Hidrológiai Közlöny 2005 (85. évfolyam)
5. szám - Tímár Gábor–Telbisz Tamás: A meanderező folyók mederváltozása és az alakváltozás sebessége
48 A meanderező folyók mederváltozása és az alakváltozás sebessége Tímár Gábor 1, Telbisz Tamás 2 'ELTE Geofizikai Tanszék Űrkutató Csoport, 1117. Budapest, Pázmány Péter sétány l/a 2ELTE Természetföldrajzi Tanszék, 1117. Budapest, Pázmány Péter sétány 1/c Kivonat: A dolgozat a nemzetközi fizikai és hidrológiai szakirodalom elmúlt fél évszázados eredményeinek áttekintése, különös tekintettel a folyómeanderek kialakulási mechanizmusára és a meanderező folyók kanyarfejlettségét befolyásoló tényezőkre. A meanderező folyók önszervező tulajdonságainak bemutatásán túl néhány példát mutat erre a hazai, szabályozott folyókon, illetve néhány a folyószabályozások hosszú távú stratégiájának kialakításkor használható kérdést vet fel. folyódinamika, meanderezés, önszervező-önszabályozó folyamatok, folyószabályozás. Kulcsszavak: Bevezetés Hazánk nagy folyóinak szinte mindegyike alluviális típusú, azaz saját hordalékanyagán folyik. E szempontból gyakorlatilag az egyetlen kivétel a Duna Dömös-Visegrád közötti szakasza, ahol a mederfenék anyaga a szilárd kőzet, illetve a Duna Vác-Budapest közötti szakaszán is előfordul néhány sziklapad (Böckh, 1899; Pávai Vajna, 1941; Tóth, 2003). Az alluviális folyók alaktípusait és kialakulásuk feltételeit egy korábbi munkában már bemutattuk (Timár, 2005). Nagyobb folyóink mederlejtése és vízhozama a Duna szigetközi föági szakaszát kivéve mindenütt lehetővé teszi a kanyargós, meanderező alaktípus kialakulását. A hordalékhozam, s főként a hordalék méret szerinti összetétele azonban a Duna Paks feletti teljes szakaszán fattyúágas (anabranching) típust (Rust, 1978) eredményez: a meanderek kialakulásának még az iskolából jól ismert, külső íven romboló, belső íven építő mechanizmusához túlságosan durva a folyó hordaléka, így a lebegtetett hordalék töménysége túl alacsony. A meanderező alaktípus az említett szakaszokat leszámítva hazánkban gyakorlatilag mindenütt megtalálható, ezért indokolt, hogy meanderező vízfolyások sajátosságaival, ill. a meanderezés fizikájával külön írásban foglalkozzunk, összegyűjtve a fizikai és hidrológiai tárgyú nemzetközi szakirodalom elmúlt fél évszázadának eredményeit. A meanderező folyók jellemzői A meander a folyó vagy vízfolyás hosszában kialakuló, általában sorozatokban jelentkező, ellentétes irányú kanyarpár. Kialakulásuk megkezdődése a vízmozgás belső turbulenciájának következénye. Ha egy meander kialakulása már megkezdődött, az a külső kanyarív eróziója és a belső ív menti lerakódás miatt továbbfejlődést, és további kanyarok kialakulását is okozza. A meanderívek maguk a folyó mentén lefelé sodródnak (Cholnoky, 1907). A természetes folyóvizekben a folyó optimális utat választ, melyet a völgy lejtőszöge, a meder keresztmetszete és a vízhozamhoz viszonyított hordalékhozam határoz meg (Leopold és Wolman, 1960; Brice, 1974; Hickin, 1974). A meanderképződés növeli a folyó hosszát, ezzel csökkentve a meder lejtését és a vízfolyás sebességét, ezáltal a folyó egyenletes és csökkenő lejtést ér el, maximális vízhozamot minimális sebesség mellett szállít. Maga a meander kifejezés a törökországi Menderes, eredeti antik nevén Maiandros folyó nevéből származik. Az egyes meanderek méretének jellemzésére szolgáló, távolság jellegű mennyiségeket az 1. ábrán foglaljuk össze. Jefferson (1902) úgy találta, hogy a folyó meanderövt (a meanderívek szélső pontjait összekötő burkolók közötti terület) szélessége a folyó szélességének 18-szorosa. Stelum (1998) modellkísérletei szerint szabadon meanderezőnek tekinthető a vízfolyás, ha a domborzati viszonyok vagy az emberi beavatkozás által lehatárolt, elönthető ártér szélessége meghaladja a folyó szélességének 30-50-szeresét. MEANDERHULLAMHOSSZ Kjnyaflcngay 1. ábra. A meanderiv geometriai paraméterei (Gregory és Walling, 1973) A meanderezés minden folyadékdinamikai rendszerben, tehát nemcsak folyókban, hanem pl. Tengeráramlásokban (Einstein, 1926), illetve a légköri futóáramlásokban, az ún. jet stream-okban is, felléphet a turbulencia, a belső súrlódás, ill. folyók esetében a meder anyagával való súrlódás következtében. Speciális esetként megemlíthető, hogy Nakagawa és Scott (1984) az üveglapon folyó víz, míg Walker (1987) az ablaküvegen lecsorgó esőcsepp meanderezését vizsgálta, de e jelenségek fizikai okai a folyók meanderezésétől különbözők. Megjegyzendő, hogy bár a meanderezés a turbulens, vagyis alapvetően kaotikus folyadékmozgás következménye, a szakirodalomban léteznek olyan fizikai modellek, amelyek annak dinamikai jellemzőit (parttal való súrlódás, ill. annak következtében a meder oldalirányú elmozdulásának sebessége) úgy becsülik, hogy a folyadékmozgás sebességterét időben állandónak, helyről-helyre pedig folyamatosan változónak tekintik (lkeda et al., 1981; Parker és Andrews, 1986; Furbish, 1988; Liverpool és Edwards, 1995). A korai munkákban ettől eltérő, már a turbulenciát is alkalmazó, a meanderezést másodlagos áramlásokra visszavezető gondolatmenetet ad Tanner (1960), később Stolum (1991) bevezeti a káoszelmélet definícióinak alkalmazását a folyódinamikában. Mindenképp érdekes, hogy a fenti, kanyarfejlődést szimuláló fizikai és numerikus modellek állandó vízhozamot tételeznek fel, legfeljebb kiegészítik azt egy olyan minimális meandernyak-hosszal, ami alatt már árvízi átvágással kell számolni (Howard, 1992, Stolum, 1996). Míg azonban a modellekkel korreláltatott folyók, pl. Stelum (1998) cikkében az Amazonas medence néhány bővizű mellékfolyója, vízjárása meglehetősen egyenletes (az éves átlagos maximális vízhozam kb. kétszerese a minimálisnak), s így e feltételezés gyakorlatilag alkalmazható, addig a Tisza és mellékfolyói esetében, ahol a nagyvízi hozam a kisvízinek több tízszerese, már nem. Bogaart és Van Balén (2000) a folyók klímaváltozásra adott válaszának modellezésekor már kalkulál a változó vízhozammal, s ezért ez már olyan modell, amely alkalmas lehet az Alföld vízfolyásainak vizsgálatára.
