Hidrológiai Közlöny 2011 (91. évfolyam)

3. szám - Csáfordi Péter–Kalicz Péter–Gribovszki Zoltán: Erdősült kisvízgyűjtő éves hordalékhozamának becslése – és egy hordalékkúp hatásának vizsgálata

48 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2011. 91. ÉVF. 3. SZ. Ausztria ÁQfalva i-tározó Görbehalomtétep Farkas-aiok zióveszélyt igazolják a Farkas-árok alsó harmadában megfigyelhető földcsúszások. A terület éghajlatában a mediterrán, a kontinentális és az óceáni hatás is érezhető. 2008. októbertől 2009. októberig 730,5 mm csapadék hullott a vízgyűjtőn. A Farkas-árok nagyrészt erdővel borított, lombhullató és örökzöld vegetáció egyaránt jelen van. Az utóbbi években egyre több területen kell egészségügyi tarvágást végrehajtani a lucfenyvesekben fellépő tömeges szúkárosítás miatt. A vágásterületeken és a közelítőutakon megindulhat a talajpusztulás, amely a foldcsúszásokon, partomlásokon és medererózión kívül hordalék-utánpótlást szolgáltat a patak számára. A vízfolyásba jutott vágástéri hulladék, illetve bedőlt fák hatására sok helyen hordalékdepóniák képződnek. " \ s /Jr^

K, * _ Ausztria 1. ábra. A vizsgálati terület elhelyezkedése és a felmért hordalékkúp szintvonalas helyszínrajza 3. Módszerek 3.1. Hidrológiai és hidrometeorológiai adatok mérése A Farkas-ároki-patak vízszintjét a vízhozammérő bukóba telepített, nyomásérzékelés elvén működő automata műszer regisztrálta, perces észlelési gyakorisággal. Ezt egészítette ki a vízmérce-leolvasás heti rendszerességgel, illetve változó gyakorisággal az egyes árhullámok alatt (felszálló ágban sűrűbben, leszálló ágban ritkábban). A vízhozam-értékeket a vízállás értékekből határoztuk meg. A jelenlegi háromszög-nyílású mérőbukónál 2007. május óta folynak egyidejű vízállás- és köbözéses vízhozam-mérések. E terepi megfigyelések alapján megbízható összefüggés írható fel a vízállás és vízhozam között, a Q = m h" regressziós modellnek megfelelően (ahol Q: vízhozam [1-s"']; h\ vízállás [cm]; m és n: empirikus tényezők; R

2 > 0,99). A tanulmányban felhasznált csapadékadatokat Intézetünk hidegvíz-völgyi hidrometeorológiai mérőállomásának 0,5 mm és 0,1 mm érzékelési küszöbű billenőedényes csapadékmérői szolgáltatták, melyek közül utóbbi a pontosabb. 2009. június 20. és 2009. augusztus 31. között azonban adatkiesést tapasztaltunk a 0,1 mm-es csapadékmérő esetében, melynek oka a műszer ideiglenes eltömődése lehetett. 3.2. Lebegtetett és görgetett hordalékmennyiség mérése A Farkas-ároki-patakon - az erdősült kisvízgyüjtők hordalékszállítási dinamikájának alaposabb megismerése végett - 1996-tól folynak rendszeres minőségi és mennyiségi hordalékvizsgálatok a hidrológiai és hidrometeorológiai adatgyüjtésekhez kapcsolódóan. A WMO 198l-es ajánlása szerint, ha a hordaléktöménység a 100 mg-l"

1 koncentrációt meghaladja, 1 liter vízminta elegendő a kisvízfolyás lebegtetett hordalék-koncentrációjának meghatározásához (Gordon et al. 2004). Ezért minden egyes vízállás-észleléskor (és/vagy köbözéses vízhozam méréskor) l-l liternyi vízmintát gyűjtöttünk. A vízminták hordaléktöménységét szürőpapíros módszerrel határoztuk meg. A tiszta szűrőpapírok légszáraz tömegét és a szűrőpapíron fennmaradt lebegtetett hordalék tömegét analitikai mérleggel mértük. A vízhozam-méréshez kapcsolódó görgetett hordalékmérés a csillapító vízládában (1,5 m

3 tározási kapacitás) csapdázott anyagmennyiség köbözésével történt, általában heti rendszerességgel. 3.3. A lebegtetett hordalékhozam becslésének módszerei A lebegtetett hordalékhozamot az 1 liter vízmintában mért hordaléktöménységből számítottuk a következő képlet alapján: Q

s=\Q(t)p

s(t)dtÁZ) r ahol Q

s a lebegtetett hordalékhozam adott t [T] idő-intervallum alatt [F-T

1]; Q a vízhozam adott t időpillanatban [l s" ']; C

s a lebegtetett hordaléktöménység adott t időpillanatban [mgT

1]. Amikor hordaléktöménység-mérések nem történtek, ott átlagértékekkel vagy modellezett értékekkel becsültük a lebegtetett hordalékhozamot. A kisvízfolyások lebegtetett hordalékszállítására számos tényező hat (pl. vízhozam, vízhőmérséklet, esőerozivitás, megelőző talajnedvesség). Korreláció- és regresszió-analízissel elemeztük, hogy mely faktorokat vonjuk be a lebegtetett hordalékhozamot becslő modellbe. Feltételeztük, hogy az árhullámoktól mentes időintervallumokban az eltérő vízhozam-tartományok más-más lebegtetett hordalékszállítási jelleggel bírnak. Habár a Farkas-ároki-patakhoz hasonló kisvízfolyások esetében közép-vízhozamot meghaladó vízhozamok általában csak árhullám esetén jelentkeznek, esetünkben az árhullámok szeparálása után is előfordultak középvízhozamnál nagyobb vízhozam értékek (pl. 2009. március vége - május eleje között). Ezért a vízhozam-tartományok elkülönítésére önkényesen a középvízhozam értékét választottuk ki. Mivel ezekben az időszakokban a hordaléktöménység a vizsgált változókkal (vízhozam, vízhőmérséklet) gyenge korrelációt mutatott, ezért a hatványfüggvény alapú regressziós modell helyett ((1) egyenlet) mindkét vízhozam-tartományban (kisvíz és nagyvíz) a tartományra jellemző átlagos vízhozam és a tartományra jellemző átlagos hordaléktöménység szorzata adta a lebegtetett hordalékhozamot [mg min

1] ((H) egyenlet). Ahol nem történt automata vízszint-regisztrálás a műszer téli leállítása, illetve meghibásodása miatt (2008. november vége - 2009. március eleje, illetve 2009. május közepe), szintén átlagértékekkel közelítettük a lebegtetett hordalékhozamot. A 2008. október és 2009. október között levonult árhullámokat a szakirodalomban (Kontur et al. 2003) ajánlott