Tartalom A TÉMA INDOKLÁSA, CÉLKITŰZÉS...5 BEVEZETÉS...7 ELŐZMÉNYEK...9 EXTRÉM HELYZETEK... 9 GAZDASÁG, IDEGENFORGALOM... 12 REKREÁCIÓ... 13 ÖKOLÓGIAI KÉRDÉSEK, KIS-BALATON... 14 A MODELLEZÉS...18 TOPOGRÁFIA, DOMBORZAT... 18 A TEREPMODELL ELŐÁLLÍTÁSÁNAK TOVÁBBI MÓDSZEREI... 24 A DOMBORZATMODELL KITERJEDÉSE, FELHASZNÁLHATÓSÁGA...33 A VÍZÁLLÁSSAL KAPCSOLATOS ADATOK SZERKESZTÉSE...35 130 ÉV VÍZÁLLÁSAI... 37 A BALATON KRITIKUSAN ALACSONY MOSTANI VÍZSZINTJÉRŐL... 42 PARTVONAL-VÁNDORLÁSOK...55 ÖSSZEFOGLALÁS...68 MELLÉKLETEK...70 1. CD-ROM... 70 2. A BALATON ÉS KÖRNYÉKE DOMBORZATMODELL... 72 3. VÍZÁLLÁS-GRAFIKONSZALAGOK... 72 4. EXTRÉM HELYZETEK TÉRKÉPEN... 72 IRODALOMJEGYZÉK...73 ÁBRAJEGYZÉK...74 ADATFORRÁSOK...76 FELHASZNÁLT SZOFTVERESZKÖZÖK...77
A téma indoklása, célkitűzés A dolgozat témaválasztását elsősorban személyes okokkal tudnám indokolni. Idestova 27 nyarat töltöttem el Fonyódon, valamint három teljes évet Balatonbogláron. Azon felül, hogy finom volt fürdeni a vízben és jókat lehetett vitorlázni, mindig is érdekelt, hogy egy ilyen hatalmas állóvíz hogyan működik. Mitől vannak a hullámok, miért változik olyan gyakran a vízszint, mitől van valahol szélcsend, száz méterrel odébb meg mitől szalad a másik hajó, stb. Később pedig: hogyan kerültek a déli partra a partvédő vörös homokkő sziklák, miért kellett betonteknőbe zárni a tavat, miért buknak át a hullámok a déli part előtti sávban, stb. A személyes érdeklődés 2000-re olyan szintre jutott, hogy elkészítettem a Balaton medrének domborzatmodelljét (DEM) ESRI Arc/INFO segítségével, majd pedig a Kis-Balaton környékét is feldolgoztam. Már akkor is hiányzott a környék domborzata, mert szerettem volna olyan animációkat, virtuális sétákat készíteni, amelyek segítségével pl. bejárhattuk volna a Keszthelyi-hg legszebb helyeit, vagy körülnézhettünk volna a Fonyódi-hegy kilátójáról. Az előbbiről megpróbáltam VRML formátumú interaktív felületetek létrehozni, de csak elég nehézkesen sikerült. Egyre több adatot és információforrást kerestem és találtam a tóról, végül pedig elhatároztam, hogy diplomamunkámban alaposan körüljárom a témát. Ehhez még egy lökést adott a Balaton vízszintjének az utóbbi 3-5 évben tapasztalható folyamatos csökkenése, ami arra indított, hogy a múltban vájkálva hasonló eseteket keressek. E keresés során jutottam el a VITUKI HydroInfo archívumhoz, ahol a siófoki vízmérce adatait le is töltöttem, táblázatos formára hoztam és grafikonokat szerkesztettem belőlük. Az utóbbi 130 év vízállásai közt több extrém eseményt találtam, amelyek domborzatmodellen való megjelenítése tanulságos lehet. A feldolgozott adatok pedig egyértelműen bizonyítják, hogy pánikra semmi ok, voltak már a mainál sokkal alacsonyabb (1921, 35. ábra) és magasabb vízszintek is. Valószínűleg az sem véletlen, hogy a nagy szegedi árvízzel majdnem egy időben, 1879-ben a Balaton is kiöntött ( 27. ábra), három évig rendkívül magas vízállást produkálva. Tudom, hogy ezer és egy kutatás foglalkozott már a tóval, a legnagyobb magyar földrajztudósok (LÓCZY Lajos, CHOLNOKY Jenő, BULLA Béla, BENDEFY László, CSERNY Tibor, stb.) köteteket írtak össze róla, minden porcikáját megvizsgálták már. A Lóczy Lajos által vezetett Balaton-kutatási program, amelynek az eredménye az 1920-tól kiadott 32 kötetes, 5
7000 oldal terjedelmű, meghatározó jelentőségű Balaton monográfia sok tekintetben máig is alapvetőnek számít (Nemerkényi, 2000). A munka fő célja egy olyan digitális domborzatmodell (DEM) létrehozása a Balatonról és környékéről, amely (a manuális módszerhez képest) pontosságában, kiterjedésében, felhasználhatóságában egyedülálló az országban (ld. A domborzatmodell kiterjedése, felhasználhatósága, 33. oldal). A személyes érdeklődés miatt is igyekeztem a lehető legnagyobb gondossággal és pontossággal dolgozni, emellett azonban úgy gondolom, hogy a DEM még sok kutatásban is szerepelhet alapadatként. A dolgozatban a tó elmúlt 130 évének vízállásaiból próbálok következtetéseket levonni, összefüggéseket feltárni (ld. 130 év vízállásai, 37.oldal). Ezeken felül a statisztikai adatok alapján GIS módszerek segítségével modellezem az extrém események, történeti leírásokból ismert vízszintek hatását a meder alakjára. A dolgozatot igyekeztem színessé és olvasmányossá tenni fényképek és idézetek beszúrásával, a mellékelt CD-ROM pedig olyan anyagokat tartalmaz, amelyek újszerű megoldásokkal, vizualizációkkal egészítik ki a száraz adatokat, szövegeket. 6
Bevezetés A tavak a földfelszín rövid élettartamú alakzatai, főként, ha figyelembe vesszük mélység/terület arányukat. A Balatonhoz hasonló sekély, nagy kiterjedésű tavak sokkal érzékenyebben reagálnak a környezeti hatásokra, mivel víztömegükhöz képest nagy felületükről sokkal intenzívebb a párolgás mint a mélyebb, viszonylag kisebb területű tavak esetében. CHOLNOKY Jenő A Balaton c., 1936- ban megjelent munkájában az 1. ábrán látható összehasonlítást mutatja be. Balatonunk kiterjedése (2002-ben) 595 km 2, legmélyebb pontja a Tihanyi-kútban mért 10,7 méter, CHOLNOKY ábráján alig látható a Föld más, híres tavaihoz képest. Ez a kút egyébként valóban kút, egy kb. 150 600 méteres hosszanti 1. ábra A Balaton a Föld nagyobb tavaihoz képest (tszf, mélység méterben), a kép közepén, a kis pont a Balaton szó alatt. (Cholnoky, 1936 nyomán) mélyedés a Tihanyi-félsziget déli előterében. Ezen kívül a legnagyobb mélység a keleti medence déli-középső részén van, de itt már csak 4,5 méter mély a víz. El sem lehet rendesen süllyedni benne. Tény, hogy nagy gazdasági veszteség lenne, ha eltűnne. Azonban csak abban az esetben tudjuk megtartani, ha a rövid távú haszonszerzéstől egy időre eltekintünk. Az angol exploitation szóval tudnám legjobban kifejezni azt a fajta hozzáállást, amit általában tapasztaltam a Balatonnal szemben. Magyarul nehéz pontosan visszaadni, talán kihasználás, vagy inkább kiszipolyozás. Szinte elenyésző azon személyek, szervezetek száma és tevékenységük hatása, akik felelősséggel gondolkodnak a tó állapotáról. Elképzelhető, hogy még csak nem telt el elég idő ahhoz, hogy e szervezetek valóban akcióba lendüljenek, és csak ezért érzem így. Most még el vagyunk telve magunktól, hogy haj, de kiváló a víz- 7
minőség, ilyen meg olyan tiszta a víz, stb. Csak nehogy addig tömjénezzük magunkat, amíg nem lesz mit vizsgálni. 2002 nyara betett a balatoni idegenforgalomnak: a régóta tartó szárazság nyomán alaposan megcsappant a vízszint. Nyaranta általában 10-20 cm-t csökken a vízszint, amit legtöbbször ősszel és télen visszakap (ld. 130 év vízállásai 37. oldal). Az utóbbi négy-öt évben viszont rendszerint 25-40 cm-rel lett alacsonyabb a vízszint szeptember elejére, mint amilyen április végén volt (VITUKI, 2002). Ennyit az átlagos teleken sem kap vissza, és ezen időszakban a tél sem volt az igazi. 2000-ben be sem fagyott a tó, alig volt hó. Ezért is szükség lenne a tóval szembeni gondolkodásmódunk és viselkedésünk megváltoztatására. A tó, mint a legtöbb természeti jelenség, élőlényként működik. Most olyan a helyzete, mint egy egészséges szervezetű, de lesoványodott emberé. A soványság egyik következménye, hogy kevésbé hatékonyan tudja felvenni a harcot a kórokozókkal szemben, ami Balatonunk szempontjából azt jelenti, hogy még az eddiginél is érzékenyebben reagál a legkisebb behatásokra is. A vizsgálatokat domborzatmodell és a belőle származtatott egyéb információk segítségével hajtom végre. A felhasznált adatok igen sok forrásból származnak: 1971-es katonai 1 : 25 000-es méretarányú térképek a térképek alapján készült 20 méteres felbontású domborzatmodell (DEM) SPOT műholdképek (1992-1995 közti időszakból; NIMA 1 ) a VITUKI Hydroinfo archívumból a siófoki vízmérce adatai saját GPS mérések, fényképek A fenti adatforrások sokszínűsége mellett mindent megtettem azért, hogy ezeket egységes rendszerbe tudjam foglalni és hogy e rendszerben vizsgálatokat végezhessek. Az adatok sokfélesége ugyanakkor elősegítette a vizsgált kérdések több szempontból való megközelítését és a vizsgálat körültekintőségének erősítését is. A dolgozatban e vizsgálat szakaszait és eredményeit mutatom be. 1 National Imagery and Mapping Agency: az USA Nemzeti Légifelvételezési és Térképezési Hivatala, http://geoengine.nima.mil 8
Előzmények 2. ábra A Balaton 1916-os árvize Balatonbogláron és Fonyódon (Cholnoky Jenő felvételei) Lent: az árvízi év vízállásgrafikonja VITUKI HydroInfo adatok alapján szerkesztve Extrém helyzetek A Balaton a történelmi idők folyamán többször is produkált extrém vízállásokat, pozitív (2. ábra, lent) és negatív irányban egyaránt. Legutóbb 1916-ban volt rendkívül magas a víz, ekkor az alacsonyabb partokon ki is öntött. A bal oldali fénykép (2. ábra, fent) Balatonbogláron, a Határárok sándortelepi torkolatához közel készült. Látható rajta a Boglári-hegy és a kikötő mólója is. A jobb oldalon (2. ábra, fent) a Fonyódi-hegy északi oldala alatt megbúvó horgászkunyhók láthatók és a hullámok partromboló tevékenysége is meg- 9
figyelhető rajta. Ez az abráziós munka felelős többek között a Fonyódi-hegy északi falának kialakulásáért is (Lóczy, 1920). CHOLNOKY is beszámol olyan fúrásokról (Cholnoky, 1936), amelyekben a meder alatt 20 méterrel tőzeg volt eltemetve, ami egyértelműen bizonyítja, hogy valaha a jelenleginél ennyivel alacsonyabban sekély vizes elöntés lehetett. Bizonyítja, mert tőzeg csak mocsári körülmények közt képződhet. Ez természetesen még akkor történhetett, amikor még a mainál kevesebb hordalék volt a medencében 2, tehát az azóta eltelt idő alatt az egész meder feljebb tolódott a mederbe kerülő hordalékok feltöltő tevékenysége által (Cholnoky, 1936). A tó legnagyobb kiterjedését a pleisztocénban érte el (3. ábra), amikor a mai berkek víz alatt voltak, Fonyód, Boglár, Badacsony és a többiek szigetként emelkedtek ki, a somogyi dombhátak meredek északi lejtőin dolgozott az abrázió (Fonyód, Boglár, Földvár, Berény magaspartjai). Ekkor sem a csapadék nőtt meg, hanem a párolgás csökkent le erősen a hideg klímában (Lóczy, 1920). 3. ábra A tó kezdeti, pleisztocénkori állapota (Lóczy, 1920) 2 Régészeti kutatás a Balatonnál: A kutatás kiterjed továbbá a Tihanyi-félsziget nyugati oldalán elterült, a középkori írásos forrásokban is említett Losta helység mára víz alá került területének lokalizálására és a megfigyelhető régészeti jelenségek dokumentálására. (Magyar Nemzet Online, 2002. szeptember 18.) 10
Az első katonai felmérés idejében készült 1784-es térképen (4. ábra) jól látható, hogy a Kis-Balaton keleti medencéje széles (kb. 1-1,2 km) csatornával kapcsolódik a Balatonhoz, tehát akkoriban 105,5-106 méter tszf. magasságon lehetett a vízszint. Nagyjából az 1879-es árvíznek megfelelő magasság ez, a mai nullponthoz képest kb. 220-270 cm. 4. ábra A Balaton az első katonai felmérés térképén (1784; http://w3.externet.hu/~pluto/terkepek.htm) A közelebbi múltba tekintve, az 50-es évek végén volt még egy időszak, amikor nagyon lecsökkent a vízszint, ezt még mesterséges vízpótlással sikerült orvosolni. Azóta többékevésbe állandó vízállással találkozhatunk (ld. 130 év vízállásai 37. oldal). Beállították a siófoki vízmérce nullapontjához (103,4 mbf) viszonyított 100 cm-es üzemvízszintet 3, és ehhez képest nyitották meg, vagy zárták le a Sió csatorna zsilipjét. Ma is így működik ez, annyi különbséggel, hogy most már több, mint három éve (2000 áprilisa óta) áll lezárva a zsilip. (VITUKI, 2002). A vízpótlás szükségességét elsősorban az üzemvízszinthez viszonyított vízállás alapján vizsgálják. Egy 2002 októberében Siófokon rendezett fórumon (Magyar Nemzet Online, 2002. október 4.), ahol a Környezetvédelmi és Vízgazdálkodási Minisztérium (KVM), és a VITUKI szakemberei (többek között Mayer István igazgató) mellett más gazdálkodó szervezetek is jelen voltak, elhangzott az a javaslat, hogy az üzemvízszintet 110 cm-re kellene emelni (ezt később el is fogadták). A Balaton vízszintjének megemelését a halállományra és a halaknak életlehetőséget nyújtó nádasokra, hínáros részekre nézve veszélyesnek mi- 3 Az üzemvízszint egy önkényesen megválasztott, optimálisnak mondott vízszint, aminek megtartását (a nyugati fürdőtavakhoz hasonlóan) a szabályozás megcélozza. Kicsit ironikus egy természetes tó esetében üzemvízszintről beszélni, de mivel az ember mindent szabályozni akar, ezt is el kellett nevezni valaminek. 11
nősítette Herodek Sándor, a tihanyi tókutató intézet igazgatója. Vízgazdálkodási, ökológiai, környezetvédelmi és egyéb szempontokból mindez nem rendkívüli, a Balaton mesterséges vízpótlása a jóléti szolgáltatók és a társadalom nyomására került napirendre szögezte le Mayer István. (Magyar Nemzet Online, 2002. október 4.) Gazdaság, idegenforgalom 2000-től kezdve a politikai vezetés is egyre jobban felismeri az alacsony vízszint jelentette kockázatokat és próbálják megoldani a helyzetet. A miniszteri sajtónyilatkozatok és más tudományos kutatások azt hangsúlyozzák, hogy a Balaton egészségére nincs káros hatással az alacsony vízszint, azaz nem árt a tó ökológiájának, élővilágának. A másik oldal az idegenforgalom, amelynek képviselői rendkívül hatásos érveket tudnak felsorakoztatni a vízpótlás szükségessége mellett: 1. csökken a vendégforgalom; 2. csökkennek a bevételek; 3. kevesebb pénzt lehet kiszipolyozni a tóból; 4. csökken a Balaton népszerűsége; 5. rossz lesz a szezon. A rásegítés másik nagy támogatója a Balatoni Halászati Rt., pedig a Tihanyi Limnológiai Kutatóintézet szerint (akik azért mégiscsak érthetnek valamicskét a tóhoz) a nádasokra, halállományra nincs negatív hatással a lecsökkent vízállás. A strand-üzemeltetők, kempingvezetők arra hivatkoznak, hogy nem használhatók biztonságosan a nagy csúszdák, hiszen nincs alattuk elegendő víz, ez pedig tarthatatlan. Az önkormányzatok részéről olyan indoklás is elhangzott párszor (Magyar Nemzet Online, 2002. október 4.), hogy ha nem pótolják a hiányzó vizet, és tovább csökken a vízszint akkor a déli part homokja beterítené a településeket és nagyon költséges lenne a takarítása. Mellesleg: Régibb leírásokból tudjuk, hogy a déli part mentén néha az egész sekély rész szárazra került, valóságos homoksivatag keletkezett s a szél a homokot nagy tömegekben hordta rá a déli partvidék művelt földjeire (Cholnoky, 1936). A vitorlázók, yacht-kikötők szempontjából is előnyös lenne a rásegítés, hiszen sok kikötőbe már 2001 nyarán is elég nehéz volt bejutni, hiába kotorják a medret. 12
Rekreáció A következő probléma 2002-ben jelentkezett, igen látványos módon. A déli parti strandok mindig is ismertek voltak selymes homokjukról és kellemesen meleg vizükről. 2002 nyarán öt strandot látogattam meg (hármat a déli parton, kettőt az északin) és elkeserítő látványban volt részem. Vegyük például a balatonföldvári szabadstrandot a kikötő mellett. Kellemes park, szépen karbantartott fű, árnyat adó fák, tiszta környezet, gyönyörű kilátás a szemközti partra. Kb. 100-200 méternyi séta után úszni is lehetett, de ez megszokott a déli parton. 2002 augusztusában jártam utoljára ezen a strandon, egy északról érkező vihar elől menekülve. A szél már igen erős volt, hajtotta a vizet dél felé. Emiatt a strand feltöltődött kb. 5-10 cm-nyi vízzel, illetve tócsákkal. Mielőtt a szél elérte teljes erejét, a strand 85%-a száraz volt. A vihar hatására ez az arány 20-30%-ra csökkent, a madarak viszont még mindig élvezték a helyzetet: kacsák és sirályok gyülekeztek a könnyen elérhető táplálékra (5. ábra). A víztől megszabadult terület kb. 50 150 méteres volt. A fényképen jól látszik, hogy a szél a sekély víz felszínét még fodrozni sem volt képes, ahol sikerült, ott már 10-12 cm-es víz volt, abban már ki tudtak alakulni a kis hullámfodrok. 5. ábra Fénykép a földvári strandról, 2002. augusztus (szerző felvétele) 13
2002-2003 telén a korábbi évekhez képest szokatlanul sok hó hullott, a tavat hosszú ideig 4 jégpáncél borította, így a vízügyi szakemberek bizakodva tekintettek az idei nyár elé. A jég és a hó kb. 50 %-a azonban a napsütés hatására szublimálódott, a maradék nagyobb része a talajban maradt, a tóba csak kevés jutott. 2003 májusára azonban 69 cm-re került a vízszint ami 8 cm-rel alacsonyabb az előző év azonos időszakában mértnél. A Vízügy és az idegenforgalom szempontjából az optimális az lenne, ha májusban 110 cm lenne [ ] s ez szeptemberre sem csökkenne 95 cm alá. Sokak szerint az alacsony vízszintnek emberi beavatkozás is az oka, mondván, hogy az alacsony vízszinthez igazítja az új partvonalat a Vízügyi Igazgatóság. A 2000-ben elfogadott, ún. Balaton törvény szerint ugyanis (amelyben a jogi partvonal meghatározására múlt év vége volt a határidő) a szárazföld a vízfelület rovására e vonalon túl Fenyvesi nyaralók (HVG, 2003 05. 10.) nem növelhető. A hangadók szerint a befektetői érdekeknek engedve mesterségesen lecsapolták a Balatont, most pedig sétányokat terveznek a nádasokban [ ] és beépítik majd a parti sávot. Valószínűleg elkerülte a figyelmüket, hogy a törvény a 100 cm-es vízállást veszi figyelembe, függetlenül a tó aktuális szintjétől. (HVG, 2003. május 10.). Ha a 2003- as nyár az eddigieknél valamivel csapadékosabban alakul, kevésbé lesz kánikulai jó idő, akkor van remény, hogy megkezdődik a Balaton gyógyulása. A májusi nagy melegből kiindulva azonban nehezen képzelhető el a hűvösebb, csapadékosabb nyár. Ökológiai kérdések, Kis-Balaton A fenti esztétikai és gyakorlati gondok mellett sokkal fontosabb ökológiai és természeti kérdéseket is felvet a probléma. A tó legnagyobb vízbevételi forrásának számító Zala folyó nagy mennyiségű foszfort és egyéb szerves anyagokat szállított a tóba, a vízgyűjtőjén az elmúlt évtizedekben megnövekedett mezőgazdasági termelés és műtrágyahasználat miatt. A Kis-Balaton rehabilitációját megelőzően ez a szerves anyag mennyiség a szabályozott, 4 Majdnem megdőlt a 30 éves rekord, 93 napig volt befagyva a tó, 3 nap hiányzott volna még (Vízrajzi Évkönyvek). 14
gátak közé fogott Zalán közvetlenül a Balatonba került, miáltal a Keszthelyi-öböl ökológiai egyensúlya erősen felborult. Szerencsére ezt még időben sikerült elkapni, mivel a Keszthelyi-öböl folyamatos kotrása mellett 1983-ban megkezdték a Kis-Balaton Vízvédelmi Rendszer (KBVR) kiépítését. Ez nagy vonalakban a Kis-Balaton eredeti szerepének és állapotának visszaállítását jelenti (6. ábra, NYUDUVIZIG). A Zala két párhuzamos dombhát között éri el a Balaton-medencét. A Kis-Balaton területén a folyó lelassult, hordalékát lerakta, és kialakította a lápos, mocsaras Kis-Balatont. Ez a megoldás megszűri a Zalából érkező vizet mielőtt bejutna a Balatonba. Egy idő elteltével két kisebb tó alakult ki, amelyek eredetileg hozzákapcsolódtak a Balatonhoz. Amikor azonban a tavon megépítették a Sió zsilipjét (1863. október 25), a tó vízszintje kb. 3 méterrel csökkent. Emiatt megszakadt az összeköttetés a Balaton felé, és a Kis-Balaton vízfelülete fokozatosan összezsugorodott. A Zalát töltések közt vezették a Balatonba, így megakadályozták vizének a lápvidék szűrőfunkciója általi megtisztulását. 6. ábra A Kis-Balaton 1890 előtt (NYUDUVIZIG, 1993-as térkép illusztráció) 15
2002-re a KBVR már a befejezéséhez közeledett. A terv szerint 2005-re helyreállítanák a két tavat ( 7. ábra), létrehozva az XIX. századhoz hasonló állapotokat. Egyes szakértők azonban vitatják e megoldás helyességét, szerintük a mesterséges beavatkozás túl nagy megterhelést jelent a természet számára és kérdéses, hogy elérhető-e a végeredmény. Mindemellett a beruházás hatásai már néhány év elteltével, 1989-ben jelentkeztek (Kis-Balaton honlap, http://www.kisbalaton.hu): a Keszthelyi-öböl vizének minősége látványos javuláson ment keresztül, mely javulás ma is tart. 7. ábra A Kis-Balaton rendszer állapota SPOT műholdképen; vörössel a jelenlegi, rózsaszínnel a tervezett vízfelületek (NYUDUVIZIG, 1993; CNES/SPOT Image 1992-1994; ESRI ArcView) A terv tehát működik, legalábbis egyelőre. A Keszthelyi-öbölben már 1987 óta folyamatosan mederkotrást végeznek, egy kör alakú szivattyúrendszer gyűjti az iszapot a fenékről. Ezzel megakadályozhatják a meder túlzott feltöltődését, a sekélyesedésből következő esetleges algainváziót és az eutrofizáció megindulását. A Zala most már nagyrészt megszűrt vizet hoz a tóba, sokkal kisebb foszfor és más szerves anyag terheléssel, mint korábban. Mivel azonban a természeti folyamatok jóslása még igen pontatlan, történhetnek meglepetések. 16
Ezek után tehát, mint már annyiszor a történelemben, egy problémát leküzdöttünk, és máris egy másikkal kell farkasszemet nézni. Hogy a helyzet még kacifántosabb legyen, ellentmondásba is keveredünk. Mert ugye, ha a Kis-Balatont töltjük fel a Zalából érkező vízzel, akkor szükségszerűen kevesebb jut a Balatonba és mivel a tavat megfosztjuk fő bevételi forrásának nagy részétől, a vízszint értelemszerűen lejjebb fog kerülni. Ha pedig a Balaton vízszintjét szeretnénk növelni, akkor a Kis-Balaton nem jut elég vízhez, nem lesz képes erőre kapni. És még nem is szóltunk az utóbbi évek rendkívül száraz nyarairól. A nagy meleg miatt pedig megnövekedik a párolgás is Szép kis helyzet. Az ehhez hasonló összetett problémákra általában nem adhatunk egyszerű megoldást, főleg nem egyetlen jó megoldást. Gyakoribb, amikor több megoldási javaslat születik, és ezek kombinációjából alakítható ki egy legkevésbé rossz megoldás, mert igazi JÓ megoldás nincs. A helyzet megoldásához egyebek mellett a következő információkat kell figyelembe venni: vízforgalom a tó vízgyűjtőjén; változások a csapadék mennyiségében és ennek hatásai a vízszintre; környezetvédelmi megfontolások (vízkémia, élővilág, stb.) hőmérséklet és párolgás; történelmi adatok a vízszintről, amilyen régről csak lehet (vízmérce: 1876-tól); emberi hatások, mint a tóból való közvetlen vízkivétel. Jelenleg a vízpótlási elképzelések csak elméleti szinten mozognak, megvalósításukra még várni kell. A legvalószínűbb javaslat (VITUKI, 2002) teljes kivitelezési költsége kb. 3 mrd. forint lenne, éves üzemben tartása további 60-80 millióba kerülne. Az elképzelés szerint a Rábából egy nyílt csatornán és egy 5-6 km hosszú alagúton vezetnének át vizet a Zala vízgyűjtőjébe. A Rába vize a Zaláéval a 72 kilométeres út alatt teljesen átkeveredne, ökológiai károkat nem okozna. A lehetőségeket azonban korlátozza, hogy a Rába is gyakran igen kevés vizet szállít, ironikusan szólva nehéz összehangolni a Balaton és a folyó vízmenynyiségét. Az is kérdéses, hogy mit lehetne kezdeni a kiépített rendszerrel, ha mégsem lesz rá szükség. Egyelőre még arra sincs válasz, hogy megtérülne-e a beruházás, ki állná a költségeket és hogy valóban meghozná-e a kívánt (számított) eredményeket. 17
A modellezés Ebben a fejezetben a modellezéshez szükséges adatok előállítását, összegyűjtését és felhasználási módjait mutatom be. Bemutatom a domborzatmodell létrehozásának lépéseit, kiterjedését és jövőbeni felhasználási lehetőségeit. Ezek mellett ismertetek még néhány olyan terepmodellezési eljárást is, amely a teljes DEM-en nem jelent meg, de kisebb területeken sikerült jól alkalmazni őket. Topográfia, domborzat A dolgozat témája térben meglehetősen nagy területet ölel fel és megpróbálja minél több szempont szerint megközelíteni a kérdéseket. Ehhez azonban megbízható alapadatok szükségesek. Az adatok megszerzésére több lehetőség is kínálkozott: Lehetett volna a MH-TÉHI Kht-tól kész domborzatmodellt vásárolni, ami a kívánt területről bármilyen felbontással elérhető. A gond csak annyi volt, hogy ők alapadatként az 50 méteres felbontású domborzatmodellt használják, s abból vezetik le interpolációval a finomabb felosztású DEM-eket, emiatt ezek pontossága a vizsgálathoz nem felel meg. A másik módszer, ha magamnak állítom elő a kívánt terület domborzatmodelljét. Ez értelemszerűen olcsóbb, teljesen az igényeimnek megfelelő eredményt ad, viszont rengeteg munkával jár (ld. 1. táblázat, 20. oldal), hiszen 2500 km 2 területről kellett digitalizálni szintvonalakat, magassági pontokat és vízrajzot. A fenti két módszer közül inkább az utóbbit választottam, mivel így biztosítva volt, hogy valóban azt kapom, amit elvárok az eredménytől. Az 1971-es katonai felmérés térképeire esett a választásom, mivel a Természeti Földrajzi és Geoinformatikai Tanszék térképtárában rendelkezésre állt a teljes balaton-környéki sorozat. Korábban már dolgoztam velük, amikor a meder domborzatát állítottam elő, és tudtam, hogy a transzformáció 5 nem lesz könnyű. Ennek az volt az oka, hogy a térképlapokon semmilyen utalás nincs a használt vetületi rendszerre, koordinátákra. Ezért az 1:100 000-es méretarányú, Gauss-Krüger soro- 5 transzformáció: olyan geometriai eljárás, amely lehetővé teszi, hogy egy szkennelt térképet megfeleltessünk valós földrajzi helyzetének, miáltal a geoinformatikai rendszerben valós földrajzi koordinátákkal és távolságokkal lehet dolgozni 18
zat megfelelő lapjainak transzformálása után kép-a-képhez illesztéssel végeztem el a 71-es térképek beforgatását Erdas Imagine szoftver segítségével. 8. ábra A felhasznált térképlapok elrendezése (ESRI ArcView) A lapok 1:25 000-es méretarányúak, 9,5 9,5 km területet ábrázolnak, széleiken kb. 300 méteres átfedéssel (8. ábra). A vizsgálandó területet 27 térképlappal tudtam lefedni, ami kb. 2 500 km 2 kiterjedést eredményez. A fenti ábrán pirossal bekeretezett rész jelöli a vizsgált területet, erről készült domborzatmodell. A levágásra egyrészt kényelmi szempontok miatt volt szükség, mivel így szabályos, derékszögekkel határolt területet lehet ábrázolni. Másrészt, mivel a térkép szélein az interpoláció 6 nem mindig ad megbízható eredményt, szintén érdemes korlátozni a vizsgálandó területet. A Keszthelyi-hg szintvonalai egy másik, saját készítésű térképrendszerből már rendelkezésemre álltak, ezeket csak a most digitalizáltakhoz kellett illeszteni. A teljes területen mintegy 30 000 km szintvonal (9. ábra) és 3442 magassági pont van. A munkát már 2000-ben elkezdtem, akkor csak a medret digitalizáltam be, a szárazföldön található szintvonalak mennyisége még elijesztett a folytatástól. 2001-ben a Kis-Balaton domborzatmodelljét készítettem el csoporttársaim segítségével, amelynek egy része (a 6 interpoláció: matematikai módszer adott értékű pontok közti ismeretlen magasságú területek becslésére 19
Keszthelyi-hg) a most vizsgált DEM-be is bekerült. A digitalizálás folyamatában segítségemre voltak a IV. évfolyam geográfus-geoinformatikus hallgatói is. Munka közben alkalmam nyílt kiszámolni, hogy digitalizálási sebességem 60 km/h, a leghosszabb, egybefüggő szintvonal pedig 58 km hosszú. A vizsgálathoz szükséges alapadatok előállítási időigénye a következő (1.) táblázatban látható. Feladat Térképlapok transzformációja Szintvonalak digitalizálása Térképszelvények összeillesztése, ellenőrzése Numerikus adatok ellenőrzése Domborzatmodell optimalizálása Összesen Időigény 80 óra 450 óra 200 óra 40 óra 150 óra 920 óra (115 munkanap) 1. táblázat Az alapadatok előállításához szükséges idő 9. ábra A teljes térkép szintvonalai (ESRI ArcView) A transzformációs hibákból eredő pontatlanságok kijavítására, és a térképlapok összeillesztésére sok időt kellett fordítani. E hibák mértéke eléggé változó volt, attól függően, hogy 20
milyen illesztőpontokat 7 lehetett találni az adott lapokon. Szerencsés esetben az átfedő széleken voltak közös illesztőpontok, ilyenkor minimális hibával lehetett transzformálni, pl.: a keleti végek (Kenese, Akarattya, Világos, Aliga, Enying) illesztése 99,6%-os pontosságú. Más helyeken azonban sajnos nagyobb eltérések is előfordultak (kb. 95-97%-os pontosság), de sehol sem haladták meg a 20-30 métert. Ezeket nem sikerült teljesen kiküszöbölni, mert amikor a térképlap egyik szélét sikerült jól illeszteni a szomszédjához, akkor a másik széle vándorolt el jobban. A térképlapok összeillesztése után még a SPOT műholdképekhez is hozzáigazítottam a teljes térképet, mivel származásuk miatt azok vetületi rendszere volt a legmegbízhatóbb. A felvételek a NIMA szerveréről WGS-84 vetületi rendszerben tölthetők le, s ezt az Erdas Imagine pontosan tudja EOV 8 -be transzformálni. Ezzel a pót-transzformációval lehetővé vált az is, hogy a képeket a domborzatra húzva pontosabb perspektivikus képeket, ill. animációkat készíthessek. A domborzatmodell előállítása A domborzatmodellt az ESRI 9 ArcGIS 8.2 részeként szállított ArcInfo szoftver TopoGrid (ESRI, 1993) moduljával készítettem el. Eredetileg 10 méteres cellaméretű domborzatmodell készült volna, de végül csak 20 méteres felbontású modellt sikerült létrehozni. Ez egyrészt adatfeldolgozási megfontolások miatt történt, másrészt pedig az alapadatok minősége nem tette lehetővé a 10 méteres felbontást. Az első kísérleteknél még próbáltam további szintvonalak és pontok bevitelével kiküszöbölni az interpolációs hibákat, de nem jártam sikerrel. A hibák elsősorban abban nyilvánultak meg, hogy a szintvonalak mentén egy-egy keskeny (10-20 méter széles) vízszintes, a szintvonal magassági értékével rendelkező sáv keletkezett, amiktől a domborzat nagyon lépcsősnek látszott. Ez elvileg további szintvonalak megadásával javítható lenne, ez esetben azonban csak még több lépcső alakult ki a túl finom felbontás miatt. A cellaméret növelésével (durvább felbontásnál), és az interpolációs 7 illesztőpont: ismert földrajzi koordinátájú pont, amihez a térképet illeszteni lehet 8 EOV: Egységes Országos Vetület, 1967-ben létrehozott, csak Magyarországon érvényes vetületi rendszer 9 ESRI: Environmental Sciences Research Institute, Környezettudományi Kutatóintézet, a világ vezető geoinformatikai szoftvergyártója (Arc/INFO, ArcView, ArcGIS, stb.) 21
paraméterek kikísérletezett értékeit használva viszont e jelenség minimálisra csökkent. Az alábbi ábrán (10. ábra) a Veszprémi-fennsík déli pereme látható, Felsőörstől keletre. 10. ábra Példa a szintvonalak mentén kialakult lépcsős felszínre (árnyékolt domborzati kép, megvilágítás bal-fentről; ESRI ArcView) Általánosságban elmondható, hogy ha a térkép méretarányszámának ezredrészét adjuk meg felbontásnak, akkor jó minőségű modellt állíthatunk elő. Természetesen figyelembe kell még venni a függőleges felbontást (milyen sűrűn vannak a szintvonalak, 1,25 m, 1 m, 2,5 m, 5 m, stb.). A dolgozatban felhasznált térképek méretaránya 1:25 000, tehát 25 méteres felbontású domborzatmodell lett volna kívánatos. Próbálkozásaim során azonban kiderült, hogy a 20 és a 25 méteres felbontás között elhanyagolható a különbség, tehát inkább a finomabb felbontást választottam. Így ugyan nem sikerült a 10 métereshez képest szépen leképezni a meredek hegyoldalakat (pl. a Badacsony, Szent György-hegy bazaltsapkájának meredek peremeit), de minden fontos forma megjelent. Érdekes tapasztalat volt, hogy míg a vízállási adatok a Balti-tenger szintjét vették alapul, addig az 1971-es térképek magassági adatai az Adriai-tengerhez vannak viszonyítva. Ezért a domborzatmodell magassági értékeiből 69 cm-t ki kellett vonni, így sikerült összehangolni a kétféle vonatkozási rendszert. A szintvonalak magassági értékei helyett egyszerűbbnek bizonyult a kész domborzatmodellekből kivonni a különbséget, mivel így nem kellett minden kivonási művelet után újra-generálni a DEM-et. Szükség volt még néhány korrekcióra, amit a meder és a környék domborzatának nagy eltérése okozott. Emiatt ugyanis a TopoGrid a partvonal közvetlen környékére (kb. 20-50 m széles sávban) egy árkot interpolált, mivel míg a szárazföldön 100 méterenként 5-2,5 22
méteres szintkülönbségek voltak, a meder már sokkal kisebbeket tartalmaz (5-10 cm 100 méteren) és nem tudta kellő empátiával kezelni e különbséget. Ezt kiküszöbölendő a meder és a szárazföld domborzatát külön-külön generáltam, majd a térképen megadott partvonal mentén összeolvasztottam a két felületet, s így a valós partmagasság is kialakítható lett (11. ábra). Ehhez annyi kellett, hogy a parti sávnak meg tudjak adni egy bizonyos magassági értéket (104,8 m), amely a legtöbb helyen megállja a helyét. Erre azért is szükség volt, mert a Balaton partvonala 95%-ban mesterségesen kiépített, tehát a domborzatmodellből számított partmagasság felett kb. 50-70 cm-rel található. Alig van néhány kilométer olyan partszakasz, amely természetes állapotú, csak a nádasokban. A Tihanyifélsziget partja mentén sem volt szükség ilyen beavatkozásra, tekintve, hogy ott a meder szinte törés nélkül folytatja a hegyoldalak meredek lejtését. + = 11. ábra A meder és a szárazföld DEM-jének összeolvasztása (vázlat) A húszméteres felbontás miatt sajnos nem volt megoldható, hogy a kisebb mesterséges formák (bányaudvarok, töltések, útbevágások) és a magaspartok pontosan megjelenjenek, pedig ezeknek a vízmozgásokra is jelentős hatásuk van. Kisebb területekre sikerült 10 méteres felbontású modellt készíteni, ezekben szépen meg is jelennek a fenti formák, eléggé megbízható pontossággal. A húszméteresben csak a nagyobb bányaudvarokat sikerült szépen megjeleníteni, mivel a gátak, töltések vízszintes kiterjedése (10-15 méter) kisebb, mint a cellaméret és nem jelennének meg folyamatos vonalként. Bányagödrök A bányaudvarok, bányagödrök problémáját az alábbi módszerrel sikerült orvosolni. Feltételezve, hogy a gödör alja kb. vízszintes (ami általában megfelel a valóságnak), a legalacsonyabb pontjához (optimális esetben a bejárathoz) tartozó magassági értékkel kitöltött poligont rendeltem hozzá, amelyet egyszerű raszter-aritmetikával hozzáadtam a domborzathoz (12. ábra). E módszer lehetővé teszi többszintes bányaudvarok modellezését is, hiszen csak a szintek magasságának megfelelő értékekkel ellátott poligonokat kell megraj- 23