Hidrológiai tájékoztató, 2008

ÁLTALÁNOS VONATKOZÁSÚ CIKKEK - Dr. Vágás István: A vízszín-esés meghatározó szerepe árvízi vízállásoknál

Voltak azután vélemények, amelyek a fokozatosan bekövetkező éghajlat-változást, az időjárási (hőmérsékleti, csapadék-mennyiségi) szélsőségek fokozódását tartották az árvízszintek emelkedése okának. De hát, a legutóbbi árhullámok szélsőségei nem éppen a vízhozamok emelkedésében realizálódtak, hiszen a 2006. évi árhullám Szegeden kb. fél méterrel is magasabb vízállás mellett csupán nagyjából megismételte az 1970. év vízhozamát, Szolnokon pedig a kb. szintén azonos vízhozam 2006ban meg sem ismételte a 2000. évi 1041 cm-es LNV-t. Mit szóljunk azután 1932-höz, amikor Szegeden a vízhozam 260 m

3/s-mal még túl is haladta azt a 4000 m

3/s értéket, amelyet sem 1970-ben, sem 2000-ben, sem 2006-ban nem ért el, és ehhez csak 861 cm-es, a 2006 évinél másfél méterrel alacsonyabb vízállásra volt akkor szüksége? Ráadásul, 1932-ben meg senki sem beszélt akár éghajlat-változásról, akár időjárási szélsőségek halmozódásáról. Egy további feltételezésről, a hegyvidéki, állítólagos erdőirtások árvizeket növelő hatásával itt most talán nem is érdemes részletesebben foglalkoznunk. Erről az utóbbi években több tanulmány is kimutatta, hogy a hegyvidéki erdők területében nem következtek be árvizeket növelő visszavonhatatlan változások, és egyébként is: a fagyott talaj, vagy az előkészítő esők nagysága és főképp tartóssága a meglévő erdőknek tulajdonított vízvisszatartó hatásokat is felfüggesztheti. Erdőirtások nélkül is alakulhattak és alakulhatnak ki árhullámok előidézésére alkalmas nagy vízhozamok. A felsorolt feltételezésekkel elsősorban nem vitába kell szállnunk, mert bizonyos mértékig számolnunk lehet feltételezett, vagy feltételezhető hatásaikkal. De aligha ezek játszhatnak döntő szerepet a Tiszán tapasztalt árvízi adatok ellentmondásosságában. További, a vízhozamoknak a vízállásokkal fennálló kapcsolatát befolyásoló, (véleményünk szerint) inkább hidraulikai jellegű tényezők hatásait szükséges a következőkben megvizsgálnunk. Ezek közül eddigi tapasztalataink nyomán elsősorban a vízszín esése, annak változásai, illetve változásainak lehetséges mértéke érdemes lényegesebb megfontolásunkra. A vízszín esésének szerepe a vízfolyásban A víz a Föld nehézségi ereje miatt folyik a felsőbb szintekről az alsóbbakra, azonban nem gyorsulással, mint a szabadon eső test, hanem egyenletes sebességgel. Ennek oka az, hogy a folyó medre és a folyó vize között súrlódás lép fel, és az ebből keletkező erő egyensúlyba lép a nehézségi erővel. Ennek az egyensúlynak az egyenletét írta fel a XVIII. században Chézy, s határozta meg a folyómederben egyenletesen, permanensen mozgó víz középsebességét. A szakterületünkön mindenki által ismert összefüggésének legfontosabb megállapítása volt, hogy a mederben szabad felszínnel folyó víz sebessége a vízszín esésének (nevezetlen hányadosként értelmezett magasságveszteség per vízszintes távolság értékének) négyzetgyökével — 'A hatványával - arányos. A Chézy-féle összefüggés következményeit elsősorban a mederben továbbfolyó víz duzzasztási tulajdonságainak elemzésénél használhatjuk. Duzzasztást nemcsak a folyóba épített duzzasztómű idézhet elő. Létezik, sőt sokkal gyakoribb a természetes duzzasztás is, amikor lefolyási akadályok, mellékfolyók vízhozama, a befogadó vízfolyás mindenkori állapota arra kényszerítheti a folyót, hogy még az esetleges, időben állandó vízhozamát is magasabb vízállással vezesse tovább, mint az előbb említett külső hatásoktól elméletileg mentes feltételek között, azaz a Chézy által leírt erőegyensúly helyzetében, vagy, ahogy a hidraulika kifejezi: a permanens, hely- és idő szerint állandó vízmozgás alap-állapotában. Ha ismeretes, vagy értelmezhető a folyó valamelyik szelvényében az azon átfolyó Q vízhozam és a permanens, állandó sebességű vízmozgás esetén ehhez tartozó y vízállás és i vízszín-esés, akkor egyrészt értelmezhető és meghatározható a vízhozam és a vízállás közötti öszszefüggés Q = Q(y) alakban, és a vízállás és vízszín-esés közötti összefüggés i = i(y) alakban. A Salamin Pál által 1947-ben ajánlott duzzasztási elmélet alapján a Q = Q(y) egyenletű alap vízhozam-görbe ismeretében fordított arányosság szerinti aránypár írható fel a különböző y, pl. y, és y

2 vízállásokhoz rendelt Q(j,) és QO^) vízhozamértékek, továbbá az i(y,) és i(j

2) vízszín-esés értékek négyzetgyöke között a Q(F/) • [i(F/)]

1/

2 = QO2)' 1/

2 (1) egyenlőség alapján: [i(y,)P : [i(y

2)]

l

ű = Q(y

2): Q(y,) (2) Ha tehát a vízállás a vízhozam változása nélkül emelkedik y

rről y

2-re, így - természetes, vagy mesterséges duzzasztási helyzet áll elő, akkor \{y

2) értéke i(y

;) ismeretében a (2) aránypárból adódik. Ha az y vízállás-érték a vízhozam megváltozása nélkül növekednék, a vízszín esése az eredeti és a megváltozott vízállásokhoz tartozó, az alap vízhozam-görbéről leolvasható (korántsem tényleg bekövetkező) vízhozamok négyzeteivel fordított arányban változik. Minthogy a nagyobb vízállásokhoz nagyobb vízhozamok vannak rendelve, a vízállásokhoz rendelt vízhozamok négyzeteinek növekedése arányában fog csökkenni a duzzasztott vízszín esése. Vizsgálatunk számára most már csak az a kérdés marad, nem lehetne-e az esések duzzasztási állapotban várható változását közvetlenül vízállásokkal kifejezni. Erre vonatkozóan közelítéssel igyekszünk megoldást találni. A tiszai (és a dunai) alap vízhozam-görbék elsősorban nagyvízi szakaszaikon - szakirodalmi adatok szerint is, saját kutatásaink szerint is - másodfokú, a vízállásokat értelmező függőleges koordináta-tengelyt csúcsával érintő parabolával elegendő pontossággal jellemezhetők. Ebben az esetben azonban a vízállások skáláját egy tapasztalati, j

a-val jelölhető értékkel lefelé kell tolni, tehát a tényleges, .y vízállások helyett ezúttal új változót, az Y = y + y

a értéket kell használnunk. Ez a Tisza fontosabb szelvényeire - Szeged, Szolnok, Tokaj - y

a = 350 cm-rel vehető számításba. 47