A nagyvízi meder vízszállító képessége hullámtéri vízhozammérések, azok problémái Bevezetés A kilencvenes évek 2. felétől a Duna vízrendszeren egyre gyakrabban fordult elő árvíz. Az árvizek többször is megdöntötték egy egy szakaszon az LNV értékeit. A vízhozammérések technikai fejlődése, az ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) elven működő eszközök elterjedése a hazai vízügyi ágazatban, lehetővé tette az elmúlt évtizedben már a védekezés alatti időszakban a folyamatos, az áradó folyó teljes hossza mentén az árvízi vízhozamméréseket. A naponta történő mérésekkel sikerült kimérni egy egy árhullámkép teljes alakját. A vízhozammérések kiértékelései során több esetben is az a helyzet állt elő, hogy az LNV-t okozó vízállások esetén a vízhozamok nem hoztak rekord értékeket. Felmerült a hullámtér, a nagyvízi meder vízszállító képességének változása - csökkenése. A dolgozatban a vízhozammérési technika fejlődésének rövid bemutatásán keresztül, a hullámtéri vízhozammérések fontosságát, problémáit szeretném bemutatni, különös tekintettel a most készülő nagyvízi mederkezelési tervekkel való szoros kapcsolatára. A VÍZHOZAMMÉRÉSEK MŰSZAKI HÁTTERÉNEK FEJLŐDÉSE Korábban A magyar vízrajzi szolgálatban a 80-90-es években alkalmazott vízsebesség - vízhozammérési technikák az ezredfordulóig nem igen változtak. A nagy folyóinkon alkalmazott mérési módszer a sebesség és a keresztszelvény terület mérése alapján ( lényege a keresztszelvény mentén felvett terület mérése, - lehet hídról, vagy csónakról hajóról) és az ebben a szelvényben végzett forgószárnyas sebességmérés középsebességének szorzatából számított vízhozam meghatározása volt. Az alábbi ábrák a mérés elvét és eszközét mutatják be: Forrás: Vízhozammérés Dr. Starasolszky, Muszkalay, Börzsönyi VITUKI, Budapest 1971
A vízhozammérés az árvizes időszakban a fenti módszerrel egy Duna méretű folyó esetén egy szelvényben egy napot vett igénybe. Napjainkban A hazai vízrajzi szolgálatban a folyók vízhozamának mérésében úttörő változást hozott az ADCP elven mérő sebességmérő eszközök elterjedése. Ezen műszerek a 2000 utáni években kezdtek sokasodni az ágazatban. Igazgatóságunkon 2003-ban állt rendszerbe az első ilyen az RDI amerikai cég által készített Rio Grande készülék. Az elmúlt 10 évben több cég is készített hasonló elven működő műszereket pl. SonTek, amikből kerültek készülékek az igazgatóságokhoz. A készülékekhez GPS műszer is kapcsolható, amivel a pozicionálás kérdése megoldott, de ezzel a mérés GPS funkcióval mérési menü beállításával a medervándorlási sebesség által okozott hiba is kiküszöbölhető. Ez különösen az árvízi mérésekkor merül fontos, amikor a vízsebesség a szokásost jelentősen meghaladja. Az alábbi képeken az ilyen technikával végrehajtott mérésekből láthatunk néhány kockát: Fotó: Dunakanyar-Nagymaros mérés ADCP-vel hajóról, illetve hídról trimarán test segítségével KDVVIZIG Az ADCP elven mérő eszközök előnyei: lényegesen lerövidült mérési idő, egy nap alatt 3-4 egymástól 10-20 km-re lévő szelvény is megmérhető a folyó mentén. Azonnali vízhozam eredmény, folyamatos kontroll lehetőség a mérés során (vízállás, vízsebesség, vízmélység, sebességvektor iránya.) Az alábbi ábra keresztszelvényén jól látható a főmeder (bal oldal) és a hullámtér (jobb oldal) sebességviszonyai.
Az alábbi ábrán a fenti szelvény sebességvektorai láthatók, a hullámtéri kis sebességek az ábra alsó felében, míg a főmeder sebességei az ábra felsőbb részében láthatók A 2013. JÚNIUSI DUNAI ÁRVÍZ VÍZHOZAMMÉRÉSI TAPASZTALATAI Budapesti szakasz (vízig Budapest) A tavalyi dunai árvíz során a folyó teljes magyar szakaszán az igazgatóságok folyamatos napi vízhozamméréseket végeztek. A mérések alapvetően a vízrajzi állomások szelvényeiben, vagy ahhoz közel történtek, de voltak próbálkozások a hullámtér vízszállításának mérésére is. A budapesti vízügyi igazgatóság mérőcsoportja az egyik kényes területén a Szentendrei sziget két ágán is végezett méréseket a két ág vízmegosztásának megmérésére. A sárga körökkel jelölt pontok az igazgatóság vízmérce - vízhozammérő szelvényei. Az árvíz során a dunabogdányi szelvény víz alá került, a mérési feltételek nem voltak adottak a mérőcsoport
számára. Új mérési szelvényeket jelöltek ki (zöld kö rök) a szentendrei ág és a főág egy-egy felső pontján. Mivel a szigeten több ponton is áttört a víz (3 db kék nyíllal jelölt terület), a szentendrei ág kifolyó vizének pontosabb meghatározása miatt is egy új szelvényt kellett kijelölni Tahitótfalu felett. Fotó: Szentendrei - sziget áramlás viszonyai KDVVIZIG Fotó: Szentendrei - sziget elöntött állapotban KDVVIZIG A méréseket mérőhajóval, illetve hídról trimarán testen lévő ADCP műszerrel hajtották végre.
Gemenci öblözet (vízig Baja) A gemenci öblözetben több jelentős mellékág, holtág található pl. Grébec, Rezéti-Holt-Duna, Vén-Duna, Cserta - Duna, Móric Duna, stb. A teljes mellék és holtágrendszer elhelyezkedését az alábbi átnézetes és részletes helyszínrajzok mutatják:
A tavalyi árvíz során az Alsó-Duna-völgyi Vízügyi Igazgatóság szakemberei az árhullám során folyamatos napi vízhozamméréseket végeztek mind a főág, mind a hullámtér esetében. Mérték a mellék és holtágrendszerek vízszállítását, továbbá az 55-ös főút ártéri hídjainak vízáteresztő képességét is. A főúton 4 ártéri híd szelvényében tudtak a bajai kollégák vízhozamot mérni. Gemenci hullámtérben motorcsónakkal közlekedve mértek, míg az ártéri hidak esetében az áthidalásról kötélen tartott katamarán testen elhelyezett ADCP műszerrel. Ábra: 55 főút Pörböly - Baja mérési szelvények ADUVIZIG Fotó: Ártéri hídszelvény mérése az 55-ös főúton ADUVIZIG
Béda-boki szakasz (vízig Pécs) A harmadik fehér folt az árvizek levonulásában a bédai ártér vízszállítása. A gemencinél lényegesen kisebb, egyszerűbb ártér mérése is elvileg egyszerűbb. A DDVIZIG mérőcsoportja az országból kilépő határszelvény felett jelölte ki a mérőszelvényt. A mérőhely a jobb parti DDVIZIG kezelésében lévő boki gátőrház és a bal parti ADUVIZIG hódunai gátőrháza között létesült. Az árhullám a jobb parti erdős hullámtér, a főmeder és a közel a jobb parti hullámtér háromszoros szélességével rendelkező bal parti erdős hullámtéren tud lefolyni. A vízhozammérés csónakkal történt a hullámtér és a főmeder esetében is. Fotó: GPS-el kombinált vízhozammérés csónakból DDVIZIG
HULLÁMTÉRI MÉRÉSEK PROBLÉMÁI A vízrajzi gyakorlatban vízhozammérésekre általában a vízrajzi állomások szelvényeiben kerül sor. Ezeket rendszeresen karbantartják az igazgatóság dolgozói. Az árvizek során a megáradt folyók kilépnek medrükből és elöntik a hullámtereiket. Az ilyenkor megnövekedett mérési szelvények hullámtéri része a rendszeres karbantartás (bokrozás, aljnövényzet kaszálása) hiányában a vízhozamméréseket nehezíti, esetleg ezeken a részeken meg is akadályozza. Így a teljes szelvény vízhozama nem mérhető. Szintén, újabban felmerülő igény (pl. a modellezés számára) a hullámtér egyéb részein a jellemző vízáramlások, vízhozamok megismerése. Ezek új mérőszelvények kialakítását igénylik. A hullámtéri erdők fákkal, bokrokkal erősen benőttek, az erdei nyiladékok az árvízi tetőzés időszakában általában több méter mély vízzel borítottak, így a csónakkal való közlekedés, a tájékozódás nagyon nehéz, sok esetben lehetetlen. Ezeket a hullámtéri közlekedési és mérési problémákat minden igazgatóság mérőegysége tapasztalta. További probléma, a hullámtéri erdők általában erdőgazdaságok kezelésében vannak, gyakran nemzeti parki védettséggel is terheltek. Ezeken a területeken a mérőhelyek ad hoc jellegű kialakítása nem lehetséges. Fotó: ártéri nyiladék és erdei hullámtér Hóduna - boki hullámtér DDVIZIG Nagyobb árvizek esetén, pl. a tavalyi során is előfordult, hogy a hajózási jogosultsággal rendelkező vízügyi dolgozók (hajóvezetők) iránt az igények megnőnek. A védvonal mentén a védelmi anyagok, védekezők szállítása miatt a hajós kapacitások általában kimerülnek. A hullámtéri mérések mérőhajóval nem hajthatók végre, csak kis merülésű, könnyen manőverezhető motorcsónakkal lehet az ártéri nyiladékokban közlekedni. Ez megfelelő képzettségű hajóvezető hiányában nem oldható meg.
A határmenti védelmi szakaszokon pl. Béda alatti területek, a 30-as mobil szolgáltató térereje nagyon gyenge. A telefonálás ilyen esetekben csak külön mobil átjátszó telepítésével lehetséges, ami nagyon költséges. JAVASLATOK A HULLÁMTÉRI MÉRÉSEK BIZTONSÁGOS, MEGBÍZHATÓ VÉGREHAJTÁSA ÉRDEKÉBEN Szinte minden vízügyi igazgatóság rendelkezik hullámtéri szakasszal a védekezési területén. A most készülő nagyvízi mederkezelési tervek, illetve a MÁSZ (mértékadó árvízszínt) meghatározások számára szükséges modellezésekhez már most is szükség lenne az egyes hullámterek áramlási viszonyainak ismeretére. Fontos, hogy ezeket a fehér foltokat minél előbb megismerjük, mert a vízrajzi mérések hullámtéri kiterjesztésével nagyban segíteni tudnánk a jövőben elvégzendő rendszeresen (pl. 6 évente) történő felülvizsgálatokat, állapotértékeléseket. Ahhoz, hogy az árvizek során szükséges gyorsasággal és pontossággal lehessen a védekezés során a szükséges szelvényekben is vízhozamokat mérni, az alábbi feladatokat kell békeidőben elvégezni: Árvízi vízhozammérési terv készítése a hullámtéri szelvények pontos helyéről Az árvízmentes időszakban bejárt és kellő módon jelölt (GPS memóriában eltár olt útvonalterv) alapján lehet csak sok esetben az ártéri nyiladékokban 3-4 méteres vízmélységnél a lombkorona magasságában tájékozódni A mérési szelvénynek használt nyiladékokat, erdei utakat az LNV szintjéig ki kell tisztítani és karban kell tartani, a motorcsónakkal történő közlekedés számára Fontos az együttműködés a nemzeti parkokkal, erdőgazdaságokkal. Fel kell venni a kapcsolatot, mint kezelőkkel az ilyen jellegű munkák engedélyeztetése céljából Vannak igazgatóságok, ahol a vízrajzi egységek nem rendelkeznek a szükséges motorcsónakos vízhozammérés (pl. Bp.) feltételeivel. Minden igazgatóságon a vízrajzi egységeknél is javasolható min. 2 fő számára a munkavégzés céljából végzett motorcsónak vezetéshez szükséges kishajó vezetői jogosultság megszerzése, és a szükséges méretű motorcsónak biztosítása. A határmenti területeken a térerő sok esetben nem megfelelő a kommunikáció biztosítására. Az állandó, megbízható minőségű térerő kialakítása szükséges Pécs, 2014-05-30 Horváth Gábor DDVIZIG
KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Külön is köszönöm Szakács Zsuzsa, Kovács Péter Közép-Duna-völgyi Vízügyi Igazgatóság, Dr. Goda László, Sziebert János, Csóka János Alsó-Duna-völgyi Vízügyi Igazgatóság kollégáktól kapott anyagokat és információkat a dolgozat elkészítéséhez. Felhasznált Irodalom: Vízhozammérés Dr. Starasolszky Ödön, Muszkalay László, Börzsönyi András VITUKI, Budapest 1971