Vízminőségvédelem km18 2004/2005-es tanév I. félév 2. rész Dr. Zseni Anikó egyetemi adjunktus, SZE, MTK, ÉKI, Környezetmérnöki Tanszék Vízgazdálkodás folyószabályozás, tószabályozás mezőgazdasági vízhasznosítás ipari vízgazdálkodás ivóvízellátás szennyvíztisztítás vízminőség-védelem hévízhasznosítás stb. Folyó- és tószabályozás Célja: az árvíz, a hordalék, a jég zavartalan levonulásának biztosítása a vízellátás és mezőgazdasági vízhasznosítás céljából történő vízkivételek és vízbevezetések feltételeinek megteremtése a terület és településfejlesztés, a környezetvédelem célkitűzéseinek elősegítése a víziszállítás és közlekedés érdekében a kívánt méretű hajóút előállítása vízügyi szolgálat kezelésében lévő folyóhálózat hossza: 2801 km szabályozott vízfolyások hossza: 940 km nagyhajózásra alkalmas vízi utak hossza: 1622 km dombvidéki kisvízfolyások hossza: 57000 km
Folyószabályozási korszakok Ókori folyóvölgyi civilizációk 1. szakasz: naturális (ártéri vizes) gazdálkodás környezeti adottságokhoz való alkalmazkodás halászat, öntözés, fokszabályozás érdekellentétek: pl. hajózás halászat, vízimalmok Forrás: Molnár G. 1992 A Kárpát-medence tartósan vagy időszakosan elöntött területei a folyószabályozások előtt forrás: OKTVF 2
Folyószabályozási korszakok 2. szakasz: 19. szd. új célok: népesség nő, árutermelés nő biztonságos lakóhely, mg-i művelés, áruszállítás változó társadalmi megítélés: folyó = veszélyforrás 19. szd.-tól mederszabályozás és árvízmentesítés Európában Tisza szabályozása: 1846-1937 Széchenyi István, Vásárhelyi Pál úttörő munka Európában elsődleges cél: sikerült A Tisza szabályozásának mellékhatásai az Alföld deficites vízháztartási mérlege fajgazdagság csökkent egyhangú mg-i kultúrtájak folyórövidülés folyók esése megnő fokozódó eróziós tevékenység túlmélyülés (pl. Tisza: 1211 km 758 km, Szamos: 187 km 108 km, Berettyó: 269 km 91 km) Forrás: OKTVF
3. szakasz: 20. szd. duzzasztóművek, csatornarendszerek, völgyzáras tározók, vízlépcsők A Tisza alföldi szakaszának mederrövidülése és esésnövekedése a szabályozások hatására Folyóduzzasztás álló gátak (felső szakaszokon) mozgó gátak (alsó szakaszokon) időben folyamatos (energia-termelés) vagy időszakos (öntözés) kedvezőtlen hatások: megemelkedő talajvízszint tavak feltöltődése gátak alatt nagyobb erózióra képes vízfolyás medermélyítés, partfalomlás, mederfal-alámosás, pusztuló deltatorkolatok Tigris-Eufrátesz, Nílus (asszuáni gát) elmaradó árvizek: föld termékenysége csökken (EU Víz Keretirányelv besorolás szerint: erősen módosított víztest) (EU Víz Keretirányelv besorolás szerint: mesterséges víztest)
Rába: Nick-i duzzasztó Rába: Nick-i duzzasztó A folyószabályozási művek csoportosítása Párhuzamművek és keresztirányú művek Párhuzamművek (hosszirányú művek): a mederszélességet csökkentik, a partok állékonyságát biztosítják vezetőmű elzáró művek mellékág partvédőmű főmeder Keresztirányú művek: szűkítik a medret, a lefolyó vízhozamokat egységes mederbe terelik partvonal terelőművek (sarkantyúk) sodorvonal szabályozási vonal
Párhuzamművek (1) Párhuzamművek (2) Partvédőmű kőszórás burkolattal természetes part Partvédőmű lábazati kőhányás burkolattal szabályozási kisvízszint kotrás természetes part kőburkolat szűrőrétegen szabályozási kisvízszint szegélyszórás mederfenék kőterítés mederfenék kőburkolat szűrőrétegen lábazati kőszórás Forrás: Obserator Kft Párhuzamművek (3) Partvédőmű háttöltéssel szabályozási kisvízszint természetes part kőburkolat szűrőrétegen kavics háttöltés mederfenék lábazati kőszórás Partvédőművek
Párhuzamművek (4) Vezetőmű a Mosoni Duna torkolata alatt (1) Vezetőmű szabályozási kisvízszint kőszórás mederfenék kőterítés vezetőmű elkészült szakasza Vezetőmű a Mosoni Duna torkolata alatt (2) Keresztirányú művek (1) Sarkantyú szabályozási kisvízszint kőszórás mederfenék kőterítés Vezetőmű építése
Sarkantyúk Sarkantyúk Keresztirányú művek (2) Medvei híd Mederelzárás szabályozási kisvízszint burkolat új sarkantyúk mellékági vízszint fenékszint kőszórás fenékbiztosítás
Folyószabályozási kotrások - Szabályozási kotrás: a művek mederalakító hatásának meggyorsítása, a szabályozás kiegészítése. - Gázlókotrás: a hajózási viszonyok javítása. Nagybajcsi mellékág A mellékág hosszú távú megőrzése és rehabilitálása érdekében végzett beavatkozások: áteresszel kombinált bukó hajózási és szabályozási kisvízszint partél hajóút szélessége partél hajóút hajóút mélysége mederkotrás átvágás kotrás Mellékágak vízpótlása A vízpótlás érdekében a mellékágak megnyitásra kerülnek Mederkotrás Az erősebben feliszapolódott mellékágakban mederkotrást végeznek SZLOVÁKIA Duna áteresszel kombinált bukó átvágás mederkotrás MAGYARORSZÁG mellékág Nagybajcsi mellékág
Átvágás a mellékág alsó végén Áteresszel kombinált bukó bukó Áteresz (acélcső átmérő 1,0 m) medervédelem Kisvizek idején 2-3 m 3 /s vízhozam áramlik a mellékágba. Áteresszel kombinált bukó Folyószabályozási korszakok 4. szakasz: áteresz bukó 3. szakasz fejlődésének megtorpanása mg, E-termelés, szállítás szerkezeti változásai környezetvédelmi problémák a régi célokat új módszerekkel kell elérni továbblépés: múltba fordulás, korabeli életmód visszaállítása (?) fenntartható fejlődés
fenntartható fejlődés ökológia-ökonómia-szociológia cél megváltozott: nem az árvizek minél gyorsabb levezetése egy minél szűkebb mederben, hanem a folyók többfunkciós használatának (ö-g-t) és a folyórendszer természetközeli állapotának helyreállítása a vizek visszatartása és sokszoros hasznosítása A folyógazdálkodás jelenlegi igényei természetvédelmi igények: természetközeli vízszintek és vízjárás, zöld folyosó, kék folyosó, vizes élőhelyek társadalmi és gazdasági igények: árvízi és belvízi biztonság, aszály elleni védekezés, vízellátás, hajózás, EU irányelvekhez való alkalmazkodás érdekegyeztetés szükséges! Szűkület, többszöri beavatkozással kell számolni Zöld folyosó kialakítása Mesterséges mű, tartós emberi jelenlét Kék folyosó kialakítása Hallépcső, a vízszintkülönbség áthidalását elősegítő mű kialakítása Hullámtér Hullámtér Hullámtér Hullámtér Élőhely-rehabilitáció Mentett oldal Élőhely-rehabilitáció Mentett oldal A vízhez kötődő szárazföldi élőlények zavartalan vándorlásának biztosítása. Kialakításában számolni kell a mentett oldali területekkel is. Rehabilitált élőhely átjárható kapcsolatának biztosítása a folyóhoz A vízi élőlények zavartalan vándorlásának biztosítása Kialakításához biztosítani kell a mederben, a vízi útvonalban lévő művek átjárhatóságát
Élőhelyek kialakítása a folyók mentén Árvízvédelmi töltés Folyó Keresztirányú átjárhatóságot biztosító mű Régi holtág, mellékág Élőhelyek kialakítása a folyók mentén Ellenőrzött elöntés lehetősége, az árvízi hozamok tározóképességének növelése Élőhely rekonstrukció Árvízvédelmi töltés Szélsőséges vízjárás hatásainak csökkentése a rehabilitált területeken Kisvízfolyások szabályozása Tószabályozás Rehabilitáció Revitalizáció a tavak számos igényt elégítenek ki hidrológiai szabályozás: optimális vízszint biztosítása szabályozási művek: partvédő művek, mólók, kikötők, vízfolyások torkolati művei hordaléklerakódás, feliszapolódás kiküszöbölése, igényeknek megfelelő partvonal kialakítása
Árvizek ~: a folyó kilép medréből a kialakulás oka: vízgyűjtő terület lefolyása megnő bő csapadék hóolvadás vízfolyások jege lefolyási viszonyok megváltozása
Árvízmentesítés ~: azon munkálatok, melyek célja a folyók árterének mentesítése az időszakos elöntésektől (megelőző tevékenység) Mo-on már a 15. szd.-tól; 1845-ig 800 km védvonal Mo területének 1/4-e a mértékadó árvízszintek alatt, csaknem 21 ezer km 2 veszélyeztetett (2,5 M ember, 700 település) az árterület 97 %-a ármentesített Az árvízmentesítés módszerei 1. Gátak építése 1. gátak építése 2. vízgyűjtőterület rendezése 3. tározás 4. részleges ármentesítés öblözet, hullámtér, véderdő, gátmagasság, mértékadó árvízszint, gátak anyaga, építése, vízzárás fokozása, talpszivárgó, gyepszőnyeg, kiegészítő létesítmények Mo: ~ 4200 km töltés, folyamatos rekonstrukció és fejlesztés
vízgyűjtő terület szélessége töltés ártér hullámtér magaspart mentesített terület nagyvízi meder középvízi meder Völgyszelvény kisvízi meder Árvédelmi gátak vonalvezetése ideális esetben a gátak enyhe ívben követik a folyó kanyarulatait a hullámtér szélessége nem változik lényegesen a folyó medre nem közelíti meg túlságosan a gátakat Hullámtéri erdősávok
Hajózás biztosítása a töltés mentén Árvédelmi gátak jellemző keresztszelvényei töltések anyaga: vízzáró anyagból: 2/3 rész homok + 1/3rész kötött talaj gát alatti talaj humuszos rétegének eltávolítása A töltések vízzárásának fokozása Talpszivárgó beépítése a mentett oldalon: a szivárgási vonal mentett oldali végének elszállítása csökken a töltésátázás veszélye
Magyarország árvízvédelmének néhány statisztikai adata árvizekkel veszélyeztetett terület ebből még nem ármentesített ártér aránya az ország területéhez képest árvízvédelmi fővédvonalak hossza hossza ebből földgát árvízvédelmi fal magaspart előírt mérete kiépült töltéshossz 20713 km 2 622 km 2 22,3 % 4181 km 3920 km 23 km 238 km 2447 km (62,4%) Forrás: OKTVF 2. Vízgyűjtőterület rendezése 3. Tározás cél: a lefolyási tényező csökkentése erdősítés, lejtőre merőleges szántás, sáncolás, árkolás mesterséges tó, szükségtározók síkvidéki szükségtározók: 11 db, 389 millió m 3 árapasztó csatorna (Rába - Répce)
árvízvédelmi töltés nyári gátak körgátak 4. Részleges ármentesítés mezőgazdasági művelés hullámtér mértékadó árvízszint középvízi meder nyári gát Az ármentesítés negatív hatásai a gátak közé zárt folyók a hullámtéren kénytelenek lerakni hordalékukat az Alföld nem töltődik fel, mint a múltban (viszont nagy része ma is süllyed, de a folyóvízi hordalék nem tudja feltölteni!) hullámterek viszont feliszapolódnak gátak folyamatos magasítása szükséges ( árvízszint nő!) medertalpak egyre magasabban helyezkednek el növekvő talajvízszint gátrendszeren belül a fenékszint magasabb, mint a gátakon kívül medermélyülés is lehet (gyorsabb a folyó bevágódhat) szélsőséges vízjárás kis- és középvízállások csökkennek árvízszintek nőnek Emberi hatások A meder feltöltődése, és annak hatásai Mellékágak, holtágak feltöltődése, kiszáradása Kis-, közép- és árvízszintek növekedése A jelenség oka: a folyó hordalék-elragadó ereje kevés az érkező hordalék továbbszállítására a feltöltődés az ártér lecsökkenése miatt felgyorsul árvízvédelmi töltés mellékág árvízvédelmi töltés A jelenség következményei: a főmeder és a hullámtér egyaránt feltöltődik emelkedő árvízszintek emelkedő talajvízszintek, függőmeder kialakulása főmeder
Vízszint tendenciák Dunaremete térségében Duna - Dunaremete A főmeder berágódásának és a hullámtér feltöltődésének hatásai 800 600 Mellékágak, holtágak feltöltődése, kiszáradása A vízjárás szélsőségessé válik, a vízszintváltozások felgyorsulnak Árvízszintek növekedése, kis és középvízszintek csökkenése H (cm) 400 Főmeder berágódása 200 0 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 Évek árvízvédelmi töltés mellékág főmeder árvízvédelmi töltés A jelenség oka: kis és középvízhozamok esetén a folyó hordalékelragadó kapacitása nagyobb, mint az érkező hordalék mennyisége, a felesleges energia a meder erodálására, mélyítésére fordítódik árvíz idején a folyó szétterül a hullámtéren, a hullámtér töltődik 700 600 500 Vízszint tendenciák Ásványráró térségében Éves jellemző vízállások trendvizsgálata Ásványráró A jelenség következményei: a főmeder berágódik, a hullámtér feltöltődik emelkedő árvízszintek süllyedő kis- és közép- és talajvízszintek hevesebb vízjárás drágább vízkészletgazdálkodás H (cm ) 400 300 200 100 0 1950 1955 1960 1965 1970 év 1975 1980 1985 1990
Vízszint tendenciák Komárom térségében Duna - Komárom 1901-1999 A mértékadó árvízszintek növekedése 800 700 600 500 H (cm) 400 300 200 100 0 1901 1911 1921 1931 1941 1951 1961 1971 1981 1991 Idő (év) Mértékadó árvízszint Árvízvédelem a 100 éves átlagos visszatérési idejű jégmentes árvíz, kivéve: Győr, Bp, Szeged és az algyői olajmező védvonalai: 1000 éves visszatérési idő és Esztergomtól a D-i országhatárig tartó Duna-szakasz: az eddig előfordul legmagasabb jegyes árvizek ~: az a tevékenység, amelyet az árvíz ideje alatt végeznek annak érdekében, hogy az árvízvédelmi létesítmények megfelelően lássák el a feladatukat magassági biztonság: mértékadó árvízszintek felett 1,5m
Árvízvédelem gátak karbantartása, hibák kiküszöbölése töltésátázás töltésszakadás fakadó vizek, buzgárok hullámverés töltésmagasítás veszélyeztetett területek kiürítése kikerült víz lokalizációja árvízvédekezési készültség, I., II., II. fokozat Védekezés töltésátázásnál Védekezés buzgár kialakulásakor
Folyóink árvizei Duna árvizei: tavaszi, kora nyári (zöldár), jeges árvíz Tisza árvizei: magas és hosszan tartó a gátak további emelése nem lehet megoldás Árvizeink okai csapadék: nagy mennyiség, rövid idő alatt kontinentális éghajlaton ez nem ritka, nem meglepő! az árvízszintek növekednek, mert a folyók töltések közé vannak szorítva (gyorsan, szűk keresztmetszetben vezetik le a vizeket) a vízgyűjtőkön végrehajtott területhasznosítási változások (erdőirtás nő a lefolyási tényező!), de nem olyan jelentős hatás, mint korábban gondolták! Kárpátalja: eredetileg 90-95%-os erdősültség, ma kb. 50 %, de nem az utóbbi években történt ez a nagy változás, sőt! ma már telepítések is a vízfolyások vízszállító képessége csökken a hullámterek feliszapolódása és a hullámtéri elburjánzó növényzet akadályozó hatása miatt A Vásárhelyi Terv Továbbfejlesztése a Tiszára és környezetére vonatkozó komplex tájgazdálkodási program a töltések folyamatos magasítása a növekvő mértékadó árvízszintek miatt nem megoldás!!! cél: a Tiszán levonuló árvízszintek magasságának csökkentése megoldás: az árhullám nagy mennyiségű vizének szétterítése eszközök: síkvidéki árvíztározás (14 db, 1,5 milliárd m 3 víz) a nagyvízi vízszállító képesség javítása kisebb szakaszokon a töltések emelése nemzetközi vízügyi együttműködés erősítése forrás: A Vásárhelyi-terv továbbfejlesztése program I. üteme (2004-2007)
Az I. ütemben megvalósuló tározók adatai tározó Szamos- Kraszna közi Cigánd- Tiszakarádi tározási szint mbf 112,65 99,00 tározótérfogat millió m 3 148 94 tározófelület km 2 57 24,7 Hanyi-Tiszasülyi 90,05 292 67,5 Nagykunsági 88,10 106 42,5 Tiszaroffi 89,74 97 22,8 Nagykörüi 85,00 23,7 25,7 Összesen 760,7 240,2
A nagyvízi vízszállító képesség javítása 9 1. az árvízvédelmi töltések áthelyezése, a hullámtér növelése 2. az árvízvédelmi töltések magasítása 3. a hullámtér magasságának csökkentése kotrással 4. a folyószabályozási művek lehetőség szerinti átalakítása 5. a főmeder mélyítése, kotrása 6. mellékágak kotrása, rehabilitálása, új, párhuzamos medrek kialakítása a hullámtéren 7. épületek, egyéb létesítmények eltávolítása a hullámtérről 8. a hullámtéri területhasználat, művelési ág megváltoztatása, optimalizálása 9. nyári gátak eltávolítása a hullámtérből Belvizek létrejötte: 1. a magas talajvízszint hóolvadás, esőzés miatt megemelkedik, felszínre jut 2. a csapadék vagy hóolvadék nem tud beszivárogni a talajba (összegyülekezési típusú belvíz, talajvízzel nincs kapcsolatban) Mo területének t.m. 1/3-át veszélyezteti védekezés: belvízlevezető csatornák (kettős funkció) Magyarország belvízvédelmének néhány statisztikai adata belvízvédelmi rendszerek száma összes kiterjedésük belvízcsatornák hossza szivattyútelepek összkapacitása mértékegység db km 2 km m 3 /s 2000-ben 85 ~44500 ~42500 800 állagromlás, feliszapolódás, szállító kapacitás csökken nyáron vizük betöményedik: szikesedést okozó öntözés