Hidrológiai Közlöny 2004 (84. évfolyam)
4. szám - Dombrádi Endre: Vízhozam- és vízállás- idősorok analízise a folyómeder állapotváltozásainak kimutatására
57 Vízhozam- és vízállás- idősorok analízise a folyómeder állapotváltozásainak kimutatására Dombrádi Endre ELTE TTK Geofizikai Tanszék, 1117. Budapest, Pázmány Péter sétány 1/C Kivonat: A folyómeder vlzvezetö képessége közvetlenül befolyásolja az árvízi vízszinteket. A Specific Gage Analysis (SGA) néven ismert módszer hatékony eszköze a vlzvezetö képesség hosszú távú változásai meghatározásának. Világosan láttatja a tetszőlegesen választott konstans vízhozamokhoz tartozó vízállás-trendeket, ezáltal megmutatja, hogy a folyómeder azonos mennyiségű vizet évről évre milyen hatékonysággal képes szállítani, vlzvezetö képesség, Specific Gage Analysis, idősorok Kulcsszavak: 1. Bevezetés Az árvízi kockázatbecslések során lényeges szempont a folyó és annak medre közötti kölcsönhatásban az idő folyamán bekövetkezett változások megismerése. Számos tanulmány rámutatott arra, hogy a meder állapota jelentősen befolyásolja az adott folyószakaszon kialakuló árvizek tetőző vízszintjét. A Közép-Tisza árvízi vízvezetőképességének romlása az ezredforduló nagy árhullámai során bebizonyosodott (Vágás, 2001; Tornay, 2001). A vízvezető-képesség romlását előidézheti a feliszapolódás {Schweitzer, 2001; Nagy et al., 2001). Ennek mértéke a Tisza esetében helyenként elérheti a több métert is. Egy másik tényező, amely a feliszapolódást elősegíti, az eltérő felszín-süllyedési ütemből adódó hossz-szelvénytorzulás (Timár és Rácz, 2002; Timár, 2003). Rátky et al. (2002) a vezsenyi kanyar esetében vizsgálták ezen túlmenően magának a kanyarodó medernek a visszaduzzasztó hatását is. Szintén az árvízi vezetőképesség romlásához vezet a sürü hullámtéri növényzet, mely nagy súrlódási ellenállásával az áramlási sebesség csökkenését okozza. Valós mérési eredményeket felhasználva, prizmatikus medret és permanens áramlást feltételezve, modellszámításokból a hullámtéri növényzet kiirtása esetén 140-150 cm-es vízszintcsökkenés adódik (Rátky, 2003). A jelen munka ezeknek a folyamatoknak a vízállás értékekre vonatkozó összesített hatását mutatja be, viszonylag hosszú, sok évtizedes időszakot tekintve. 2. Módszerek és eredmények A változások kimutatására a Specific Gage Analysis (SGA) nevű módszert ( Pinter et al., 2001) használtam, amely egy kiválasztott vízmérce napi vízhozam és vízálás adatait használja fel. Az eljárás során a két adatsorból minden évre előállítjuk a vízhozamgörbéket, vagy ha a zok rendelkezésre állnak, akkor eleve azokat használjuk fel. Az amerikai elemzés során minden egyes év adataira empirikus úton kiválasztott függvényt illesztettek. A gyakorlatban a másodfokú szemi-logaritmikus összefüggést találták beváltnak. h = a log 2 (0 + b log (0 + c Ezzel gyakorlatilag rekonstruálták a vízhozamok számításokhoz használt egyváltozós vízhozamgörbéket. Az így kapott görbeseregből egy tetszőlegesen kiválasztott vízhozamhoz tartozó vízállások idősora közvetlenül tükrözi a vízvezető-képességet. (/. ábra) A számítások ideális körülményeket tételeznek fel: prizmatikus medret és permanens áramlást, amikor is a vízhozam felírható a vízállás függvényében. (Ekkor a vízhozam definícióját felírva látható, hogy az a vízállás hatványfüggvénye, ezért a másodfokú logaritmusfüggvény-közelítés jó eredményre vezet.) A vizsgált időszak alatt előforduló vízhozamok eloszlása alapján kiválaszthatjuk a számunkra érdekes értékeket, melyekre ezek az idősorok előállíthatók. Ezáltal lehetőségünk van arra, hogy szétválasszuk a kisvízi és nagyvízi körülményeket, és külön-külön megállapítsuk a hozzájuk tartozó trendeket. Más szóval: a hullámtér állapotváltozásának eredménye a vízállásokban nyomon követhetővé válik. Jelen esetben a vízhozamgörbéket a VITUKI Rt. gépi adattárából kaptam. A görbéken annyit változtattam, hogy valamennyi vízállást a vízmérce most érvényben lévő nulla-szintjére számítottam át, hogy a vízmércén a nulla-szint változásait az idősorból kiküszöböljem. Az utóbbi évtizedekben gyakoribbá vált sebességmérések rámutattak, hogy a tiszai vízhozam-számításoknál figyelembe kell venni a vízfelszín esését is. Azonban ekkor az SGA alapfeltevése nem teljesül: a vízhozam nem ábrázolható a vízállás függvényében, és fordítva (egy adott hozamhoz több vízállás érték is tartozhat). Ez abból is kitűnt, hogy az első elemzés során, amikor a napi számított hozam-értékek alapján kívántam rekonstruálni az egyváltozós görbéket, akkor az elemzésbe bevont egyedi pontok hibája jelentősen megnőtt. Ezt a következőképpen oldottam meg: a K görbéből számított vízhozamokat átszámítottam olyan referenciaértékekre, melyeket permanens áramlásnál mérnénk (Q 0 = K I 0 1/ 2). A permanens vízfelszín-esés értékeit a Vízrajzi Évkönyvekből vettem. Az alábbiakban a szolnoki vízmérce idősorait mutatom be (2. ábra). Az egyes hozamokhoz tartozó vízállások időben lineáris jelleget mutatnak, ezért azokra egyenest illesztettem, melynek meredeksége az éves vízvezető-képesség változást mutatja. Az 500 m /s-nál kisebb hozamokra időben csökkenő vízállásokat láthatunk, míg felette egyre növekvő trendeket (/. táblázat). Az is látható, hogy a közel 80 év alatt a nagyobb vízhozamokra a vízállások emelkedése az 11,5 métert is eléri. Az összehasonlítás kedvéért egy dunai vízmérce SGA diagramját is bemutatom, nevezetesen a nagymarosit (3. ábra). Minden vízhozamra csökkenő vízállások jelentkeznek, az 1970. évig láthatóan lassan változó, 1970. után azonban meredek a csökkenés. Éppen ezért a két szakaszra külön illesztettem egyenest. Az első 70 éves periódusról elmondható, hogy a csökkenés mértéke enyhe, és gyakorlatilag alig különbözik az egyes hozamokra vonatkozóan. A vízállások 70 év alatt átlagosan 1020 cm-rel esnek (2. táblázat).
