Hidrológiai Közlöny 2005 (85. évfolyam)

1. szám - Timár Gábor: Az alluviális folyók alaktípusai és a típusok kialakulásának feltételei (Irodalmi áttekintés és gyakorlati következtetések)

TÍMÁR G.: Az alluviális folyók alaktlpusai 5 Inglis (1949) mutatta meg elsőként, hogy a folyók szélessége, ill. a meanderező folyók hullámhossza arányos az ún. „domináns" vízhozamuk négyzetgyökével. Leopold és Wolman (1957) e „domináns" vízhozamot a mederkitöltő vízhozamként értelmezte, és ennek megfelelően ábrázolták Inglis (1940, 1949), Quraishy (1944), Friedkin (1945; újra kiadva: Schümm, 1972 könyvében), Brooks (1955) ill. saját adataikat A fehasznált adatok egy része modellkád-kisérletekből, míg a többi valódi folyókon végzett mérésekből származott. A nem meanderező folyók hullámhosszaként az előző pontban már ismertetett definíciót használták. Eredményeik szerint a vízhozam-hullámhossz kapcsolat a hozam 8 nagyságrendjén át fennáll, leginkább a meanderező, kis hozamú, valódi folyók mutatnak a vártnál kisebb hullámhosszt. A hullámhossz ennél is szorosabb kapcsolatban áll a szélességgel, az illeszkedés itt az alaktípustól független. Míg az apró vízfolyások esetén a hullámhossz a szélességnek kb. a hétszerese, a nagy hozamú folyók esetén ez az arány 15-re emelkedik (Leopold és Wolman, 1957). Modellkád-kísérletekre támaszkodva Schümm és Khan (1972) további összefüggéseket írt le, a lejtőszög és a vízsebesség, a vízmélység és a vízfolyás szélessége, illetve a lejtőszög és a hordalékszállító képesség között. Ezek az összefüggések mind folytonos függvényeket mutatnak, azonban a meredekség a különféle alaktípusú vízfolyások esetén más és más. Leírtak továbbá olyan összefüggést is, hogy a hordalék szemcseméretének csökkenésével (a lebegtetett hordalék megjelenésével) a vízfolyás szélességének és mélységének aránya csökken, a meder kimélyül - ez egybeesik Schümm (1960) szemiarid klímájú területek valódi folyóin végzett korábbi vizsgálatának eredményeivel. Nyilvánvalóan más paraméterek között is felállítható kapcsolat (pl. a Leopold és Wolman (1957) általjavasolt 8 paraméter esetén a korrelációs mátrix 28 eleme vizsgálható), azonban már a bemutatott esetek is elegendők annak megállapítására, hogy a vízfolyások alakját befolyásoló tényezők korántsem függetlenek egymástól. Ennek alapján (a rendelkezésemre nem álló) megfelelően nagy adatbázisra támaszkodva a paraméterek absztrakt terében a fökomponens-analízist illetve statisztikai osztályozást is el lehetne végezni. A mai folyók vizsgálata, ill. terepasztalmodell-kísérletek értelmezése nyomán Miall (1996) úgy véli, hogy az alluviális folyók alaktípusa leginkább három tényező, nevezetesen a völgy lejtése, a vízhozam és a hordalékhozam, kisebb mértékben pedig a hordalék méret szerinti megoszlásának függvénye. Nemcsak a felsorolt paraméterek függvényszerű összefüggései érdekesek azonban, hanem az is, hogy értékeik hogyan befolyásolják a folyó alaktípusát, illetve az, hogy a különböző alaktípusok esetén a fenti összefüggések meg is változhatnak. Az /. ábra, amellett, hogy összefoglalását adja a fizikai és geometriai paraméterek egymás közti összefüggéseinek, a folyó alakját ezek függvényeként adja meg. Ha az egyes folyószakaszok lejtését a mederkitöltő vízhozam függvényében ábrázoljuk, feltűnő, hogy létezik egy határvonal, amely a meanderező és a fonatos típust elválasztja (Leopold és Wolman, 1957). Ezt a határvonalat mutatja be a 3. ábra. Ugyanebben a koordinátarendszerben, de némiképp eltérő választóvonalat állapított meg Lane (1957), mint a fonatos folyóalak előfordulásának alsó határát. Definiálta ugyanakkor az egyenes/ meanderező határvonalat is, melyet később Ackers és Charlton (1971) pontosítottak mim 3. ábra. Fonatos és meanderező'folyókat elkülöníts választóvonal a vízhozam-lejtés koordinátarendszerben (Leopold és Wolman, 1957). Figyeljük meg, hogy az ábrázolt vonal széles nagyságrend-tartományban jól elkülöníti a fonatos és a meanderező'folyókat Elszórtan egyenes folyók is megjelennek a síkon: ezek bevágó, tehát nem alluviális vízfolyások. Az ábrán bemutatott példa: a Duna szigetközi főága (A-val jelölve) fonatosvándorló típusú, míg a Mosoni-Duna (B-vel jelölve) azonos mederlejtés mellett, de kisebb vízhozamával, finomabb alaptalajon már meanderező. Vizsgáljuk meg most, hogy a fenti, általános feltételeken kívül mi szükséges az egyes alaktípusok kialakulásához. A fonatos típus megjelenésének egyik alapkövetelménye a nagy hordalékhozam, ezen belül is a görgetett hordalék (Miall, 1996). Bár ez a típus megjelenhet akár homokon is (Germanoski és Schümm, 1993), nagyobb folyók esetén megjelenése a durva hordalék, legalább a kavics-frakció hangsúlyos előfordulásához kötődik. A szakirodalomban hosszú vita folyt a fonatos alaktípus kialakulásának a fentieken túlmenő feltételeiről. Miall (1977) elsősorban a nagy vízjátékot jelölte meg: a nagy vízhozam-ingadozás, amely nagy hordalékhozam-ingadozást okoz, azt eredményezi, hogy az idő nagy részében a folyó legalább a hordalék egy részét nem tudja mozgatni és lerakja. Ez állandó zátony- és szigetképződést, és így fonatos mintájú vízfolyást eredményez. Példaként a hegyvidékek, ill. a sarkvidékek folyóit és a száraz területek időszakos vízfolyásait nevezte meg. Bridge (1985) rámutatott, hogy a terepasztalmodellkísérletekben (pl. Ouchi, 1985) állandó vízhozam mellett is kialakul a fonatos minta, és megjelenését az átlagos csúcsvízhozam, illetve a maximális csúcsvízhozam kritikus értékeihez javasolta kötni, míg Miall (1996) szerint ez utóbbi elsősorban az átmeneti, vándorló minta kialakulásánál fontos. A legfontosabb tényezőket összefoglalva elmondható, hogy adott hordalékhozam mellett nagyobb lejtőszög és vízhozam szükséges a fonatos minta kialakulásához (Leopold és Wolman, 1957; Schümm, 1981; 1985, lásd az 1-8. ábrán). A sűrű növényzet megjelenése azonban csökkenti a minta előfordulásának valószínűségét; a sűrűn benőtt vízgyűjtő mellett a fenti szük-