Hidrológiai Közlöny 2005 (85. évfolyam)

5. szám - Tímár Gábor–Telbisz Tamás: A meanderező folyók mederváltozása és az alakváltozás sebessége

TÍMÁR G. - TELBISZ T : A meanderező folyók mederváltozása 49 A következőkben először Langbein és Leopold (1966) gondolatmenetét követve bemutatom a meanderívek legvalószínűbb alakját. A legvalószínűbb alak vizsgálatához definiálni kell a völgy lejtőirányától való eltérés szögét a folyószakasz minden pontjára. Itt csak utalok arra, hogy Parker és Andrews (1986) levezeti: a meanderező folyók lokális lejtőiránya jó közelítéssel egybeesik a kanyarívek inflexiós pontjai által kijelölt egyenessel. Meanderív esetén a folyószakasz alakja szinuszoid (sine-generated) görbe lesz (Langbein és Leopold, 1966), és az irányeltérés szöge £ 0 = *ysin-—2 n (3) M ahol CD a maximális eltérési szög, 5 a medermenti úthossz, M pedig a meanderív összhossza. A 2/A. ábra felső része bemutatja a meander tipikus alakját, az alsó görbe pedig a lejtésiránytól való eltérés szögét a völgyvonalon (tehát nem a kanyargó folyásirány mentén!). A kanyar kezdőpontja itt a csúcsponthoz esik, itt a folyásirány megegyezik a lejtőiránnyal. A kanyarívhossz negyedénél érjük el a görbe inflexiós pontját, itt maximális a völgy gradiensének és a meder irányának az eltérése. A bemutatott szinuszoid görbének van egy érdekes tulajdonsága: ehhez az alakhoz tartozik az irányváltozás legegyenletesebb eloszlása a görbe mentén. Hasonló formát vesz fel pl. egy meghajlított fűrészlap; ez esetben a mechanikai feszültség változik egyenletesen az ív mentén, az ív csúcsánál maximális, az egyenes, hajlítatlan szakaszon nulMEDERHOSSZ (%) 2. ábra. Szinuszoid görbe mini a meanderív geometriai alakja (Langbein és Leopold, 1966). (A) A szinuszoid görbe (meanderaiak; felül) származtatása a szinusz-függvényből (B) Parabola, körcikkek, szinuszgörbe és szinuszoid görbe, azonos centrumok körül. Langbein és Leopold (1966) matematikai eszközökkel is bemutatják, hogy pl. a szinuszoid-, a szinusz-, a parabolagörbe és a körív közül (2/B. ábra) az előbbi adja az irányváltozás legegyenletesebb megvalósulását. Felhívják a figyelmet arra is, hogy a természetben ezek a formák nem tökéletes pontossággal jelennek meg (pl. a valós meanderek általában aszimmetrikusak), hanem mint a legvalószínűbb alakok. Végkövetkeztetésként megjegyzik, hogy a szinuszoid görbe két fő tulajdonsága: - más, összemérhető hosszúságú és hullámhosszú görbékkel összehasonlítva a völgyvonal irányától való eltérés variációja minimális, illetve; - alakja a két pont közötti véletlen bolyongások átlagát reprezentálja. Számos korábbi vizsgálat egybevetésével Gregory és Walling (1973) megállapították, hogy a meanderező folyó kanyarainak mérete több paraméter együttes függvénye, a szabadon meanderező folyó kanyaramplitudóját a vízhozam, a völgylejtés, és a relatív hordalékhozam szabályozza. Hasonló megállapításokat találunk a vízhozam és a meaderméterek összefüggésére Carlston (1965) és Dury (1976) munkáiban is. Az Alföld folyóira Gábris (1986, 1987) alkalmazta ezeket az összefüggéseket. Az említett leírások alapján arra a következtetésre juthatunk, hogy állandó lejtőszög mellett, a hordaléktartalom növekedésével csökken a meanderek hullámhossza, míg szélességük és a kanyarok görbületi sugara növekszik; illetve létezik a hordaléktömeg felső határértéke, amely alatt a folyó meanderezik. Rögtön meg kell ismételnünk Schümm és Khan (1972) kísérletileg igazolt eredményét: létezik a lebegtetett hordalékhozam alsó határértéke is, amely alatt viszont a folyó nem meanderezik. VÖLGYLEJTÉS (V.) 3. ábra. Alluviális vízfolyás alaktípusa, illetve a meanderező' vízfolyás kanyarfejlettsége a völgy lejtés függvényében, igen kis vízhozam esetén, modellkád-kísérletben (Schümm és Khan, 1972). A meanderező folyók paramétereit tárgyalva meg kell említeni Schümm és Khan (1972) eredményét a meanderező folyók kanyarfejlettségének a völgy lejtéstől való függését (3. ábra). Schümm (1960) már korábban úgy találta, hogy azonos völgy lejtés esetén a kanyarfejlettség és a hordalékhozam fordítottan arányos. Utóbbi megállapítás alátámasztására egy tiszai példa: a föfolyóhoz képest nagy hordalékhozamú és főleg durvább törmeléket szállító Sajó, ill. Maros torkolata alatt a Tisza eredeti futásfejlettsége lecsökken (Bogdánfy, 1906; Lászlóffy, 1982). A meanderezés mint önszervező folyamat Mint azt Schümm és Khan (1972) majd pedig Ouchi (1985) laboratóriumi kísérletei is igazolták, egy dőléstartományban a dőlés növekedése fokozza a kanyarfejlettséget ("kanyargósságot"), míg csökkenése a folyómeder kiegyenesedésének irányába hat, ilymódon a folyó fenn-