Hidrológiai Közlöny 1997 (77. évfolyam)

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

270 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 1997. 77. ÉVF. 5. SZ,. 2. Ártéri fokrendszerek bemutatása A Duna 19. századi szabályozása előtti időkben az alsó-Duna ártereit két fő vízrajzi egységre, a nyílt folyóágrendszerre és a fokrendszerre lehetett felosztani. Az előbbi a Duna főmedrét és az ahhoz kapcsolódó nyílt mellékágakat foglalta magába, míg az utóbbi a hullámtéri holtágakból és az azokat egymással illetve a folyóágrendszerrel összekötő, mesterséges csatornákból, a fokokból, állt. Az árvizek során ezeken a fokokon keresztül történt holtágak töltése és ürítése. A holtágak tehát állóvizű, de változó vízszintű, és kiterjedésű tavak voltak. Egészen a 19. századig a fokrendszerek, illetve a rájuk épülő fokgazdálkodás jelentette az ártéri emberek számára az élet alapjait. A fokrendszerek első tudományos leírása Ferdinando Marsigli-től maradt ránk a 18. századból. Az általa készített magyarázó ábra jól érzékelteti a fokrendszer elsődleges, árvízvédelmi funkcióját (1. ábra). Az ábrán jól láthatók a folyóhátat átmetsző elsődleges fokok, melyek egyrészt az ártér fokozatos és rombolás mentes elöntését biztosították, másrészt apadáskor ezeken a fokokon keresztül történt az ártér teljes leürítése (Andrásfalvy, 1976). Másodlagos fokok biztosították az ártéri holtágak és egyéb mélyedések egymás közötti összeköttetését (Andrásfalvy, 1976). Az így kialakított összefüggő fok rendszerek segítségével a főfolyótól akár 20-30 km-re lévő területekre is el lehetett vezetni az életet adó Duna-vizet. JSX .V.-V 77 O i — —-í: V

f—..—/,•/_. .-. i — (' ? - . — -.<;>:.:—. — r í£,,— —cv — „—, .——. ó"-/„ V.——.. —. 7. Ó6/-0. >1 fokrendszerek szerkezete (Marsigli, 1726) Árvízvédelmi funkciójuk mellett a fokrendszerek meghatározó szerepet játszottak az ártéren élő emberek halászaton és külterjes mezőgazdaságon alapuló gazdálkodásának kialakításában. A fokok biztosították a halak szabad vándorlását a folyó és az ártéri ívó és táplálkozó helyek között. Az ártér árvizek utáni leürítése elejét vette az el mocsarasodásnak, ami a halak, az erdők és a legelők pusztulásához vezetett volna. A Duna menti árterek legendásan gazdag halállománya nem a természet ingyen ajándéka volt, hanem ezeknek a mesterséges fokrendszereknek köszönhetően alakult ki (Andrásfalvy, 1976). Fokrendszerek tették lehetővé a halállomány egyszerű, de rendkívül hatékony lehalászását is. Apadáskor a Dunába visszavonuló halakat a fokokba helyezett rekeszek segítségével fogták ki. Mezőgazdasági művelés elsősorban legeltetés és gyümölcstermesztés formájában történt. Intenzívebb növénytermesztést az árvizek nem tettek lehetővé Fokrendszerek maradványai ma is megtalálhatók a Duna-Dráva Nemzeti Park Gemenci Területén. A hullámtér déli részén található a Cserta-Duna, a NyékiHolt-Duna és a Báta-Duna holtágak melyek a hozzájuk kapcsolódó fokokkal alkotnak egy fokrendszert (2. ábra). A keresztező erdei utak miatt a fokokat számos helyen áttöltötték. Ezek az áttöltések tovább rontották az ártér vízellátását valamint a Duna és a holtágak közötti vízforgalmat. Csak kevés áttöltés van csőáteresszel ellátva. 3. Az alkalmazott hidrodinamikai modell leírása A fokrendszerek átfolyási viszonyainak vizsgálatához hidrodinamikai modellezésre van szükség. A probléma speciális jellege miatt azonban a manapság elterjedt egy- és kétdimenziós hidrodinamikai modelleket csak erős megszorításokkal lehet a fokrendszerekre alkalmazni. Ezért tehát a szerzők „FOK' néven új numerikus modellt készítettek amely lehetővé teszi a fokrendszerek vízjárásának kellő pontosságú és gyors szimulációját. A FOK egy nem-permanens, kvázi-kétdimenziós modell amely a cella típusú numerikus hidrodinamikai modellek családjába tartozik. A modellben sematizált fokrendszer rendszercellákból, peremcellákból és összekötő kapcsolatokból áll. Rendszercellák az ártér morfológiailag lehatárolható mélyedései, depressziói. A gemenci fokrendszert három rendszercellára lehet felbontani melyek egyenként magukba foglalják a Cserta, a Nyéki és a Báta holtágakat (2. és 3. ábrák). A rendszercellák tulajdonképpen a holtágak árvízi, maximális kiterjedéseinek felelnek meg. Peremcellák a folyó, illetve mellékágainak azon szelvényei ahonnan az elsődleges fokok kiágaznak. A szimuláció peremfeltételei (a folyó vízállásai a szelvényekben) a peremcellák segítségével válnak a modell számára értelmezhetővé. A Cserta-Nyéki-Báta fokrendszer dunai összeköttetését négy peremcella reprezentálja: a Rezéti-Duna alsó, és a Vén-Duna középső szakasza, valamint a nagy Duna Kádár szigeti és bátai szelvényei. A kapcsolatok természetesen a cellákat összekötő fok csatornákat képviselik, kiegészítve a cellák között az ártér felszínén történő vízmozgást modellező hipotetikus bukókkal (4. ábra). Ezekre a bukókra azért van szükség, hogy a modell kezelni tudjon olyan helyzeteket is amikor a magas vízállások következtében már nem csak a fokokon keresztül, hanem az ártér felszínén is áramlik a víz egyik cellából a másikba.