Hidrológiai Közlöny 2008 (88. évfolyam)
5. szám - Vágás István: A nagyvízi vízállások vízhozam-függése a kisesésű alföldi Tiszán
7 A nagyvízi vízállások vízhozam-függése a kis-esésű alföldi Tiszán Vágás István 6726. Szeged, Székely sor 13/A Kivonat: Kulcsszavak: A nagyvízi vízállások vízhozamokkal alkotott összefüggése a nagyobb árvizek tapasztalatai nyomán gyakran bizonytalannak és ellentmondónak mutatkozott a Tisza kis-esésü, alföldi szakaszán, a Szamos betorkolásától kezdve a folyó dunai torkolatáig. Voltak, akik ezt a kétségtelen tényt mérési tökéletlenségekkel, mcderváltozásokkal: feliszapolódásokkal és szűkületekkel vélték indokolni. Ez a tanulmány - egyes mederváltozások hatásnak elvi elismerése mellett - a vízszínesések széles határok között előfordulható változásainak hatását tartja méreteiben is döntőnek és mértékadónak a Tisza nagyvízi vízállásainak és az azokkal egyidejűleg mérhető vízhozamainak összefüggésében, folyami hidrológia, hidraulika, vízhozam, vízállás. Az ezredfordulót megelőző években és évtizedekben bekövetkezett tiszai áradások - így többek közt az 1970. május-júniusi, az 1999. márciusi, a 2000. áprilisi, vagy a 2006. áprilisi árhullám - alkalmából meglepőnek bizonyult a tapasztalat: egyes régebbi árvizek igen nagy vízhozamaihoz képest mérsékeltebb vízhozamok mellett is lényegesen magasabb csúcs-vízállások alakultak ki a folyó alföldi szakaszának szinte minden vízmércéjén, mint ami az addigiakból várható lett volna. A kétségtelen tények okainak keresésében eddig is felmerült a mederváltozások lehetősége, bár a pontosabb meder-felvételek kb. 75 évre visszatekintő adatainak hiánya nehézségekre vezetett. Felmerülhetett tehát az a gondolat is, hogy a vízállásoknak vízhozamokkal alkotott összefüggéseit nem befolyásolhatják-e tisztán hidraulikai okok, nevezetesen: a vízszín-esések alakulásának kis esések esetén meglehetősenjelentékeny változásának lehetőségei. A magam részéről már 35 évvel ezelőtt arra az álláspontra helyezkedtem, (Vágás, 1973), hogy „a vízhozamok és vízállások összefüggését ábrázoló vízhozam-görbe a Tisza szegedi szelvényében a 800 cm-t meghaladó vízállásoknál a sok és bonyolult mellékhatás - főként a Maros hatása miatt - nem értelmezhető. Az 1932. áprilisi, majd az 1970. május 21-i, június 1-jei és június 16-i vízhozam-tetőzések nem hozhatók egyértelmű kapcsolatba az egyidejű vízállás-tetőzésekkel. A Tisza csúcs-vízhozamát a csúcs-vízállásnál akár egy méterrel alacsonyabb vízállás mellett is képes elvezetni, viszont a legveszélyesebb, akár Szeged városát is fenyegető árvízszintekhez nem feltétlenül a legnagyobb vízhozamok tartoznak." Mindezek az 1. táblázatba foglaltan: 1. táblázat Néhány összetartozó nagyvízi vízállás és vízhozam (Tisza, Szeged) Vízhozam (m'/s) Időpont 1932. április 9. 1970. május 21. 1970. június 1. 1970. június 16. 1999. március 25. 2000. április 21-22. 2006. április 22. Vízállás (cm) 861 876 958 919 817 929 1009 4260 4100 3780 3530 2900 3300 3800 A táblázatot kiegészítettük néhány 1973. után keletkezett adattal, s ezek is rámutattak további szélsőségekre. Olyanokra pl., hogy 2006-ban az 1009 cm-es vízállás sem volt elegendő a 4000 m 3/s vízhozam eléréséhez, mint ahogy 1970-ben a 950 cm átlépése sem. Viszont 1932-ben már a 850 cm átlépése is a 4000 mVs-t jóval meghaladó vízhozammal járt együtt. Az is igaz, hogy 1932. áprilisában 4,5-4,6 cm/km vízszín-esést lehetett valószínűsíteni, míg 2006. áprilisában ennek mintegy a felét, a 2,3-2,4 cm/km vízszín-esést mérések mutatták. 1973-ban írt cikkemre annak idején egyedül dr. Lászlóffy fVoldemártó\ kaptam levélbeli megjegyzéseket. Ő is elismerte a vízhozam-vízállás összefüggések mérések nyomán kialakult egymásnak ellentmondó adatait, de azt is érzékeltette, hogy a vízhozamok ismeretének szüksége miatt - minthogy vízhozamot csak ritkábban mérhetnek - „valamilyen összefüggésre mégis szükség volna". Ilyen összefüggést azonban legfeljebb tájékoztató értékűnek lehetett elfogadni a magas vízállások tartományában. Az 1. táblázat sorai is mutatják: még ez sem volna egyszerű. Próbáljuk tehát az ellenmondások okait és méreteit a továbbiakban hidraulikai eszközökkel megtalálni. Vízszín-esés duzzasztott és süllyesztett vízszíneknél Fogadjuk el érvényesnek a Chézy-képletet mind a permanens állandó sebességű, mind a permanens, folyási hely szerint változó sebességű vizmozgásokra, akkor: Q = F.v = F. c. (R. i) 1/ 2 = K. i' / 2 (1) ahol: Q = az átfolyó vízhozam (mis ') F - a vízfolyás átfolyási felülete (m 2), v = a vízfolyás középsebessége (m.s 1), c = a Chézy-féle tényező.(m l/ 2.s"'), R = a hidraulikus sugár, F/K, felület/nedvesített kerület (m), i = a vízfelszín lejtése, vagy esése (nevezetlen), y = a vízállás (cm) K = fajlagos vízszállító-képesség, a K = F.c.R 1 2 rövidítésből származtatva (m\s"'), amely, ha a közelítőleg i(j') = const, tartományban érvényesül, arányosnak vehető a Q = Q(j) egyenletű vízhozam-görbe értékeivel. Duzzasztás vagy süllyesztés nélküli, tehát permanens, állandó sebességű vízmozgás esetén, ahol i = i e és y = y a Qe = Q(yj- Duzzasztás vagy süllyesztés esetén bármely új y vízálláshoz megállapítható a Q = Q(y) egyenletű vízhozam-görbéről egy olyan Q(j) érték, amely tényleges vízhozamként ugyan nem érvényesülhet, (hiszen a duzzasztás vagy süllyesztés az eredeti Q c vízhozamot nem változtathatja meg), azonban Q(y) lényegében „fiktív"értéke a duzzasztási (süllyesztési) vizszín-esés megállapításához feltétlenül szükséges lesz. Minthogy Q (y e). 4 1/ 2 = QCv). i m (2) ennélfogva Q(v) = (-t)" 2. QOv) i (3) A továbbiakban ezt az arányosságot vízhozamok helyett vízállásokkal kellene kifejeznünk. Ehhez olyan alakban van szükségünk vízhozam-vízállás összefüggésre, amely az esések arányát továbbra is tartalmazza. Ezt a következő közelítéssel érhetjük el: Fogadjuk el a vízhozam-vízállás összefüggésnek az alábbi - egyébként a szakirodalomból is ismert másodfokú alakját.
