Hidrológiai Közlöny 2003 (83. évfolyam)

3. szám - Rákóczi László–Szekeres János: A görgetett hordalék mintavétel felülvizsgálata víz alatti video segítségével

RÁKÓCZI I. - SZEKERES J A görgetett hordalék mintavétel felülvizsgalata 153 hordalékhozam számításánál a gyakorlatban nem alkalmazzák - A Károlyi-féle mintavevő működésével szemben évtizedekig az volt a leggyakoribb kifogás, hogy nagy alaki hidraulikai ellenállása miatt leeresztés közben jelentős távolságra, esetenként 8-10 m-re is elsodródhat a kihorgonyzott mérőhajótól, és a visszaemelés kezdetén a mederfenéken csúszva beleszánthat annak laza szemcsés anyagába. Az így nyert minta tömege érthetően többszöröse is lehet a görgetve bejutott hordalék M tömegének A feltevés jogosságát alátámasztotta, hogy az azonos helyen többször megismételt mintavételek eredményei elfogadhatatlanul nagy mértékben szóródtak. Ez a kedvezőtlen tapasztalat volt a fő oka annak, hogy a hazai görgetett hordalék-mintavételek a 60-as években abbamaradtak, s mintegy két évtizedig szüneteltek. A kérdés csupán a 80-as években jutott nyugvópontra, amikor a VITUKI Rt. felújította a görgetett hordalék mintavételeket, és egy külön, ún. előretartó kötél segítségével, amely a mérőhajó horgonyával köti össze a hordalékfogót, megakadályozta a mintavevő elsodródását. Az ugyanazon helyen megismételt mintavételek eredményei azóta sokkal kisebb mértékben szóródnak, azonban azt, hogy a mintavevő a régi és az új mérési módszer esetén milyen mértékben zavara meg a hordalékmozgást a meder felszínére ereszkedés idején, majd a felemelés kezdetén, természetes körülmények közt továbbra sem lehetett megfigyelni és vizsgálni. Ezek a megfontolások és nyitott kérdések vezettek arra a gondolatra, hogy egy több éves, hosszabb folyószakaszra kiteijedő mérés-sorozatnál, mint amilyenre a Dráva folyó horvát-magyar szakaszán szállított görgetett hordalékmennyiség legalább közelítő megállapítása céljából sor került, a videotechnika víz alatti alkalmazásával a helyszínen kíséreljük meg a mintavételi eszközök és eljárások főbb hibaforrásait felderíteni. Az eredményektől azt vártuk, hogy azok segítenek megbízhatóbbá tenni a görgetett hordalékhozam számítását. 2.2. A Helley-Smith féle amerikai mintavevő Az Egyesült Államok Geológiai Szolgálata által a 60as években kifejlesztett görgetett hordalék mintavevő a 3. ábrán látható. Kialakítása sokban eltér a magyar készülékétől, azonban működési elve szintén a nyomáskülönbségen alapul A víz és a hordalék diffuzoron át jut a gúla alakú, fémvázra erősített, fém szitaszövettel határolt gyűjtőtérbe, ahonnan csak a víz és a lebegtetett hordalék távozhat a szövet hézagain át. A mintavevő leeresztéséhez szükséges tömeget a háromtagú csőváz betonnal, esetleg ólommal való kitöltésével biztosítják. A Helley-Smith féle mintavevő kifogástalan működésének döntő tényezője a hordalékgyűjtő „kosár" drótszita hézagméretének helyes megválasztása A drávai mérésekhez három különböző nyílásméretű gyüjtőrészt használtunk, amelyek gyorsan le- és felkapcsolhatok, illetve cserélhetők A méretek: 0,16; 0,36 és 0,83 mm. Az első két méretet homok-, az utolsót kavicsmeder esetére irányoztuk elő A 0,16 mm azonban a drávai hordalékviszonyok között túl hamar eltömődött, ezért csak a másik két méretet használtuk Ezt a mintavevő-típust azért választottuk az összehasonlító vizsgálatokhoz, mert hazánkban kevésbé ismert, viszont homok anyagú görgetett hordalék mintázásához alkalmasabb, mint a főleg kavicshoz tervezett Károlyiféle készülék. Ennek ellenére Vízvárnál, apró kavics mederben mindkét mintavevőt kipróbáltuk 3. ábra: A Helley-Smith mintavevő 2.3. A víz alatti video rendszer kialakítása A görgetett hordalék mozgásának megfigyelését természetes vízfolyásokon leginkább a folyóvíz zavarossága (oldott szennyeződése, lebegtetett hordaléka) akadályozza. Annak ellenére, hogy a korszerű videokamerák igen fényérzékenyek, közepes (200 g/m

3), vagy nagyobb hordaléktöménység esetén egyre kevésbé képesek használható, az egyes kavicsszemek egyértelmű megkülönböztetésére alkalmas képet adni a meder felszínéről A nehézségeket fokozza a nagyobb (3 m-t meghaladó) vízmélység is, ahová a napfény egyre kevésbé képes behatolni. A Dráva a mérések évei alatt sokkal kedvezőbb feltételeket nyújtott a víz alatti video felvételekhez, mert lebegtetett hordaléktöménysége árvizek levonulásakor sem érte el a 200 g/m

3-t, egyébként pedig 100 g/m

3 alatt maradt, feltehetően a közeli horvát vízlépcsők ülepítő hatása miatt, oldott szennyeződése pedig nagy ipartelepek hiányában csekély A felső (Örtilos-Vízvár) szakaszon a folyó nagyobb esése 2-3 m-es vízmélység mellett is lehetővé teszi a durva kavics részvételét a görgetett hordalékszállításban Egyedül a tartós kisvizek idején a meder felszínén a legnagyobb kavicsokból kialakult „páncélozódott" réteg marad állékony még a középvizek tartományában is. Ilyenkor a közepes és finom kavics frakciók vonulnak az álló, durvaszemü mederanyag felszínén, görgetett hordalékként. A víz alatti video felvételeken az egyes szemcsék jól megkülönböztethetők voltak és akadálytalanul megfigyelhető volt mindkét mintavevő esetén a mederre érkezés, az azonnali, vagy késleltetett töltődés, valamint a belépési szelvény előtt lévő mintegy 0,5 m

2 nagyságú felületen lezajló hordalékmozgási folyamat. A felvételek minden korábbi laboratóriumi csatornában folytatott kísérletnél hitelesebben mutatták be a páncélozódott kavicsmeder szerkezetét, majd felszakadását, tönkremenetelét, és az azt követő általános görgetett hordalékszállítást, amelyben minden, a mederanyagban rendelkezésre álló szemcse-frakció részt vesz. A video megfigyelő rendszer egy ipari kamerából, valamint a vele kapcsolatban lévő és a mérőhajó fedélzetén elhelyezett hordozható video-rekorderből és színes monitorból áll. A legtöbb nehézséget a kamera vízálló burkolatának kialakítása, és az egész rendszer üzembiztonságának megteremtése volt A megfelelően tokozott kamerát mindkét mintavevő esetében a fémtesthez szilárdan kapcsolt, és a belépő nyílás elé/fölé kinyúló fémcső végére szereltük, az objektívet ferdén lefelé irányítva A kamerát