata azonban már nem hozott kielégítő eredményt. Az 1820 fkm szelvény környezetében a keresztgát vízszintemelő hatása érvényelült A kialakult vízszintek 1%-os valószínűségű vízhozam vizsgálata során mértékadó záró peremfeltétel mellett közel fél méterrel haladták meg a mértékadó árvízszintet. Az árvízszintek csökkentésére helyhiány miatt nem volt mód. (A keresztgát közvetlenül a bal parti töltés mellett található) A kialakított és megtartott levonulási sávok ellenére hasonló vízszintemelkedést tapasztaltunk a bagaméri és a szapi kanyar környezetében is az itt kialakított keresztgátak miatt. A modellkísérletek tehát rámutattak arra, hogy ez a javaslat sem árvíz-levezetési, sem vízminőség-védelmi, sem mederállékonysági kérdések tekintetében nem kielégítő Dunakiliti-Dunaremete közötti szakasz vizsgálata A modell méretaránya a rendelkezésre álló modell-láda méretei miatt M=1:700/100. Nyitószelvénye a dunakiliti duzzasztómű alvízi szelvénye, zárószelvénye Bős, az 1819 fkm szelvény. A modell erősen torzított, ezért a kisvizek vizsgálata csak tájékoztató jellegű. A folyószakasz kalibráláshoz, valamint a tervezési változatok hatásának vizsgálatához az alábbi peremfeltételeket alkalmaztuk:

7 Peremfeltételek Kisvíz vizsgálata 2002 aug záróperem 1%+mértékadó SziTE 1% +jelenleg 1% Bős nélkül MÁSz 1% +jelenleg Bős nélkül Q főmeder m 3 /s Q Doborgaz m 3 /s Q Helenam 3 /s vízállás 1819 fkm szelvény mbf A kisvízi kalibráció a modell méretaránya miatt nem készült el, a kialakult kisvízszintek tájékoztató jellegűek. A nagyvízi kalibráció során kialakult vízszintek jól illeszkedtek a augusztusában rögzített felszíngörbéhez. A látottak alapján úgy tűnt, hogy a felső szakaszon az árvízi vízmegosztás a jobb parti hullámtér és a főmeder között már a dunakilitii szelvény felett, az 1846 fkm szelvény kanyarjában eldől és a Szigeti Duna az itt kilépő vízhozamot vezeti tovább árhullámok idején a jobb parti hullámtéren a Denkpáli és a Bodaki kapuig. Ezen a vízmegosztási arányon a Dunakiliti bejáróút és a védtöltés vonalvezetése miatt nem lehet változtatni. Az 1842 fkm tetőponti szelvényében az árhullám kisodródását a bal partra a szlovák oldali árvízvédelmi töltés gátolja. Tehát a főmeder és a hullámtér közötti vízmegosztás már a dunakiliti műtárgy felett eldől. A folyó az fkm szakaszok között álkanyarokat ír le, ami az árhullámok levezetése szempontjából sokkal kedvezőbb, mint az alsó szakasz túlfejlett kanyarpárja. Míg ott a tetőponti szelvényekben rendre kisodródik a víztömeg a hullámtérre és teret igényel, addig a felső szakaszon az érkező vízhozam jelentősbbik hányada a főmederben vonulna le. A bal parton az 1838 fkm szelvényben lép ki kisebb víztömeg a hullámtérre. A Denkpálnál visszafolyó víztömeg ellensúlyozására az 1831 fkm szelvényben, a Bodaknál pedig a bal part 1826,5 fkm szelvényében kerül sor. Az 1820 fkm szelvény kanyarját, mint azt már az előző modellben is tapasztaltuk, a folyó az Ásványi ágrendszer fokozott igénybevételével ellensúlyozza, ezért tapasztalható ezen a szakaszon a bukókon az ágrendszer áramlásirányú, nem pedig oldalbukó jellegű töltődése. A főmeder vízszállítása tehát ezen a szakaszon sokkal markánsabb, mint az alsó szakaszon. A kalibrálás során tapasztaltak felvetették annak a lehetőségét, hogy a Duna ezen szakaszán az értékes hullámtér ökológiai potenciáljának elérését az árvízi biztonság növelése mellett a főmeder kiszolgáló szerepének növelésével lehet megvalósítani. Tehát a főmeder vízszállító képességének növelésével kell megkísérelni az árvízszintek csökkentését, felhasználva azt, hogy a kisvízszabályozás feladatát a tervezett műtárgyak veszik át. 42

8 A meder benőttsége a modellben a jelenlegi állapot vizsgálata során és a tisztítás után A Szigetközi Természetvédelmi Egyesület (SziTE) javaslata A SZITE a Duna (Dunakiliti-Bodak) térségében két fenékküszöb segítségével szeretné elérni a kitűzött célokat. Az 1834,2 és 1826,2 fkm szelvényekbe tervezett kishajózsilippel is kiegészített fenékküszöbök hatására az alábbi területeken lehetséges a főágmellékágrendszer akadálytalan ökológiai átjárhatóságának biztosítása: A Bodaki Tábori ág összenyitása a főmederrel Az 1827,7 és 1828 fkm szelvényben található bal parti mellékágak összenyitása a főággal Az 1835 fkm szelvény bal parti mellékág összenyitása a főmederrel A Barkási ág és a Revolver ág megnyitása a főmeder felé A jobb parti hullámtéren a vízpótlóág szelvényében (Doborgazi átvágás) kb. 100 m hosszban tervezett korrekciója a hullámtéren jelenleg tapasztalható áramlási viszonyok rendezését célozza. A SZITE a fenékküszöbök visszaduzzasztó hatását a főmeder vízszállító képességének növelésével kívánta elsősorban ellensúlyozni, ezért a főmeder sarkantyúinak, valamint az elterelés óta kialakult növényzetnek és az iszaprétegnek a tervezett kisvízszint alatt egy méterrel mélyebb szintig történő eltávolítását kérte, hogy a vízborítás miatt a fás szárú növényzet ismételt megtelepedését gátolja. Letisztításra került a korábbi jégsáv is.

9 A jobb parti mellékágrendszerbe ezen a szakaszon nem kellett beavatkozni, csak pár kisebb területen kellett helyreállítani az eredeti, rét-legelő művelést. (Doborgazi nagy rét beerdősült szakaszai) A bal parton szintén csak a korábbi rétek helyreállítását irányoztuk elő. - A fenti beavatkozások gyakorlatilag a főmeder árvízi szelvényének helyreállítását jelentik. A javaslat szerint kialakított modellben a kisvizek modellezése bebizonyította, hogy a kitűzött célok elérhetők, a felső fenékküszöb vízszintemelő hatására megnyithatóvá vált a Barkás és Revolver ág, a bal parton is egy töltőbukó az 1835 fkm szelvényben. Az 1826,2 fkm szelvény felett megnyithatóvá vált a bodaki ágvégelzárás, a Fanosi csatorna és a bal parton az 1827,7 fkm szelvényben a mellékág. Mellékágmegnyitások Cikola és Kisbodak térségében 44

10 Mivel a modell méretaránya M=700/100, a pontos megnyitási helyek a műtárgyak üzembe helyezését követően határozhatók meg a kialakult vízszintek ismeretében. A modell alapján az azonban bizton állítható, hogy a főmeder-mellékágrendszer élő kapcsolata a hullámtéri és a főmedri felszíngörbék találkozásánál megteremthető. A megnyitások hatására a hullámtéri vízpótló-ágban kialakult vízszintek érdemben nem változtak. A korábban többször kifogásolt magas középsebességek a főmederben jelentősen mérséklődtek. A vízszint emelkedésével a műtárgyak mellett kialakított árapasztók fokozatosan léptek üzembe és egyre inkább bevonták a bal parti hullámtér széles, jól szállító ágait az árvízlevezetésbe. Az árvizek levezetése során megfigyelhető volt, hogy az 1834,2 fkm szelvényben kilépett víz a bal parti két fő mellékág közül az északi ágon vonult a főmederbe, és csak kisebb hozamok lebocsátásakor vette igénybe a déli ágat is. Így az 1826,2 fkm szelvényben a hullámtérre kilépő víznek szabad útja volt a főmeder felé. A szlovák mellékág az 1820 fkm szelvényben nagyon kedvezően csatlakozik a főmederhez, iránytörés nélkül haladhat tovább, így a főmederbe visszatérő víztömeg hatására visszaduzzasztást nem tapasztaltunk. Az 1826,2 fkm szelvényben kialakított műtárgy 650 m 2 -t, míg az 1834,2 fkm szelvényben kialakított műtárgy közel 600 m 2 mederterületet zárt ki az árvízlevezetésből a megnyitott árvízkapuk és kishajó-zsilip mellett. Ennek ellenére a főmeder tisztításának és az árapasztók üzembelépésének köszönhetően az árvízszintek még egy feltételezett bősi havaria esetén is csak akkor haladták meg a mértékadó árvízszintet a modellben, ha a záróperemfeltétel is meghaladta azt. Árapasztás a bal part felé az 1834 fkm szelvényben és Dunaremete felett szintén a bal part felé Az ÖKOPLAN javaslata A következő rehabilitációs változatot az ÖKOPLAN javaslatai alapján alakítottuk ki. Az ÖKOPLAN szakértői SZITE változat eredményeit figyelembe vették és megtartották, azt egészítették ki az átjárhatóság növelésének érdekében. Ezért csak az újabb fenékküszöbök kerültek beépítésre, már kishajó zsilip nélkül az 1838,4 az 1831 fkm szelvényben.

11 Az előző modellkísérletben az 1819 fkm szelvényben felépített műtárgy több ponton aggályosnak minősült. Mivel a bősi kikötő területére esik, megvalósulása esetén megnehezíti annak használatát. A műtárgy egy egyenes Duna-szakasz közepén épülne fel, bal partján közvetlenül árvízvédelmi töltés található. Az áramlásirányok a modellkísérletek során a jobb parton áramlási holtteret jeleztek, így a természetes árapasztás nehezen megoldható. A műtárgy szerepe szerint az 1822 fkm szelvény feletti duzzasztását oldaná meg, ezért vizsgálandóvá vált egy kedvezőbb szelvény a kívánatos duzzasztás biztosítására. Az 1814,9 fkm szelvénybe tervezett fenékküszöb már megoldja az ásványrárói és a bősi kikötő zavartalan összekötését és korlátozott mértékben lehetővé teszi az ásványi mellékágrendszer kishajóval történő látogatását is. Az fkm szelvény közé tervezendő műtárgy kishajó-zsilip nélkül viszont csak a mellékágrendszeren keresztül, egy ott elhelyezett kishajó zsilipen keresztül tudja bonyolítani az igényelt Dunaremete-Bős kishajóval biztosítható kishatárforgalmát, ami a terület indokolatlan zavarását jelentené. Ezen megfontolás alapján a kísérletek során áthelyeztük az 1820,9 fkm szelvénybe a tervezett fenékküszöböt 3*24 m szélességű árvízkapuval, 10 m szélességű kishajózsilippel és 20 m szélességű hallépcsővel. Az így kialakuló visszaduzzasztás már lehetővé teszi a Szürkei és a Füzesi töltőbukó megnyitását és a két bukó között a Szürkei- Iparosi és Erdei ágakon keresztül az Ásványi mellékágrendszer látogatását. Az ökológiai átjárhatóság a továbbiakban is biztosított. A tervezett fenékküszöb helykijelölését a fenti szempontokon túl az is indokolta, hogy a bal parti mellékágrendszer kitorkollása a tervezett műtárgy mellett található, így a természetes árapasztás megoldható. A kisvizes állapot vizsgálata szerint a főág-mellékág ökológiai kapcsolatának helyreállítási lehetősége a beavatkozás hatására tovább szélesedett. A főág és a mellékágrendszer vízszintjei kiegyenlítődtek, a mellékágak tehát elvben megnyithatók, de a megnyitásokat a modellben nem vizsgáltuk. Kis mértékű visszaduzzasztást tapasztaltunk a kőhíd felett, így elképzelhető, hogy itt a kishajó forgalom számára az átjárhatóság csak kompromisszumok árán lesz megvalósítható. Az ökológiai átjárhatóság ma is biztosított. A kishajó-forgalom tényleges útvonala a vízszintemelést követő vízszintrögzítések alapján határozható meg. 46

12 Az 1831 fkm szelvénybe javasolt és az árvizek modellezésekor fenékküszöb a kisvizek Az árhullámok vizsgálata során a peremfeltételek szintén megegyeztek a SziTE vizsgálat peremfeltételeivel, de a kialakult vízszintek minden esetben magasabbak voltak. A kialakult felszíngörbe az 1%-os gyakoriságú vízhozam mellett a bősi vízerőtelep üzemét feltételezve is megközelítette a mértékadó árvízszintet. A vízszintemelkedés oka az, hogy a fenékküszöbök visszaduzzasztanak az előző küszöbre, így alulról befolyásolt átbukások sorozata alakul ki, melynek következtében az egyes műtárgyak vízemésztő-képessége csökken, a kialakult vízszint növekedik. A szelvénynél már 7100 m3/s vízhozam mellett érezhető az 1829 fkm szelvényben a jobb és a bal parti töltés egyidejű beszűkülése és az itt elhelyezett fenékküszöb együttes hatása. A fentiek miatt a tényleges tervezés előtt a fenékküszöbök vízátbocsátó képességét felül kell vizsgálni és feltehetően további árvízkapukat kell kialakítani Lisiczky professzor javaslata A javaslat felhasználva a dunakiliti fenékküszöb hatására megemelkedett vízszinteket az 1843 fkm szelvény felett egy csatornán keresztül a bal parti mellékágba vezeti a vizet, míg a jobb parton az 1839 fkm szelvénybe tervezett mederelzárással a főmederben érkező vízhozamot is a jobb parti hullámtérbe kormányozza. Ezzel kisvizes időszakban a főmeder vízellátását kizárja a vízforgalomból. A bal és jobb parti mellékágak összeköttetését a csatlakozó mellékágak fenékszintjén az ágat jellemző szélességben az 1836, ,2 1827, ,2 1822, és 1820,5 fkm szelvényekben a partélig emelt két-két keresztgáttal úgy zárja el, hogy a hullámtér felöl érkező víz keresztezze a medret. A tervezett vízmegosztás megegyezik az alsó szakaszon már rögzített feltételekkel. A modell kialakítása során az ásványi szakasz modellezésekor kapott instrukciókat tekintettük irányadónak. Ennek megfelelően a műveket cementkötésű kavicsból, a partélig emelve alakítottuk ki. A kedvezőbb árvizi levonulás biztosítása érdekében a kisvízi szabályozási műveket nem építettük vissza és a zátonyok lesüllyesztését sem állítottuk helyre. A mellékágrendszerből minden bukót eltávolítottunk.

13 Balra: A főmederben kialakult áramlási viszonyok Vízátvezetés Denkpálnál

14 A mellékágrendszerbe juttatott 200 m 3 /s vízhozam vizsgálata során a vízszállításból kizárt főmederben vízmozgást nem észleltünk, a főmeder-mellékág kapcsolata tehát nem áll helyre. A főmederben kialakult vízszinteket a modellben erősen befolyásolta szivárgás, a vízszintek gyakorlatilag megegyeztek a keresztező mellékágban kialakult vízszintekkel. A magyar oldali vízpótló-ágban rögzített vízszintek elmaradtak a jelenlegi állapotban kialakult vízszintektől. A mellékágban az elbontott bukók vízszintemelő hatása hiányzott. Ugyanakkor a nagyobb víztömeg hatására egyes mellékágakban a kialakult sebességek jelentősen megnövekedtek. Egyes átvezetéseket a víz nem fogadott el, ilyen volt az1836,1 fkm, az 1834 fkm, és az 1822,3 fkm szelvény átvezetése. Itt a kialakított csatornákban vízmozgást nem észleltünk. A keresztgátak a modellezett árhullám idején Az árvízszintek vizsgálata azonban itt sem hozott kielégítő eredményt. A vizsgálatok szerint az 1%-os valószínűségű árhullám a bősi vízerőtelep üzemképességét feltételezve sem vonul le a mértékadó szint alatt. A kialakult vízszintek a jobb part tkm szakasz között közel 1 m-el haladták meg az előírt értéket. Az átvezetések visszaduzzasztó hatása jelentős volt. A kialakult árvízszintek olyan magasak, hogy azok mértékadó szint alá csökkentésére nincs mód. Ezért ennek a változatnak a megvalósítása nem javasolható. 6.2 Numerikus modellezés A modell felépítése A numerikus modellvizsgálatokhoz használt HEC-RAS egy dimenziós, amerikai fejlesztésű szoftver a De Saint Venant féle (szabadfelszínű, egydimenziós, fokozatosan változó, nempermanens vízmozgásra definiált) differenciál egyenletrendszer alapján működik. 49

15 A modell egydimenziós volta azt jelenti, hogy minden állapotváltozót (vízállás, vízhozam, áramlási sebességek) szelvényközépértékkel vesz figyelembe. Az egyes dinamikus folyamatok állapotváltozóinak értékeit (pl.: vízállás, vízhozam) a rendszer minden számítási csomópontban, a szimulációs időszakon belül minden számítási időlépésben kiszámítja, a megadott kezdeti és határfeltételek (pl.: bevezetett vízhozam, illetve vízállások, Q-H összefüggések), valamint a vezérlő egyenletek alapján. A modell főbb vezérlőparaméterei (a HD modell esetében) a Manning-féle érdesség amely a keresztszelvények között és keresztszelvényen belül is változtatható, valamint a műtárgyak energiaveszteségei, illetve a mederre vonatkozó elszivárgási veszteség. Az érdességi paraméter nevével ellentétben nem csak a mederfenék súrlódásából adódó ellenállást jelenti, hanem egyéb, a modell egy dimenziós volta miatt másként nem megadható veszteséget is magába foglal. Ezek a fedettségből, a növényzet ellenállásából, a folyó kanyargósságából stb. származó veszteségek. A folyóhálózat topográfiáját az egyes ágak tengelyének és a kapcsolódási pontjuknak a megadásával definiáljuk. A rendszer térbeli számítási csomópontjai a megfelelő távolságban megadott keresztszelvények, illetve szükség szerint az ezek közé interpolált számítási keresztszelvények adják. A hidrodinamikai modellbe a Duna Rajka Komárom közötti szakaszát építettük be. A mellékvízfolyások közül a Mosoni-Duna és az abba torkolló Rába került a modellbe. A vizsgált folyószakasz a Duna szigetközi, Rajka Vámosszabadi közötti szakasza. A Mosoni-Duna (48,1 fkm torkolat), a Rába (29,7 fkm torkolat), és a Duna 1806,4 1768,3 fkm (Medve híd Komárom) közötti szakasza egy korábbi MIKE 11 modell alapján, annak átvételével került beépítésre a modellbe. A bősi erőmű alvízcsatornáját 2 keresztszelvénnyel közelítettük, mely a peremfeltétel megfelelő definiálása miatt került beépítésre, és a kitűzött feladat szempontjából elfogadható közelítést jelent. A modellterület geometriai felépítését, ás attribútum megadását az ESRI ArcGIS (v9.0) szoftver alatt a HEC-GeoRAS (v4.1) kiegészítő modul segítségével végeztük el. A felületleíró magassági pontok, és a fedettségi térkép előállítása folyamán elkészítettük a vizsgálni kívánt variációkhoz tartozó változatokat. A projekt kapcsán elkészült digitális terepmodell egy szabálytalan háromszöghálóval (TIN) közelített felszín, mely a szlovák és magyar oldali töltések közötti területet képezi le. Kiindulási alapadat-halmaznak a BME által 2005-ben készített raszter felületmodellt (DEM) használtuk. Ez a raszter a között készült hullámtériés mederfelmérések; a szlovák fél által határvízi egyezmények alapján elérhetővé tett 1999-es ortofotó kiértékelés és egy, az 1970-es évekből származó vízügyi atlaszból digitalizált szlovák oldali mellékágrendszer-keresztszelvények összefésülésből épült fel. A jobbparti töltés beépítéséhez egy 2004-ben készült vonalas töltésfelmérés adatait használtuk fel, a szlovák oldalon (a bal parti töltés esetében) az 1999-es ortofotó kiértékelésből származó magassággal rendelkező töltésvonalak kerültek felhasználásra. Kontrollpontokként az LDT Kft. és a szlovák fél egy időben, 2002-ben készített VO felmérést vittük be. 50

16 Az 1 dimenziós modell számára legfontosabb definiálandó paraméter a érdesség tényező értéke és a különböző érdességek érvényességi területe a keresztszelvényen belül. A fedettség kialakítása során törekedtünk a minél kisebb számú jellegzóna kialakítására a kalibrálási folyamat felgyorsítása érdekében, valamint az összehasonlíthatóság biztosítására. A kialakított zónák a következők voltak: a) Meder, mellékágak: jellegét tekintve állandó vízborítottságú területek. Ide tartoznak a főmeder, és az állandó vízfelületű hullámtéri mellékágak b) Parti sáv: a Duna elterelését követően az év nagy részében szárazon lévő, korábban középvízi mederszakaszok, melyeken már a növényzet is megtelepedett. c) Erdő: A hullámtérnek az év nagy részében szárazon lévő magas fekvésű területének erdővel borított (nagy érdességű) része d) Rét: A hullámtérnek az év nagy részében szárazon lévő magas fekvésű területének be nem erdősült (kis érdességű) része A hullámtéren (erdő,rét) a különböző típusterületek lehatárolására egy, a Szigetközről 2001-ben készült műholdképet, egy 2006-os légifotót, valamint Google Earth kivágatot használtunk fel. Alapállapotban a vizsgálatok tárgyát képező levonulási sávokat is külön felületekként definiáltuk /1. ábra, sárga színnel/ A számítási szelvények (tejes völgyszelvények) modellbeli távolságát a Duna sodorvonalán felvett középvonal mentén határoztuk meg /1. ábra/ A keresztszelvényeket törtvonallal közelítettük, melyeket a műtárgy-átépítések hatásának vizsgálatához felmerülő igények figyelembevételével alakítottunk ki, törekedve az áramlási főirányokra merőleges felvételre. Az árvízkor kialakuló áramlási főirányokat a hullámtéren a főmeder mindkét oldalán a helyszíni tapasztalatokat figyelembe vétele mellett a 2 dimenziós BME modell irányvektoros eredménytérképe alapján vettük fel. /1. ábra, kék szaggatott vonal/ 1. ábra Vonalas elemek definiálása, háttérben a fedettségi térkép 51

17 A modellhálózat felépítését szemlélteti a következő (2. ábra): 2. ábra Modell csontváza és peremfeltételei A felépített egydimenziós modell előnye, hogy képes egy összetett vízhálózaton, hosszú időszakot viszonylag gyors számítási sebességgel leképezni. Hátrányát egy dimenziós volta adja, mert nem teszi lehetővé az áramlási irányra merőleges differenciák meghatározására, hiszen számítási egységenként (keresztszelvényenként) egy átlagos áramlási paramétert (sebesség, vízszint) ad. Ezért lokális hatások elemzésére nem alkalmas, csak elsődleges vizsgálatnak tekinthető Permanens vizsgálatok A permanens vizsgálatok célja, hogy a bekalibrált modellel a fizikai kismintakísérletnek megfelelő határfeltételek mellett ellenőrizzük a beavatkozások hatását. Általános megállapítások: A modell érvényességi területe Duna fkm, mivel a kisminta kísérletek Duna 1825 fkm fölötti szakaszon olyan geometriai változásokat is eszközölnek (pl. kisvízszint-szabályozási műtárgyak eltávolítása, sarkantyúk elbontása), melyre megfelelő részletességű és pontosságú felmérések híján a numerikus modellbe információk nem kerültek, így az eredmények nem összehasonlíthatók 52

18 Station (m) Legend WS 2002 Ground Levee Ineff Bank Sta OWS 2002 A modell kidolgozottságát tekintve Duna fkm között a meder és hullámtér részletesen, érdességi tényező zónákra osztva közelíti a valós állapotokat. A modell egyéb részein a keresztszelvények 1-3 db érdességi tényezővel kerültek jellemzésre. a Duna teljes szakaszán a felszíngörbék illeszkedése megfelelő. A modellt érzékennyé tettük a szelvényterület változásokra, csökkentve ezzel az érdességi tényező bizonytalanságát (kontrakciós tényező: 0.6 ; expanziós tényező: 0.8) A főmeder kisvizes kalibrálása érdekében megkötöttük, hogy csak a főmederéleket meghaladó vízszintmagasság esetén kapcsolódjanak be a hozamszállításba. Ez a feltételezés jól elkülöníthetővé tette a kisvizes és árvízi állapotokat, hisz a kisvíznél figyelembe vett (448 m 3 /s) időpontú rögzítés egyértelműen a főmederben halad, míg az árvízi vizsgálat (6430 m 3/ s) a teljes völgyszelvényt kitölti (3. ábra) A modellt teszteltük ún. átmeneti időszakra is, időpontú rögzítésre (2210 m 3 /s) ahol szintén megfelelően illeszkedő felszíngörbét adott. (6. ábra) Sajnos a szlovák oldali mellékágakban található műtárgyakról információ nem állt rendelkezésre, így azok nem kerültek definiálásra a modellben. Biztonság javára történő elhanyagolás, hogy kotrások hatására a mellékágakban érdesség-csökkenés nem következik be, csupán szelvényterület növekedésben jelentkezik hatásuk A beépített bukókról nem álltak rendelkezésünkre átbukási tényezők, pontos kiépítési utasítások és jellemzők, így azokat nem műtárgyként, hanem a meder geometriai változataként állítottuk be az adott keresztszelvénybe.(lásd 4. ábra) Szigcsal valtozat ellenorzesek permanens Plan: 1) /25/ Legend WS Ground Levee Ineff Bank Sta Elevation (m) 112 Szigcsal valtozat ellenorzesek permanens Plan: 1) /31/ Elevation (m) Station (m) 3. ábra Duna fkm keresztszelvény mederteltsége (barna szaggatott: meder, piros pont/zöld háromszög: mederélek, illetve a főmeder elhatárolása a hullámtértől, kék kitöltés a mederteltség) 53

19 Legend WS WS WS Ground - Comp Geom 10 Levee - Comp Geom 10 Ineff - Comp Geom 10 Bank Sta - Comp Geom Merge Range Ground Levee Bank Sta 116 Elevation (m) Station (m) 4. ábra Geometria válatozatok összehasonlítása, a bukók geometria válatoztatásával történő beépítésének bemutatása (magenta: eredeti meder, fekete: 1. változat meder, kék vonalak: kalibrálás vízszintek) Kalibráció: A kalibráláshoz készített alapgeometriába a következő műtárgyak kerültek beépítésre: 1. Sorjási bukó (Duna, 1825,504 fkm) 2. Hatvanasi bukó (Duna, 1822,762 fkm) 3. Gombócosi zárás (Duna, 1822,254 fkm) 4. Újszigeti bukó (Duna, 1821,239 fkm) 5. Halrekesztő fenékgát (Duna, 1820,691 fkm) 6. Szilfási híd (Duna, 1819,810 fkm) 7. Pókmacskási bukó (Duna, 1819,371 fkm) 8. Gatyai fenékgát (Duna, 1817,845 fkm) 9. Árvai zárás mbf (Duna, 1816,484 fkm) A modell geometriai felépítése után definiáltuk a vizsgálat szempontjából mértékadó kalibrálási peremfeltételek, a augusztusi árhullám tetőzése ( ) alapján permanens értékekkel. A kalibráció során célunk az egyes fedettségi jellegzónák érdességének a tetőző vízhozam eléréséhez történő beállítása volt. A kalibrálást a vízszintrögzítés mellett két ellenőrző pontra, a Duna, Vámosszabadi és Dunaremete felszíni vízmércére végeztük el. A kalibrálás eredményeként az alábbi érdességi tényezőket fogadtuk el (Manning n ; s*m -1/3 ): a) Meder n = 0,0175 0,03 b) Mellékágak n = c) Parti sáv n =

20 d) Erdő n = 0.4 e) Rét n = A hullámtéri területek érdességének meghatározásánál jellegzónákat vettünk figyelembe, a főmeder esetén mivel a paraméter az érdességen kívül meghatározó egyéb veszteséget is magába foglal az n értéke hossz mentén változik (lásd. 57. ábra): Főmeder érdesség hossz-szelvénye (Manning 'n') Manning 'n' (s/m1/3) Főmeder érdességek Duna (fkm) 57. ábra Kalibrált főmeder érdesség-hosszszelvény A kalibrált modell tíz centiméteren belül közelíti a valós, rögzített vízszinteket (átlagos eltérés +/- 5 cm körüli az árvizes rögzítés esetében, a kisvizes rögzítéshez a főmederben +/- 3 cm). (lásd: 6. ábra) Szigcsal valtozat ellenorzesek permanens Plan: 1) /31/2008 2) /25/2007 3) /18/ DUNA Szigetkoz Legend WS WS WS Ground OWS OWS OWS Elevation (m) Main Channel Distance (km) 6. ábra Kalibrálási felszíngörbék (piros: , magenta: , zöld: ) 55

21 6.2.4 Futtatási eredmények A modellvizsgálatok során három különböző beavatkozási változat árvízi levonulásra gyakorolt hatását kellett vizsgálnunk. A javaslatok közül kettő (1. Lisiczky és 2. Rácz féle változat) koncepcionálisan eltér egymástól, a harmadik (SZITE javalat) változat pedig az előzőek, az érdekeltek bevonásával történő átdolgozásából született. Az összes tervezett beavatkozást egyszerre építettük be. A modell a végleges állapotra kiépített rendszer hatását vizsgálja az 1 dimenzió lehetőségein belül változat beépítése: Kialakított változtatások az alapgeometriához képest: Bakai átvezetés kialakítása 1821,077 és 1820,39 fkm 117 mbf szinten elzárt főmeder Mellékág bukók kivétele: o Hatvanasi bukó (Duna, 1822,762 fkm) o Gombócosi zárás (Duna, 1822,254 fkm) o Újszigeti bukó (Duna, 1821,239 fkm) RÁCZ változat használata o Halrekesztő fenékgát (Duna, 1820,691 fkm) o Szilfási híd (Duna, 1819,810 fkm) o Pókmacskási bukó (Duna, 1819,371 fkm) o Gatyai fenékgát (Duna, 1817,845 fkm) o Árvai zárás (Duna, 1816,484 fkm) továbbá Manning n=0.4 átállítása re mederben Ásványi átvezetés kialakítása 1816,255 és 1815,412 fkm 115,5 mbf bukóéllel elzárt főmeder Szapi torok fenékküszöb fkm-ben: főmeder feltöltése 112,75 mbf-re 1809,863 fkm Bagoméri ágvéglezárás beépítése Patkányosi mellékágrendszer és Ispánki mellékág kotrása változat beépítése: A modellgeometria esetében a következő változtatásokat építettük be a rendszerbe: 1822,254 fkm Gombócosi zárás 12 m-en 114 mbf-re alakítva 1821,239 fkm Újszigeti bukó visszaállítva BME geometria alapján mederre 1820,6915 fkm Halrekesztő híd átalakítás hajózsilippé és bukóvá, pontos méretek hiányában 30 m-en 112 mbf kivágat 1819,0708 fkm fenékküszöb létesítése 1816,484 fkm Árvai zárásba hallépcső beépítése 1815,028 fkm fenékküszöb létesítése 1814,050 fkm Aprókövesi zárás beépítése 1809,863 fkm Bagoméri ágvéglezárás beépítése Kalacsi és Pulai ág kotort geometriájának kialakítása Bagaméri ág kotort geometriájának kialakítása 56

22 Duna menti (mindkét oldali) levezetősávok kialakítása (0,4 érdességi paraméter helyett 0,0499/0,055) és a parti sávok tisztítása (0,199 érdességi paraméter helyett mederérték) Szlovák oldali mellékágak kotrása és műtárgyainak kialakítása a geometriában változat beépítése: A mindkét fél által elfogadható változat vizsgálatához a következők beépítési módosításokat tettük: 1816,484 fkm Árvai zárásba hallépcső beépítése Duna, 1815,028 (1814,9) fkm fenékküszöb létesítése 1814,050 fkm Aprókövesi zárás beépítése 1809,863 fkm Bagoméri ágvéglezárás beépítése Kalacsi és Pulai ág kotort geometriájának kialakítása Bagaméri ág kotort geometriájának kialakítása Duna menti (mindkét oldali) levezetősávok kialakítása (0,4 érdességi paraméter helyett 0,0499/0,055) és a parti sávok tisztítása (0,199 érdességi paraméter helyett mederérték) Szlovák oldali mellékágak kotrása és műtárgyainak kialakítása a geometriában A különböző változatok klasszikus főmeder hossz-szelvénye jól mutatja a beavatkozások meglévő főmeder gyakorolt változtatásának mértékét. (lásd: 7. ábra) Kalibrált (alapgeometria) 1. változat (teljes) 2. változat (teljes) 3. változat (teljes) Mederváltozatok (2. és 3. változat egymásra lapol) Víszintmagasság (mbf) Duna (fkm) 7. ábra Változatok klasszikus főmeder hossz-szelvénye Megjegyzendő, hogy az 1 dimenziós modell keretein belül a hatások detektálása korlátozott. Az egydimenziós modellek keresztszelvényenként egyetlen vízszint kiszámítására alkalmasak, így a külön ágrendszerként nem definiált hullámtéri mellékágakban esetleg lokálisan kialakuló magasabb vagy alacsonyabb (ár)vízszintek nem jelenhetnek meg a modell eredményeiben. Emellett az előbb említett ok miatt 57

23 keresztirányú áramlások, áramlás-áthelyeződések és kanyarulati viszonyok hatásait a kalibráció során az érdességi tényezőbe integrálva kellett megadni/feltételezni. Referencia alapnak az érvényes MÁSZ értékeket tekintettük, így azok a görbéken minden esetben megjelennek. Azt vizsgálatuk meg, hogy a tervezett beavatkozások hatására a 2002 augusztusi tetőzéshez tartozó vízhozam hatására milyen vízszintek alakulnának ki a szigetközi Duna szakaszon. Ennek eredményét szemlélteti a 8. ábra. A kalibrációnál is felhasznált állapotot vizsgálva az 1. változat jelentős vízszintemelkedést okozott. Ez tulajdonképpen nyilvánvaló, hisz 4 helyen is a főmeder teljes elzárását alkalmazza. A mellékágak egymással való interakcióját, melyet ez a változat segítene elő leginkább, még a legtöredezettebben felvett völgyszelvények esetén sincs lehetőség 1 dimenziós modellel vizsgálni. A 2. és 3. változat egymástól nagymértékben nem elkülöníthető, hisz a kiépítést tekintve kevés köztük a differencia. Nyilvánvalóan Dunaremete feletti szakaszon a fenékküszöbök számának és elhelyezkedésének hatása plasztikusabban jelentkezne. A 2., 3. változat elmaradása a kalibrált felszíntől maximum 2 dm, az 1. változat viszont néhol 3 dm-el is meghaladja azt. A 2., 3. változat közül a 3. változat összességében kedvezőbbnek tűnik, így a további, nempermanens vizsgálatainkat erre a beavatkozási javaslatra végeztük el Kalibrált (alapgeometria) Mért pontok 1. változat (teljes) 2. változat (teljes) 3. változat (teljes) MÁSZ (6450 m 3 /s) Futtatás Víszintmagasság (mbf) Duna (fkm) 8. ábra állapotra változatok eredmény-felszíngörbéi A modell továbbfejlesztése a projekt során A szigetközi folyószakasz igen összetett, jellegében többdimenziós áramlási rendszer: a főághoz fonatos mellékágrendszer és szabdalt hullámtér kapcsolódik. A munkánk célja egy olyan modell előállítása, ami árvízi események vizsgálatát teszi lehetővé, a jelenlegi és a tervezett, levonulást segítő hullámtéri és főmedri beavatkozások esetén. 58

24 A modellvizsgálatok kezdeti szakaszán az érdességi tényezőt jellegzónánként egy konstans értékkel adtuk meg. Későbbiekben a főmedret a hullámtértől elszeparálva kalibráltuk kisvizes állapotokra. Ennek azonban az lett a következménye, hogy a hullámtér interakcióját csak nagyvízi állapotokban tudtuk figyelembe venni. Köztes fejlesztési lépcsőben megvizsgáltuk, hogy a hullámtér veszteségi értékeinek lexikális értékekre állítása és a kontrakció/expanzió kisebb mértékű figyelembe vétele (hisz árvízi körülmények között ez a hatás nyílván kisebb) a főmeder érdességének milyen mértékű változását vonja mag után. A főmeder érdességi hossz-szelvény alakhelyes maradt, de eltolódott, mintegy háromszoros értéket vett fel a keresztszelvényekben. Ez arra enged következtetni, hogy a kanyarulati viszonyok hatása megfelelően jelentkezett a kalibrálások értékkészleteiben, de a főmederben lévő zátonyterületek és parti sávok hatása igazán valójában csak nagyvízi állapotoknál jelentkezik. A nempermanens vizsgálatokhoz így a HECRAS olyan funkcióját alkalmaztunk, mely az érdességet a vízszint emelkedésétől függően változtatja (növeli). E fejlesztés szerint az energiaveszteség (érdességi tényező) olyan összefüggéssel kerül számításra, amelyben a terepfelszínnel való vízszintes súrlódás mellett a növényszárakon fellépő súrlódás is figyelembe lesz véve. Ez utóbbinak mértéke függ a vízborítottságtól, hiszen nagyobb vízszint esetén a súrlódó vertikális felületek mérete is nagyobb. (lásd. 9. ábra) 9. ábra Növényzet interakciója különböző vízállásoknál A növényzet különböző vízszintekhez tartozó ellenállásának meghatározása a növényzet átlagos sűrűsége, szárátmérője, alaki tényezője, valamint az adott szelvényben előforduló minimális és maximális vízszintek alapján lehetséges. Korábbi tapasztalatok alapján ismert, hogy a vízszállítás mértéke árhullámok esetén is a főmederben a legjelentősebb, ezért az ellenállási paraméter pontosítását is itt, a főmeder-hullámtér találkozásánál vezettük be, a korábban állandó vízborítású, az elmúlt 15 évben azonban szárazon maradt, elnövényesedett mederterületekre. Ezzel, a modellezés első fázisában parti zóna -ként definiált jellegzónát a meder jellegű területekbe integrálva megszüntettük. A vízszinttől függő ellenállási paramétert keresztszelvényenként meghatároztuk Nempermanens vizsgálatok Árvízi események modellezéséhez a permanens vizsgálatok nem elegendőek. A megfelelő kiértékeléshez fontos az árhullám levonulási képe is, hiszen a tetőzési szint 59

25 nagyban függ a mederteltség kezdeti értékétől, az árhullám hevességétől is, melyeket permanens vizsgálatokkal nem lehet előállítani. Ennek megfelelően a modellt a 2002 augusztusi árhullámkép alapján újrakalibráltuk, valamint igazoltuk a 2006-os tavaszi árhullám észlelései alapján (11. ábra). A tavaszi árhullámra vonatkozó vizsgálatban a tavaszi, fejletlen növényzet figyelembevételére a kalibrálásnál meghatározott érdességi paraméterek 75%-os értékét vettük figyelembe. A modellben a főmeder elhatárolását konzekvensen korrigáltuk a teljes szigetközi szakaszon, hogy az átmeneti hozamtartományban (nem kisvízi és nem árvízi) megfelelően viselkedjen a felszíngörbe. Erre korábban azért nem volt ilyen nagy pontossággal szükség, mert határállapotokat vettünk csak figyelembe. A kontrakciós és expanziós tényezőket alapértékre állítottuk, hisz hatásukat már a főmeder vízszintmagasságtól függő változó veszteségtényezőjébe integráltuk. A vizsgálat során a 3. változat beépítésekor alkalmaztuk a kotrások után jelentkező érdességcsökkenést. A geometria helyes leképezésének tovább finomítása érdekében az újonnan létesített fenékküszöböket a modellben valódi bukóként definiáltuk a HECRAS által javasolt default átbukási tényezővel jellemezve. (lásd. 10. ábra) Szigcsal valtozat permanens Plan: 1/31/ Legend Ground Levee Ineff Bank Sta Elevation (m) Station (m) 10. ábra A fenékküszöb valódi bukóként leképezve a modellben (Duna fkm, 3. változat) A nempermanens modell kalibrált paraméterkészlete (Manning n ; s*m -1/3 ): f) Meder n = 0,0175 0,05 (vízszintmagasságtól függően változik) g) Mellékágak n = 0.05 (kotorva 0.03) h) Erdő n = 0.1 i) Rét n =

26 121,00 120,50 120,00 119, kalibráció tetőző rögzítés verifikáció (érdesség 75%) tetőző rögzítés MÁSZ Vízszintmagasság (mbf) 119,00 118,50 118,00 117,50 117,00 116,50 116,00 115, Duna (fkm) 11. ábra A nempermanens kalibrálás és verifikálás eredménye A vizsgálati szakaszon a modell mindkét esetben kellő pontosságú egyezést mutat, amely igazolja a modell Szigetköz szakaszára vonatkozó jóságát. A fejlesztőmunka eredményeként a Szigetközre sikerült egy olyan egydimenziós modellt felállítani, ami új eredményként a vízdinamika teljes tartományában kielégítően reprodukálta a valós árhullámképet. (lásd: 12. ábra) A fejlesztés eredménye Dunaremete szelvényében Mért Fejlesztett modell Alapmodell Vízszint [mbf] : : : : : : : :00 Idő 12. ábra Duna 1825 fkm Dunaremete szelvényben a fejlesztés eredménye árvízi eseményre A 2002-es árvízi eseményre a 3. változat geometriájának futtatásával kapott eredmény felszíngörbét a 13. ábra mutatja. Megállapítható, hogy a teljes kiépítettségű 3. változat nem emel az árvízszinteken a nempermanens vizsgálatok eredményei alapján sem. 61