Hidrológiai Közlöny 2005 (85. évfolyam)

1. szám - Timár Gábor: Az alluviális folyók alaktípusai és a típusok kialakulásának feltételei (Irodalmi áttekintés és gyakorlati következtetések)

TÍMÁR G.: AZ alluviális folyók alaktlpusai 7 szétágaznak. Azok a folyók ellenben, amelyek könnyebben mozgatják saját hordalékukat, mint partjuk anyagát, azok kanyarognak" - mondja id. Lóczy Lajos (idézi: Trenkó, 1910). Jellegzetesen igaz volt ez a Duna VénekPaks közötti szakaszára a vízlépcsőépítések előtt: a folyó kavicshordaléka sokkal durvább volt a part homokjánál. A Leopold-Wolman-diagramon látható önszervező meanderező tartomány folyóira (vö. 6. ábra) érdemes a fenti, Lóczy-féle szabályt alkalmazni, hogy meanderező vagy fattyúágas meder kialakulására számíthatunk. Morfometriai jellemzők mint a felszín függőleges mozgásainak folyómenti változásindikátorai A folyók mint kaotikus rendszerek, rendkívül érzékenyek a környezeti paraméterek csekély megváltozására is. A síkvidékek meanderező vízfolyásai esetén, ahol a szokásos mederesés tízezred vagy százezred nagyságrendű (azaz 3-30 cm/km), a meder menti függőleges mozgások érdemben képesek ezeket megváltoztatni. Magyarországon ezek mértéke néhány mm/év (Joó, 1992), de pl. Amerikában ismeretesek 1 cm/év függőleges elmozdulású területeken áthaladó folyók is (Adams (1980). A völgylejtés általában meg is változik, a mederesést azonban a meanderező folyó, alakjának megváltoztatásával egy lejtőszögtartományon belül képes fenntartani. Amennyiben a függőleges elmozdulás mértéke a folyó mentén változó, ez jelentős hatással lehet a folyó alakjára, sőt, alaktípusára is (Ouchi, 1985). Ezért a folyók amennyiben morfometriai paramétereiket a meder mentén helyesen értelmezzük - olyan elmozdulások ill. elmozdulási különbségek észlelésére is alkalmasak, amelyek a legutóbbi időszakban is zajlottak, és más módon esetenként ki sem mutathatók (Pinter, 1996; Miall, 1996). Schümm és Khan (1972) 30,5 m hosszú 7,3 m széles és 1 m mély, gyengén osztályozott homokkal töltött, dönthető terepasztalon végezték azóta is sokat idézett kísérletüket. Adott vízhozam mellett a dőlés két küszöbértékét határozták meg, amelyeket átlépve jelentősen megváltoztak a vízfolyás alakviszonyai és a hordalékszállítás jellemzői is. A csatorna egyenesnek adódott (S = 1), 0,2 % alatti lejtés esetén, a dőlést növelve váltakozó oldalú zátonyok alakultak ki, és kanyargó sodorvonal (S > 1,25) formálódott. 1,2 %-os dőlésnél az oldalzátonyokat kezdte elmosni a gyorsuló víz, a medervonal kiegyenesedett, majd 1,4 %-nál meredekebb dőlésnél, a meder további egyenesedése mellett megjelent a fonatos minta (4. ábra). Megemlíthető még, hogy 0,2 % és 1,2 % közötti lejtőszög-tartományban a dőlés növekedésével csökkenő mértékben, de monoton nőtt a kanyarfejlettség is. A kísérlet további fontos, de sajnálatosan keveset hivatkozott eredménye, hogy először sikerült modellkád-kísérlet során valódi meanderező vízfolyást előállítani. A homokkádra folyatott vízhez addig ugyanis (pl. Friedkin, 1945) csak homokot kevertek hordalékként, és az eredmény egy majdnem egyenes mederben kanyargó sodorvonal volt. Schümm és Khan (1972) kísérletük második részében kaolinit hozzáadásával lebegtetett hordalékot juttattak a vízfolyásba, és ennek hatására valódi meanderező meder alakult ki. A kis, kísérleti vízfolyások esetén a homok görgetett hordalékként jelenik meg, itt tehát kisebb szemcseméret szükséges a lebegtetett hordalék megjelenéséhez. Schümm és Khan (1972) azért választottak kaolinitot, mert más agyagfajták túl erős kohéziót mutattak: a kísérlet számára elfogadhatatlanul (és főleg mérhetetlenül) lassúvá téve a me4. ábra. Alluviális vízfolyás alaktípusa, illetve a meanderező vízfolyás kanyarfejlettsége a völgylejtés függvényében, igen kis vízhozam esetén, modellkádkísérletben (Schümm és Khan, 1972). Adott állandó vízhozam és hordaléktartalom mellett tehát a folyó igyekszik állandó mederesést fenntartani. Ennélfogva a völgyvonal lejtésének (pl. tektonikus okokból történő) növekedését a vízfolyás a kanyarfejlettség növekedésével, kanyargósabb, hosszabb pálya kialakításával kompenzálja. A folyami rendszerek e válaszképessége a régió általános tektonikus aktivitásának és az erózióbázis szintváltozásának vizsgálatára is alkalmas. A 4. ábrán az is látszik, hogy ez a mechanizmus csak bizonyos lejtőszögtartományban, a kísérletben alkalmazott vízhozam esetén 0,2 % és 1,3 % között működik. Az előbbi megállapítás talán meglepő, de Schümm és Khan modellkísérletei a kis mérettartományokban egyértelműen megmutatták, hogy bizonyos kritikus lejtőszög értékek között igaz. Emellett valódi folyókon elvégzett vizsgálatok (pl. Adams, 1980, Burnett és Schümm, 1983, vagy Marple és Talwani, 1993, 2000,) bemutatták, hogy a jelenség nemcsak laboratóriumi kísérletek során jelentkezik, és a tektonikai kutatás hasznos eszköze: a völgyvonal lejtésének megváltozása az áthaladó folyó alaktípusát is megváltoztathatja (Schümm, 1993), módosítja a meanderező típusú folyók geometriai paramétereit (Schümm és Khan, 1972), illetve a lejtöirány megváltozása módosítja a folyásirányt, a meanderek oldalra mozdulását eredményezi, és folyólefejezéseket, kaptúrákat okoz. Az Alföld folyóinak a pliocén-pleisztocén óta történt mederváltozásait Mike (1975; 1991) a térszín megdőlésére vezeti vissza. Ezen túlmenően világszerte számos munka foglalkozik e jelenséggel. Ouchi (1985) modellkád-kísérlete a folyó hossz-szelvénye mentén bekövetkező szinklinális és antiklinális gyűrődések hatását vizsgálta, és rámutatott, hogy az Egyesült Államok egyes területein, ahol a kéregmozgásos eredetű vertikális mozgások nagyságrendje akár a cm/év mértéket is eléri, a módszer alkalmazható. A kísérlet során az adott, állandó dőlésű, homokos terepasztalon folyó vízfolyás útjában kiemelkedést, illetve süiylyedést keltett, és vizsgálta, hogy miközben a folyó bevágódása, illetve a hordalékfeltöltés lezajlik, hogyan változik annak alaktípusa illetve geometriai paraméterei a deformáció tengelyén, illetve attól felvízi és alvízi irányban (5. ábra). Kiemelkedés esetén a tengelyen természetesen bevágódás történt, felette feltöltődés mellett szövedékes minta jelent meg, alatta pedig, a meredekebbé váló szaka-