A Vén-Duna mellékág vízszállításának és hordalékviszonyainak vizsgálata (15 évvel az élőhely-rekonstrukciós célú részleges megnyitás után) Dr. Tamás Enikő Anna 1, Varga Antal 1, Sziebert János 2, Varga György 1, Koch Dániel 1 1 Eötvös József Főiskola, Műszaki és Közgazdaságtudományi Kar; Vízépítési és Vízgazdálkodási Intézet, H-6500 Baja, Bajcsy-Zs. u. 14., e-mail: tamas.eniko@ejf.hu; tel.: +36 79 523 900 / 114; fax: +36 79 523 970 2 Alsó Duna-völgyi Vízügyi Igazgatóság, H-6500 Baja, Széchenyi u. 2/c. Bevezetés A vizsgált mellékág, a Vén-Duna a Duna-Dráva Nemzeti Park Gemenci területén fekszik. A Vén-Duna a bajai Türr István Duna-híd fölött, a jobbparton található az 1480,8 és 1483,5 fkm-ek között. A Koppányszigetet öleli körbe három oldalról. Kialakulása az 1897-1898-ban végrehajtott koppányi átmetszésnek köszönhető. Az átmetszés nem fejlődött a kellő gyorsasággal, ezért 1910-ben mederelzáró kőgáttal a felső torkolat alatt 640 m-re elzárták a mellékágat. Erre annál is inkább szükség volt, mert az 1900-as évek elején a gyengén fejlődő átvágásban többször jégtorlasz alakult ki, így jeges árvíz veszélye állt elő. Az elzárás meghozta a kívánt eredményt, és az átvágás szépen kifejlődött. Azonban a régi meder elzárásának voltak negatív hatásai is, miszerint a Vén-Duna az év nagy részében állóvízként kezdett el működni, és megindult egy erőteljes feltöltődés. A Duna medrének süllyedése és a hullámtér feliszapolódása, benne a mellékágak, holtágak és ezek kapcsolatát biztosító fokok feliszapolódása azt eredményezte, hogy a kapcsolat erősen vízállásfüggővé vált, a vízellátás az év jelentős részében nem volt biztosított. Az 1990-es években számos kutatás történt abból a célból, hogy meghatározza a terület revitalizációs beavatkozásának módját, irányát. Végeredményként elkészült egy átfogó hidrológiai, hidraulikai analízis, mely a vízrendszer koncentrált vizsgálatán alapult. A tanulmányok értékelése következtében a Vén-Duna részleges kotrása és a medret elzáró keresztgát megnyitása 1998 nyarán elkészült. A beavatkozások előkészítéséhez, és a változások nyomonkövetéséhez szerteágazó felméréseket végeztünk (1. táblázat), azonban a célzott felmérések a megnyitás után egyre ritkultak és 2004-ben véget értek, pedig egy ilyen beavatkozáshoz a hosszútávú monitoringnak is hozzá kellene tartoznia. A 2013-as évben a TÁMOP-4.2.2/B-10/1-2010-0032 számú pályázat keretében lehetőségünk nyílott egy új mederfölmérést, vízhozammérést és hordelék-mintavételt végrehajtani a Vén-Duna mellékágon és a Dunán. Ennek a munkának az eredményeit; a megnyitás előtti és azt közvetlenül követő eredményekkel való összehasonlítását és az ezekből levonható következtetéseket, valamint további javaslatainkat adjuk közre a jelen írásban. A Vén-Duna mellékág vízszállításának vizsgálatára első ízben a mellékágon tervezett élőhelyrekonstrukciós célú részleges keresztgát-megnyitás tervezésének előkészítő szakaszában került sor. A régebbi, megnyitást megelőző és azt közvetlenül követő felmérések során a hordalékszállítás vizsgálatára is sor került a Vén-Duna mellékágban (a mintavételeket az EJF végezte, a szakvéleményt Dr. Rákóczi László készítette). Lebegtetett hordalékmintákat a 2013-as évet megelőzően csak egy alkalommal, 2000-ben vettünk, a lebegtetett hordalékhozam meghatározása céljából a Vén-Duna felső kitorkollása alatt és az alsó visszatorkollás felett. 1
1. táblázat: A 2013. előtt végzett mérések Megnevezés Üzemeltető - tulajdonos Észlelés időtartama Vízhozammérések a Vén-Dunán Eötvös József Főiskola Műszaki Fakultás 1995-ben 4 mérés 1998-ban 7 mérés 1999-ben 8 mérés 2000-ben 8 mérés 2002-ben 1 mérés 2003-ban 3 mérés 2004-ben 1 mérés Lebegtetett hordalék koncentráció meghatározás Vén-Duna Eötvös József Főiskola Műszaki Fakultás 1999-ben 6 mérés 2000-ben 6 mérés Vén-Duna mederfelvétel ADUVIZIG Mélységvonalas helyszínrajz 1977. Vén-Duna mederfelvétel Eötvös József Főiskola Műszaki Fakultás Részletes mederfelvétel az elzárás megnyitása előtt és után 1998-ban, 2000-ben Vén-Duna mederfelvétel Eötvös József Főiskola Műszaki Fakultás 1998, 1999, 2000 Mederfelvételek a Forgó-tó, Kis- Decsi-Holt-Duna, Nagy-Decsi-Holt- Duna, Grébeci-Duna, Rezéti-Duna, Vén-Duna, Simon-Duna, Móric-Duna, Bátai-Holt-Duna, Kádár-Duna Eötvös József Főiskola Műszaki Fakultás 1991-1995. Vén-Duna mederfelvétel Eötvös József Főiskola MKK VVI 2010. Vén-Duna mederanyag-mintavétel Eötvös József Főiskola Műszaki Fakultás Részletes mederanyag mintavétel az elzárás megnyitása előtt és után 1998-ban, 1999-ben, 2000-ben A 2013-as évben mind a vízszállítás, mind pedig a hordalékszállítás vizsgálatára a mellékágban azt a két szelvényt jelöltük ki, amelyekre vonatkozóan rendelkezésünkre álltak régebbi mederanyag- és lebegtetett hordalék-adatok egyaránt. Vízhozammérés A Vén-Duna mellékágban vízhozammérésekre 1995-ben (4 mérés), 1998-ban, a megnyitást megelőzően (7 mérés), a megnyitás után 1999-ben (8 mérés), 2000-ben (8 mérés), 2002-ben (1 mérés), 2003-ban (3 mérés), 2004-ben (1 mérés), majd 2013-ban (6 mérés) került sor, a a mederelzáró kőgát felett (11-es sz. szelvény), valamint az alsó torkolat fölött (2-es sz. szelvény). A vízhozamméréseket a sebesség-terület elv alapján, a 2013-as évi mérések kivételével minden alkalommal szondázásos keresztszelvény felméréssel és pontonkénti sebességméréssel, VMS 231/4 ágazati szabvány alapján végeztük. A szelvényfelvétel átfeszített szelvénykötél mentén végzett távolság és mélységméréssel történt, a vízsebesség mérését az esetenkénti rendkívül kis sebességek miatt induktív elven mérő műszerrel (Ott Nautilus 2000) végeztük. A műszer felfüggesztése =4 mm átmérőjű drótkötélen függő 50 kg-os súllyal, mozgatás 1 cm kijelzési pontosságú csörlővel történt. A mérési adatok feldolgozása, jellemzők előállítása a VMS 251/4 ágazati szabvány alapján, VÍZHOZAM szoftver alkalmazásával történt. 2
Magasság m (Bf.) 1. ábra: A Vén-Duna rekonstrukció helyszínrajza és a mellékág szelvényezése A 2013-as évben a vízhozamméréseket RioGrande ADCP WH1200 ill. WH600 műszerrel, GPS Kenaz N100 kézi vevővel, Nomad kéziszámítógépen futó HydroRec szoftverrel, DGPS navigáció mellett végeztük és WinRiver szoftverrel dolgoztuk föl. A méréseket SB12 üzemmódban, 10 cm cellatávolsággal, GGA és BTM módban hajtottuk végre, de mivel a mellékágon medermozgás nem volt mérhető, az elemzésekhez a BTM módban mért adatokat használtuk fel, A vízhozammérések eredményeiből a bajai vízmérce egyidejű vízállásainak felhasználásával vízhozamgörbéket szerkesztettünk. A Vén-Duna kőgát szelvénye 88.00 87.00 86.00 85.00 84.00 83.00 82.00 81.00 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Távolság (m) megnyitás előtt megnyitás után tervezett megnyitás 2. ábra: A megnyitott keresztgát szelvénye 3
3. ábra: A Vén-Duna vízhozamgörbéi A vízhozamgörbék változása jól látható a 3. ábrán: míg a megnyitás előtti vízhozamgörbe az akkori küszöbszint fölött 1 m-rel már meglehetősen lassan emelkedik, a megnyitást követő, 2004-ig elvégzett mérésekből szerkesztett görbe meredekebb; a vízszállító képességnek a megnyitás és a kotrások együttes hatásai következtében történt nagymértékű megjavulását és a küszöbszint mintegy 2.3 m-es csökkenését egyértelműen jelzi. A 2013-as évben történt vízhozammérések eredményei szerint a vízhozamgörbe a megnyitás utáni öt évhez képest még meredekebbé vált. A közepesnél nagyobb tartományokban a vízszállítóképesség csökkenni látszik, olyannyira, hogy még a megnyitás előtti mérések alapján szerkesztett görbe fölé is emelkedik a 650 cm-es bajai vízállások fölött. Mederanyag Mederanyag-mintavétel serleges mintavevővel A meder anyagából vett mintához szintén speciálisan kialakított mintavevő szükséges. A lazább szerkezetű mederben a kör profilú szájjal kialakított mintavevő is megfelelő, de a tömörebb, esetleg bepáncélozódott mederfenék esetén a mintavevő harang száját csipkézett formában célszerű kialakítani, a meder felszínébe történő behatolás elősegítése érdekében. Mederanyag - minták szemeloszlás meghatározása A vett mintából osztással leválasztunk 150-200 g mintát, amelyet szárítószekrényben 105 C-on tömegállandóságig szárítunk, majd analitikai mérlegen 100 g-ot kimérünk. A 100 g mintát a szabványos szitasorozaton (64; 32; 16; 8; 4; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,125; 0,063 mm) átszitáljuk. Az egyes szitákon fennmaradt anyagmennyiséget analitikai mérlegen lemérjük, majd számoljuk az áthullott mennyiségeket. A szemcseátmérő függvényében ábrázoljuk a relatív áthullott mennyiséget, így megkapjuk a minta szemeloszlási diagramját. Ha a 0,15 (0,1) mm-nél kisebb szemátmérők részaránya 10 %-nál nagyobb, 4
akkor hidrometrálással határozzuk meg a szemeloszlási diagramot. A diagramról leolvassuk a d m, d eff, a d g, a d 10, a d 60 értékeket, majd számítjuk az U egyenlőtlenségi tényezőt (U=d 60 /d 10 ). 4. ábra: Szitasorozat, rázógép, analitikai mérleg A mederanyag szemszerkezete A mederanyag szemcseösszetétele fontos kiegészítő felvilágosítással szolgálhat a mederváltozási tendenciák korai felismerését illetően (Dr. Rákóczi László nyomán). Az ugyanazon szelvényből származó mederanyag minták szemeloszlási görbéinek egymáshoz képest elfoglalt helyzete megmutatja, hogy a vízfolyás hordalékmozgató képessége mennyire egyenletesen oszlik el a keretszelvény mentén. Abban az esetben ugyanis, ha a görbék egymáshoz közel helyezkednek el, netán átfedik egymást, az eloszlás közelítően egyenletes a szelvény egész szélességében. Minél távolabb esnek azonban a görbék egymástól és különösen, ha alakjuk is eltérő, akkor az adott szelvényben egyszerre találhatók kimosódási és lerakódási sávok, a hordalékmozgató képesség eloszlása annál egyenlőtlenebb. A Vén-Duna mederanyagát 1998-ban, 1999-ben és 2000-ben mintáztuk 95-95, pontban. 2013-ban két szelvényben, a 11-es és a 2-es jelű szelvényben összesen 11 függélyben vettünk mederanyag-mintát. A jelen tanulmányban ennek a két szelvénynek a szemeloszlását hasonlítjuk össze a régebbi adatokkal. A mederanyag minták d 50 szemátmérőit is összevetettük. A mederanyagra vonatkozóan az alábbi főbb következtetések vonhatók le: 1. A legdurvább volt a mederanyag a még megbontatlan zárógát alatti szelvényben. Ezt a körülményt az magyarázza, hogy a gátkoronát az év csupán 24%-ában meghaladó (3650 m 3 /s feletti vízhozamú) nagyvizek átbukási energiája a 0,2 mm alatti átmérőjú szemcséket kimosta és az ennél durvább szemekből hozott létre állékony " kérget" a meder felszínén. 2. Az 1998 szeptemberében a 10. és a 11. szelvényben végzett mederanyag mintavételek eredményeinek tanúsága szerint a zárógát feletti 11. szelvényben uralkodó áramlási és hordalékjárási viszonyokat nagymértékben érintette a gát megnyitása. Itt ugyanis a szabad átfolyás megindulása előtt jóval finomabb anyagból alakult ki a meder felszíni rétege, mint 10. szelvényben, a dunai nagyvizek idején bejutó lebegtetett hordalék legdurvább frakcióiból (0,2 mm körül). A szelvény átlagos szemátmérőjét a mintáknak mintegy felét kitevő finom homok és iszap frakciók jelenléte teszi 0,13 mm körülivé. 3. Az egyes minták görbéinek egymáshoz képest elfoglalt helyzete 1998 januárjában a 11. szelvényben a hordalékszállító kapacitás eléggé egyenletes eloszlására utal a keresztszelvény mentén. A görbék alakja a mozgatható hordalék mérsékelt forráshiányára utal, feltehetően a 0,1-0,2 mm közötti szemcsék stabilizáló hatása következtében. A zárógát elbontása után a vízáramlás megnövekedett sebessége az ág bal felén képessé vált az addig állékony mederanyag megbontására, míg a szelvény másik felén finom anyag rakódott le. A szemeloszlási görbék ennek megfelelően széthúzódtak. 4. 2000 szeptemberére a lerakódás vált uralkodóvá a 11. szelvényben és a szelvény átlagos szemátmérője a gát megnyitása előtti értékre (0,14 mm) csökkent. Durvaszemű, stabilizálódott mederanyag már csak a szelvény egyetlen mintájában mutatkozott. 5. A helyzet 2013-ra megváltozott: a 2-es szelvény mederanyagának szemösszetétele tovább finomodik (már csak 10% a 0,1 mm-nél nagyobb szemcsék részaránya), és az egyes függélyek közötti különbségek is csökkennek. A görbe jellemzői a szelektív erózió előrehaladására utalnak; 5
azonban a kimosódó mederanyag egyre finomabb szemszerkezetű. Ez a hordalék-lebegtető képesség csökkenését jelzi. 6. A 11-es szelvényben (a keresztgát fölött) az egymástól elszakadt függély szemeloszlási ábrák 2013-ra egységesebbé váltak: már csak egyetlen függélyben észlelhető a keresztszelvény átlagától jelentősen eltérő szemszerkezet. A mederanyag itt észrevehetően és egységesen durvább lett a megnyitás óta, és szintén a szelektív erózió jeleit mutatja, de sokkal nagyobb hordalék-lebegtető képesség mellett. 5. ábra: mederanyag szemeloszlás 2. szelvény 1998. 6. ábra: mederanyag szemeloszlás 2. szelvény 1999. 6
7. ábra: mederanyag szemeloszlás 2. szelvény 2000. 8. ábra: mederanyag szemeloszlás 2. szelvény 2003. 7
9. ábra: mederanyag szemeloszlás 2. szelvény 2013. 10. ábra: mederanyag szemeloszlás 11. szelvény 1998. 8
11. ábra: mederanyag szemeloszlás 11. szelvény 1999. 12. ábra: mederanyag szemeloszlás 11. szelvény 2000. 9
13. ábra: mederanyag szemeloszlás 11. szelvény 2003. 14. ábra: mederanyag szemeloszlás 11. szelvény 2013. A lebegtetett hordalék Lebegtetett hordalék-mintavétel szivattyúval 1 A vízhozammérésekkel egy időben, a lebegtetett hordalékhozam meghatározásához mintát vettünk. A minták kiértékelése a főiskola hordalék-laboratóriumában történt. A mintavétel a vízrajzi gyakorlatban jelenleg elterjedten alkalmazott szivattyús megoldással történt, a hordalékmérés függélye megegyezett a vízsebességmérési hellyel. A szivattyús mintavevő egy elsüllyeszthető hordozóegységből (bemeneti nyílással vízsebességmérővel és mélységmérővel ellátva), egy tutajra szerelt szivattyúból és egy, az előbbi két részt összekötő flexibilis tömlőből áll. A mintavétel elektromotoros szivattyúval történt, a szívócsövet 25 kg-os ólom bombával lehet 1 ME-10-231-20 (2002) 10
a kívánt mélységbe juttatni. A szivattyús mintavevőkkel pontbeli mintákat vehetünk a lebegtetett hordalék jellemzőinek meghatározásához. A mérés eszközei a következőek: 1) a mérőcsónakon elhelyezett szivattyú; 2) a szivattyúhoz csatlakozó tömlő, az alkalmazható legkisebb átmérőjű, hogy az alaki ellenállása ne legyen jelentős; 3) szívócső; 4) súly, ami biztosítja a szívócső helyzetének egyszerű meghatározását. A mintavételt olyan szivattyú fordulatszám, illetve hozam mellett kell végezni, hogy a mintavevő csonkon belépő víz sebessége (v be ) a folyó becsült, pontbeli áramlási sebességétől (v) ne térjen el jelentős mértékben: 0,8v v be 1,5v Az egyenlőtlenséget ki nem elégítő alacsony vagy nagy függélysebességek esetén a szivattyú fordulatszámát kell változtatni, vagy a nyomócső végén lévő csappal kell a szükséges sebességet beállítani. A v be belépési sebesség úgy határozható meg, hogy a szivattyú köbözéssel mért vízhozamát (q sz ) el kell osztani a szívócsonk belépő nyílásának keresztmetszeti területével (f cs ): v be = q sz / f cs Hogy az áramlás és a hordalékszállítás időben lüktető jellegéből adódó pontatlan becslést elkerüljük és a minták laboratórium feldolgozásához szükséges mennyiség is rendelkezésre álljon, viszonylag hosszú idejű méréseket irányoztunk elő, természetesen a kezelhető víztérfogatokat szem előtt tartva (5 literes minták). Ideális esetben a víz-hordalék elegy bemeneti sebességének egyenlőnek kell lennie a helyi vízsebességgel. Változó lefolyási viszonyok között ez a bemeneti sebesség folyamatos állíthatóságát igényelné. Gyakorlati szempontból a szivattyús rendszert állandó vízhozammal és ennélfogva állandó bemeneti sebességgel célszerű üzemeltetni. Ez megoldható, ha minden sebességtartományhoz meghatározott fix bemeneti sebességet rendelünk hozzá. Ezen értékek használata esetén a hidraulikai együttható a 0.8-2.0 tartományba esik a szivattyús mintavétel ideje alatt, így biztosítva azt, hogy a hordalékkoncentrációban lévő hiba maximálisan 20% körül legyen, és ez elfogadható érték. A mintavétel hatékonyságának biztosítása érdekében a tömlőben a vízsebességnek nagyobbnak kell lennie, mint 1.0 m/s. Lebegtetett hordalék koncentráció és szemeloszlás meghatározása 2 A 2000-es évek elején megállapítást nyert, hogy a mederanyag szemeloszlása által sugallt lerakódás mértékének, illetve a Dunába a mellékágon áthaladva visszatérő hordaléktömegnek durva becsléséhez is ismerni kellene a lebegtetett hordalék ágban vett mintájának szemcseösszetételét. Ilyen laboratóriumi vizsgálatra azonban eddig nem került sor. Ezért 2013-ban a Vén-Duna 2-es és 11-es számú keresztszelvényeiben függélyenként 5-5 pontban vett lebegtetett hordalék-mintákból meghatároztuk a szemeloszlást is az EJF MKK VVI hordalékvizsgáló laboratóriumában. A vett lebegtetett hordalékmintát 24 órán át ülepítettük, majd szivornyával a víz 80 %-át leszívtuk. A leszívott vízmennyiséget mérőhengerrel megmértük. A maradék minta mennyiségét lemértük, a mintát bepárló edénybe tettük. A minta bepárlása után a száraz anyagot analitikai mérlegen lemértük. A szemeloszlás meghatározásához a kiszárított hordalékminta tömegének függélyenként legalább 0,1 g-nak kell lennie. A hordalékminta 0,15 mm-nél nagyobb szemű részének szemeloszlását szitálással kell meghatározni. Az ennél kisebb szemcsék részarányát az erre a célra szolgáló ülepítéses eljárással kell megállapítani, mely az eltérő szemcseméretű hordalékfrakciók eltérő ülepedési sebességein alapul. Ehhez szabványos, kalibrált ülepítő hengert használtunk. A kiülepített szemcsefrakciók határértékei a következők: 0,10 mm 0,10 0,05 mm 2 VMS 251/8-81 11
0,05 0,02 mm 0,02 0,01 mm 0,01 0,005 0,005 mm. Az ülepítő berendezés fő része egy 35-40 mm belső átmérőjű, jelekkel hat részre osztott henger alakú üvegcső. Az üvegcső alul összeszűkül és elzárható, kb. 4 mm átmérőjű toldatban végződik. Az üvegcső felső részén tölcsérszerűen szűkülő bevezető rész van, amely súlyszeleppel zárható el. A szelepet megnyitva a cső desztillált vízzel megtölthető, illetve a vizsgálandó hordalékminta azon keresztül a csőbe juttatható. A súlyszelep tengelyében furat van; ehhez 0.1-0.2 mm átmérőjű fúvóka csatlakozik; ez biztosítja, hogy a kifolyási sebesség a 0.2-1 cm/s-ot ne haladja meg. Az ülepítő hengert állványra kell szerelni úgy, hogy tengelye függőleges legyen. A tömegállandóságig szárított hordalékmintából ki kell mérni 0,1-0,5 g anyagot. Ezt 24 óráig 0,68 %-os technikai minőségű ammónium-hidroxid oldattal kell kezelni. Az ülepítő hengert 30 mm-rel a bevezető rész alatti szintig ugyancsak 0,68 %-os technikai minőségű ammónium-hidroxid oldattal kell feltölteni. Elő kell készíteni 6 db számozással ellátott lepárlócsészét és ezek egyikét a kifolyási nyílás alá kell helyezni. Az ülepítés kezdete előtt meg kell mérni a minta hőmérsékletét. Az előkészített mintát fel kell keverni, majd azt az ülepítő henger felső bevezető részébe kell önteni. Az ülepítés kezdetekor fel kell emelni az üvegcső bevezető részén levő súlyszelepet, és gumipipettával az odatapadt szemeket be kell mosni az üvegcsőbe. A súlyszelep megnyitásakor kell megindítani az órát. Az ülepítő henger hitelesítési táblázatában a minta hőmérsékletének megfelelő sorban feltüntetett első időpontban meg kell nyitni a leeresztő csapot és mindaddig nyitva kell tartani, amíg a folyadék felszíne el nem éri a következő jelet. Ekkor a csapot el kell zárni és a lepárlócsésze helyébe pedig másikat kell helyezni. A minta egyes frakcióit sorban a táblázatnak megfelelő időpontokban kell leereszteni (az időpontokat a Stokes-képlet alapján kell számítani). Az ötödik vízoszlop lebocsátása után a utolsó (hatodik) vízoszlopot már időmérés nélkül lehet lebocsátani. Az ülepítő hengert a hordalékminta lebocsátása után ki kell öblíteni. A lepárlócsészéket 105 o C hőmérsékletű szárítószekrénybe kell helyezni, és tömegállandóságig kell szárítani. Az egyes lepárlócsészéket a visszamaradó anyaggal együtt le kell mérni. Ezt követően a lepárlócsészét ki kell tisztítani, majd a tiszta csészét újra le kell mérni. A két mérés különbsége adja a megfelelő hordalékfrakció tömegét. Az első frakciót, annak meghatározása céljából, hogy tartalmaz-e 0,10 mm-nél nagyobb szemeket, szitasorozaton kell átszitálni és az egyes szitákon fennmaradt, valamint a legkisebb lyukméretű szitán átesett anyagok tömegét egyenként meg kell mérni. Az egyes szemnagyságokhoz tartozó tömegszázalékokat a megmért tömegek alapján kell meghatározni. Mivel a mért anyagnak egy kis része az ülepítő henger falára tapad, a tömegszázalékok kiszámításakor nem a vizsgált minta kezdeti tömegét, hanem az ülepítést követően visszamért tömegek összegét kell alapul venni. A mérési eredményeket a lebegtetett hordalék szemeloszlási vizsgálati jegyzőkönyvbe kell bejegyezni. Abban az esetben, ha a mintát szitálni is kellett, és mérhető mennyiségű anyag maradt fenn az egyes szitákon, akkor a jegyzőkönyvben további sorok beszúrásával kell az adatokat feljegyezni és a szemeloszlás meghatározása során figyelembe venni. A mérési eredmények alapján meghatározott tömegszázalékok és a szemcseátmérők összefüggését a lebegtetett hordalék szemeloszlási görbe megszerkesztésével kell ábrázolni. 12
15. ábra: 5 csöves Papfalvy-féle ülepítő berendezés \ Mérési eredményeink azt mutatják, hogy a Vén-Duna lebegtetett hordalékszállítása mind a két vizsgált szelvény mentén, mind azok között meglehetősen egységes szemszerkezetet mutat. Az egyes függélyekben közel azonos a frakciók részaránya, és a görbék keskeny sávban helyezkednek el. Ez arra mutat, hogy a vízáramlás medret kimosó és a kimosott szemcséket lebegésben tartó képessége, továbbá a mederből kimosható szemcsék mennyisége egyensúlyban áll. A lebegtetett hordalék átlagos szemcseátmérője a mellékág mentén viszonylag kis határok között változik, így paramétereinek hossz menti változásaiból messzemenő következtetéseket nem lehet levonni. 16. ábra: A Vén-Duna jellemző lebegtetett hordalék szemszerkezete (2013) 13
Lebegtetett hordalék-hozam és töménység 2000-ben 3-3 lebegtetett hordalékhozam-mérést végeztünk a Vén-Duna felső kitorkollása alatt és az alsó visszatorkollás felett. Az 1640-2940 m 3 /s vízhozam tartományban végzett mintavételezés szerint az ág lebegtetett hordalékhozama a Dunáénak kevesebb, mint 1 %- a volt és csak az alsó torkolat közelében emelkedett egy ízben (2940 m 3 /s vízhozamnál) 1 % fölé. Ez a vizsgálati eredmény arra hívja fel a figyelmet, hogy amíg a főmederbeli vízhozamok 1-6 %- a jutott a Vén-Dunára, addig a lebegtetett hordalékhozam megoszlása csupán 0,5-1,5 %- os volt. A 3000 m 3 /s feletti dunai vízhozamok esetén 2013. előtt nem sikerült lebegtetett hordaléktöménységet mérni, illetve hordalékhozamot számítani a Vén-Dunában. A 2013-as évben a körülmények lehetővé tették, hogy egy ilyen mérést is elvégezzünk. A hordalék-mintavételeket 2013. május 11-én, 572 cm-es bajai vízállásnál hajtottuk végre (vízhozamgörbe szerinti vízhozam: 3800 m 3 /s). A Duna átlagos lebegtetett hordaléktöménysége a mérés idején 0,07 g/l.nek; míg a Vén-Dunáé a 11-es szelvényben 0,18; a 2-es szelvényben 0,2 g/l-nek adódott. A mérések egy közepes árhullám apadó ágán történtek. 2013. évi méréseink alapján a Duna lebegtetett hordalékhozama 266 000 g/s, a Vén-Dunáé ennek 10,8 %-a, átlagosan 28 607 g/s-nak adódott. A Vén-Duna fölső és alsó szakasza között a lebegtetett hordalékhozamban mutatkozó mintegy 3000 g/s különbség a finom szemcsefrakciók ágból való kismértékű kimosódására enged következtetni, ami a szemeloszlási görbék alapján levonható következtetésekkel összhangban van. Összefoglalás és következtetések A 2013-as évben történt vízhozammérések eredményei szerint a Vén-Duna vízhozamgörbéje meredekebbé vált. A közepesnél nagyobb tartományokban a vízszállítóképesség csökkenni látszik. Ez az eredmény egybevág vizuális megfigyeléseinkkel, valamint a 2011. évben bemutatott 2010. évi mederfölvétel tapasztalataival: a mellékágban kialakult egy viszonylag keskeny, kimosódott árok; a lapos partokon azonban erős feltöltődés figyelhető meg. Már a 2000 őszén készült légifelvételeken jól látható a gát alatti sziget mellett és alatt kialakult zátony, valamint a sekély parti sávokban lerakódott iszap. Ezen kívül a keresztszelvény bővülések és szűkületek, a szabálytalan és eleve zátonyos mederfenék, a még megnyitott állapotában is meglévő műtárgymaradványok, stb. hatására mind hossz-, mind keresztirányban előállnak sebességváltozások és ezek nyomán olyan meder-részek, ahol a lebegtetett hordalék kiülepedhet, sőt a görgetett hordalék is megállhat. Az ágba bejutó lebegtetett hordalék mennyisége a még mindig igen kis számban rendelkezésre álló nagyvízi mérési adat miatt csak hozzávetőlegesen becsülhető. Ennek egy része lebegtetve visszajut a Dunába. Megállapítható, hogy a keresztgát megnyitása után megindult folyamatos átfolyás nem mosta ki teljes egészében a korábbi, pangó vizes időszakban leülepedett iszapos anyagot, illetve a mégis kimosódott frakciókat az újonnan lerakódottak pótolták. A Vén-Duna ág zárógátjának 1998 évi elbontása után jelentősen megváltozott az ág víz-és hordalékjárása. A hordalék-dinamikai folyamatokat megfelelően tükrözik a mederanyag szemcseösszetételének változásai. A d 50 átlagos szemátmérő finomodása a mederanyagban az alsó szakaszon hordalék-lerakódásra, a felső szakaszon tapasztalható durvulása pedig medererózióra utal. Annak ellenére, hogy a Vén-Duna 15 évvel ezelőtt végrehajtott élőhely-rekonstrukciós célú megnyitása következtében lejátszódó medermorfológiai folyamatok nyomon követése a rendelkezésre álló források korlátozottsága miatt a mai napig rendszertelen, megfogalmazzuk javaslatainkat, melyeket a jövőben igyekszünk minél teljesebb körűen valóra váltani, hogy a magyarországi Duna-szakasz elsőként megnyitott nagy mellékágában lejátszódó jelenségeket kellő pontossággal írhassuk le. mindenképpen szükség van a mellékágon rendszeres vízhozammérésre, lehetőleg a hidrológiai eseményekhez árhullámok jellemző levonulásához igazítva, hogy a mellékág vízhozamgörbéjének alakulását nyomon lehessen követni, valamint, hogy a hordalékhozamgörbét elő lehessen állítani; 14
föltétlenül szükséges a lebegtetett hordaléktöménység rendszeres mintázása, valamint a hordalékhozam mérése az ág felső és alsó szakaszán a 3000 m 3 /s-ot meghaladó dunai nagyvizek idején, szemösszetétel meghatározással egybekötve; szükséges legalább kétévente, de a közepesnél nagyobb árhullámok esetében gyakrabban is, a mederanyag-minták vétele és szemszerkezetésenk elemzése az eddigi keresztszelvényekben és pontokban, lehetőleg a mellékág teljes hosszán a kijelölt keresztszelvényekben; átlagos vízjárás esetén kétévenként, de nagy árhullámok levonulása után soron kívül mederfölmérést kell végezni, oly módon, hogy az eredmények az ág teljes hosszában tegyék lehetővé a medermodellezést, valamint ezáltal a mederváltozások térfogatának számítását; el kell készíteni a mellékág és a Duna-szakasz hidrodinamikai modelljét, melyet jó minőségű, minden vízjárási helyzetet jellemzően leíró terepi adattal szükséges kalibrálni. 15