Hidrológiai Közlöny, 2015 (95. évfolyam)

2015 / 1. szám - Baranya Sándor - Józsa János - Török Gergely T. - Kondor Gergely - Ficsor Johanna - Mohácsiné Simon Gabriella - Habersack, Helmut - Haimann, Marlene - Riegler, Angelika - Liedermann, Marcel - Hengl, Michael: A Duna hordalékvizsgálatai a SEDDON osztrák-magyar együttműködési projekt keretében

42

HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2015. 95. EVF. 1 SZ.

tenburg térségében (7. ábra). A folyószakasz mintegy 30 km-re keletre helyezkedik el Bécstöl, közei a szlovák határhoz; egyike Ausztria két utolsó, szabad áramlású folyószakaszának. A 19. század végi szabályozások során a Duna itteni szakaszát sarkantyúk építésével beszűkítették és kőszórásos partbiztosítást alakítottak ki, ezzel jelentősen megváltoztatva a lokális morfológiai viszonyokat (Hohensinner et al. 2005). Ezen Duna-szabályozások eredményeképp az á- ramlási holtterekben (pl. sarkantyúk közvetlen felvizén, a parti bekötéseknél, továbbá elnyújtottan az alvizén) hordalék-lerakódás ment végbe, míg a szűkített szakaszokon jelentős erózió indult meg. A Freudenau-i vízlépcső alvizénél a mintegy 190 000 m3/év-es mesterséges hordalékpótlás ellenére jelentős eróziós folyamatok indultak be (kb. 2 cm/év, Mittelwert 2005-2009, Habersack et al. 2009). A mederátalakulás során, a kavicspadok eltűnésének és a természetes á- ramlási struktúrák megváltozásának hatására az ökológiai viszonyok fokozatos romlása volt tapasztalható (pl. lecsökkentek az ívási területek). Bécstöl keletre kísérleti projektek keretében olyan intézkedéseket foganatosítottak, amelyek a mederstabilizálás és az áramlás helyreállítása mellett az ö- kológiai állapot fenntartható javítását tűzték ki célul (Ha- bersack et al. 2012a).

A Duna középvízi vízhozama a folyó Hainburg-i szakaszán 1930 m3/s körül adódik, a legnagyobb hajózási vízszint esetén 5130 m3/s (1 %-os meghaladási valószínűséggel) (Forrás: Via Donau, KWD, 2010). A vizsgált terület átlagos esése 40 cm/km, a mederanyag jellemző szemcseátmérő di0-27,5 mm.

2.2. A magyar mintaterület bemutatása

A vizsgált terület ÉK-Magyarországon, Nagybajcs és Gönyü térségében, az 1796,0 és 1800,0 fkm-ek között helyezkedik el. Ezen a szakaszon a Dunát meanderezés és ösz- szetett mélységviszonyok jellemzik. A folyó lokális, komplex morfodinamikai sajátosságait több jelenség együttesen determinálja. Egy ilyen hatás a bősi vízlépcső Szlovákiában, mintegy 25 km-rel felvízi irányban, ami a hordalékvándorlás folytonosságának megszakításával az alvízi meder mélyülését okozza. Meghatározó szerepe lehet annak a jelenségnek is, hogy a vizsgált területtől kb. 10 km-rel feljebb, a folyómeder esése 35 cm/km-ről 15 cm/km-re csökken. Ez a folyó hordaléktranszport-kapacitásának csökkenéséhez vezet, ami a felvízröl érkező hordalék lerakódását e- redményezi. A két hatás együttes eredményeként a folyómeder helytől függően folyamatos eróziós és hordalék-lera- kódási folyamatokat mutat. A Duna közepes vízhozama e- zen a szakaszon kb. 2000 m3/s, árvíz esetén pedig a 10000 m3/s-ot is elérheti (lásd pl. Baranya és Józsa 2006).

3. Hordaléktranszport-monitoring

A görgetett-, mind a lebegtetett hordalékvándorlás jellemzőinek meghatározására mind direkt, mind indirekt módszerek rendelkezésre állnak (Wren et al. 2000, Gray und Gartner 2009, Habersack et al. 2012b). A módszerek eltérése a mért értékekben is eltérést eredményezhet. Többek között ezért is került sor az Ausztriában és Magyarországon alkalmazott lebegtetett és görgetett hordalékmérési módszerek összehasonlításra és értékelésre. A mérési- és kiértékelési módszerek egységesítése, valamint a hordalék-monitoring technikák összehangolása biztosítja, hogy a jövőben érdemben összehasonlítható adatok állnak rendelkezésre.

E célból mindkét projektterületen közös mérésekre került sor: 2013 nyarán a magyarországi Nagybajcs térségében kijelölt vizsgálati szakaszon részletes áramlási- és hordalék- transzport-méréseket végeztünk az aktuális hidromorfológiai állapotok feltárása céljából. Ehhez álló-, valamint szelvény menti mozgóhajós ADCP-méréseket (Acoustic Doppler Current Profiler) hajtottunk végre. Az ADCP-műszer működése az akusztikából ismert Doppler-effektuson alapszik: a kibocsátott, és az áramló közeggel sodródó apró szilárd részecskékről visszavert hangjel közötti frekvencia-eltolódás függvényében az áramlási sebesség hangnyaláb-irá- nyú sebességkomponense becsülhető; három, nem egy síkba eső hangnyalábbal térbeli sebességvektor nyerhető. Parttól partig tartó mozgóhajós ADCP mérések alapján a mért vízsebesség-vektorok és a csónak pályájának algoritmikus kombinálásával a vízhozam, mint integrált érték határozható meg. Mivel a kibocsátott hangjel a vízben lebegve sodródó részecskékről verődik vissza, a visszavert jel erősségéből (ismert koncentrációjú lebegtetett-hordalékminták alapján történő kalibrálás után) következtetni lehet a lebegtetett hordalék-koncentrációjára (Baranya és Józsa 2013). Ez az Ausztriában is alkalmazott módszer - bizonyos feltételek mellett - használható a szelvény menti lebegtetett hordalékkoncentráció térbeli megváltozásának vizsgálatára (Lalk et al., 2014), illetve a szelvény menti teljes hordalékhozam becslésére. A 2. ábra mutatja be a lebegtetett hordaléktöménység eloszlását a magyarországi projektterület mérési szelvényeiben, 1500 m'/s-os vízhozam mellett.

szelvények menti eloszlása

3. ábra - Görgetett hordalékvándorlás sebességvektorainak

szelvény menti eloszlása

A magyar vizsgálati szakaszon kísérletet tettünk a görgetett hordalék vándorlási sebességének meghatározására is az ADCP műszer használatával, kihasználva azt, hogy a mérőcsónak pozíciójának meghatározására kétféle eljárás is alkalmazható. Az egyik az RTK (Real Time Kinematic) GPS műszerrel történik, amivel egy adott mérési pont abszolút horizontális helyzete 1-2 cm nagyságrendű hibán belül adható meg. A másik lehetőség a mozgó csónakhoz rögzített műszer elmozdulása alapján számított, a mérési kezdőponthoz viszonyított, relatív helymeghatározás (Bottom Track; BT). Ennél a módszernél a műszer hangnyalábjaival mintegy ’’letapogatja” a medret, és az alapján számol elmozdulást. Amennyiben azonban a mederfelszín mozog, tehát görgetett hordalékmozgás tapasztalható, a becsült relatív elmozdulást a valós elmozdulás és a meder mozgása együtte-