Hidrológiai Közlöny 2005 (85. évfolyam)
1. szám - Timár Gábor: Az alluviális folyók alaktípusai és a típusok kialakulásának feltételei (Irodalmi áttekintés és gyakorlati következtetések)
4 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2005. 85. ÉVF . 1. SZ. osztályozása többdimenziós paramétertérben történhet, melynek koordináta-tengelyein e tényezők számszerű értékeit vehetjük fel. E paramétertérben elhelyezhetjük bármely folyó bármely pontjának (keresztszelvényének, a továbbiakban: szelvény) állapotát. Az említett szelvényhez tartozó pont helye időben sem állandó - Herakleitosz korábban idézett állításának ez a pontos matematikai kifejtése. Csak mérési pontosság kérdése, hogy kijelenthessük: e paramétertér minden pontja történetileg egyedi: csak egyetlen folyó egyetlen szelvényén, egy a dott időpillanatban fordul elő a paramétereknek pontosan az a kombinációja. Természetesen e paramétertér nem minden pontja ír le a valóságban is előforduló, és így besorolandó vízfolyást (pl. a hordalékhozam csak csuszamlásokban, sárfolyásokban, laharokban haladhatja meg a vízhozamot, ill. nagy lejtésű és vízhozamú, de csekély mennyiségű hordalékot szállító folyók alig vagy egyáltalán nem fordulnak elő). A folyók alaktípusaival, azok kialakulásával foglalkozó szakirodalom kétféle paraméter-csoporttal foglalkozik: a fizikai és a geometriai tényezőkkel. A folyók fizikai jellemzői a vízhozam, a vízsebesség, a hordalékhozam, a hordalék méreteloszlása, illetve a meder ún. érdessége. A geometriai jellemzők is kétfélék lehetnek: közvetlenül mérhetők (a folyó mélysége és szélessége, a völgy vagy a meder lejtése, továbbá a kanyarok hullámhossza), ill. az alaktípusok valamely jellegzetességének számszerűsítésére bevezetett paraméterek. Ebben a fejezetben definiálom a felsorolt jellemzőket, illetve irodalmi példák alapján egyszerűsítéseket javaslok ott, ahol a paraméter a folyó adott szelvényét tekintve nem jellemezhető egyetlen számértékkel. A folyó sebessége a szelvény mentén változó: a nedvesített szelvény peremén, a víz és a szilárd mederágy találkozásánál majdnem nulla, míg a sodorvonalon (thalweg) maximális, a kialakuló sebességtér pedig folytonos. Az enyhe folyókanyarok sodorvonallal szembeni, belső ívein a sebesség akár negatív is lehet (limány vagy visszafolyás). A maximális sebesség mérhető, az átlagsebesség pedig más paraméterekből számítható. A vízhozam a folyó adott szelvényén egységnyi idő a latt áthaladó vízmennyiség, vagyis a nedvesített keresztmetszet és az átlagsebesség szorzata, vagy pontosabban: V = \vdA (2) A A hidrológiából ismert éves átlagos vízhozam (a magyar hidrológiai szaknyelvben a rövidítése: KQ), éves átlagos maximális vízhozam (NQ), illetve történelmi maximális vízhozam (LNQ) mellett a folyóalak-paraméterek korreláltatásához be kell vezetni az ún. mederkitöltő vízhozam (bankfull discharge) fogalmát is. Ez akkora vízmennyiség időegység alatti szállítását jelenti, hogy a vízszint éppen elérje a folyó meredek partjának tetejét, de a víz még épp nem lép ki az ártérre. A mederkitöltő vízhozam lehetséges definícióit Williams (1978) rendszerezte. Nyilvánvaló, hogy a folyó partromboló hatása a kanyarok külső ívén ilyen vízhozam mellett a legnagyobb (Leopold és Wolman, 1957); a kanyarfejlődés üteme (pl. 1 óra vagy 1 nap időtartam alatt vizsgálva) ekkor maximális. A hordalékhozam a folyó adott szelvényen egységnyi idő alatt áthaladó, a víz által szállított hordalék (szárazanyag) össztömege, amely a lebegtetett, a görgetett, a szaltáló és az oldott hordalék összessége. A lebegtetett hordalék víztérfogatonkénti mennyisége, az ún. hordalék-töménység mintavételezéssel, korlátozott pontossággal mérhető. A hordalék fontos jellemzője továbbá a szemcsék méreteloszlása, s ezt Wolman (1954) úgy javasolja egyetlen számmal jellemezni, hogy a hordalékszemcsék össztömegének mekkora szemcseátmérőnél (Dm) finomabb része alkotja az össztömeg bizonyos (N) százalékát. Wolman (1954) a kísérletei alapján N=84-et javasol alkalmazni. A völgy lejtése a folyóvölgy egységnyi távolságán bekövetkező terepszint-csökkenés, meghatározása szintezéssel lehetséges. A mederlejtés a völgylejtés és az előző pontban definiált kanyarfejlettség hányadosa, teljesen egyenes meder esetén a kétfajta lejtés pontosan megegyezik. A mederesés csak az áradó és apadó folyószakaszok határán esik egybe a vízszint esésével: áradáskor a vízszint esése meghaladja a mederlejtést, apadáskor alatta marad. A meder érdessége az áramló vízzel szembeni súrlódásnak a számszerűsített értéke. Leopold és Wolman (1957) kísérletekkel bemutatták, hogy a meder konfigurációja, a hordalékszemcsék elhelyezkedése is befolyásolja az érdességet. Ugyanők idézik Rouse (1950) vízmérnöki kézikönyvének egyik összefüggését, amely az érdességet meghatározó Darcy-Weisbach ellenállási koefficienst a nedvesített keresztmetszettel és a lejtéssel egyenes, a sebesség négyzetével pedig fordított arányosságba állítja. A relatív érdesség a szemléletesen a szemcseméret és a vízmélység hányadosaként írható le, amelynek reciproka a magyar mérnöki gyakorlatban inkább használatos relatív simaság. A mérnöki gyakorlatban az érdesség illetve a simaság egzakt definíciója a Chézy-képletből (lásd Starosolszky, 1970) következik, így a hidraulikai simaság mértékegysége: m" 3/s, az érdességé pedig ennek a reciproka. A folyó mélysége adott szelvény mentén változó, a sodorvonal(ak) közelében maximális. A szélesség a vízhozam függvényében változik; és mivel a folyók általában mederágyban folynak, a meder széleit e mederágy szélét alkotó meredek part tetején szokás kijelölni; a szélesség tehát ezek távolsága. Amikor a vízszint éppen eléri a meder szélét, a folyó pontosan a mederkitöltő vízhozamot szállítja. Bár a fenti paraméterek közül a fizikai és a geometriai tényezőket egymástól függetlenekként definiáltuk, hamar belátható, hogy közöttük többféle összefüggés definiálható. Míg az egyes paraméterek a természetben előforduló szélső értékeik közötti tartomány bármely értékét felvehetik, az előző pont elején definiált paramétertér nagy része a valóságban meg nem valósuló folyót reprezentál (tiltott zóna). Ez a tény maga is a tengelyeket meghatározó paraméterek összefüggés-csoportjára utal. Itt e tapasztalati összefüggések közül mutatom be a legfontosabbakat.
