Hidrológiai Közlöny 2008 (88. évfolyam)
4. szám - Gribovszki Zoltán–Kalicz Péter–Szilágyi József–Kucsara Mihály: Vízfolyás-menti területek evapotraszspirációjának becslése a talajvízszintek napi periódusú változása alapján
6 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2008. 88. ÉVF. 4. SZ. minimum pedig a délutáni órákban, kb. 16 és 17 óra között jelentkezik (Gribovszki et al. 2006). A talajvízjárás és a patak-vízhozam idősor esetében is meglehetősen jól meghatározható a minimum, a maximális érték környezete azonban, a patak-vízhozam idősor esetében már elnyújtottabb. A karakterisztikus napi periódusú hullámzás jellemzőinek részletes leírása és statisztikai szempontú elemzése a Sopron melletti Hidegvíz-völgy kísérleti vízgyűjtőjének példáján megtalálható Gribovszki et al. (2006), Kalicz et al. (2005) és Kalicz (2006) munkáiban. Érdekes, hogy a talaj vízállás és a patak-vízhozam szignáljai nem esnek teljesen egybe, hanem mind a minimumok, mind a maximumok esetében, a talajvízszintben kb. egy-másfél órás késés jelentkezik a patak-vízhozamhoz képest. A probléma numerikus modellel történő részletesebb vizsgálatával Szilágyi et al. (2008) foglalkozott. szept. 05 szept. 06 szept. 07 1. ábra . A vízfolyás menti zóna talajvízszintjének és a vízfolyás alap-vízhozamának napi hullámzása A növények párologtatási igénye kielégítődhet a vízfolyás menti zóna talajvízkészletéből, a talajvíz háttérből történő utánpótlódásából, ill. mindkettőből (2. ábra, 1. egyenlet). Influens (talajvízkészletbe bepótló) vagy időszakosan influenssé váló vízfolyás esetében a párologtatás közvetlenül a vízfolyás vízkészletét is fogyaszthatja. Példaként a napi periódusú talajvízjárás szélsőértékeinél, ahol ez a szélső érték rövid időre állandósul (vagyis a készletváltozás nulla), a vízfolyás menti zóna talajvízkészletének utánpótlódása, [LT~'l , egyensúlyban van a növényzet pillanatnyi transzspirációs vízigényével és a fellépő evaporációval, vagyis összességében az evapotranszspirációval ET [LT 1]. ~ = Qne,-ET (1) dt ahol, S [L] az egységnyi területen raktározott vízmennyiség. A talaj vízállás csökkenésének időszakában a transzspiráció meghaladja az utánpótlódás mértékét, és erőteljes mértékben elkezdi fogyasztani a vízfolyás menti zóna talaj vízkészletét is (dS I dt < 0 tehát Q n e, < ET). A talajvízállás legalacsonyabb értékénél a transzspirációs igény csökkenése miatt, az újra egyensúlyba kerül a talajvízutánpótlással (dS /dt = 0 tehát Q ne t = ET). A talaj vízállás növekedésének időszakában a párologtatási kényszer tovább csökken, és mivel ezt az utánpótlódás már meghaladja, a vízfolyás menti zóna talajvízkészlete ismét növekszik majd (dS Idt > 0 tehát Q ne t > ET). Ezek alapján nyilvánvaló, hogy a talajvízjárás görbéje egy összegző görbe, ami a talajvíz utánpótlódás (pozitív tag) és a transzspirációs vízfelhasználás (negatív tag) összegződéséből keletkezik (Troxell, 1936). A maximális párologtatás akkor jelentkezik, amikor a legerősebb a talajvízszint csökkenési rátája. Ez a pont általában jól kapcsolatható a napi maximális besugárzás érték idejéhez. A minimális párolgás a hajnali órákban jellemző, ami a telítettségi hiány minimumának megjelenési ideje. A vízfolyás menti zóna talajvízszintjének minimuma kapcsolható össze a háttér talajvízszint és a vízfolyás menti zóna talajvízszintjének legnagyobb eltérésével, vagyis ekkor a legjelentősebb a hidraulikus gradiens (horizontális áramlási rendszerben a talajvízfelszín esése) a vízfolyás menti zóna és a háttér között. Amikor késő délután az ET értéke elkezd csökkenni, a nagy hidraulikus gradiens miatt rendkívül gyors a vízfolyás menti talajvízkészletek visszatöltődése. így a talajvízszintek minimumának megjelenése után közvetlenül, ha rövid időre is, de kissé függetlenné válhat a visszatöltődés az aktuális ET értékétől. Ez a folyamat különösen kifejezett lehet a 2. ábra szerinti esetben, amikor is a vízfolyástól kissé távolabb a talajvízszint már mélyebben a felszín alatt található, így alig gyakorol rá hatást a vegetáció evapotranszspirációjának napi ritmusa. Zonális Erdötársulás Ét® 2. ábra. A vízfolyás menti zóna egyszerűsített modellje 1.3. A White-féle módszer és annak hibái White 1932-ben kidolgozott egy módszert, amelynek a segítségével a talajvízjárás napi periódusa alapján meghatározható az evapotranszspiráció napi időlépésben. Ha az evapotranszspirációt elhanyagolhatónak tételezzük fel, a késő éjjeli, kora hajnali órákban (White a 0-4 h. közötti időtartamot vette alapul), akkor a talajvízállás növekedési rátája ebben az időszakban egyenlőnek vehető a terület talajvíz utánpótlódásával. A görbéhez ebben az időszakban húzott egyenes iránytangense (r [LT 1]), tehát az egységnyi idő (itt 1 óra) alatti talajvíz-utánpótlódás. Ha ezt az utánpótlódási rátát, meghosszabbítanánk 24 órán keresztül, akkor a talajvízszint 24 r magasságra emelkedne. Mivel azonban az evapotranszspiráció a nappali időszakban jelen van, általában a növekedés helyett, egy nap alatt még egy s [L] értékkel jellemezhető csökkenés is beáll a talajvízszintben (3. ábra). Mindezek alapján White szerint az evapotranszspirációs vízfogyasztás a következőképpen kalkulálható (2. egyenlet). ET = S y- (24-r±s) (2)
