Magyar Hidrológiai Társaság XXXII. Országos Vándorgyőlés - Szeged, 2014. július 2-4.
A 2013. júniusi árvíz tetızı értékeinek alakulása a magyar Alsó-Dunán Dr. Goda László Alsó-Duna-völgyi Vízügyi Igazgatóság
1. Bevezetés A 2013. júniusi, rendkívüli dunai árvíz tetızı vízállás értékei a magyar szakasz legdélebbi vízmércéinek kivételével meghaladták az eddig észlelt legmagasabb vízállásokat. A dolgozat a magyar Alsó-Dunán vizsgálja a levonulás körülményeit, összevetve azokat a korábbi nagy árvizek levonulási jellemzıivel, magyarázatot keresve a kialakuló csúcsvízállások és vízhozamok hosszmenti alakulására, illetve az abban tapasztalható eltérésekre az egyes árhullámok esetén. Érinti a fımeder és a hullámtér jellemzı idıbeli változásait és azok hatását a levezetı képesség alakulására. A dolgozat nem foglalkozik részletesen a 2013. évi árhullám hidrometeorológiai elızményeivel. E körülményekkel kapcsolatosan itt annyit tartunk érdemesnek megjegyezni, hogy az árhullám alapvetıen a 2013. május végén és június elején a nyugat- és közép-ausztriai vízgyőjtıkre lehullott, helyenként – négy nap alatt – 120 mm-t is meghaladó csapadékból keletkezett. A bajor és szlovákiai vízgyőjtıkre ebben az idıszakban ugyancsak jelentıs, de nem szélsıségesen nagy csapadék hullott.
2. Az árhullám levonulása A lehullott csapadék következtében a Duna bajor-, és osztrák szakaszán, valamint mellékvízfolyásain intenzív vízszint-emelkedés kezdıdött, amihez a cseh- és szlovák folyók számottevı vízhozamai adódtak. A bajor-Dunán és az Innen lezúduló árhullám Passaunál az eddigi LNV-t több mint 2 m-rel meghaladó tetızést eredményezett. Az osztrák szakaszon LNV-t megközelítı tetızések voltak, Pozsonynál és alatta ismét jelentısen LNV felett voltak a legnagyobb vízállások. 1. táblázat. A Budapest Mohács Duna-szakasz vízállás tetızései és eddigi LNV értékek Állomás Fkm 1 646.50 1 597.80 1 580.60 1 560.60 1 531.30 1 506.80 1 478.70 1 460.00 1 446.90
megnevezés Budapest Adony Dunaújváros Dunaföldvár Paks Dombori Baja Dunaszekcsı Mohács
Hmax cm 891 766 755 721 891 916 989 977 964
Idıpont 2013.06.09 2013.06.10 2013.06.11 2013.06.11 2013.06.11 7:00-13:00 2013.06.11 2013.06.12 05:00 2013.06.12 2013.06.13
Eddigi LNV cm 860 739 742 703 872 894 976 992 984
Dátum 2006.04.04 1965.06.18 1965.06.18 1965.06.18 1965.06.18 1965.06.19 1965.06.20 1965.06.19 1965.06.19
LNV meghaladás cm 31 27 13 18 19 22 13 -15 -20
A rendkívüli áradás a folyó magyarországi szakaszát május végén érte el. A magyar FelsıDunán ugyancsak eddig nem tapasztalt magasságú vízállásokat észleltek, 25-44 cm-rel a korábbi LNV értékek fölött. Lefelé haladva az árhullám fokozatosan lapult, de még így is LNV-t meghaladóan tetızött egészen Bajáig. A Budapest alatti mederszakasz fı vízmércéin a tetızések alakulását az 1. táblázat foglalja össze. A Dunaföldvár-déli országhatár közötti szakaszon a kezdeti állapotnak tekinthetı 35-40 %-os mederteltségre érkezett az árhullám. A 16 napig tartó áradó ágat követıen Bajánál június 12-én tetızött a folyó.
3. Az árhullám tetızésének elemzése Baján és a fölötte lévı mércéken a korábbi, 1965. évi LNV-t meghaladóan tetızött az árvíz. Budapesten és fölötte 2006. és 2002. évi LNV-k dıltek meg ismét. Ugyanakkor Dunaszekcsın 15 cm-rel, Mohácson 20 cm-rel a régi (1965-évi) LNV alatt tetızött az árhullám. E jelenség okának vizsgálatához vessünk egy pillantást az elmúlt 60 év kiemelkedı árvizeire. Az 1. ábrán 1 éven belüli idıskálán, de azon belül a tényleges megjelenésük szerint ábrázoltuk a nagy árvizek Baján észlelt vízállás idısorait, 1954-2013. között. Szembetőnı, hogy az 1965. évi árvíz szinte a teljes idıtartományt átfogja, láthatóan óriási tömege mellett karcsúnak tőnik a többi árhullám. Itt csak a csúcsát elemezve megállapíthatjuk, hogy bajai harmadfoknak megfelelı 900 cm fölött 23 napig, 950 cm fölött 10 napig, 970 cm fölött 5 napig tartózkodott a víz. (Hasonló idıtartamok a 2013. évi árvíznél rendre: 7,5; 4,5 és 3 nap). Még az ötnapos idıtartam is hosszabb annál, amennyi idı alatt szakaszunkon végighalad a víz. Az 1965. évi árhullámnál ez azzal járt, hogy a hullámtérnek volt ideje teljesen feltöltıdni és az árhullám további tározódására nem volt tér, tehát az elhúzódó tetızés idıszakában permanenshez közeli állapot alakult ki. Vagyis közel azonos vízhozamokat vitt a teljes szakasz. Az árvízi vízhozammérések tekintetében 1965-ben Baja kitüntetett helyzetben volt, nagy gyakorisággal számos mérést végeztek. A legnagyobb megmért vízhozam 8130 m3/s volt. A fentiek alapján azt feltételezhetjük, hogy ez a hozam a teljes Duna-szakaszunkon hasonló volt, számottevı csökkenés nélkül. Ezt a 2. táblázat adatai igazolják is, a Budapesten és Baján mért csúcshozam csaknem azonos volt. Kiemelkedı árhullámok összevetése (1954-2013.) Duna - Baja 1000 900 800
Vízállás, cm
700 600 500 400 300 200 100 0 03.01
1954.
03.31
05.01
1965
05.31
2002.
07.01
2006
2010
07.31
Idı
1. ábra. 6 évtized nagy árhullámainak alakulása a Duna bajai szelvényében.
2013
08.31
Magyar Hidrológiai Társaság XXXII. Országos Vándorgyőlés - Szeged, 2014. július 2-4.
2. táblázat. A nagy árhullámok megmért tetızı vízhozamai a Dunán és egyidejő vízhozamok a Dráván
Állomás
1965. június.
2002. 2006. április. 2010. június. 2013. június. augusztus. Q, m3/s
Budapest
8940
8920
Dunaújváros
8400
8510
8130
9036
Dombori
7710
8370
8110
8837
7520
8200
7740
8575
Baja
8180
8130
9505
Dunaszekcsı
8300
Mohács Drávaszabocs
7370
8050
~1350 (egyidejő)
7500
8300 ~850 (egyidejő)
Ellapulás mértéke Budapest és Baja között, m3/s 50
1420
720
930
A 2013-as árhullámnál (és hasonlóképpen a korábbi, karcsú árhullámoknál) jobban érvényesülhetett úgy a fımeder, mint a hullámtér transzformáló hatása. Így ahhoz, hogy az árhullám Baján a korábbi LNV-t meghaladó értékkel vonuljon le, az 1965. évit számottevıen meghaladó csúcshozamokra volt szükség. Ez a 2. táblázat adatai alapján teljesült is. Szakaszunk felsı határához 600-700 m3/s-mal magasabb tetızı vízhozam érkezett, mint 1965-ben. Abban, hogy az LNV meghaladása Bajánál „csak” 13 cm volt, annak is szerepe lehetett, hogy a meder vízszállítása mérsékelt növekedést mutat az ismert medersüllyedési folyamatok következtében (Baja környezetében 1965. óta 80-90 cm, részletesebben lásd a 4.2 alatt) A Baja alatti szakaszon a csúcshozam csökkenése (az árhullám lapulása) ellenére valamivel magasabb vízhozamokat mértünk, mint ami az 1965. évire feltételezhetı (1965-re nincs mért adat). Az, hogy ezen a szakaszon a tetızı vízállás 15-20 cm-rel elmaradt az LNVtıl, részben ugyancsak a medersüllyedés „javára” írható. E mellett az árhullám levonulása szempontjából kedvezı volt a szerb Duna szakasz alacsony mederteltsége is. 1965-ben a Dráván is árhullám vonult le a dunai árvízzel egy idıben, aminek számottevı visszaduzzasztó hatása lehetett (lásd a 2. táblázat adatait). A Veránkai nyárigát átszakadásának hatása Az árhullám legmagasabb vízállása Bajánál a vártnál kissé hamarabb, június 12-én hajnalban, a tetızési idıszak kezdetén állt be. A jelenség hátterében a bajai mércétıl 7 km-re északra lévı Veránka-szigeten lévı nyárigát átszakadása áll (a nyárigát helyzetét lásd az 5. ábrán). A Veránkai nyárigát mintegy 275 ha nagyságú területet védett. A gát szakadása 2013. 06.12-én hajnalban következett be a terület északi oldalán. A környékbeli mérések alapján a területen legalább 2,3 m átlagos elöntési vízborítást feltételezhetünk, tehát a beömlı víz
1025
750
1000
725
975
700
950
675
Becsült tetızés szakadás nélkül 925
vízállás, Érsekcsanád, cm
vízállás, Baja, cm
térfogatát 6,3 millió m3-nek számíthatjuk. A feltöltéshez szükséges víz nagy része a gemenci hullámtérbıl származott, de az esemény a fımederben is okozott néhány cm-es vízszíncsökkenést, ami jól látszik a közeli vízmércék idısorán (2. ábra). Egyúttal a tetızés idıpontja néhány órával elıbbre került az „eredeti” helyzethez viszonyítva. A vázlatos rekonstrukció alapján azt feltételezhetjük, hogy a szakadás nélkül a tetızés Bajánál 1-2 cm-rel magasabban és 6-8 órával késıbb következett volna be.
650
Regisztrált vízállások, Baja Észlelt vízállások, Érsekcsanád
900 2013.06.09
2013.06.10
2013.06.11
2013.06.12
2013.06.13
2013.06.14
2013.06.15
625 2013.06.16
Idı
2. ábra. Az árhullám tetızı értékeinek alakulása a veránkai nyárigát szakadásának következményeként.
4. A meder és a hullámtér vízszállító képességének vizsgálata A vízállás és vízhozam kapcsolatának idıbeli változása alapján következtethetünk arra, hogy a meder és azzal együtt a hullámtér vízszállító képessége változik-e kedvezı, vagy kedvezıtlen irányba. A következıkben az utóbbi 6 évtized nagy árvizei mérési adatainak felhasználásával, a Duna-szakaszunkon mőködı állami fımércékre szerkesztett kétváltozós vízhozamgörbék alakulását vizsgáljuk meg. 4.1. Paks és Dombori Paks ugyan nem hivatalos vízhozam-nyilvántartó állomás, de ennek ellenére elegendı információ állt rendelkezésre kétváltozós összefüggések szerkesztésére. A 3. ábrán csak az idıszakot jellemzı szélsı görbéket, valamint az árvizek során végzett mérések eredményeit ábrázoltuk a vízjárás felsı tartományára. A görbék egyértelmő jobbra-tolódása a mérce környezetében (legnagyobb mértékben fölötte, Dunaföldvár térségében) bekövetkezett medersüllyedés következménye. Itt nem részletezve a problémát, az látható, hogy a felsı tartományban a görbék összesimulnak, tehát a medersüllyedés az árvízi vízszállító képességet csak mérsékelten befolyásolja. Összhangban az árvízi mérések eredményeivel, az árvízi tartományban a vízszállító képesség mérsékelt növekedése állapítható meg. Ugyanakkor feltételezhetı, hogy a kritikus magasságban a görbék összesimulásával ez a hatás eltőnik. A Dombori állomás régi vízhozamgörbéin a felsı tartományban mutatkozik ugyan némi szerkesztési bizonytalanság, de összességében hasonló megállapítást tehetünk, mint Paks esetében (4. ábra).
Magyar Hidrológiai Társaság XXXII. Országos Vándorgyőlés - Szeged, 2014. július 2-4. 950
Vízhozamgörbék nagyvízi tartományának és az árvízi mért vízhozamok összevetése 900
Duna - Paks Vízállás (cm)
Törzsszám: 000549 850
800
750
QH görbe 2011700
QH görbe 1952-57 1954. júliusi mérések
650
2002. aug. mérések 2010. júniusi mérések Megjegyzés: az 1965. évi árvíz során nem voltak árvízi mérések
600
550 4500
5000
5500
6000
6500
7000 3 Vízhozam (m /s)
7500
8000
2013. június
8500
9000
9500
3. ábra. A kétváltozós vízhozamgörbék és az árvízi vízhozammérések eredményeinek alakulása a Duna-Paks állomáson. 1000
950
Vízhozamgörbék nagyvízi tartományának és az árvízi mért vízhozamok összevetése
Duna - Dombori Törzsszám: 000550
Vízállás (cm)
900
850
800
750
QH-(1954-1955) 700
QH-(2006-) 1954. júliusi mérések
650
2006. áprilisi mérések 600
2010. júniusi mérések 2013. júniusi mérések
550
500 3500
Megjegyzés: az 1965. évi árvíz során nem voltak árvízi mérések
4000
4500
5000
5500
6000
6500 7000 3 Q (m /s)
7500
8000
2002. augusztusi mérések
8500
9000
9500
10000
4. ábra. A kétváltozós vízhozamgörbék és az árvízi vízhozammérések eredményeinek alakulása a Duna-Dombori állomáson.
4.2. A Baja-környéki mederszakasz A Baja-környéki szakasz vízvezetı képességének alakulásában köztudottan jelentıs szerepet játszik a gemenci hullámtér, amely mintegy 30 km hosszúságban kíséri a folyót (5. ábra). Jellemzı szélessége 7-9 km. Becsült befogadó képessége a 2013. évi árhullám tetızı vízállásszintjeivel számolva mintegy 400 millió m3. Baja magasságában a hullámteret kelet-nyugati irányban átmetszi az 55 sz. fıút és az azzal párhuzamosan futó vasútvonal. Ezeken a víz csak 4 hullámtéri hídnyíláson juthat át. Így a teljes bajai vízhozamot a fımederben levonuló víz és a hullámtéri hidak alatt átfolyó víz összege adja. A hullámtér – természetes árvízi tározóként mőködve – segíti a nagy árhullámok ellapulását, ugyanakkor, a vegetáció pillanatnyi állapotának megfelelı hidraulikai érdesség függvényében, lassíthatja a víz levonulását.
Veránka, nyárigát
5. ábra. A gemenci hullámtér és a hullámtéri hídnyílások helye az 55. sz. fıút mentén.
Magyar Hidrológiai Társaság XXXII. Országos Vándorgyőlés - Szeged, 2014. július 2-4. Az 1965. évi árvíz során számos mérést végeztek a hullámtéri hidaknál, amelyek felhasználásával az átvezetett vízhozamot összefüggésbe lehet hozni a bajai vízmérce észlelt vízállásaival (6. ábra). Több évtizednyi kihagyás után (amely évtizedekben az árvizek is ritkábbak voltak) 2002. óta részletes mérésekkel követjük a 4 hullámtéri híd által átvezetett hozamokat. Az elmúlt évtizedekben felnövekvı és erısödı növényzet volt tapasztalható a hidak környezetében. A romló átfolyási viszonyokat a mérési eredmények is jelezték. A 2002. évi, augusztusi árhullámnál a mérési pontok balra mozdultak. A 2006-os tavaszi árvíz során kedvezıbb eredményeket tapasztaltunk, ami azzal magyarázható, hogy a levonulás idıszakában a növényzet még nem volt kilombosodva. Ugyanakkor a 2009. és 2010. évi (nyári) árhullámok mérési eredményei a vízemésztı képesség további romlását mutatják. 1050
Baja - hullámtéri hidak összesített vízhozamgörbéje
1000
Vízállás, cm
950 900 850
2002 2006 2009 2010 1965 2013
800 750 700 0
200
400
600 800 Vízhozam, m3/s
1000
1200
6. ábra. A Baja-Bátaszéki (55 sz. út) hullámtéri hídjainak összesített vízhozamgörbéje az árvízi mérések eredményeivel. 2011-2012-ben kezdeményezésünkre a Gemenc ZRT a hidak felvízén és alvízén ritkította az erdıt és eltávolította az aljnövényzetet. A 6. ábrán feltüntetett adatok igazolják, hogy ez erısen hozzájárult ahhoz, hogy a 2013. évi méréseink az 1965. évi mérésekhez jól illeszkedı eredményeket mutatnak, különösen az árvíz tetızésének tartományában. Ez egyúttal arra is rámutat, hogy a hidak környezetének állapotát szükséges a jelenlegi tisztított állapotban folyamatosan fenntartani, sıt, a hullámtér tágabb területeire kiterjedıen, az árvízi áramlási irányok figyelembe vételével kialakított és fenntartott vízvezetı sávokkal a vízvezetı képesség feltehetıen tovább is javítható lenne. A 7. ábrán az utolsó 6 évtized jellemzı kétváltozós vízhozamgörbéit ábrázoltuk a bajai szelvényben. Az ábrán a görbék jobbra-tolódása látható. A kisvízi-középvízi tartományban ennek oka egyértelmően az ismert medersüllyedés, a kis-, középvízi meder beágyazódási folyamata. Az árvízi tartományban ezt tovább módosítja a hullámtér esetleges feltöltıdésének hatása, valamint az, hogy az árvíz jelentkezésekor milyen hidraulikai érdességet (benıttséget) mutat a hullámtér. Így pl. a 2002-2005-ben érvényesnek tekinthetı görbét követıen – amit a 2002. augusztusi árvíz figyelembe vételével szerkesztettünk – a 2006. évre szerkesztett görbe
felsı végét jobbra kellett mozdítanunk a 2006. áprilisban kedvezıbb hullámtéri állapotok miatt. A 2010. júniusban jelentkezı árvízkor a görbe felsı vége balra mozdult. Ettıl némileg kedvezıbb állapotokat mutatnak a 2013. évi mérések, aminek oka, hogy az 55-ös út hullámtéri hídjainak környezetében megtörténtek a fentebb említett jelentıs erdészeti tisztítási munkák. 1050 1000
Vízhozamgörbék idıbeli változásai
950 900 850
Duna - Baja Törzsszám: 001344
800 750
Vízállás (cm)
700 650 600 550 500 450
QH-(1945-1955)
400
QH-(1965)
350 300
QH-(2002-2005)
250
QH-(2006-2009)
200 150
QH-(2010- )
100 50 0 500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
9000
3
Vízhozam (m /s)
7. ábra. A kétváltozós vízhozamgörbék alakulása a Bajánál. A 8. ábrán a vízhozamgörbék felsı tartományát és a nagy árvizek során végzett vízhozammérések eredményeit ábrázoltuk. Látható, hogy az 1965. évi árvíz pontjai a lassúbb emelkedés, illetve a többszöri áradás-apadás miatt nem alkotnak szabályos hurokgörbét, hanem a szóródnak a vízhozamgörbe körül. A többi árvízhez kapcsolódó mérések eredményei többé-kevésbé szabályos hurokgörbékbe rendezıdnek.
4.3. Mohács A vízállás-vízhozam kapcsolat Mohácsnál is hasonló viselkedést mutat, mint amit a fölötte lévı állomásoknál megállapíthattunk: a görbék jobbra tolódása látható, a vízszállító képesség kismértékő növekedését jelezve. Az árvízi hurkok ingadozásait tekintve az is látható, hogy a vízszállító képességet a szezonalitás is számottevıen befolyásolhatja (9. ábra).
Magyar Hidrológiai Társaság XXXII. Országos Vándorgyőlés - Szeged, 2014. július 2-4. 1000
Vízhozamgörbék nagyvízi tartományának és az árvízi mért vízhozamok összevetése
Vízállás (cm)
950
Duna - Baja Törzsszám: 001344
900
850 QH-(1945-1955) QH-(1965) QH-(2006-2009)
800
QH-(2010-) 1965. júniusi mérések 2002. augusztusi mérések 750
2006. áprilisi mérések 2010. júniusi mérések
Megjegyzés: az 1954. évi árvíz során nem voltak árvízi mérések
2013. júniusi mérések
700 3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
3
7000
7500
8000
8500
9000
9500
10000
Q (m /s)
8. ábra. A kétváltozós vízhozamgörbék és az árvízi vízhozammérések eredményeinek alakulása a bajai vízmérce árvízi tartományában.
1000
Vízhozamgörbék nagyvízi tartományának és az árvízi mért vízhozamok összevetése 950
Vízállás (cm)
Duna - Mohács 900
Törzsszám: 000831
850
800
QH-(1954-55)
750
QH-(2011-) 700
1954. júliusi mérések
650
2002. augusztusi mérések 2006. áprilisi mérések 2010. júniusi mérések
600
2013. júniusi mérések
Megjegyzés: az 1965. évi árvíz során nem voltak árvízi mérések
550 3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
9000
Q (m3/s)
9. ábra. A kétváltozós vízhozamgörbék és az árvízi vízhozammérések eredményeinek alakulása a mohácsi vízmérce árvízi tartományában.
5. Összefoglalás, következtetések A fentebb bemutatott eredmények az alábbi következtetésekre vezetnek: -
-
-
-
A középvízi meder süllyedése némiképp ellensúlyozza a hullámtér (pontosan nem ismert) feliszapolódásának és a vegetáció erısödésének hatását. Viszont a meder-süllyedés hatásaként jelentkezı vízszállító képesség növekedés – ami a középvízi mederben még számottevı – a teljes hullámtéri mederben, a vízállások emelkedésével fokozatosan csökken, kritikus vízállás magasságoknál esetleg el is tőnik. A hullámtéren a növényzet által meghatározott hullámtéri érdesség – ami nagymértékben a szezonalitás függvénye is – jelentısen befolyásolja a tetızések alakulását. További vízvezetı sávok kialakítása és fenntartása kívánatos. A gemenci hullámtéri hídnyílások és azok környezetének állapota szintén alapvetıen befolyásolja a tetızések alakulását. A hídnyílások rendszeres tisztítását alapkövetelményként kell kezelni. A 2013. júniusi árhullámot ugyan több tekintetben rendkívüliként jellemeztük, az árvíz kialakulásának körülményeit elemzı – itt részleteiben nem tárgyalt – meteorológiai és hidrológiai vizsgálatok arra mutattak rá, hogy ezzel a Duna-vízgyőjtı még nem érte el „árvízi teljesítıképességének” határait. Mind a lehulló csapadék mennyiségét, mind pedig annak területi eloszlását illetıen elıfordulhatnak olyan kis valószínőségő, de reálisnak tekinthetı hidrometeorológiai körülmények, amelyek még magasabb tetızı hozamot és nagyobb tartósságot eredményezhetnek.
Az Alsó-Duna-völgyi Vízügyi Igazgatóság kezelésébe tartozó Duna-szakaszon az árvízi fıvédvonal magassága és keresztmetszeti méretei jellemzıen kielégítik az elvárt követelményeket. Ugyanakkor a hullámtéren fokozott és rendszeres figyelmet igényel a nagy árvizek levezethetıségének biztosítása. Ez a nagyvízi mederkezelési tervezés fontosságát és aktualitását erısíti. A feladat végrehajtása az Országos Vízügyi Fıigazgatóság koordinálásával és a vízügyi igazgatóságok aktív közremőködésével folyamatban van. Baja, 2014. május.
Dr. Goda László ADUVIZIG
[email protected]
