Hidrológiai Közlöny 2008 (88. évfolyam)
4. szám - Kiss Tímea–Fiala Károly–Sípos György: A terepi hordalékhozam-mérő eszközök és módszerek. I. (Hagyományos eszközök és a hazai gyakorlat)
58 A terepi hordalékhozam-mérő eszközök és módszerek, I. (Hagyományos eszközök és a hazai gyakorlat) Kiss Tímea 1 - Fiala Károly 2 - Sipos György 1 Szegedi Tudományegyetem, Természeti Földrajzi és Geoinformatikai Tanszék, 6722. Szeged, Egyetem u. 2-6. 2Alsó-Tisza vidéki Környezetvédelmi és Vízügyi Igazgatóság, 6720 Szeged, Stefánia 4. Kivonat: A tanulmány célja, hogy bemutassa a lebegtetett és fenékhordalék hozamának mérésére alkalmas eszközöket és módszereket, feltárva előnyeiket és hátrányaikat, illetve hogy áttekintse a magyarországi hordalékhozam mérések történetét. Miközben a viszonylag egyszerűbben mérhető lebegetett hordalék hozamáról már „bőséges" anyagunk van, addig a rendszeres fenékhordalék mérések hiányoznak, amelynek oka a mérések nehéz kivitelezhetőségében rejlik, különösen árvizes időszakokban. Sajnos a rutinmérések bevezetését nehezíti, hogy a görgetett hordalék mérésére a mai napig nincs széles körben elfogadott mérési módszer, és nincsenek egységes mérési protokollok sem. A mérések hiányában pedig bármiféle modellezés vagy számítás jelentős hibákhoz vezethet a tervezési munkák során, lebegtetett hordalék, fenékhordalék, terepi mérőeszközök Kulcsszavak: Bevezetés A folyókon végzendő különböző jellegű beavatkozásokhoz, a meglévő létesítmények karbantartásához és tervezéséhez elengedhetetlen a hordalékhozam ismerete. Ugyanakkor a különböző módon szállított hordalék hozamának mérése sokszor elég nehézkes. Különösen igaz ez a görgetett hordalék esetében, ráadásul a mért értékek gyakran nem egyeznek a statisztikai úton számítottakkal (Bogárdi 1971). Jelen tanulmányunkban célunk, hogy (1) áttekintsük az elmúlt több, mint száz év során kifejlesztett hordalékhozam-mérő eszközöket és módszereket, és feltárjuk előnyeiket és hátrányaikat, illetve (2) áttekintsük a hazai hordalékhozam-mérések történetét. Amint azt látni fogjuk, a lebegtetett hordalék hozamának mérésére vannak szélesebb körben elfogadott eszközök. Ugyanez azonban nem mondható el a görgetett üledékről. Ezért a második cikkben olyan, főleg medermorfológiai méréseken alapuló módszereket is bemutatunk, amelyek a hagyományos méréseket kiegészíthetik. Bár a hazai hidrológiai kutatások során magas színvonalú kisminta-kísérletek és számítások is történtek (Bogárdi 1947, Karádi 1953, Csorna 1966, Józsa és Stelczer 1988, stb.), ezek eredményeit nem tekintjük most át. Kifejezetten a terepi mérések számbavételére szorítkozunk, hiszen Bogárdi (1971) is hangsúlyozta, hogy a „természetes vízfolyások hordalék-szállítását pusztán csak elméleti és laboratóriumi kísérleti összefüggések alapján nem lehet egyértelműen meghatározni". A mérési módszerek jelentősen különböznek aszerint, hogy a szállított hordalék mely típusát mérik. Az oldott állapotban történő szállítással jelen tanulmányban nem kívánunk foglalkozni, ugyanis ez merőben eltér a szilárd fázisban szállított hordalékhozam mérési módszereitől. Bogárdi (1971) a szállított szilárd állapotú hordalékot alapvetően két csoportra osztotta: görgetett hordalékra, amely érintkezik a mederfenékkel (görgetve, ugráltatva illetve csúsztatva mozog), valamint lebegtetett hordalékra, amely lebegve, a vízfolyás sebességével hasonló sebességgel mozog. Mind a hazai, mind a külföldi kutatók kiemelik, hogy a görgetett hordalék mennyiségének a meghatározása a legnehezebb, ezért erre nagyobb hangsúlyt fektettünk a bemutatás során. 1. A lebegtetett hordalékhozam vizsgálata Lebegetett hordalék csaknem mindig szállítódik a vízfolyásokban, hiszen kis szemcseméretü. Ezért többnyire a vízfolyás hidraulikai tényezőitől független a mennyisége. Nagyrészt a hordalék utánpótlás határozza meg, ami (bizonyos esetekben) a vízjárás, a vízhozam és vízsebesség szimptomatikus kapcsolatával fejezhető ki (Bogárdi 1971). Az alábbi mintavételi eszközök/módszerek mellett a mintavétel helyének pontos (és időben azonos) megválasztása is fontos, ugyanis a lebegtetett hordalék koncentrációja és szemcse-eloszlása sem egyenletes a mederben. A lebegtetett hordalék legnagyobb koncentrációjú a fenék közelében, azonban a vízsebesség-profll eloszlása miatt a lebegtetett hordalék legnagyobb hozamát a vízsebességi profil csúcsa alatt lehet mérni (Hicks és Gomez 2003). 1.1. A lebegtetett hordalékhozam mérésének eszközei a.) Vízminta-vevők Ezekkel a „palackokkal" egységnyi térfogatú hordalékos vizet merítenek, majd ülepítéssel megállapítják a hordalék súlyát és szemcseméretét. Sarkalatos pontjuk a vízbeáramlás sebességének (egyenlőnek kell lennie a vízfolyás sebességével) és irányának (vízfolyás irányával megegyező) szabályozása. A vízminta-vevők igen sok típusa ismeretes, attól függően, hogy mi szabályozza azt, hogy csak az adott mélységben történjék a mintavétel: dugós, légnyomás-szabályozós, sűrített levegős, automata szivattyús, stb. (ld. http://fisp.wes.army.mil). Integráló mérés esetén a függélyben folyamatos a vízmintavétel egészen a fenék eléréséig, de ha pontszerű a mérés, akkor javasolják, hogy fuggélyenként 6-8 mintát vegyenek (Hicks és Gomez 2003). A mérésekkel a fenék közelében mozgó durvább szemű lebegtetett hordalék hozama alig meghatározható, ráadásul a lebegtetett üledék felhőkben mozog, azaz vannak nagyobb és kisebb koncentrációjú pontok. Ezen felül a mérés lassúsága miatt a hidrológiai paraméterek gyors változása esetén a mérés eleji és végi mintavétel még ugyanazon ponton is meglehetősen eltérhet (Hicks és Gomez 2003). Ennek feloldására a kisebb vízfolyásokon javasolják az ugyanazon pontról történő ismételt mintavételt (Goudie 1990). A fenék közelében mozgó lebegtetett és ugráltatott (tehát már görgetett hordaléknak számító) üledék mintavétele nem megoldott, különösen a nagyobb vízfolyásokon, ahol a mérőeszközt - a méretei miatt nem lehet ebbe a mélységbe ereszteni. b.) Nyomjelző anyagok használata Nyomjelző anyagok használatára a lebegtetett hordalék mérésében ez ideig nem született elfogadható megoldás. Talán a radioaktív sugárzással megjelölt iszap és agyagszemcsék megoldást jelenthetnek, de ezek egészségügyi kérdéseket vetnek fel (Hassan és Ergenzinger 2003).
