Hidrológiai Közlöny 1997 (77. évfolyam)

5. szám - Zsuffa István (jun.)–Bogárdi János (jun.): Nem-permanens, kvázi-kétdimenziós, numerikus modell hullámtéri fokrendszerek hidrodinamikai szimulációjához

269 Nem-permanens, kvázi-kétdimenziós, numerikus modell hullámtéri fokrendszerek hidrodinamikai szimulációjához ZsufTa István Bogárdi János Wageningen-i Mezőgazdasági Egyetem UNESCO, Nemzetközi Hidrológiai Program Vízkészletek Tanszék 1 Rue Miollis Nieuwe Kanaal 11 75732 Paris Cedex 15 6709 PA Wageningen, Hollandia Franciaország Kivonat: Fokrendszerek az alsó-Duna menti árterek meghatározó terep alakulatai voltak a folyószabályozást megelőző időkben. Maradványaik ma is megtalálhatóak a Duna-Dráva Nemzeti Park Gemenci Területén. Fokrendszerek holtágakból és az azokat egymással illetve folyóval összekötő mesterséges csatornákból, a fokokból, állnak- Ezek a fokok biztosítják az árvizek során a holtágak egyenletes töltését illetve ürítését. A fokok fenékszintjei és méretei döntően meghatározzák a holtágak és környezetük hidrológiai viszonyait. Ez teszi ltietővé azt, hogy csekély beavatkozások árán, a fokok megfelelő átalakításával, jelaitősai javítani lehet az ártér hidroökológiai állapotán. A gemenci fokrindszíx jelenlegi állapotának, illetve a rehabilitációs beavatkozások következményeinek hidrológiai vizsgálatához hidrodinamikai modellezésre van szükség. Az erre a célra kifejlesztett nem-permanens, kvázi-kótdimaiziós, numerikus modell lehetővé teszi a holtágak vízállásainak illetve a fokok vízszállításának szimulációját a Duna vízállásainak mint elsődleges peremfeltételeknek függvényében. A modell a holtágakra fölírt folytonossági egyenletrendszer numerikus megoldásán alapszik. A holtágakba a fokokon keresztül ki- cs befolyó hozamokat a fokok vízhozam függvényeiből számolja a modell. Ezeket a vízhozam függvényeket a szimuláció előtt, egy az erre a célra kifejlesztett eljárás határozza meg diszkrét puntokban, felszíngörbe számítás segítségével. Kulcsszavak: hullámtér, fokrendszer, Ganmc, szimuláció, Runge-Kutta módszer, rehabilitáció 1. Bevezetés A nyolcvanas évek elejétől kezdve a kormányok és nemzetközi természetvédelmi szervezetek világszerte fokozott figyelemmel fordulnak a folyami hullámterek rehabilitációjának kérdése felé. Ez annak köszönhető, hogy általánosan elfogadottá vált a nézet, mely szerint a hullámterek, a rendkívül magas ökológiai potenciáljukból adódóan, központi szerepet tölthetnek be regionális természet-rehabilitációs tervek megvalósításánál. Ezen túlmenően sürgős cselekvésre sürget még az is, hogy a különböző antropogén hatások következtében az utóbbi évtizedekben a kevés, még természetes állapotban lévő hullámterek is jelentősen veszítettek természeti értékeikből. Ez a degradációs folyamat sok helyen még ma is tart. A hullámtereken folytatott emberi tevékenységek, az üdülés, a mezőgazdaság, a vadászat az erdőgazdálkodás stb., közvetlen negatív hatást gyakorolnak az ökoszisztémára, zavarás, szennyezés, erdőirtás, ültetvényezés és területfoglalás formájában. Közvetetett negatív hatást eredményezett a folyószabályozás. A szabályozott meder beágyazódásának következtében mind a talajvízszintek, mind pedig az elöntések tartósságai jelentősen csökkentek (Zsujfa sr., 1996; Szlávik et al., 1995). Európa két legjelentősebb folyójának, Dunának és a Rajnának magyarországi, illetve hollandiai szakaszain például, az éves középvízszintek az elmúlt 90 év alatt átlagosan másfél méterrel süllyedtek (Keve, 1992). A kialakuló száradási folyamat következtében az értékes vizes élőhelyek területe nagy mértékben összezsugorodott és a még megmaradt természetes hullámterek is egyre inkább a mentett oldalon is megtalálható száraz erdőségekhez kezdenek hasonlítani. A folyószabályozás másik negatív mellékhatása az volt, hogy a felgyorsult vízállás-változások következtében a halállomány életkörülményei jelentősen leromlottak. A rövid elöntések és hirtelen apadások miatt a sekélyvizű ívóhelyeken gyakran elpusztulnak az ikrák és a lárvák melynek következtében a halállomány természetes utánpótlódása rendkívül lecsökkent (Pintér, 1992; Bayley, 1991; Welcomme, 1977). A negatív mellékhatásokon túl azonban éppen az ármentesítési és folyószabályozási munkáknak köszönhetően alakulhattak ki az értékes élővilágú hullámterek, mint például az alsó-Duna menti gemenci erdő. Az árvédelmi töltések megépítésével ugyanis az ártéri lakosság az új bevédett területekre koncentrálódott mentesítve ezzel a hullámtéri ökoszisztémákat az emberi jelenlét okozta negatív hatásoktól. Ezen túlmenően maguk a töltések, mintegy mellékfúnkcióként, védelmet nyújtanak a hullámtéri öko-szisztémáknak a civilizációs nyomással szemben (Zsujfa sr., 1996). Ezért tehát a hullámterek ökológiai rehabilitációja során a folyószabályozás által kialakított jelenlegi helyzetből kiindulva kell az öko-szisztémára ható negatív hatásokat ellensúlyozni, megszüntetni Bármiféle "ősi állapot" visszaállítását tehát nemcsak az árvízvédelmi és gazdasági szempontok ellenzik, de még a természetvédelmi megfontolások sem indokolják. A hullámtéren folytatott emberi tevékenység okozta károk csökkentése, illetve megszüntetése elsősorban adminisztratív eszközöket igényel. A legsürgetőbb feladat most az, hogy a természetvédelmi előírások érvényesítésével el kell érni az üdülés, a mezőgazdaság és az erdőgazdálkodás természet-harmonikus szabályozását. A kiszáradás és az egyéb hidroökológiai problémák megoldása viszont aktív folyószabályozási és vízgazdálkodási beavatkozásokat igényel. A beavatkozások hatásainak eletnzésénél a hidrodinamikai modellezés meghatározó. Az itt bemutatásra kerülő hidrodinamikai modellt a szerzők segédeszköznek szánják a hullámtéri fokrendszerek helyreállításán, illetve átalakításán alapuló ártérrehabilitációs koncepciók és tervek kidolgozáshoz.