Hidrológiai Közlöny 2005 (85. évfolyam)

2. szám - Déri József: A tiszai erdőborítottság változása és nagyvízi hatásvizsgálata

51 A tiszai erdőborítottság változása és nagy vízi hatásvizsgálata Déri József 1035. Budapest, Raktár u. 8. Kivonat: A jelen tanulmány olyan hosszú távú, több évtizedre kiható emberi tevékenység hidrológiai hatásvizsgálatával foglalkozik, amely számottevően befolyásolja az árvízvédelmi fejlesztéseket és az árvízi kockázatokat. A bemutatott módszer hozzájárul az árvízvédelmi fejlesztések tudományos megalapozásához. Az eredmények alapján megállapítható, hogy a Tisza vízrendszerében kialakult árvízi kockázatok növekedéséhez jelentős mértékben hozzájárult az erdőborítottság csökkenése. Az erdőborítottság jelenlegi szintje több vízgyűjtő-területen meghaladta, illetve megközelítette a kritikus szintet. E területeken a viszonylag kisebb (vagy ugyanazon) csapadék a korábbiakénál nagyobb árvízi kockázatot jelent. Kulcsszavak: Tisza, erdőborítottság, árvlzmentesltés. 1. Bevezető megfontolások A mérési adatok alapján megállapítható, hogy a Tisza vízrendszerében az utóbbi évszázadban a vízgyűjtő területi erdőborítottság csökkenő tendenciát mutat. A szakirodalmi tapasztalatok szerint az erdőirtás rövid válaszidejű hidrológiai változásokat eredményez. A magyarországi erdő-hidrológiai kutatások eredményei (Déri, 1986) arra utalnak, hogy a vízgyűjtő területi erdőborítottság kritikus szint alá csökkenése esetében a kismértékű erdőirtás nagymértékű felszíni lefolyás-növekedést, árvízszint-emelkedést eredményez. Ezek a kedvezőtlen változások fokozott mértékben jelentkeznek a csapadékban gazdagabb magasabb fekvésű, lejtős vízgyűjtő területeken végzett erdőirtás hatására. A Tisza vízrendszerében a jelentős erdőborítottság csökkenés elsősorban a csapadékosabb, hegy- és dombvidéki vízgyűjtő területeken következnek be. Az utóbbi ötven évben végzett erdőirtások következtében a Tisza és mellékvízfolyásainak kétharmada esetében a vízgyűjtőterületek jelenlegi erdő borítottsági szintje megközelíti a kritikus erdőborítottsági határértéket. Ez azt jelenti, hogy a tiszai vízfolyás-rendszer vízjárásának nagyvízi tartománya labilisabbá, könnyebben befolyásolhatóvá vált. Az erdőborítottsági hiány az árvízi kockázat növekedés egyik meghatározó tényezőjévé vált. A korábbi erdő-hidrológiai, kutatások eredményei alapján rámutattak (Gerlai, 1985), hogy a hegy- és dombvidéki erdőkben és vízgyűjtőkön a vízvisszatartás, és az árvízi kockázatcsökkentő beavatkozás lassú válaszidejű hidrológiai rendszer. Ez azt jelenti, hogy az erdőborftottság-hiányos vízgyűjtő területek árvízvédelmének fejlesztése a vízgazdálkodás és erdőgazdálkodás hosszú távú összehangolását igényli. 2. Előzmények és tapasztalatok Az 1998-2002 közötti időszakban a Felső-Tisza vízrendszerében levonult négy katasztrofális árvíz okait kutató műszaki-hidrológiai vizsgálatok közül kiemelkedik Illés és Konecsny (2001) munkássága, amely az erdő hidrológiai hatására irányítja a figyelmet. Megállapították, hogy az erdő vízháztartás-alakftó szerepének elemzése, különösképpen a Felső-Tisza vízrendszerében elsősorban az árvízi lefolyás szempontjából fontos. Rámutattak, hogy a Felső-Tisza vízgyűjtő-területén egykor (még száz évvel ezelőtt is) 90-95 % erdőborítottság mutatkozott. Jelenleg a hegyekben 54 %, a dombvidékeken 21 % az erdő. Különös figyelmet érdemel a Felső-Tisza romániai vízgyűjtő-területén bekövetkezett erdőterület-csökkenés. Megállapították, hogy az elmúlt 100 év folyamán a vizsgált nyolc vízgyűjtő-területen maximum 17-21 %-kal csökkent az erdőterület. Az erdőterület-csökkenés nagyvizekre gyakorolt hatásainak vizsgálatára numerikus hidrológiai-hidraulikai modellt fejlesztettek (Bálint, Konecsny, Szabó, 2001). A vizsgálathoz elosztott paraméterű háromdimenziós modellt alkalmaztak. Számszerűsítették az erdőborítottság 10, 30, 50 %os csökkentésének a lefolyásra gyakorolt hatását. A FelsőTiszán a jelenlegi erdőborítottságot az összes magassági régióra egyöntetűen 10, 30, 50 %-kal csökkentve, a szimulációs vizsgálat eredménye azt mutatja, hogy 10 mm csapadék esetén rendre 4, 10, 16 %-kal növekedne az évi közepes lefolyás. Számszerűen kimutatták: a Felső-Tiszán nagy csapadék hatására kialakuló árvizek esetén az erdőterület akár 20-30 %-os csökkenése sem okozná az árvízszintek számottevő emelkedését (Bálint, Konecsny, Szabó, 2001). A Bálint-Konecsny-Szabó által alkalmazott numerikus csapadék-lefolyás-modell az egység-csapadékból keletkező válaszfüggvények becslésén alapul. Tudvalévő, hogy ezt a módszert Sherman 1932-ben fejlesztette ki és azt vizsgálta, hogy egységnyi záporcsapadékból milyen egységnyi árhullámkép keletkezik kisvízgyűjtő-területeken. Ennek megfelelően célszerű lenne megvizsgálni, hogy milyen hibát eredményez az, ha az egységnyi záporcsapadékot egységnyi csapadékkal, továbbá kisvízgyűjtőt nagy vízgyűjtővel helyettesítik. Ezzel kapcsolatban célszerű megjegyezni, hogy az egységnyi árhullámkép módszer alkalmazásának egyik jelentős problémája és feladata a tározási paraméter meghatározása és számításba vétele. A Bálint-Konecsny-Szabó által végzett statisztikai vizsgálatok szerint a területi éves csapadékösszegek csökkenő trendet, a lefolyás növekvő trendet mutat, ami vélhetően azt bizonyítja, hogy érzékelhetően nőtt az emberi beavatkozások, többek között az erdőterület változásának hatása a lefolyásra. Kimutatták, hogy a Tisza tivadari szelvényében lefolyó éves víztömeg az elmúlt 45 évben számottevően (20 %kai) növekedett. Az éves csapadékösszeg területi átlaga 810 %-kal csökkent, a lefolyási tényező 0,50-ről 0,65-re emelkedett. Az 1979-2000 közti időszakban azonos csapadék hatására 20-25 %-kal nagyobb lefolyás keletkezett, mint a korábbi időszakban. A lefolyási tényező növekedésének egyik, de nem kizárólagos oka lehet az erdősültség változása. 3. Az erdőborítottság és a nagyvízszintek változása A Tisza erdőborítottsági hossz-szelvényét meghatározó 8 vízmérce-szelvényhez tartozó vízgyűjtő területre, valamint a Tisza 10 magyarországi torkolatú mellékfolyójára vonatkozó erdőterületek számszerűsítése 1945-ben, illetve 1997ben kiadott térképek (HM, 1997) egységes feldolgozásával készült. Az 1. táblázat tartalmazza az erdőborítottsági hossz-szelvény adatait az erdőterület-változásokat a vizsgálati időszakokban (1889-1944, 1945-2000) észlelt legnagyobb vízállásokat, valamint a vízgyűjtőterületekre vonatkozó évi átlagos csapadékokat. Az 1. táblázat adatai alapján az alábbi főbb megállapítások tehetők: - szembetűnő, hogy a Tisza hossz-szelvénye mentén a legjelentősebb mértékű tetőző vízállás-növekedés azokban a vízmérce-szelvényekben mutatkozik, ahol a legjelentősebb mértékű erdőterület-csökkenés következett be (Tiszabecs, Tivadar),