Hidrológiai tájékoztató, 2012
DIPLOMAMUNKA PÁLYÁZATOK - Sági Rajmund: A Mindszent alatti Tisza-szakasz hidromorfológiai vizsgálata részletes terepi mérések és számítógépes modell alkalmazásával
A Mindszent alatti Tisza-szakasz hidromorfológiai vizsgálata részletes terepi mérések és számítógépes modell alkalmazásával* SÁGI RAJMUND Bevezetés A diplomamunkám első felében a Tisza Mindszent alatti szakaszának (210+100 - 210+700 fkm) hidromorfológiai állapotát és időbeli állapotváltozásának jellemzését mutatom be. Az adatelemzést és értékelést a „A magyarországi felszíni vizek hidromorfológiai monitoringjának intézmény-fejlesztése" című projekt keretében 2008 novemberében és jelen kutatás keretében 2010 októberében végrehajtott terepi mérések (feltáró és felügyeleti monitoring) adataira alapozom. A vizsgálatok során a hidromorfológiai paraméterek pontbeli, hossz- és felület mentén értelmezett értékeit elemeztem, különös súlyt fektetve ez utóbbira, hiszen elsősorban a folyószakaszok teljes (nem szelvények mentén definiált) jellemzését íija elő a Víz Keretirányelv. A diplomamunkám második részében a 2010-es terepi mérés alkalmával felmért, a Tisza folyó 210+100 - 214+600 fkm közötti szakaszának numerikus morfodinamikai modelljének felépítését és bearányosítását végeztem el, utóbbihoz felhasználva a fentebbi említett szakaszon részletesen mért- és származtatott paraméterértékeket, majd a mért vízjárási tartományban a vele elvégzett áramlási és mederváltozási vizsgálatok eredményeit mutatom be. A célom bemutatni, hogy a jelenleg elérhető műszerekkel és mérési eljárásokkal ma már sokkal gyorsabb, részletesebb felmérésre és adat elemzésre vagyunk képesek, mint korábban. Az így kapott részletes mért és számított paraméter-eloszlások felhasználhatók a VK.I szerinti hidromorfológiai állapotértékeléshez, illetve a vízépítési tervezésekben és elemzésekben ma már elengedhetetlenül fontos, gyorsan fejlődő numerikus modellek bearányosításához és paraméterezéséhez, ezáltal kellően megbízhatóvá téve őket az általuk vizsgált jövőbeli beavatkozások hatásainak előrejelzésére és számszerű becslésére. Terepi mérési módszerek és modellezési vizsgálatok eredményeinek bemutatása Korszerű technológiával, új mérési módszerekkel részletes áramlás-, hordalék- és morfológiai felmérések és mintavételek felhasználásával hidrodinamikai és hidromorfológiai paraméter-eloszlás számítását és ábrázolását készítem el. A víztestek alaktani változásainak jellemzését pl. a folyóra reprezentatívnak tekinthető mintaszakaszokon végbemenő változások nyomon követésével tudjuk végrehajtani, melyet a VKI is megkövetel. A 2010-es felmérés alkalmával a korábban beazonosított mederformák fejlődésére, annak sebességére, tendenciájára lehet rámutatni. A különbségtérképről megállapítható, hogy a vizsgálat tárgyát képező enyhe kanyarulat a folyó vonalvezetéséből adódóan fejlődik (vagyis a homorú part felé mozdul el a meder) ami a különbségtérképen egy lokális kimélyülésként jelenik meg, ezt leszámítva a meder nem mutat szignifikáns változást a két expedíciómérés között eltelt idő alatt. A sebességméréseket az ún. akusztikus Doppler elvű sebességmérő eszközzel (ADCP) hajtottuk végre. A rögzített hajós ADCP fuggélysebesség mérésekből meghatározott, időben állandósult sebességeloszlások alapján a meder enyhe ívének megfelelő csavaráramlási struktúrák mutathatók ki, sőt a 210+700 fkm szelvényben egy ún. kétcellás áramlás is megmutatkozott. Továbbá 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. A cikk-cakk vonal mentén végrehajtott mozgóhajós ADCP áramlásmérések eredményeként az adott vízjárási állapotra jellemző, különböző sebességű zónák váltak elkülöníthetővé, melyekből egyértelműen meghatározhatóvá vált a sodorvonalnak a meder vonalvezetéséből adódó helyzete. A pillanatfelvétel során előállt térbeli sebességvektorokból a szakaszra jellemző hidro- és medermorfológiai paraméterek szakaszmenti eloszlásaik állíthatók elő. A fuggélyek különböző mélységeiben vett lebegtetett hordalékmintákból a mélységmenti hordalékkoncent-ráció-eloszlások mellett a lebegtetett hordalékhozam-eloszlása is meghatározhatóvá vált az azonos fuggélyekben végrehajtott fix pontú ADCP fuggélysebesség mérések eredményeinek párosításával. Az alkalmazott lebegtetett hordalék mintavételi eljárással, tapasztalati képletek alapján a függélyek görgetett hordalékhozama is meghatározhatóvá válik. Az ADCP ún. Bottom Tracking funkciója képes a meder relatív elmozdulása alapján számítani a csónak elmozdulását. A fix pontú mérések során a műszer által vélt elmozdulás a laza meder mozgása miatt következik be, ezért a vélt elmozdulás és a mérési idő hányadosaként számítható a függélyben lévő mederfelszín vándorlás sebessége (1. ábra). 1. ábra. Medervándorlás keresztmetszet menti eloszlása A szelvénymenti eloszlásából megállapítható, hogy a legnagyobb sebességek nem a sodorvonalban, hanem a folyó középvonala mentén alakulnak ki, utalva a nagyobb sebességek okozta mederanyag-szemcseméret szelvénymenti szortírozódására. * A 2011. évi Lászlóffy Woldcmár diplomamunka pályázaton Bsc kategóriában I II . díjat nyert diplomamunka kivonata. Medervándorlás Keresztmetszet menti eloszlásának becslése Tisza 210+400 (km -10 * ~ T 76 S - Medersebesség adatok_2010 —*- Medersebesség adatok_2008 - Mederszelvény_201 0 Mederszel vény_200 8 19
