Hidrológiai Közlöny 2012 (92. évfolyam)
3. szám - Széles Borbála–Torma Péter–Hajnal Géza: A Bükkös-patak vízgyűjtőjének hidrológiai vizsgálata
39 A Bükkös-patak vízgyűjtőjének hidrológiai vizsgálata Széles Borbála, Torma Péter, Hajnal Géza Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék, 1111. Budapest, Műegyetem rakpart 3. Kivonat: Napjaink szélsőséges időjárási körülményei között elengedhetetlenül fontossá vált, hogy a különböző vízfolyásokon levonuló vízhozamok és árhullámok nagyságrendjéről helyes képet kapjunk az árvízi kiöntések elleni védekezés hatékony tervezéséhez, illetve vízépítési és vízgazdálkodási munkálatokhoz. Számos empirikus képlet, számítási eljárás létezik, melyek azonban csak bizonyos határok (évszak, vízgyűjtő nagysága) között alkalmazhatók, továbbá egy bizonyos vízgyűjtőn és árhullám esetén eltérő eredményeket adnak. Munkánkban tehát egy kísvízgyűjtő területnek, nevezetesen a Bükkös-patak vízgyűjtőjének hidrológiai elemzését végeztük el, azaz egy konkrét példán keresztül térképeztük fel egy kisvízgyüjtő lefolyási viszonyait. Először expedíciószerü, kontroll helyszíni mérésekkel ellenőriztük a rendelkezésünkre bocsátott vízhozam mérések nagyságrendi helyességét, továbbá közelítő képet kaptunk a patak vízgyűjtőjének fizikai jellemzőiről. Majd hagyományos hidrológiai számítások segítségével sikerült egy, a patakra jellemző vízhozam-görbét és egységárhullám-képet definiálnunk. Végül a vízgyűjtő csapadék-lefolyás kapcsolatát HEC-HMS vízgyűjtő modellező szoftverrel szimuláltuk. Ez utóbbi módszerrel bizonyos időszakokra megmondható egy mértékadó csapadék-eseményre a vízgyűjtő hozzávetőleges válasza, mivel a modellt két eltérő lefolyási viszonyokkal jellemezhető vegetációs időszakra (téli és tavaszi) sikerült kalibrálnunk és validálnunk. Mértékadó csapadékadatok ismeretében tehát, nem csupán a tetőző vízhozamra tudunk becslést adni akár több keresztszelvényben, hanem teljes árhullám-képre és a levonulási időkre is. Kulcsszavak: hidrológia, kisvízgyüjtő, lefolyás modellezés. 1. A terület bemutatása A Bükkös-patak és vízgyűjtőterülete a Duna vízgyűjtő területéhez, a Közép-Duna alegységhez tartozik. A patak Szentendrénél torkollik a Dunába, a település legjelentősebb állandó vízfolyása (1. ábra). A patak teljes vízgyűjtő-területe 39,2 km 2. Hossza 16 km, medrét a városban kiépítették, illetve a belvárosi, torkolathoz közeli részeken a házakat magasított partfalak védik az áradástól. További árvédelmi létesítmények építése nem volt szükséges, mert a nagyesésű patakokon sem a kora tavaszi hóolvadásből eredő, sem a nyári záporok okozta árhullámok nem tartósak. Mederrendezési munkálatokról, patakon létesítendő vagy rekonstruálandó, esetleg elbontandó műtárgyakról (pl.: hordalékfogó gátak, duzzasztómüvek) számos tanulmányterv készült az elmúlt években, de ezek nem valósultak meg. A Bükkös-patak vize Dobogókő déli lejtőin ered, közel 600 méter magasan. Számtalan kisebb vízeséssel tarkított útján, 500 méter szintkülönbség után érkezik Szentendre belvárosába. A Bükkös-patak vizét a Dunazug-hegység 17 forrása és három patakja táplálja, amelyek az alábbiak: Király-patak, Jóvízű-patak, Száraz-patak. A vízgyűjtőn a hegytetők jó vízellátásúak, a peremek vízszegény területek. A vízhozamok nagy szélsőségek között ingadoznak. A vízhiány és a meredek lejtők mellett állóvizek sem jöhettek létre, mert a keletkező mélyedések gyorsan feltöltődnek (Dövényi 2010). Bevezetés A szentendrei Bükkös-patak az elmúlt évek során többször is a figyelem középpontjába került. A közelmúltban bekövetkező intenzív esőzéseknek köszönhetően jelentős árhullámok vonultak le a patakon; a heves kiöntések miatt sok helyen a lakosságot is ki kellett költöztetni otthonukból. Azonban a térség nemcsak a médiából ismert: a területen a Pilisi Parkerdő Zrt. erdőművelést folytat, amelyet jelentősen érint a terület vízháztartása. A globális klímaváltozás egyik következménye lehet, hogy napjainkban a szélsőséges állapotok egyre gyakoribbá válnak. Ilyenek a rövid esőzések, amelyek intenzitása egyre fokozódik. Köztudott, hogy a hirtelen lezúduló heves zivatarok gyakran okoznak mértékadó állapotokat kis- és közepes vízgyűjtőkön. Munkánk célja egy kisvízgyüjtő területnek, nevezetesen a Visegrádi-hegységben található Bükkös-patak vízgyűjtőjének az átfogó hidrológiai elemzése volt. A vízgyűjtő-terület jellemzésekor a következő tematikát követtük: először a helyszín bejárásával és a patak különböző pontjain végzett vízhozam-mérésekkel ismertük meg a terület és a patak hidrológiai viszonyait. Ebben nagy segítséget nyújtott számos forrás: földtani leírások, korábbi diplomamunkák és könyvtári kutatómunka során talált történeti és kataszteri leírások. A vízgyűjtő terület általános leírása, a mérési eredmények, illetve az ezekből levont következtetések az első és második fejezetben olvashatók. A hidrológiai mérésekkel a vízhozamról és levonuló árhullámok nagyságrendjéről kaptunk átfogó képet. A harmadik fejezet hidrológiai számításainak alapját a vízhozam és vízállás mérések eredményei, illetve az egyidejű csapadék adatok képezték. Az itt számított, patakra jellemző vízhozam-görbe és egység-árhullámkép segítségével fagymentes időszakokra, ismert csapadékeseményből egyértelműen meghatározható a vízgyűjtő válasza. Ez nagy segítséget nyújthat az árvízi kiöntések előrebecsléséhez. A negyedik fejezetben található a vízgyűjtő csapadék-lefolyás HEC-HMS programmal való modellezése. Mivel a modellt téli és tavaszi időszakokra is kalibráltuk és validáltuk, így valóban elmondható, hogy a hagyományos hidrológiai számításokat a számítógépes modellezés végeredményeivel kiegészítve átfogó képet kaptunk a kisvízgyüjtő csapadék-lefolyás kapcsolatáról. Az ilyen modellek számos modell-paraméterrel rendelkeznek, illetve jelentős bemeneti adatmennyiséget igényelnek. Ezekkel kapcsolatos tapasztalatainkat bemutatjuk, rávilágítva a modellben rejlő lehetőségekre és korlátokra. Végül példát adunk a modell alkalmazási lehetőségeire. 1. ábra: A Bükkös-patak vízgyűjtője A vízfolyás mentén szétszórtan elhelyezkedő, nagyszámú forrás többsége foglalt. Bár a helyszín bejárásakor a turista-térképen és a VITUKI nyilvántartásában foglaltként szereplő források egy részét az idők során tönkretette a
