Hidrológiai Közlöny, 2013 (93. évfolyam)

2013 / 2. szám - Sági Rajmund: A Tisza Mindszent alatti szakaszának hidromorfológiai elemzése

42 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2013. 93. ÉVF. 2. SZ. A folyószakaszt hidromorfológiai jellemzés céljából azért választottuk, mert az országos Hidromorfológia projekt (Kőris et al., 2009) egyik mintaszakasza volt, ezért minőségi, nyers mérési adatok álltak rendelkezésemre a 2008-as évből. A jelen kutatás keretében - az ATI-VÍZIG vízrajzi mérőcsoportja segítségével - 2010. október 11-12. között, egy 2 napos mérési expedíció alkalmával újból felmérésre került az ismertetett folyószakasz egy másik vízjárási állapotban, ezáltal lehetőségem nyílt a két állapot közötti változások jellemzésére is. 4. Végrehajtott terepi mérések, azok eszközeinek és módszereinek bemutatása Ebben a pontban bemutatom, hogy a végrehajtott mérési módszerekkel és eszközökkel milyen paraméterek mintázhatok (Baranya et al., 2008b), illetve, hogy a 2008-as és 2010-es mérések módszerei miben tértek el. Geodéziai- és mederfelmérés A víztestek alaktani változásainak jellemzését pl. a folyóra reprezentatívnak tekinthető mintaszakaszokon végbemenő változások nyomon követésével tudjuk végrehajtani, melyet a VKI is megkövetel. Egy megfelelő pontossággal felmért meder, majd az ebből készített medermodell alapján, a szakaszon előforduló mederalakzatok jól beazonosíthatók. A sodorvonal helyzete egyértelműen kirajzolható, és az esetleges feltöltődések, gázlós szakaszok, lokális kimélyülések is megjelennek rajta. Egy későbbi felmérés alkalmával a beazonosított mederformák fejlődésére, annak sebességére, tendenciájára lehet rámutatni, és mint ilyen, különösen fontos szerepet játszik a hidromorfológiai állapotértékelésben. A folyómeder felvételére a jelenlegi vízrajzi gyakorlatban egyre szélesebb körben alkalmazott akusztikus Doppler elven működő mérőműszert használtunk fel. A műszert elsősorban térbeli sebességvektorok és a vízhozam mérésére fejlesztették ki, azonban egy másodlagos funkciójaként meder-letapogatásra is alkalmas (pl. Fényi, 2008). A keresztszelvény felmérése alatt a hajónk sebességét a Tisza akkori átlagsebessége (0,6 m/s) és 1 m/s értékek között próbáltuk tartani, míg a mintavételezés frekvenciáját 1,5 Hz-re állítottuk, amiből így egy méter alatti térbeli felbontás adódik, érzékelhető tehát, hogy mind időben mind térben meglehetősen nagy pontosságú adatokat eredményez a felmérés. A felmérés vízszintes helyzet-meghatározását az ADCP műszer tengelyére helyezett RTK GPS vevő szolgáltatta. Az ADCP műszerről és működéséről részletesebb leírás bővebb pl. Kőris et al. (2009) tanulmányában olvasható (2. ábra). Az ADCP nagy előnye, hogy a gyors mérési eljárás következtében a szakasz viszonylag nagy részletességgel felmérhető és a szelvény menti adatok helyett a teljes mederfelület előállítható. Ezért egy cikk-cakk nyomvonalat követve a referenciaszakasz felmérésre került, azonban a 2010-es mérés alkalmával a felmérés útvonalának módját megváltoztattuk a 2008-as méréshez képest. Ezt azért tettük, mert a korábbi elemzések rámutattak arra, hogy a part közeli, ismeretlen magasságú zónák meghatározására alkalmazott interpolációs technikák sok esetben szignifikáns hibával terhelik az eredményeket. Ezen interpolációs hiba kiküszöböléséhez a partvonal mentén is szükséges méréseket végezni, melyet 2010-ben végre is hajtottunk. A mérési szelvényeket egymástól a vízfolyás tengelyére merőlegesen, 30-40 m távolságokban vettünk fel, a két szelvénymérés között pedig végig a part vonala mentén haladtunk. Mindezek mellett a vízszínesés rögzítését is elvégeztük, mely egy meghatározó hidraulikai paramétere az adott vízjárásnak, illetve fontos szerepe van a feldolgozás során a felmérések helyén kialakult vízszintek pontos Balti-tenger feletti magasságra való emelésében. Vízhozam- és áramlásmérések Keresztszelvényben végrehajtott mérés alkalmával a szelvény-menti sebességviszonyok kerültek meghatározásra a referenciaszelvényben (8. ábra) végrehajtott kétszer odavissza történő mozgóhajós ADCP felmérés segítségével, mellyel meghatározhatóvá vált a mérésünk idejére jellemző vízhozam. Rögzített pontú ADCP mérések során a függélymenti sebességviszonyok kerültek felmérése lehorgonyzott hajó segítségével. A mérések célja az volt, hogy a folyószakasz egy-egy függélyére jellemző, időben állandósult sebességeloszlást állítsunk elő. A mért sebesség-idősor ismeretében előállítható a turbulens sebességprofil, számíthatók a mederre és a hosszirányú elkeveredésre jellemző paraméterek és származtatható az áramlásra jellemző turbulens energiatartalom is. Az említett adatok mellett kimérhetővé válik az esetleges csavaráramlás jelenléte is folyókanyarulatok (és folyószabályozási müvek) környékén. A mérést a referencia szelvényben 5, valamint a vizsgálandó szakasz elején és végén további 3-3 előre rögzített helyű függélyben végeztük, a műszer függőleges felbontását 25 cm-re állítva, figyelve, hogy a legkisebb mélységű függélyben se legyen 5-nél kevesebb érvényes cella. Egy függélyben 5 percen keresztül mértünk, mely időt a korábbi tanulmányok (Baranya et al, 2008a) elegendőnek vélték ahhoz, hogy egy állandósult sebességprofil előállhasson. Mozgóhajós (cikk-cakk) ADCP mérések alkalmával a szakasz teljes sebességviszonyainak rögzítése történt meg az adott vízjárási állapotra, melyet a teljes vizsgálati szakasz áramlási viszonyainak megismeréséhez kellett elvégeznünk. A rövid idejű (teljes szakaszra néhány óra alatt elvégzett) méréssel az áramlási viszonyokról egyfajta pillanatfelvételt kapunk. Hordalékmérések A 2010-es mérés alkalmával - szemben a 2008-as mérésekkel, amikor csak függélymenti integrált lebegtetett hordalék-mintavétel történt - a rögzített pontú ADCP mérések fiiggélyeiben, a vízmélységek függvényében eltérő mélységekben, egyenként 10 liternyi lebegtetett hordalékmintát vettünk. A mintavételek célja, hogy meghatározható legyen a folyó adott vízjárás-állapotához tartozó lebegtetett hordalékhozama. Emellett, a lebegtetett hordalék-koncentráció szelvény menti és fuggély menti eloszlása is bemutatható, sőt a hordalékminták feldolgozását követően ismeretet kapunk mind a függőleges, mind á keresztirányú (szelvény menti) szemeloszlás- és szemcseméret-változásokra is. Minden mérési függélyben mederanyag mintákat is vettünk, hogy meghatározzuk a mederanyag szemeloszlási görbéket és jellemző szemcseméreteket. Medervándorlás mérés A vizsgálathoz a rögzített pontú függély-mérések adatait használtam fel a következő formában: Az ADCP áramlásés mélységmérő műszer rendelkezik egy ún. Bottom Tracking funkcióval, mely segítségével képes a meder relatív elmozdulása alapján számítani a csónak elmozdulás-vektorát (megtett pályáját). Laza mederben a meder felszíni rétege (görgetett hordalék) mozgása miatt a műszer úgy érzékeli, mintha a csónak mozogna, pedig az fixen, lehorgonyozva áll. így az ADCP által vélt elmozdulás és a mérési idő hányadosaként számítható az adott függélyben lévő mederfelszín vándorlási sebessége.