Hidrológiai Közlöny 2011 (91. évfolyam)
4. szám - Nováky Béla: A meder-vízháztartási mérleg módszertani kérdései
41 A meder-vízháztartási mérleg módszertani kérdései Nováky Béla Szent István Egyetem Természetvédelmi és Tájökológiai Tanszék, 2103. Gödöllő, Páter Károly u 1. novakv.bela@gmail.com Kivonat: A III. Országos Vízgazdálkodási Keretterv tervbe vette a meder-vízháztartási mérlegek kidolgozását a Tisza-völgy folyóira. Elkészült a mérleg összeállítás, az egyes mérlegelemek (be- és kilépő vízhozam, hozzáfolyás és elszivárgás, vízfelületre hulló csapadék és párolgás, medertározás) számítására alkalmas eljárások módszertani alapja. Módszert dolgoztak ki a medertározásnak a mederfelvételek alapján való számítására, a mérlegelemek egymás közötti összehangolására. A módszer alkalmazási lehetőségét és korlátait a Tisza Vásárosnamény-Záhony szakaszára készített példa mutatja be. A meder vízmérlegek készítése ma is aktualitás, vízháztartási mérleg, Felső-Tisza. Kulcsszavak: Előszó A Harmadik Vízgazdálkodási Keretterv komoly szerepet szánt a vízháztartási vizsgálatoknak. Ennek jegyében elkészült a vízháztartási vizsgálatok részletes, igen alapos tematikai tervezete (VGI 1981a), a tervezetnek megfelelően a Tisza-völgyre megkezdődtek a területi vízforgalom és víztározódás törvényszerűségeinek feltáró vizsgálatai, valamint a mederbeli vízlevonulás hidrológiai és hidraulikai alapadatait és törvényszerűségeit rendszerbe foglaló meder-vízháztartási vizsgálatok. Ez utóbbi vonatkozásában módszertani alapozó tanulmány készült (VGI 1981b), ami a meder-vízháztartási mérlegek összeállítását igyekezett összekapcsolni a vízhozamok ellenőrzésével, hossz-menti összehangolásával. A kerettervi munkák eredeti elképzelés szerinti folytatása megszakadt, maga a Keretterv sok vonatkozásban torzó maradt, több elkészült alapozó, főként módszertani munka az idő süllyesztőjébe került. Erre a sorsra jutott a meder-vízháztartás módszertana is. Később, az árvízi kockázatoknak a Nemzeti Kutatás-Fej lesztési Program (Szlávik 3/067/2001) keretében végzett vizsgálatai újra felhívták a figyelmet arra, hogy a tiszai vízjárás adatai esetében „az ellenőrzés és pontosítás fontos eszköze lehetne a meder-térfogatok nyilvántartásán alapuló vízmérlegek szakaszonkénti összeállítása, amihez a Harmadik Keretterv előtanulmányai során jórészt elkészült a kiindulás adatok rendszerezése és az esetenkénti térfogat számítás módszertani megalapozása (Orlóci-Szesztay 2001). Az NKFP-tanulmányban megfogalmazott javaslat, és különösen Orlóci István személyes buzdítása - amit ez úton is köszönök neki késztetett az akkori munkahelyi beszámolóként készült módszertani tanulmány cikké formálására és publikálására az eredeti tanulmány minden lényegi megállapításának megtartásával. 1. A meder-vízháztartási mérlegek és elemei A meder-vízháztartási mérlegek valamely választott folyószakaszon és tárgyidőszakra (évre, hónapra, napra) a belépő és kilépő, illetve a szakaszon tározódó természetes és mesterséges eredetű vízmennyiségeket/vízhozamokat állítják mérlegbe. A mérlegegyenlet általános alakja: QB-QK+QH + QMV-QME + QCS-QP + QE±QT = 0 (1) ahol Q b és Q k - a szakaszra belépő, illetve onnan távozó vízmennyiség, QH - a mederszakasz oldalirányú hozzáfolyása, amely a mellékvízfolyás nélküli folyószakaszoknál a felszín alatti táplálás vagy elszivárgás értékével egyenlő, Q M V és Q m e - a mesterséges vízkivételek vagy vízbevezetések, Q Cs és Q P -a mederszakasz vízfelületére hulló csapadék és a vízfelület párolgása, Q T - a medertározás, Q E - egyéb, esetenként figyelembeveendő vízháztartási elem, pl. a jégjelenségekkel kapcsolatos veszteségek, a zsilipelési veszteség. A meder-vízháztartási mérlegekben a vizsgált szakaszok határait a vízhozam adatokkal rendelkező szelvényekkel legcélszerűbb kijelölni. A meder-vízháztartási mérleg a mederbeli vízmozgásnak és vízlevonulásnak úgyszólván minden hidrológiai és hidraulikai vizsgálatában közvetlenül vagy közvetve kifejezésre jutó kontinuitási (anyagmegmaradási) egyenletet veszik tüzetes elemzés alá, abból acélból, hogy - lehetővé tegyék a mederbeli vízlevonulást és a víztározódást befolyásoló valamennyi tényező azonosítását és rendszerbe foglalását, - támpontokat adjanak a fenti tényezőkre irányuló észlelések és mérések elvégzésében, valamint a rendelkezésre álló adatoknak a tényezők számszerű meghatározásra történő módszeres és megbízható felhasználásában, - kiindulásul szolgáljanak a mederbeli vízlevonulással és vízhasznosítással kapcsolatos különféle vízgazdálkodási és vízépítési feladatok megoldásához. 1.1. A be- és kilépő vízhozamok A meder-vízháztartási mérleg talán legfontosabb fontos elemei a ki- és belépő vízhozamok. Számszerűsítésük nehézségbe ütközik. Alapvető gond, hogy költség- és munkaigényességük miatt a napi mérésük a gyakorlatban, rövidebb időszakok célvizsgálataitól eltekintve, általában nem megoldott. Mindig is olyan megoldásokat kellett keresni, amelyek lehetővé teszik a viszonylag kevésszámú vízhozammérés alapján a teljes, napi vízhozam idősorok előállítását. Ennek ismert megoldása az egyidejű vízhozam-vízállás észlelésekből szerkesztett kétváltozós vízhozam-görbék (Q-H görbék) használata. A kétváltozós vízhozam-görbe többnyire elegendő pontosságot biztosít, amikor a vízmozgás permanens vagy annak tekinthető, de jelentős hibához vezet, ha a vízmozgás nem-permanens, pl. az árhullámok levonulása idején. Árhullámok levonulásánál a permanens állapothoz képest az árhullám érkezésekor a vízszín esése nő, apadáskor csökken. Ugyanolyan átfolyási keresztszelvény (és vízállás) mellett az áradó vízhozam általában nagyobb, mint az apadó; ennek a következménye az „árvízi hurokgörbe". Az árhullám levonulása tározási folyamatnak is tekinthető: az áradáskor érkező víz feltölti a természetes tározótereket, amelyek apadáskor fokozatosan kiürülnek. Ez az árhullám ellaposodásához vezet. A nem-permanens vízmozgás és a tározódás adekvát folyamatok, valahányszor tározódás van, mindig számítani kell arra, hogy a vízhozam-vízállás összefüggés kétváltozós kapcsolattal nem írható le. A vízállás és a vízhozam kapcsolatára jelentős hatással van a mesterséges vagy természetes duzzasztó hatás. Ilyen hatása lehet a duzzasztómüveknek: a Tiszán a tiszalöki, a kiskörei, a törökbecsei duzzasztásoknak. A Körösön a békésszentandrási duzzasztó üzembelépése után a vízhozamok a kétváltozós vízhozam-görbe alapján nem adhatók meg (Szlávik, 1980). A vízállás-vízhozam kapcsolatokra jelentős hatást gyakorol a mellékfolyók duzzasztó hatása. Ennek fontos, sokszor az eddigi hidrológiai következtetéseinket jelentősen megváltoztató kihatásaira Vágás (1981) hívja fel a figyelmet. A vízszín esését vagy a duzzasztás hatását figyelembevevő háromváltozós vízhozam-görbék használatára irányuló törekvés nem új keletű. Lászlóffy (Lászlóffy et al„ 1953) nem-permanens állapotban a vízhozamok meghatározására a Q, = Q 0f(e/e 0) (2) összefüggést javasolta, ahol Q 0 és e 0 a permanens állapothoz tartozó vízhozam, illetve esésjellemző (ez utóbbi egy felső és egy alsó vízmérce Hf-H, vízállás különbsége.) Lényegében ezt az eljárást alkalmazták Czakó A és Szlávik L. a Körösök háromváltozós vízhozam kapcsolata-
