A VÍZJÁRÁSI SZÉLSŐSÉGEK NÉHÁNY JELLEMZŐJE A DUNA MAGYARORSZÁGI SZAKASZÁN Dr. Konecsny Károly Országos Vízügyi Hatóság, Budapest
[email protected] Kivonat: A Duna nagyvízi és kisvízi időszakainak vizsgálatát a nagymarosi és bajai vízrajzi állomásokra vonatkozóan egyaránt rendelkezésre álló 84 év (1930-2013) hosszúságú vízállás és vízhozam adatok alapján vizsgáljuk. Értékeljük a hidrológiai statisztikai jellemzőket, az előfordulási gyakoriságokat, a sokévi változási tendenciákat, az éven belüli eloszlásban bekövetkezett változásokat. Elemezzük az évi minimális és maximális vízállás-, illetve vízhozam idősorok lineáris trendjét, az idősorok variációs tényezőjét (Cv), a vízállás és vízhozam szélsőségességi mutatóit.
1. BEVEZETÉS A Duna vízgyűjtője, és ezen belül Magyarország mérsékelt szárazföldi éghajlati fekvése, átmeneti jellege következtében egyaránt ki van téve a szélsőséges víztöbblet és szélsőséges vízhiány káros következményeinek. Az éghajlatváltozással kapcsolatban várhatóan bekövetkező változások (szélsőséges időjárási események gyakoriságának növekedése) következtében, a XXI. század végéig a vízjárási szélsőségek fokozódni fognak (Somlyódi et al. 2010), a felszíni vízkészletek területi és időbeni eloszlása várhatóan egyre kedvezőtlenebbé fog válni, továbbá a vízkárelhárítási, beavatkozások szükségessége, költségigénye nőni fog. A szélsőséges jelenségek hatékonyabb kezelése érdekében, illetve a szükséges intézkedések megalapozásához a múltbeli vízjárási jelenségeket minél pontosabban, részletesebben meg kell ismernünk. Különösen érvényes ez az igény az ország legnagyobb felszíni vízkészletével rendelkező Duna esetében.
1. ábra A Duna vízgyűjtő (bal), valamint Nagymaros és Baja vízrajzi állomások (jobb) földrajzi helyzete a Kárpát-medencében A Duna vízjárását az árhullámok kialakulásának ideje és táplálása, illetve a vízállás/vízhozam idősorok statisztikai vizsgálata alapján több magyarországi (Lászlóffy 1934, Pécsi et al. 1960, Bulla 1962, Nováky 1983, Lovász 1985, 1997, Gilyéné Hoffer 1994, Bárdossy-Molnár 2002, Kovács 2009, Konecsny 2011, Konecsny-Nagy 2014) és külföldi (Pardé 1957, Újvári 1964, 1967, RZD 1986, Pekarova, Belz et al. 2004) kutató értékelte. A hazai vizsgálatok az általános vízjárási jellemzők ismertetése mellett megállapították, hogy
változások mutathatók ki a Duna hazai szakaszán a jellemző vízállások hosszú idejű idősorában, ami jelentős mértékben a medermélyülés következménye. A kutatók többsége szerint, az észlelt időszakban lényegesen nem változott a közepes vízhozam (Gillyénné Hofer 1994, Pekarova-Pekar 2005, Pekarova et al. 2008). Ha azonban a nagyvizeket és kisvizeket tekintjük, számottevő változások figyelhetők meg (Konecsny 2011, Konecsny-Nagy 2014). Az évi lefolyás éven belül számottevően átrendeződött, aminek következtében a télitavaszi hónapok (november-április) lefolyása növekedett, a nyári hónapoké (május-augusztus) csökkent, illetve egyre gyakrabban jelennek meg kisvízi jelenségek az év meleg időszakában (Lovász 1986, Gillyénné Hofer 1994, Pekarova et al. 2008, Konecsny 2011). A magyarországi Duna szakaszon a gyakran kialakuló árvízi veszélyhelyzetek miatt, az árhullámokkal kapcsolatos hidrológiai vizsgálatok a kutatók érdeklődésének előterében állnak. Az utóbbi évtizedekben a nagy dunai árvizekre vonatkozóan számos hidrológiai vizsgálat készült (Lászlóffy-Szilágyi 1955, Serf-Sík 1955, Body et al. 1966, Szlávik 2006, Katona et al 2013, Konecsny-Nagy 2013). Tekintettel a szélsőségen száraz időszakokban kialakuló vízhiányra és a növekvő vízkészlet igényekre, a vízgazdálkodási tevékenység hatékonyságának növelése céljából szükségesek a kisvízi vízjárással, vízhiányos időszakokkal kapcsolatos ismeretek is. A magyarországi Országos Vízgazdálkodási Kerettervekben (OVF-VIZITERV 1954, OVF 1965, OVH 1984), és Magyarorszá, illetve a Duna vízgyűjtő vízgyűjtő-gazdálkodási tervében (VKKI 2009, ICPDR 2009) is vannak a kisvízi vízkészletre vonatkozó adatok, de az utóbbi években részletes statisztikai elemzések készültek a kisvízi események jellemzőiről, a kisvízhozamok időbeni alakulásáról (Konecsny 2011, Konecsny-Bálint 2011, Konecsny-Nagy 2014). Jelen tanulmányunkban sokévi mérési adatok feldolgozása alapján a vízjárás egyik fő tulajdonságát a vízjárási szélsőségek néhány jellemző paraméterét vizsgálatuk. Vízjárási szélsőség alatt az átlagos értékektől való jelentős eltérést (adott küszöbérték feletti), a közepesnél jelentősen nagyobb vizeket, vagyis árhullámokat, illetve a közepesnél jelentősen kisebb (adott küszöbérték alatti) vizeket, azaz vízhiányos, kisvizes időszakokat értünk. Az árvizek időben változó hidrológiai statisztikai mutatói, az árhullám maximuma (vízállás/vízhozam/víztömeg), maximum küszöbérték feletti (készültségi szint) mértéke, gyakorisága, tartóssága. A kisvízi hidrológiai statisztikai paraméterek: a minimális vízállás/vízhozam/víztömeg, a minimális fajlagos lefolyás, a minimális küszöbérték alatti kisvízi időszak (kisvízi esemény), gyakorisága, tartóssága, víztömeghiánya. A kisvizekkel összefüggésben alkalmazott egyszerű szélsőségességi mutatók a minimális vízhozamok mértéke, a kisvízi időszakok hossza, száma, gyakorisága, víztömeghiánya. Az arányszámok alapján meghatározható szélsőségességi mutatói, a vízállás szélsőségességi mutatói (Hmax-Hmin) és a vízhozamok szélsőségességi mutatói (Qmax/Qmin). 2. A DUNA FŐ VÍZRAJZI ÉS HIDROLÓGIAI JELLEMZŐI A Duna vízgyűjtőterülete a két vizsgált szelvény, Nagymaros (183.534 km2) és Baja (208.282 km2) vízmércék között 24.748 km2-el nő. A Duna Nagymaros felett jellemzően hegy- és dombvidéki területeken halad át, míg a Dunakanyar alatti szakaszon már síkvidéki területeken. A Duna-völgy hegyvidéki szakasza a teljes vízgyűjtő mindössze 36 %-át teszik ki, de 75 %-kal járul hozzá a Duna torkolati vízhozamához (Újvári 1964). A vizsgált, döntően síkvidéki 216 km hosszú szakaszon, a legnagyobb csatlakozó mellékvízfolyás a Balaton vizét is levezető Sió csatorna vízrendszer (14.728 km2). A magyarországi 417 km hosszú szakasz nagyobb léptékű szabályozása a XVIII. században kezdődött, ami folytatódott a XIX. és XX. században. A szabályozás indoka a
hajózhatóság megteremtése, és a jeges árvizek okozta károk megelőzése volt. A szabályozás nem csak a középvízi mederre, hanem a nagyvízi mederre is kiterjedt, azaz megindult az ármentesítés is. Napjainkra a hazai szakaszokon a főág és mellékágak árvízvédelme - a magasparti szakaszok kivételével - kiépült. A Dunán Nagymaros felett 32 völgyzárógát épült, a mellékfolyókon többszáz (Stancikova Alzbeta 2001, Pasoi 2004). 1992-től a Bősi (Gabcikovo) vízi erőmű és a kapcsolódó víztározó (196 millió m 3) hatása is számottevő. A magyarországi szakasz vízjárását tehát, a szabályozási, töltésezési, víztározási, vízhasználati tevékenységek befolyásolták. A vízjárás fő jellemzőit azonban döntően továbbra is a hegy- és dombvidéki csapadék és a lefolyás (mennyisége, területi és időbeni eloszlása) határozza meg. 1. Táblázat A vizsgált vízmércék morfometriai adatai, készültségi szintek, észlelési időszakok Vízmérce szelvény Nagymaros Baja
Távolság torkolattól (fkm) 1694,6 1478,7
Vízgyűjtő- Vízmérce terület "0" (mBf) (km2) 183 534 99,428 208 282 80,990
Árvízvédelmi készültségi szintek I. fok II. fok III. fok 520 620 670 700 800 900
Észlelt idősor hossza* H (cm) Q (m3/s) 1876 1883 1901 1930
Megjegyzés *MAHAB adatbázisban fellelhető adatok A Duna magyarországi felső és alsó szakaszára vonatkozóan a leghosszabb közös, folyamatos és megbízható napi gyakoriságú vízrajzi adatsorokkal a nagymarosi és a bajai vízmércék rendelkeznek. A Magyar Hidrológiai Adatbázisban (MAHAB) a vízállás adatok több mint 100 évre vonatkozóan, 1876-tól (Nagymaros), illetve 1901-től (Baja) találhatók meg, de a napi vízhozam adatok is több mint 80 évre, 1883-tól, illetve 1930-tól érhetők el (1. Táblázat). Dolgozatunkban azt a célt tűztük ki, hogy a két folyó vízjárási szélsőségeinek fő jellemzőit és időbeni változási tendenciáit vizsgáljuk, és hasonlítsuk össze a leghosszabb adatsorokkal rendelkező közös időszakra (1930-2013) a Duna Nagymaros és Duna Baja vízrajzi állomások tekintetében. Vizsgálatainkat a 84 éves időszakra, valamint ezen teljes időszakon belüli két 42 éves és négy 21 éves részidőszakokra is elvégeztük. 3. A VÍZÁLLÁSOK A nagymarosi vízmércén eddig észlelt legkisebb vízállás Hmin aa = -53 cm volt (98,898 mBf), a maximális vízállás Hmax aa= 751 cm (106,938 mBf), tehát a sokévi maximális vízjáték 804 cm. Bajánál az eddig észlelt legkisebb vízállás Hmin aa= 51 cm volt (81,500 mBf), a maximális vízállás Hmax aa=989 cm (90,880 mBf), tehát a sokévi maximális vízjáték 938 cm. A vizsgált teljes időszakra (1930-2013), a két egyenként 42 éves részidőszakra (19301971, 1972-2013), és a négy egyenként 21 éves részidőszakra (1930-1950, 1951-1971, 19721992, 1993-2013) vonatkozóan meghatározott sokévi közepes vízállás (Hm aa), sokévi maximális vízállás (Hmax aa), és sokévi minimális vízállás (Hmin aa) értékeket a 2. Táblázatban foglaltuk össze. A részidőszakokra számolt sokévi jellemző vízállás adatok azt mutatják, hogy Nagymarosnál az időszak elején jóval magasabbak voltak a közepes és kisvizek szintjei, mint az utóbbi évtizedekben. A sokévi maximumokat mindkét vízmércénél 2013-ban észlelték és általában a maximumok esetében mind a két szelvénynél az utóbbi 21 évben mérték a legmagasabb értékeket. Bajánál azonban az ingadozások mellett viszonylag stabilabbak a vízállások. Az eddigi legkisebb vízszinteket mindkét szelvénynél 2003-ban mérték.
2. Táblázat Jellemző sokévi vízállások és a vízjárás szélsőségességét mutató paraméterek a vizsgált két vízmérce szelvénynél az 1930-2013 időszakban és a részidőszakokban Vízmérce
Hm aa (cm) 189 229 149 230 229 154 144 345 346 345 297 395 349 340
Időszak
Nagymaros
Baja
1930-2013 1930-1971 1972-2013 1930-1950 1951-1971 1972-1992 1993-2013 1930-2013 1930-1971 1972-2013 1930-1950 1951-1971 1972-1992 1993-2013
Hmax aa (cm) 751/2013 682/1965 751/2013 659/1942 682/1965 634/1991 751/2013 989/2013 976/1965 989/2013 958/1956 976/1965 906/1975 989/2013
Hmax m aa 476 482 469 479 484 433 506 715 690 740 629 752 703 777
Hmin aa (cm) -53/2003 33/1947 -53/2003 33/1947 47/1971 -27/1992 -53/2003 51/2003 74/1947 51/2003 74/1947 88/1953 66/1992 51/2003
Hmin m aa
Hmax aa -Hmin aa 804 649 804 626 635 607 804 938 902 989 884 888 840 938
47 90 5 90 90 18 -8 127 120 134 73 167 144 124
Hmax aa - sokévi maximális vízállás; Hmin aa - sokévi minimális vízállás
A Duna Nagymaros szelvénynél 1930-2013 között az évi közepes vízállások és az évi minimális vízállások közel 1,5 m-es csökkenését az intenzív medermélyülés okozta. (2. Táblázat, 2. ábra). A maximális vízállások trendje csak kismértékű emelkedést jelez. 1200
900
Nagymaros
800
Min
Átlag
Max
Baja
Min
1000
600
Max
y = 2,027x + 629,13
700
y = 0,2376x + 465,41
Átlag
800
500
600
400
y = 0,494x + 324,41
400
300
y = -1,549x + 254,98
200
y = 0,6403x + 100,04
200
y = -1,7221x + 120,58
0
2010
2005
2000
1995
1990
1970 1975 1980 1985
1955 1960 1965
1950
1945
1940
1935
1930
-100
0 -200 1930 1935 1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
100
2. ábra Az évi jellemző vízállások Nagymarosnál és Bajánál 1930-2013 között 900
900
Nagymaros
800 700
Min
Átlag
Max
700
y = 0,1965x + 477,42
Nagymaros
800
600
600
500
500
Min
Átlag
Max
y = 3,4581x + 395,03
400 300
100
2012
2007
1992
y = -1,4571x + 36,375
1987
1970
1965
1960
1955
1950
1945
-100
1940
-100
1935
0
1930
0
1982
100
y = -0,7466x + 165
200
y = -0,2202x + 94,472
1977
200
1972
300
2002
y = -0,1614x + 232,8
1997
400
1200
1200
Baja
Min
Átlag
Min
Baja
Max
Átlag
Max
1000
1000
y = 3,0939x + 673,77
y = 5,9787x + 561,72
800
800 600
600
y = 4,9246x + 240,33
y = -0,7396x + 360,5
400
400 y = 4,4699x + 24,302
2012
2007
2002
1987
1982
1977
1972
1970
1965
1960
1955
1950
1945
-200
1940
-200
1935
0 1930
0
1997
y = -1,3023x + 162,1
200
1992
200
3. ábra Az évi jellemző vízállások az 1930-1971 és 1972-2013 részidőszakokban A mederszabályozás, és a XX. század második felében végzett mederkotrás, a hordalék jelentős részének a folyó felső szakaszán létesült víztározókban való visszatartása miatt, a mederfenék szintje jellemzően 1,0-1,5 m mélyült, ami a kisvízszintek csökkenését is okozta. Bajánál 1930-2013 között, az évi közepes vízállások és az évi minimális vízállások kismértékben-, míg a maximális vízállások mintegy 2 m-el emelkedtek (2. ábra). Nagymarosnál az 1930-1971 közötti időszakban a vízállások tekintetében alig kimutatható változás, míg az 1972-2013 időszakban az évi közepes és évi minimális vízállás kismértékű csökkenést, az évi maximális vízállás számottevő emelkedést mutat (3. ábra). 900
900
Nagymaros 1930-1950
700
600
Átlag
Max
600
Max
y = -4,6961x + 536,13
400
y = -0,2481x + 232,78
300 200
y = -0,6364x + 235,62
300
200
y = -1,1338x + 102,14
100
y = -0,6714x + 97,195
900
600
Átlag
Max
500
400
400 300
300
y = -2,5169x + 181,88
200
1971
y = -1,0247x + 3,7476
2003
1992
1987
-100 1982
-100
1977
0
1972
0
1998
y = -3,4519x + 55,59
Max
y = -0,4662x + 148,84
200
100
100
Átlag
y = 6,2883x + 437,07
600
y = 0,3143x + 429,07
500
1966
Min
700
2013
Min
700
Nagymaros 1993-2013
800
2008
Nagymaros 1972-1992
1961
1951
1950
1945
1940
1935
0 -100
1930
0
1956
100
-100
800
Átlag
500
400
900
Min
700
y = 4,6481x + 427,68
500
Nagymaros 1951-1971
800
Min
1993
800
4. ábra Az évi jellemző vízállások Nagymarosnál az 1930-1950, 1951-1971, 1972-1992 és 1993-2013 részidőszakokban A négy egyenként 21 év hosszúságú részidőszakot tekintve az látható, hogy az évi kisvizek és közepes vízállások Nagymarosnál mind a négy részidőszakban csökkentek, míg a nagyvizek két részidőszakban (1930-1950, 1993-2013) emelkedtek, egy részidőszakban
(1972-1992) gyakorlatilag stagnáltak és egy részidőszakban (1951-1971) csökkenő tendenciát mutattak (4. ábra, 5. ábra). 1200
1200
Min
Baja 1951-1971
Baja 1930-1950 1000
Átlag
Max
1000 Min
Átlag
y = -5,7584x + 814,87
Max
800
800 y = 18,583x + 424,59
600
600 y = 0,7753x + 386,71
y = 10,612x + 180,46
-200 1951
1950
1940
1935
1971
-200
1966
0
1945
0
1930
y = 0,0052x + 167,42
200
y = 8,8558x - 24,081
1961
200
400
1956
400
1200
1200
Baja 1993-2013
Baja 1972-1992 1000
Min
Átlag
Max
y = -0,7805x + 712,06
800
1000
Min
Átlag
Max
y = 4,4922x + 727,68
800
600 y = -2,2494x + 374,08
y = -0,9636x + 350,46
400 y = -2,8922x + 175,77
200
2003
1993
1992
1987
-200
1982
-200
1977
0 1972
0
y = -1,8987x + 145,12
1998
200
2013
400
2008
600
5. ábra Az évi jellemző vízállások Bajánál az 1930-1950, 1951-1971, 1972-1992 és 19932013 részidőszakokban Bajánál 1930-1950 és 1951-1971 részidőszakokban – ellentétben a Nagymarosnál tapasztaltakkal – a közepes és kisvizek szintje emelkedett, míg 1972-1992 és 1993-2013 között csökkent. A nagyvizek tekintetében a Nagymarosnál ismertetettel megegyező lineáris trend volt kimutatható. 1400
Nagymaros
Baja 989 1037 976 943951947 958 912 906 875 886 870 842 810845 806 869 827
1200
1200
1000
1000
800
2010
2005
2000
1995
1990
1985
1980
1975
1970
2010
2005
2000
1995
1990
1985
1980
1975
1970
1965
1960
1955
1950
1945
0
1940
200
0 1935
400
200 1930
400
1965
600
1960
707
1955
634
1950
682
641
1945
659
1935
624
600
1930
800
751 713 677
1940
1400
6. ábra A II. fokú készültségi szint feletti (telt meder) évi maximális vízállások előfordulása A magas, azaz II. fokú árvízvédelmi készültségi szint feletti tetőzésű évi maximális vízállások száma növekedő tendenciájú (6. ábra). Nagymarosnál az 1930-1971 részidőszakban 4 db, 1972-2013 között 5 db, míg Bajánál 7 db, illetve 11 db. Különösen figyelemreméltó a változás mértéke, ha a 21 éves részidőszakokat tekintjük, hiszen az 19932013 közötti 21 évben volt a legtöbb II. fok feletti tetőzés, 7 db. (ez azonos az 1930-1971
közötti 42 évben bekövetkezett értékkel). Figyelemreméltó, hogy Nagymarosnál az 19651991 időszakban tehát több mint egy negyedszázadon keresztül nem következett be II. fokú készültségi szintet meghaladó vízállás, sőt négy évtizeden belül, ha eltekintünk az 1991. évi árhullám idején észlelt magas vízállásoktól, az 1965 és 2002. közötti közel négy évtized alatt mindössze egyszer (1991) fordult elő II. fok feletti vízállás. 1000
1000
Baja Hmax-Hmin
Nagymaros Hmax-Hmin
y = 1,3562x + 529,85
800
800
2010
2005
2000
1995
1990
1985
1980
1975
1970
1965
1960
1955
1950
1945
1940
1930
2010
2005
2000
1995
1990
1985
1980
1975
1970
1965
1960
0 1955
0 1950
200
1945
200
1940
400
1935
400
1930
600
1935
y = 1,9043x + 346,26 600
7. ábra Az évi maximális és minimális vízállások különbsége (Hmax-Hmin) Nagymarosnál és Bajánál 1930-2013 között A két kiválasztott állomásra vonatkozóan vizsgáltuk az évenként bekövetkezett szélső vízállások, azaz a maximális és minimális vízállások közötti különbségek (Hmax-Hmin) is mértékét. Az 1930-2013 közötti időszakban a nagymarosi vízmércénél az évi Hmax-Hmin értékek sokévi közepes értéke 427 cm volt, a szélső értékek 182 cm (1950) és 745 cm (2006) között változtak. Az évi Hmax-Hmin idősor emelkedő tendenciát mutatott (7. ábra). 1000
1000
Nagymaros 1972-2013
Nagymaros 1930-1971 800
800
2007
2007
2012
2002
1997
1992
1982
2002
1000
1977
1972
1970
1965
1960
0
1955
0 1950
200
1945
200
1940
400
1935
400
1930
600
600
1987
y = 4,7371x + 360,63
y = 0,4167x + 382,95
1000
Baja 1972-2013
Baja 1930-1971 800
800
2012
1997
1992
1982
1977
1972
1970
1965
0
1960
0 1955
200
1950
200
1945
400
1940
400
1935
600
1930
600
1987
y = 4,7371x + 360,63
y = 0,4167x + 382,95
8. ábra Az évi maximális és minimális vízállások különbsége (Hmax-Hmin) Bajánál 19301971 és 1972-2013 között
Az 1930-1971 időszakban a Hmax-Hmin idősor változási iránya kismértékben emelkedő, 1972-2013 között jelentősen emelkedő volt. A bajai vízmércénél az évi Hmax-Hmin értékek sokévi átlaga 587 cm a (1,6 m-el nagyobb, mint Nagymarosnál), és a szélső értékek 337 cm (1950) és 855 cm (2006) között változtak (8. ábra). A két részidőszakban a két vizsgált szelvénynél nagyjából megegyező volt a változás iránya és mértéke. 1000
1000
Nagymaros 1930-1950
Nagymaros 1951-1971 800
800 y = 5,7818x + 325,54
1971
1966
1961
0 1951
0
1950
200
1945
200
1940
400
1935
400
1930
600
1956
y = -4,0247x + 438,94
600
1000
1000
Nagymaros 1993-2013
Nagymaros 1972-1992 800
800
1992
2013
0 2008
0
2003
200
1993
200
1987
400
1982
400
1977
600
1972
600
1998
y = 6,9494x + 433,6
y = 3,7662x + 373,48
9. ábra Az évi maximális és minimális vízállások különbsége (Hmax-Hmin) Nagymarosnál az 1930-1950, 1951-1971, 1972-1992, 1993-2013 részidőszakokban 1000
1000
Baja 1930-1950
Baja 1951-1971
800
800
1966
1971
2013
1950
1000
2008
0
1956
0
1951
200
1945
200
1940
400
1935
400
1930
600
1961
y = -4,0247x + 438,94
y = 5,7818x + 325,54 600
1000
Baja 1972-1992
Baja 1993-2013
800
800
0 1998
0
1993
200
1992
200
1987
400
1982
400
1977
600
1972
600
2003
y = 6,9494x + 433,6
y = 3,7662x + 373,48
10. ábra Az évi maximális és minimális vízállások különbsége (Hmax-Hmin) Bajánál az 19301950, 1951-1971, 1972-1992, 1993-2013 részidőszakokban
A 21 éves részidőszakok vonatkozásában a Hmax-Hmin különbség a legnagyobb kb. 1,5 m-es emelkedő trendje mindkét szelvénynél az utolsó, 1993-2013 közötti 21 éves részidőszakban figyelhető meg (9. ábra, 10. ábra), ami az éven belüli maximális vízjáték növekedését, tehát a vízjárás szélsőséges jellegének fokozódását jelzi. 4. A VÍZHOZAMOK A Duna vízjárásának évenkénti szélsőségeit jelzi, hogy a nagyvízi években, pl. 2006-ban kiemelkedően magas maximális vízhozam értékek (Nagymaros 9070 m 3/s, Baja 8200 m3/s) következtek be, továbbá a tavaszi és nyári időszakokban egymást követték a jelentős árhullámok (11. ábra). A kisvízi években, pl. 1934-ben, az évi jellemző vízhozamok kicsik voltak, Nagymarosnál a minimum 874 m3/s volt, Bajánál 1190 m3/s. 10000
2006.
6000
XII.27
XI.27
X.28
VIII.29
VI.30
VII.30
XII.27
XI.27
X.28
IX.28
VIII.29
VII.30
VI.30
V.31
V.01
IV.01
0 III.02
0
I.31
2000
I.01
2000
V.31
4000
V.01
4000
2006 Qmed = 2620 m3/s Qmax = 8200 m3/s Qmin = 1100 m3/s
Q (m3/s)
Q (m3/s)
2006 Qmed =2500 m3/s Qmax =9070 m3/s Qmin = 978 m3/s
IV.01
6000
1934 Qmed = 1898 m3/s Qmax = 3220 m3/s Qmin = 1190 m3/s
1934.
III.02
2006.
8000
XII.14
8000
Duna Baja
1934 Qmed =1690 m3/s Qmax =4720 m3/s Qmin =874 m3/s
1934.
IX.28
Duna Nagymaros
XI.14
10000
11. ábra A napi közepes vízhozamok alakulása egy kisvízi évben és egy nagyvízi évben a Duna Nagymaros és Duna Baja vízmércéknél Az 1930-2013 időszakban Nagymarosnál a Duna sokévi közepes vízhozama 2306 m3/s, minimális vízhozama 586 m3/s (1947. november 4.), a maximális vízhozama 9630 m 3/s (2013. június 9.). Így tehát, a legnagyobb vízhozam 16-szor haladta meg a legkisebbet (1. Táblázat). Az évi kisvízhozam értékek változékonyságát mutató variációs tényező Cv=0,20, az évi közepes Cv=0,16, az évi maximális Cv=0,25. 3. Táblázat Jellemző sokévi vízhozamok és ezek szélsőségességét mutató paraméterek a vizsgált két vízmérce szelvénynél az 1930-2013 időszakban és a részidőszakokban Vízmérce
Időszak
Nagymaros 1930-2013 1930-1971 1972-2013 1930-1950 1951-1971 1972-1992 1993-2013 Baja 1930-2013 1930-1971 1972-2013 1930-1950 1951-1971 1972-1992 1993-2013
Qm aa (m3/s) 2306 2338 2274 2352 2325 2220 2328 2433 2515 2341 2510 2519 2301 2403
Cv 0,16 0,19 0,13 0,20 0,18 0,14 0,12 0,17 0,20 0,13 0,20 0,20 0,13 0,12
Qmax aa (m3/s) 9630/2013 8390/1940 9630/2013 8390/1940 8180/1965 8070/1991 9630/2013 8500/2013 7790/1965 8500/2013 6510/1945 7790/1965 6840/1975 8500/2013
Cv 0,25 0,23 0,27 0,25 0,22 0,26 0,26 0,22 0,20 0,23 0,17 0,21 0,21 0,22
Qmin aa (m3/s) 586/1947 586/1947 808/1972 586/1947 600/1964 808/1972 858/2003 680/1947 680/1947 902/2003 680/1947 734/1953 959/1983 902/2003
Cv 0,20 0,24 0,14 0,27 0,21 0,15 0,13 0,20 0,25 0,13 0,29 0,22 0,13 0,13
Qmax aa /Qmin aa 16,4 14,3 11,9 14,3 13,6 10,0 11,2 12,5 11,4 9,42 9,57 10,6 7,13 9,42
A bajai vízmércénél az 1930-2013 időszakban a folyó sokévi közepes vízhozama 2429 m3/s, minimális vízhozama 680 m3/s (1947. november 9.), a maximális vízhozama 8500 m3/s (2013. június 11-én 2006. április 7-én 8200 m3/s,). Ebben az évben a legnagyobb vízhozam 12-szor haladta meg a legkisebbet (3. Táblázat). Az évi kisvízhozam értékek változékonyságát mutató variációs tényező Cv=0,20, az évi közepes Cv=0,17, az évi maximális Cv=0,22. 0,3
0,3
Nagymaros Cv sokévi évi közepes vízhozam 0,20
0,20 0,14
0,13
19302013
19932013
19721992
19511971
19301950
0
19722013
0
19301971
0,1
19302013
0,1
19301971
0,12
0,13
0,12
19721992
0,13
0,20
19511971
0,16
0,20
0,17
19932013
0,2
19301950
0,18
19722013
0,19
0,2
Baja Cv sokévi évi közepes vízhozam
12. ábra Az évi jellemző vízhozam idősorok variációs tényezői (Cv) 1930-2013 között, valamint a 42 éves és 21 éves részidőszakokban A vizsgált időszakban, mindkét vízmérce szelvényben a legkisebb változékonysága az évi közepes vízhozamoknak volt (12. ábra), a legnagyobb változékonysága az évi maximális vízhozamokat jellemezte. A négy 21 éves részidőszak közül 1993-2013 és 1972-1992 között voltak jellemzőek a legkisebb Cv értékek, az évi közepes vízhozam idősorok esetében Cv=0,12, az évi kisvízállások esetében Cv=0,13 (3. Táblázat). Jóval nagyobb variációs tényezővel jellemezhetők az 1930-1950 közötti időszak (Cv=0,27, illetve Cv=0,29). Az évi maximális vízhozam idősorok vonatkozásában fordított a helyzet, a kisebb Cv értékek 19511971 (Nagymaros Cv=0,22) és 1930-1950 között (Baja Cv=0,17) voltak jellemzőek, a nagy értékek 1993-2013 között következtek be (Nagymaros Cv=0,26, Baja Cv=0,22). Az évi közepes és szélső vízhozam idősorokat vizsgálva, megállapítottuk, hogy Nagymarosnál és Bajánál is az 1930-2013 időszakban az évi közepes vízhozamok kismértékben csökkentek, a maximális és minimális vízhozamok emelkedtek (3. Táblázat, 12. ábra). A két vizsgált állomás adatsorait összehasonlítva, az 1930-1971 és 1972-2013 részidőszakokban jellemzően ellentétes irányú volt a változás (3. Táblázat, 13. ábra). 12000
12000
Nagymaros
Min
Átlag
Min
Baja
Max
Átlag
Max
10000
10000 y = 10,521x + 5202
8000
8000 y = 10,761x + 4782,4 6000
6000
4000
4000
y = -2,2277x + 2528
y = -0,7175x + 2336,6 2000
2000
y = 2,2032x + 920,02
y = 0,5918x + 1174,2
12. ábra Az évi jellemző vízhozamok Nagymarosnál 1930-2013 között
2010
2005
2000
1995
1990
1985
1980
1975
1970
1965
1960
1955
1950
1945
1940
1935
2010
2005
2000
1995
1990
1985
1980
1975
1970
1965
1960
1955
1950
1945
1940
1935
1930
1930
0
0
Ha az évi jellemző vízhozamok 21 évenkénti átlagait hasonlítjuk össze, Nagymarosnál a legkisebb 2117 m3/s tíz éves átlag az 1972-1992 időszakban következett be, míg Bajánál m3/s. A két vizsgált állomásnál a maximális évi vízhozamok és minimális évi vízhozamok tízévenkénti szélső értékei más és más évtizedre esik. 12000
12000
Nagymaros
Min
Átlag
Nagymaros
Max
10000 y = 0,7382x + 5517,2 8000
8000
6000
6000
Átlag
Max
4000 2000
12000
y = 0,6232x + 1069,7
2012
2007
2002
1997
1987
0
1982
1970
1965
1960
1955
1950
1945
1940
1935
0
1977
y = -2,8482x + 1005,4
1930
y = 4,9364x + 2167,7
1992
y = -1,4561x + 2369,6
2000
y = 50,281x + 4684,2
1972
4000
12000 Min
Baja
Átlag
Max
Min
Baja
10000
Átlag
Max
10000
8000
8000 y = 44,588x + 4372,3
y = 15,466x + 4816,1
6000
4000
4000 y = 2,3663x + 2463,6
2000
y = 3,0119x + 2287,4 2000
y = 0,8537x + 1163
0
y = -1,2531x + 1244,3
2012
2007
2002
1997
1992
1982
1977
1972
1970
1965
1960
1955
1950
1945
1940
1935
1930
0 1987
6000
Min
10000
13. ábra Az évi jellemző vízhozamok az 1930-1971 és 1972-2013 részidőszakokban 12000
12000
Min
Átlag
Max
Min
10000
10000
Nagymaros 8000 y = 56,481x + 4876,3 6000
Átlag
Max
Nagymaros
8000
y = -70,883x + 6348,3
6000 4000
y = -8,0792x + 1056
2000
12000
y = -1,6273x + 939,19
1966
1971
0
1961
1950
1945
1940
1935
1930
0
y = -3,0649x + 2358,5
1956
2000
y = -0,8312x + 2361
1951
4000
12000
Min
Átlag
Min
Max
10000
10000
Nagymaros 8000
Átlag
Max
Nagymaros
8000
y = 20,922x + 5020,3
6000
6000
4000
y = 9,2338x + 2118,4
2000
y = 0,8597x + 1069,1
0
4000
y = 87,195x + 5320,9 y = -0,4935x + 2333
2000
y = 1,5026x + 1071,2
2013
2008
2003
1998
1993
1992
1987
1982
1977
1972
0
14. ábra Az évi jellemző vízhozamok Nagymarosnál az 1930-1950, 1951-1971, 1972-1992 és 1993-2013 részidőszakokban
12000
Baja 1930-1950 10000
Min
Átlag
Max
8000 6000
y = 57,325x + 4336,1
4000
y = -0,4208x + 2514,8
2000
y = -13,883x + 1326,2
1950
1945
1940
1935
1930
0
12000
12000
Baja 1993-2013
Baja 1972-1992 10000
10000 Min
Átlag
Min
Max
8000
8000 y = -1,0649x + 4839,8
y = 70,377x + 5059,7
6000 4000
y = 2,5065x + 2375,3
y = -7,4156x + 2383
2000
y = -1,7922x + 1233,1
1993
2003
0
1992
1987
1982
1977
1972
0
1998
y = -6,0273x + 1287,5
2013
4000 2000
Max
2008
6000
Átlag
15. ábra Az évi jellemző vízhozamok Bajánál az 1930-1950, 1951-1971, 1972-1992 és 19932013 részidőszakokban Az évi maximális és minimális vízhozamok arányának időbeni alakulása 1930-2013 között Nagymarosnál kismértékű csökkenést, Bajánál alig érzékelhető növekedést jelez (16. ábra). 14
10
Nagymaros
12
Baja 8
10
y = 0,0028x + 4,3727
y = -0,0065x + 6,0319
6
8 6
4
4
2
2 0
2010
2005
2000
1995
1990
1985
1980
1975
1970
1965
1960
1955
1950
1945
1940
1935
1930
2010
2005
2000
1995
1990
1985
1980
1975
1970
1965
1960
1955
1950
1945
1940
1935
1930
0
16. ábra Az évi maximális és minimális vízhozamok aránya (Qmax aa/Qmin aa) 19302013 között 14
14
Nagymaros 1972-2013
Nagymaros 1930-1971
12
12 10
2012
2007
2002
1997
1992
1987
y = 0,044x + 4,4315
1982
0 1970
0 1965
2
1960
2
1955
4
1950
4
1945
6
1940
6
1935
8
1930
8
1977
y = 0,0114x + 5,8847
1972
10
10
10
Baja 1930-1971
8
Baja 1972-2013
8 y = 0,0034x + 4,4982
2012
2007
2002
1997
1992
1987
1982
1972
1970
1965
1960
0 1955
0 1950
2
1945
2
1940
4
1935
4
1930
6
1977
y = 0,0415x + 3,522
6
17. ábra Az évi maximális és minimális vízhozamok aránya (Qmax aa/Qmin aa) 19301971 és 1972-2013 között 14
14
Nagymaros 1951-1971
Nagymaros 1930-1950
12
12 10
10
1950
14
14
Nagymaros 1993-2013
Nagymaros 1972-1992
12
1971
0
2013
0
1966
2
2008
2
1961
4
1951
4
1945
6
1940
6
1935
8
1930
8
1956
y = -0,0823x + 7,1116
y = 0,1306x + 4,6186
12
10
10 y = 0,0204x + 4,6931
2
0
0
1993
2003
2
1992
4
1987
4
1982
6
1977
6
1972
8
1998
y = 0,0687x + 5,0802
8
18. ábra Az évi maximális és minimális vízhozamok aránya (Qmax aa/Qmin aa) Nagymarosnál 1930-1950, 1951-1971, 1972-1992, 1993-2013 között 10
10
Baja 1930-1950
Baja 1951-1971 8
8 y = 0,1157x + 3,2751
1971
1966
1961
0 1956
0
1950
2
1945
2
1940
4
1935
4
1930
6
1951
y = -0,102x + 5,7156
6
10
10
Baja 1993-2013
Baja 1972-1992 8
8
2013
2008
1998
0 1993
0 1992
2
1987
2
1982
4
1977
4
1972
6
2003
y = 0,0636x + 4,1455
y = 0,0224x + 3,7379 6
19. ábra Az évi maximális és minimális vízhozamok aránya (Qmax aa/Qmin aa) Bajánál 1930-1950, 1951-1971, 1972-1992, 1993-2013 között A Qmax aa/Qmin aa értékek a két 42 éves részidőszak (1930-1971, 1972-2013) vonatkozásában már eltérő képet mutat, 1930-1971 között kismértékű a változás, míg 19722013 között már számottevő mértékű a növekedés (17. ábra). A 21 éves részidőszakok esetében 1930-1950 és 1993-2013 között emelkedő tendencia figyelhető meg, 1972-1992 között stagnálás, 1951-1971 között csökkenés (18. ábra, 19. ábra). Hasonló változási trendek jellemzőek az évi maximális és évi minimális vízhozamok közötti különbségek (Qmax aa-Qmin aa) idősorai esetében is. 5. ÖSSZEFOGLALÁS A hidrológiai statisztikai módszerekkel vizsgált 1930-2013 időszakban, a vízjárás szélsőségességének vizsgálatát a vízállások vonatkozásában a szélső vízállások különbségei, azaz az évi maximális és minimális vízállások közötti különbségek (Hmax-Hmin) alapján-, a vízhozamok vonatkozásában az évi maximális és minimális vízhozamok aránya (Qmax aa/Qmin aa) alapján vizsgáltuk. Az évi Hmax-Hmin értékek idősora az 1930-2013 időszakban Nagymarosnál és Bajánál egyaránt emelkedő tendenciájú. Ha az utóbbi több mint négy évtized (1972-2013) változási irányát, illetve az utóbbi két évtized (1992-2013) változási irányát tekintjük, ezen esetekben még erősebben emelkedő tendencia figyelhető meg. A Qmax aa/Qmin aa értékek időbeni alakulása 1930-2013 között Nagymarosnál kismértékű csökkenést, Bajánál alig érzékelhető növekedést jelez évi. A Qmax aa/Qmin aa értékek a két 42 éves részidőszak (1930-1971, 1972-2013) vonatkozásában már eltérő képet mutat, 1930-1971 között kismértékű a változás, míg 1972-2013 között már számottevő mértékű a növekedés. Mindkét mutató alapján tehát egyértelmű, hogy az utóbbi évtizedekben a Duna vizsgált hazai szelvényeinél fokozódik a vízjárás szélsőséges jellege. IRO DALOM 1. Bárdossy A., Molnár Z., (2002), Nagymaros vízállás és vízhozam idősorainak statisztikai vizsgálata. Hidrológiai Közlöny, 6. szám, pp. 333-335. 2. Body K., Csoma J., Károlyi Zs., Szilágyi J. (1966), Az 1965. évi dunai árvíz hidrológiai okai és lefolyása. Vízügyi Közlemények külön füzet. pp. 51-100. 3. Domokos M., Stelczer K. (1984), A Duna-medence vízmérleg-elem térképei. Vízügyi Közlemények. 4. füzet.
4. Gilyénné Hofer Alíz, (1994), Az éghajlatváltozás következményeinek feltárása hidrológiai adatsorok elemzésével. In: Az éghajlatváltozás hatása a hidrológiai és vízminőségi paraméterekre" (ed. Starosolszky Ö.), VITUKI 59. Budapest 5. Goda L. (1987), A folyók vízjárása. In: Zorkóczy Z. (szerk.): Árvízvédelem. – Országos Vízügyi Hivatal, Budapest. pp. 67-90. 6. ICPDR (2009), Danube River Basin District Management Plan. Final Version,14 December 2009. International Commission for the Protection of the Danube River (ICPDR). www.icpdr.org (DRBM_plan_2009). 7. Katona J., Gyüre B., Kerék G., Ficsor Johanna (2013), 2013. júniusi Duna-árvíz meteorológiai és hidrológiai értékelése. MHT XXXI. Országos Vándorgyűlés Gödöllő. 2012. július 3-5. www.hidrologia.hu/vandorgyules/31/dolgozatok/.../182_katona_jozsef.p 8. Konecsny, K. (2011), A Hernád folyó vízjárási szélsőségei a XX. század második felében és a XXI. század első évtizedévben. In: A Hernád-völgy (Szerk.: Frisnyák S.-Gál A.). Kiadó: Nyíregyházi Főiskola Turizmus és Földrajztudományi Intézet, Szerencsi Bocskai István Gimnázium. pp. 43-53. 9. Konecsny, K. (2011), A kisvizek főbb hidrológiai statisztikai jellemzői a Dunán Nagymarosnál. Hidrológiai Közlöny 91. évf., 5. szám. szeptember-október pp. 51-58. 10. Konecsny, K., Bálint, G. (2011), Main hydrological statistical characteristics of low water on the Danube river at the Nagymaros gauging station. The XXVth Conference of the Danube Countries on Hydrological Forecasting and Hydrological Bases of Water Management. Conference abstracts. (Editors: Gábor Bálint, Miklós Domokos) 16-17 June 2011, Budapest, Hungary 11. Konecsny, K., Nagy, Z. (2011, 2012), Main hydrological statistical characteristics of low water and high water on the Tur/Túr stream. (I/II) Riscuri şi catastrofe. Universitatea „BabeşBolyai”. Facultatea de Geografie. An X Vol. 9 Nr. 2/2011./An XI. Vol. 10., Nr. 1/2012. Ed.: Victor Sorocovschi. Casa Cărţii de Ştiinţă. Cluj-Napoca. pp. 205-216./pp. 183-191. http://riscurisicatastrofe.reviste.ubbcluj.ro/ 12. Konecsny, K., Nagy, Z. (2013), Hydrological analysis of the June 2013 flood on the Danube along the Hungarian reach. Riscuri şi catastrofe. Universitatea „Babeş-Bolyai”. Facultatea de Geografie. Nr. XII., Vol. 13., Nr. 2/2013. Ed.: Victor Sorocovschi. Casa Cărţii de Ştiinţă. Cluj-Napoca. pp. 87-12. http://riscurisicatastrofe.reviste.ubbcluj.ro/ 13. Konecsny, K., Nagy, Z. (2014), Similarities and differences of the hydrological extremes on the Duna/Danube and Tisza/Tisa rivers (1921-2012). In: „Air and Water Components of the Environment”. Ziua Mondială a Meteorologiei. Ziua Mondială a Apei. 21-22 martie 2014, Cluj-Napoca, România. Casa Cărţii de stiinţe. pp. 134-141 http://aerapa.conference.ubbcluj.ro/ 14. Kovács P. (2009), Vízjárástípusok és a vízjárás stabilitása a Duna vízgyűjtőterületén. Doktori értekezés VITUKI - ELTE TTK p. 143. 15. Lászlóffy W. (1934), A magyar Duna vízjárása. Vízügyi Közlemények 1. füzet, Budapest. pp. 26-55. 16. Lászlóffy, W., Szilágyi, J. (1955), A Dunai árvíz alkalmával végzett vízhozammérések tanulságai és eredményei. Vízügyi Közlemények 1-2. füzet. pp. 106-116. 17. Lovász, Gy., (1986), A lefolyás tendenciái a Duna nagymarosi szelvényében 1883-1980 között. Földrajzi Értesítő, 1-2. 18. Nováky B. (1983), Makroszinoptikus tényezők hatása a Duna vízjárásban. Vízügyi Közlemények 3, pp. 445-451. 19. Országos Vízügyi Főigazgatóság (1965), Területi Vízgazdálkodási Keretterv. Budapest. 20. Országos Vízügyi Hivatal (1984), Országos Vízgazdálkodási Keretterv. VIZDOK. 21. Pardé, M. (1955), Fleuves et rivéres. Collection Armand Colin, 3 edition, Paris (Orig. 1933.) 223 p. 22. Pasoi, I. (2004), Inventory of the main hydraulic structures in the Danube Basin. Follow-up volume No.VIII/1 to the Danube Monograph. Regional Cooperation of the Danube Countries. NIMH, Bucharest. 62 p. 23. Pekarova, P., Skoda, P., Miklanek, P., Halmova, D., Pekar, J (2008), Detection of changes in flow variabilty of the upper Danube between 1876-2006. XXIVth Conference of the Danubian Countries. IOP Conf. Series: earth and Environmental Science 4 01 2007.
24. Regionale Zusammenarbeit der Donauländer (RzD) (1986), Die Donau und ihr Einzugsgebiet. Eine hydrologische Monographie. Teil 1: Texte, Teil 2: Tabellen, Teil 3: Karten (Danube Monograph, German version). Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft, München. 605 p. 25. Somlyódy L., Nováky B., Simonffy Z. (2010), Éghajlatváltozás, szélsőségek és vízgazdálkodás. "KLÍMA-21" Füzetek. Klímaváltozás–Hatások–Válaszok. MTA KSZI Klímavédelmi Kutatások Koordinációs Iroda. 2010. 61. sz. pp.15-32 http://www. vahavahalozat.hu/system/files/klima-21-61.pdf 26. Stančikova, Alžbeta (2001), A Duna szabályozása. Vízügyi Közlemények, LXXXIII. évf. 3. füzet. pp. 451-472. 27. Szlávik, L. red. (2006), A Duna és a Tisza szorításában. A 2006. évi árvizek és belvizek krónikája. Közlekedési Dokumentációs Kft. p. 304. 28. Újvári, J. (1958), A Duna vízgyűjtőjének több évi közepes csapadék és fajlagos lefolyási térképei. Hidrológiai Közlöny. 8. sz. pp. 188-194. 29. Újvári, J. (1964), The hydrologic regime and balance in the hydrographic basin of the Danube. Revue Roumaine de Géogr. Géol., Géophys. Series Géographie tome 8. pp. 65-69. 30. Újvári J. (1967), Mittlere monatliche Abflusse im Donaugebiet. Sonderheft der Deutschen Gewässerkundlichen Mitteilungen. Sonderheft. pp. 14-21. 31. VKKI (2009), A Víz keretirányelv hazai megvalósítása. Magyarország vízgyűjtő-gazdálkodási terve. A Duna vízgyűjtő magyarországi része. VKKI. p. 421. http://vizeink.hu/files2/ Orszagos_VGT.pdf
