A kalibrálás mind a kisvízi, mind a nagyvízi állapotban kielégítő eredményt mutatott, a modell a kísérletek lefolytatására alkalmasnak bizonyult. A kalibrált modellel vizsgáltuk mindhárom rehabilitációs javaslat hatását a vízszintek alakulására. Az alábbiakban részletezzük az egyes javaslatokhoz tartozó, a modellbe megjelenő beavatkozásokat, a levonulási viszonyokra gyakorolt hatásukat.
6.1.1.1 A Szigetközi Természetvédelmi Egyesület (SziTE) javaslata Elsőként a Szigetközi Természetvédelmi Egyesület rehabilitációs javaslatát vizsgáltuk. A javaslat célja, hogy az 1814,9 fkm-be tervezett fenékküszöb segítségével összeköttetést biztosítson a főmeder és a mellékágak között az alábbi pontokban: • • •
1818-1811 bal parti hullámtér Ásványi mellékágrendszer Bagaméri és Patkányosi mellékágrendszer
A SZITE javaslatához tételes listát adta át a modell építésekor, mely megtalálható a záró dokumentációban és megvalósult elemei tételesen felsorolásra kerültek a 7-9 fejezetben. A javaslat szerint beépítettük a Bagaméri fenékküszöböt, a tervezett műtárgy környezetében elvégeztük a zátony szintjének csökkentését. Eltávolításra került a főmederből a növényzet és a várható kisvízszint alatt 1 m-ig a lerakódott iszap is. A Bagaméri mellékág vízpótlása és a hosszirányú átjárhatóság érdekében átalakítottuk az Árvai zárást és az 1970-es éveknek megfelelően került helyreállításra a Bagaméri mellékág valamint a teljes Patkányosi mellékágrendszer a korábbi vízszinttartó művek helyreállítása mellett. A Bagaméri mellékág végére hallépcsővel kiegészített fenékküszöb került, hogy a szapi torok alatt már kialakult és még várható kisvízszint süllyedés ne legyen hatással a már rehabilitált mellékágra. A Bagaméri ágban megemelkedett vízszintek lehetővé teszik az alsó-szigetközi mentett oldali területek vízpótlását. A mellékágrendszerekben az ideiglenes zárások nem kellő utófenék-kialakítása miatt képződő kimosódásait kijavítottuk és az elragadott mederanyagból épített szigeteket eltávolítottuk. Az ásványi kikötő töltést veszélyeztető kanyarját egy meglévő, feliszapolódott mellékág felújításával tehermentesítettük. A bal parti mellékágakat is helyreállítottuk az 1970-es éveket jellemző fenékszintre és szélességben, az Ispánki mellékág végére is hallépcsővel kiegészített fenékküszöb került a főmeder vízszintsüllyedésének ellensúlyozására.
36
Fenékküszöb az 1814,9 fkm szelvényben Jobbra az Árvai zárás és a Bagaméri torok átalakítása a modellben A modellkísérleti vizsgálatok rámutattak arra, hogy az 1814,9 fkm szelvénybe beépített szabályozható, árvízkapuval és kishajó-zsilippel rendelkező műtárgy segítségével és a Bagaméri ágvég lezárásával a kisvízszintek megemelhetők úgy, hogy a kialakult vízszint kisvizes időszakban is közelítse a DB’57-es referencia vízszinteket a főmederben. Ezzel a műtárggyal és a kiegészítő beruházásokkal együtt lehetővé válna a szlovák oldalon az 1818-1811 fkm szelvények között található mellékágrendszernek, az Ásványi ágrendszer alsó szakaszának, a Bagaméri és Patkányosi ágrendszernek, és további főmedri kisvízszint süllyedés esetén a Nagybajcsi mellékágrendszernek a rehabilitációja, valamint megteremtődik a lehetőség az Alsó-Szigetköz mentett oldali területeinek vízpótlására is. A fenékküszöbbe építendő hajózsilip, mely részt vesz az árvízlevezetésben is, biztosítja az Ásványrárói kikötő kishajókkal történő megközelítését. A beavatkozással a főmeder zátonyainak vízborítása az 1821 fkm szelvényig biztosítható. Az 1%-os valószínűségű árhullámot először azzal a feltételezéssel modelleztük, hogy a Duna medvei szelvényében még a jelenlegi állapot levonulási viszonyainak megfelelő vízszint alakul ki. (vagyis 74 cm-el magasabb, mint a mértékadó árvízszint) A fenékküszöb beépítése ellenére a járulékos beruházások vízszintcsökkentő hatásának köszönhetően a modellben a vízszintek alacsonyabb szinten alakultak ki, mint a jelenlegi állapotban hasonló paraméterek mellett kialakuló vízfelszín. Mivel a záró peremfeltétel magasabb volt, mint a mértékadó árvízszint, ellenőriztük, hogy a Medve alatti szakasz árvízi levonulási viszonyainak javítása után okoz-e visszaduzzasztást a műtárgy. Ezért következő lépésben a medvei szelvényben záróperemfeltételként a mértékadó árvízszintet állítottuk be. A felszíngörbe a mértékadó árvízszint felett alakult ki. Közel fél méteres visszaduzzasztás alakult ki a műtárgy szelvényében és kisebb visszaduzzasztások voltak megfigyelhetők az ásványi- torok és a gátőrház valamint a gyalapi rét környezetében is. A kísérlet jelezte, hogy a tervezett beavatkozások még nem elegendőek az árvízszint hathatós csökkentéséhez, további árvízlevezető sáv nyitása elkerülhetetlen.
Az áramlási viszonyok rámutattak arra, hogy a bagaméri és szapi kis sugarú kanyarokat a víz nehezen követi, ekkora víztömeg akadálytalan területen nagyobb kanyarulati sugarakon fordulna. Ezért a bal parton egy nagyobb sugarú íven, az árvízi sodorvonal irányában mintegy 500 m szélességben a művelési ág megváltoztatásával, majd később, miután még ez sem bizonyult elegendőnek, a jobb parton a korábbi tiszta, de a kisvízszint süllyedés miatt beerdősült zátony letisztításával biztosítottunk teret a folyónak. Utóbb kiderült, hogy a bal parti terület korábban a hajózás érdekében rét-legelő művelésű volt, a navigáció fejlődése miatt azonban fenntartása szükségtelenné vált, ezért beerdősült.
Levonulási sáv kialakítás a modellben: balra az 1814,9 fkm szelvény felett a bal parton a volt navigációs sáv, jobbra a szapi torok feletti kanyar beerdősült zátonyát kellett megtisztítani A Bagaméri torok tehermentesítése érdekében a Gyalapi rét jelenlegi művelését (rétlegelő) továbbra is fenn kell tartani, mert az árvízlevezetésben komoly szerepet tölt be. Az itt feltorlódó víznek a modellben egy erdősáv megtisztításával nyitottunk utat egy feliszapolódott laposba, melynek helyreállítása az árvízlevezetést is segíti. Az így kialakult mellékágat, mely frissvíz utánpótlást az eredeti jelleg megőrzése érdekében továbbra is csak alulról kapna, a Hosszúkői, majd a Pulai ágba lehet bekötni, Ezek a rehabilitálandó mellékágak az árvízi vízhozamok hatékony továbbvezetését lehetővé teszik. A fentiek szerint kijavított modellben az 1%-os valószínűségű árhullám mértékadó záró-peremfeltétellel történő vizsgálata során a kialakult vízszintek már nem haladták meg a mértékadó árvízszintet. A modell tehát itt is a korábbi meder és hullámtéri állapot helyreállításának szükségességére mutatott rá. Az árvízszintek csökkentése érdekében a bal parti hullámtéri főágat egy árvízkapuval rányitottuk az alvízcsatornára, hogy a bal parti hullámtéren érkező víztömeg minél rövidebb út megtétele után, a szapi kanyart kikerülve jusson a főmeder jobb levezetőképességgel rendelkező szakaszába. A modellben kialakult áramlási viszonyok hatékony árapasztást mutattak. A modellbe azonban nem volt beépítve az
38
alvízcsatorna megfelelő hosszúságú szakasza, ezért ennek a megoldásnak a bősi alvízszintre gyakorolt hatását 2 D modellel még vizsgálni kell. A kísérlet legfontosabb tanulsága, hogy a vízszint kívánatos megemelését biztosító tervezett fenékküszöb csak a kiegészítő létesítményekkel együtt, azok folyamatos karbantartása mellett biztosítja az árvizek levezetését.
6.1.1.2 Az ÖKOPLAN javaslata A javaslat a SZITE javaslatára épül, annak minden elemét megtartja, de kiegészíti azt az 1819 fkm szelvényben elhelyezett újabb fenékküszöbbel. Ezzel a megoldással lehetővé kívánja tenni az Ásványi mellékágrendszer - főmeder akadálytalan ökológiai kapcsolatát legalább egy pontban, mely egyben lehetőséget biztosít a mellékágrendszerben a kishajó forgalom számára is.
Fenékküszöb az 1819 fkm szelvényben Az ÖKOPLAN szakértői SZITE változat eredményeit figyelembe vették és megtartották, azt egészítették ki az átjárhatóság növelésének érdekében. Ennek megfelelően: •
újabb fenékküszöb került kialakításra az 1819 fkm szelvénybe, melynek szerkezete hasonló az előzőhöz, de hajózsilip nem készült, mivel a terv szerint ezen a szakaszon a kishajóforgalom számára az átjárhatóság már a mellékágrendszerben biztosítandó
• • •
az ökológiai átjárhatóság érdekében megnyitásra került a Szürkei töltőbukó a Halrekesztői híd helyett kishajózsilipet és bukót került kialakításra a Gombócosi zárást 12 m szélességben 114,0 mBf szintig visszabontásra került az Újszigeti bukó megszűnt
•
A beavatkozás biztosította az átjárhatóságot a főmeder és a mellékágrendszer között, bár az Öntési ágban magas sebességek alakultak ki, jelentős kimosódást tapasztaltunk. A jachtforgalom lebonyolítása az ásványrárói kikötő igénybevétele mellett a természetvédelem számára értékes területek zavarása nélkül a kishajó-zsilippel megoldható a főmeder-mellékágrendszer között. A további vízszintemelkedésnek
39
köszönhetően a kialakult felszíngörbe jobban közelítette a referencia-időszak jellemző kisvízi felszíngörbéjét. A főmeder zátonyainak vízborítása tovább javult. ÖKOPLAN javaslat vizsgálatánál az árvízszintek a SziTE javaslatához képest az 1819 fkm szelvény felett megemelkedtek, de nem haladták meg a mértékadó árvízszintet. A szapi torokban, feltehetően az 1818 fkm szelvényben megváltozott áramlási viszonyokból következő vízszállítások miatt az árvízszintek kis mértékben meghaladják a mértékadó szintet.
6.1.1.3 Lisiczky professzor javaslata A javaslat lényege, hogy a főmedret az 1820 és az 1816 fkm szelvényekben két-két keresztgáttal úgy zárja el, hogy a hullámtér felöl érkező víz keresztezze a medret. Dr. Lisicky úr az alábbi instrukciókat adta a helyszínrajzi elrendezésen túl: • • •
• • • • • • •
Az öreg Dunában érkező vízhozam Q= 200 m3/s Az öreg Duna mederelzárása az aktuális partél magasságában készül el, a csatlakozó mellékágak átlagszélességében és annak fenékszintjében A vízmegosztást a modell „dönti” el, a közös csillapító térből a mellékágak aranyában szabadon léphet ki a víz. Az összes vízhozam (200 majd 300 m3/s emelve, a fennmaradó vízmennyiséget az alvízcsatornába kell emelni) a közös térbe kerül bevezetésre. A mellékágakból az összes keresztgátat el kell távolítani A szisztéma lezárására a szapi torokban 112,75 mBf szinten kialakított rézsűs, kővel borított fenékgát készül, a jelenleg beépített Bagaméri ágvéglezárás maradhat, mivel az átlagos koronaszintje 112,8 mBf szinten 1816 fkm szelvényben az átvezetés ívelten a Lisiczky féle ágban 1818 fkm szelvényben a bal parti töltőbukót partél szintre kell emelni. Az 1820,5 fkm szelvényben a Bakai mellékág az Kalapszigeti töltőbukóba köt át a Bakai mellékág jellemző fenékszintjével és szélességével Az átvezetések anyaga cementkötésű kőzúzalék, tehát feltételezzük, hogy az árvíz nem mossa el. Az átkötést az üzemvíz-csatornába minden vízhozam mellett el kell zárni.
Lisicky professzor úr megtekintette a SZITE változatot. Egyetértett a SZITE által javasolt mellékágrendszer helyreállítással a Patkányosi mellékágban, de a Bagaméri mellékág Árvai zárás alatt kialakult élőhelyének védelme érdekében a mellékág felső szakaszán az ott szereplő kotrást nem engedélyezte. A hullámtér felöl érkező víz átvezetését lejjebb, az 1814 fkm szelvény jobb parti mellékága felé javasolta vezetni. Az 1815-1810 fkm szelvény környezetében kialakított bal és jobb parti levezetősáv művelési ág váltással (erdőből rét-legelő) történő kialakításával egyetértett és nem emelt kifogást a bal parti mellékág- rehabilitációk ellen sem. Ezért ezeket a beavatkozásokat ennél a változatnál is megtartottuk. Beépítésre kerültek a javasolt keresztgátak és ismét a jelenlegi állapotnak megfelelően került kialakításra a Bagaméri ág felső szakasza.
40
Lisicky professzor javaslata alapján átalakított modell A mellékágrendszerbe juttatott 200 m3/s vízhozam vizsgálata során kialakult felszíngörbe itt is meghaladta a referencia-időszak vízszintjeit. Mivel a mellékágakba juttatott víz tömege az előző változatokhoz képest közel háromszorosára nőtt, a mellékágakban magas sebességek alakultak ki, több helyen medererózió volt tapasztalható. A kimosódások különösen az Öntési ágban voltak jelentősek. Ezért a Q=300 m3/s vízhozam levezetésének vizsgálatára már nem került sor. A főmederben a kisvizes időszak modellezése során vízmozgást nem észleltünk, ez felveti a nyári nagy melegekben a vízminőség kedvezőtlenné válásának kérdését. Különös erénye ennek a változatnak, hogy foglalkozik a főmeder teljes lezárásával a szapi torokban. Erre a megoldásra, amennyiben a főmeder kisvízszintjei tovább süllyednek, még vissza lehet térni. Az árvízszintek vizsgálata azonban már nem hozott kielégítő eredményt. Az 1820 fkm szelvény környezetében a keresztgát vízszintemelő hatása érvényelült A kialakult vízszintek 1%-os valószínűségű vízhozam vizsgálata során mértékadó záró peremfeltétel mellett közel fél méterrel haladták meg a mértékadó árvízszintet. Az árvízszintek csökkentésére helyhiány miatt nem volt mód. (A keresztgát közvetlenül a bal parti töltés mellett található) A kialakított és megtartott levonulási sávok ellenére hasonló vízszintemelkedést tapasztaltunk a bagaméri és a szapi kanyar környezetében is az itt kialakított keresztgátak miatt. A modellkísérletek tehát rámutattak arra, hogy ez a javaslat sem árvíz-levezetési, sem vízminőség-védelmi, sem mederállékonysági kérdések tekintetében nem kielégítő.
6.1.2 Dunakiliti-Dunaremete közötti szakasz vizsgálata A modell méretaránya a rendelkezésre álló modell-láda méretei miatt M=1:700/100. Nyitószelvénye a dunakiliti duzzasztómű alvízi szelvénye, zárószelvénye Bős, az 1819 fkm szelvény. A modell erősen torzított, ezért a kisvizek vizsgálata csak tájékoztató jellegű. A folyószakasz kalibráláshoz, valamint a tervezési változatok hatásának vizsgálatához az alábbi peremfeltételeket alkalmaztuk:
Peremfeltételek
2002 Kisvíz aug vizsgálata záróperem
1% 1%+mér1% Bős 1% +jelenleg tékadó nélkül +jelenleg Bős SziTE MÁSz nélkül
Q főmeder m3/s
386
6130
7100
7100
9900
9900
Q Doborgaz m3/s
30
0
0
0
0
0
Q Helenam3/s
62
0
0
0
0
0
114.5
118.907
118.610
119.316
118.610
119.99
vízállás 1819 fkm szelvény mBf
A kisvízi kalibráció a modell méretaránya miatt nem készült el, a kialakult kisvízszintek tájékoztató jellegűek. A nagyvízi kalibráció során kialakult vízszintek jól illeszkedtek a 2002. augusztusában rögzített felszíngörbéhez. A látottak alapján úgy tűnt, hogy a felső szakaszon az árvízi vízmegosztás a jobb parti hullámtér és a főmeder között már a dunakilitii szelvény felett, az 1846 fkm szelvény kanyarjában eldől és a Szigeti Duna az itt kilépő vízhozamot vezeti tovább árhullámok idején a jobb parti hullámtéren a Denkpáli és a Bodaki kapuig. Ezen a vízmegosztási arányon a Dunakiliti bejáróút és a védtöltés vonalvezetése miatt nem lehet változtatni. Az 1842 fkm tetőponti szelvényében az árhullám kisodródását a bal partra a szlovák oldali árvízvédelmi töltés gátolja. Tehát a főmeder és a hullámtér közötti vízmegosztás már a dunakiliti műtárgy felett eldől. A folyó az 1842-1823 fkm szakaszok között álkanyarokat ír le, ami az árhullámok levezetése szempontjából sokkal kedvezőbb, mint az alsó szakasz túlfejlett kanyarpárja. Míg ott a tetőponti szelvényekben rendre kisodródik a víztömeg a hullámtérre és teret igényel, addig a felső szakaszon az érkező vízhozam jelentősbbik hányada a főmederben vonulna le. A bal parton az 1838 fkm szelvényben lép ki kisebb víztömeg a hullámtérre. A Denkpálnál visszafolyó víztömeg ellensúlyozására az 1831 fkm szelvényben, a Bodaknál pedig a bal part 1826,5 fkm szelvényében kerül sor. Az 1820 fkm szelvény kanyarját, mint azt már az előző modellben is tapasztaltuk, a folyó az Ásványi ágrendszer fokozott igénybevételével ellensúlyozza, ezért tapasztalható ezen a szakaszon a bukókon az ágrendszer áramlásirányú, nem pedig oldalbukó jellegű töltődése. A főmeder vízszállítása tehát ezen a szakaszon sokkal markánsabb, mint az alsó szakaszon. A kalibrálás során tapasztaltak felvetették annak a lehetőségét, hogy a Duna ezen szakaszán az értékes hullámtér ökológiai potenciáljának elérését az árvízi biztonság növelése mellett a főmeder kiszolgáló szerepének növelésével lehet megvalósítani. Tehát a főmeder vízszállító képességének növelésével kell megkísérelni az árvízszintek csökkentését, felhasználva azt, hogy a kisvízszabályozás feladatát a tervezett műtárgyak veszik át.
42
A meder benőttsége a modellben a jelenlegi állapot vizsgálata során és a tisztítás után
6.1.2.1 A Szigetközi Természetvédelmi Egyesület (SziTE) javaslata A SZITE a Duna 1842-1826 (Dunakiliti-Bodak) térségében két fenékküszöb segítségével szeretné elérni a kitűzött célokat. • • • • •
Az 1834,2 és 1826,2 fkm szelvényekbe tervezett kishajózsilippel is kiegészített fenékküszöbök hatására az alábbi területeken lehetséges a főágmellékágrendszer akadálytalan ökológiai átjárhatóságának biztosítása: A Bodaki Tábori ág összenyitása a főmederrel Az 1827,7 és 1828 fkm szelvényben található bal parti mellékágak összenyitása a főággal Az 1835 fkm szelvény bal parti mellékág összenyitása a főmederrel A Barkási ág és a Revolver ág megnyitása a főmeder felé
A jobb parti hullámtéren a vízpótlóág 38+000 szelvényében (Doborgazi átvágás) kb. 100 m hosszban tervezett korrekciója a hullámtéren jelenleg tapasztalható áramlási viszonyok rendezését célozza. A SZITE a fenékküszöbök visszaduzzasztó hatását a főmeder vízszállító képességének növelésével kívánta elsősorban ellensúlyozni, ezért a főmeder sarkantyúinak, valamint az elterelés óta kialakult növényzetnek és az iszaprétegnek a tervezett kisvízszint alatt egy méterrel mélyebb szintig történő eltávolítását kérte, hogy a vízborítás miatt a fás szárú növényzet ismételt megtelepedését gátolja. Letisztításra került a korábbi jégsáv is.
A jobb parti mellékágrendszerbe ezen a szakaszon nem kellett beavatkozni, csak pár kisebb területen kellett helyreállítani az eredeti, rét-legelő művelést. (Doborgazi nagy rét beerdősült szakaszai) A bal parton szintén csak a korábbi rétek helyreállítását irányoztuk elő. -
A fenti beavatkozások gyakorlatilag a főmeder árvízi szelvényének helyreállítását jelentik. A javaslat szerint kialakított modellben a kisvizek modellezése bebizonyította, hogy a kitűzött célok elérhetők, a felső fenékküszöb vízszintemelő hatására megnyithatóvá vált a Barkás és Revolver ág, a bal parton is egy töltőbukó az 1835 fkm szelvényben. Az 1826,2 fkm szelvény felett megnyithatóvá vált a bodaki ágvégelzárás, a Fanosi csatorna és a bal parton az 1827,7 fkm szelvényben a mellékág.
és Kisbodak térségében
Mellékágmegnyitások Cikola…
44
Mivel a modell méretaránya M=700/100, a pontos megnyitási helyek a műtárgyak üzembe helyezését követően határozhatók meg a kialakult vízszintek ismeretében. A modell alapján az azonban bizton állítható, hogy a főmeder-mellékágrendszer élő kapcsolata a hullámtéri és a főmedri felszíngörbék találkozásánál megteremthető. A megnyitások hatására a hullámtéri vízpótló-ágban kialakult vízszintek érdemben nem változtak. A korábban többször kifogásolt magas középsebességek a főmederben jelentősen mérséklődtek. A vízszint emelkedésével a műtárgyak mellett kialakított árapasztók fokozatosan léptek üzembe és egyre inkább bevonták a bal parti hullámtér széles, jól szállító ágait az árvízlevezetésbe. Az árvizek levezetése során megfigyelhető volt, hogy az 1834,2 fkm szelvényben kilépett víz a bal parti két fő mellékág közül az északi ágon vonult a főmederbe, és csak kisebb hozamok lebocsátásakor vette igénybe a déli ágat is. Így az 1826,2 fkm szelvényben a hullámtérre kilépő víznek szabad útja volt a főmeder felé. A szlovák mellékág az 1820 fkm szelvényben nagyon kedvezően csatlakozik a főmederhez, iránytörés nélkül haladhat tovább, így a főmederbe visszatérő víztömeg hatására visszaduzzasztást nem tapasztaltunk. Az 1826,2 fkm szelvényben kialakított műtárgy 650 m2-t, míg az 1834,2 fkm szelvényben kialakított műtárgy közel 600 m2 mederterületet zárt ki az árvízlevezetésből a megnyitott árvízkapuk és kishajó-zsilip mellett. Ennek ellenére a főmeder tisztításának és az árapasztók üzembelépésének köszönhetően az árvízszintek még egy feltételezett bősi havaria esetén is csak akkor haladták meg a mértékadó árvízszintet a modellben, ha a záróperemfeltétel is meghaladta azt.
Árapasztás a bal part felé az 1834 fkm szelvényben és…
Dunaremete felett szintén a bal part felé
6.1.2.2 Az ÖKOPLAN javaslata A következő rehabilitációs változatot az ÖKOPLAN javaslatai alapján alakítottuk ki. Az ÖKOPLAN szakértői SZITE változat eredményeit figyelembe vették és megtartották, azt egészítették ki az átjárhatóság növelésének érdekében. Ezért csak az újabb fenékküszöbök kerültek beépítésre, már kishajó zsilip nélkül az 1838,4 az 1831 fkm szelvényben.
Az előző modellkísérletben az 1819 fkm szelvényben felépített műtárgy több ponton aggályosnak minősült. Mivel a bősi kikötő területére esik, megvalósulása esetén megnehezíti annak használatát. A műtárgy egy egyenes Duna-szakasz közepén épülne fel, bal partján közvetlenül árvízvédelmi töltés található. Az áramlásirányok a modellkísérletek során a jobb parton áramlási holtteret jeleztek, így a természetes árapasztás nehezen megoldható. A műtárgy szerepe szerint az 1822 fkm szelvény feletti duzzasztását oldaná meg, ezért vizsgálandóvá vált egy kedvezőbb szelvény a kívánatos duzzasztás biztosítására.
Az 1814,9 fkm szelvénybe tervezett fenékküszöb már megoldja az ásványrárói és a bősi kikötő zavartalan összekötését és korlátozott mértékben lehetővé teszi az ásványi mellékágrendszer kishajóval történő látogatását is. Az 1822-1819 fkm szelvény közé tervezendő műtárgy kishajó-zsilip nélkül viszont csak a mellékágrendszeren keresztül, egy ott elhelyezett kishajó zsilipen keresztül tudja bonyolítani az igényelt Dunaremete-Bős kishajóval biztosítható kishatárforgalmát, ami a terület indokolatlan zavarását jelentené. Ezen megfontolás alapján a kísérletek során áthelyeztük az 1820,9 fkm szelvénybe a tervezett fenékküszöböt 3*24 m szélességű árvízkapuval, 10 m szélességű kishajózsilippel és 20 m szélességű hallépcsővel. Az így kialakuló visszaduzzasztás már lehetővé teszi a Szürkei és a Füzesi töltőbukó megnyitását és a két bukó között a Szürkei- Iparosi és Erdei ágakon keresztül az Ásványi mellékágrendszer látogatását. Az ökológiai átjárhatóság a továbbiakban is biztosított. A tervezett fenékküszöb helykijelölését a fenti szempontokon túl az is indokolta, hogy a bal parti mellékágrendszer kitorkollása a tervezett műtárgy mellett található, így a természetes árapasztás megoldható. A kisvizes állapot vizsgálata szerint a főág-mellékág ökológiai kapcsolatának helyreállítási lehetősége a beavatkozás hatására tovább szélesedett. A főág és a mellékágrendszer vízszintjei kiegyenlítődtek, a mellékágak tehát elvben megnyithatók, de a megnyitásokat a modellben nem vizsgáltuk. Kis mértékű visszaduzzasztást tapasztaltunk a kőhíd felett, így elképzelhető, hogy itt a kishajó forgalom számára az átjárhatóság csak kompromisszumok árán lesz megvalósítható. Az ökológiai átjárhatóság ma is biztosított. A kishajó-forgalom tényleges útvonala a vízszintemelést követő vízszintrögzítések alapján határozható meg. 46
Az 1831 fkm szelvénybe javasolt fenékküszöb a kisvizek …
és az árvizek modellezésekor
Az árhullámok vizsgálata során a peremfeltételek szintén megegyeztek a SziTE vizsgálat peremfeltételeivel, de a kialakult vízszintek minden esetben magasabbak voltak. A kialakult felszíngörbe az 1%-os gyakoriságú vízhozam mellett a bősi vízerőtelep üzemét feltételezve is megközelítette a mértékadó árvízszintet. A vízszintemelkedés oka az, hogy a fenékküszöbök visszaduzzasztanak az előző küszöbre, így alulról befolyásolt átbukások sorozata alakul ki, melynek következtében az egyes műtárgyak vízemésztő-képessége csökken, a kialakult vízszint növekedik. A 37+900 szelvénynél már 7100 m3/s vízhozam mellett érezhető az 1829 fkm szelvényben a jobb és a bal parti töltés egyidejű beszűkülése és az itt elhelyezett fenékküszöb együttes hatása. A fentiek miatt a tényleges tervezés előtt a fenékküszöbök vízátbocsátó képességét felül kell vizsgálni és feltehetően további árvízkapukat kell kialakítani.
6.1.2.3 Lisiczky professzor javaslata A javaslat felhasználva a dunakiliti fenékküszöb hatására megemelkedett vízszinteket az 1843 fkm szelvény felett egy csatornán keresztül a bal parti mellékágba vezeti a vizet, míg a jobb parton az 1839 fkm szelvénybe tervezett mederelzárással a főmederben érkező vízhozamot is a jobb parti hullámtérbe kormányozza. Ezzel kisvizes időszakban a főmeder vízellátását kizárja a vízforgalomból. A bal és jobb parti mellékágak összeköttetését a csatlakozó mellékágak fenékszintjén az ágat jellemző szélességben az 1836,1 – 1834 – 1832,2 – 1827,7 – 1826 – 1825,2 – 1822,3 – 1821 és 1820,5 fkm szelvényekben a partélig emelt két-két keresztgáttal úgy zárja el, hogy a hullámtér felöl érkező víz keresztezze a medret. A tervezett vízmegosztás megegyezik az alsó szakaszon már rögzített feltételekkel. A modell kialakítása során az ásványi szakasz modellezésekor kapott instrukciókat tekintettük irányadónak. Ennek megfelelően a műveket cementkötésű kavicsból, a partélig emelve alakítottuk ki. A kedvezőbb árvizi levonulás biztosítása érdekében a kisvízi szabályozási műveket nem építettük vissza és a zátonyok lesüllyesztését sem állítottuk helyre. A mellékágrendszerből minden bukót eltávolítottunk.
Balra: A főmederben áramlási viszonyok
Vízátvezetés Denkpálnál
kialakult
A mellékágrendszerbe juttatott 200 m3/s vízhozam vizsgálata során a vízszállításból kizárt főmederben vízmozgást nem észleltünk, a főmeder-mellékág kapcsolata tehát nem áll helyre. A főmederben kialakult vízszinteket a modellben erősen befolyásolta szivárgás, a vízszintek gyakorlatilag megegyeztek a keresztező mellékágban kialakult vízszintekkel. A magyar oldali vízpótló-ágban rögzített vízszintek elmaradtak a jelenlegi állapotban kialakult vízszintektől. A mellékágban az elbontott bukók vízszintemelő hatása hiányzott. Ugyanakkor a nagyobb víztömeg hatására egyes mellékágakban a kialakult sebességek jelentősen megnövekedtek. Egyes átvezetéseket a víz nem fogadott el, ilyen volt az1836,1 fkm, az 1834 fkm, és az 1822,3 fkm szelvény átvezetése. Itt a kialakított csatornákban vízmozgást nem észleltünk.
A keresztgátak a modellezett árhullám idején Az árvízszintek vizsgálata azonban itt sem hozott kielégítő eredményt. A vizsgálatok szerint az 1%-os valószínűségű árhullám a bősi vízerőtelep üzemképességét feltételezve sem vonul le a mértékadó szint alatt. A kialakult vízszintek a jobb part 31+500 - 36+500 tkm szakasz között közel 1 m-el haladták meg az előírt értéket. Az átvezetések visszaduzzasztó hatása jelentős volt. A kialakult árvízszintek olyan magasak, hogy azok mértékadó szint alá csökkentésére nincs mód. Ezért ennek a változatnak a megvalósítása nem javasolható.
6.2 Numerikus modellezés 6.2.1 A modell felépítése A numerikus modellvizsgálatokhoz használt HEC-RAS egy dimenziós, amerikai fejlesztésű szoftver a De Saint Venant – féle (szabadfelszínű, egydimenziós, fokozatosan változó, nempermanens vízmozgásra definiált) differenciál egyenletrendszer alapján működik.
49
A modell egydimenziós volta azt jelenti, hogy minden állapotváltozót (vízállás, vízhozam, áramlási sebességek) szelvényközépértékkel vesz figyelembe. Az egyes dinamikus folyamatok állapotváltozóinak értékeit (pl.: vízállás, vízhozam) a rendszer minden számítási csomópontban, a szimulációs időszakon belül minden számítási időlépésben kiszámítja, a megadott kezdeti és határfeltételek (pl.: bevezetett vízhozam, illetve vízállások, Q-H összefüggések), valamint a vezérlő egyenletek alapján. A modell főbb vezérlőparaméterei (a HD modell esetében) a Manning-féle érdesség – amely a keresztszelvények között és keresztszelvényen belül is változtatható –, valamint a műtárgyak energiaveszteségei, illetve a mederre vonatkozó elszivárgási veszteség. Az érdességi paraméter – nevével ellentétben – nem csak a mederfenék súrlódásából adódó ellenállást jelenti, hanem egyéb, a modell egy dimenziós volta miatt másként nem megadható veszteséget is magába foglal. Ezek a fedettségből, a növényzet ellenállásából, a folyó kanyargósságából stb. származó veszteségek. A folyóhálózat topográfiáját az egyes ágak tengelyének és a kapcsolódási pontjuknak a megadásával definiáljuk. A rendszer térbeli számítási csomópontjai a megfelelő távolságban megadott keresztszelvények, illetve szükség szerint az ezek közé interpolált számítási keresztszelvények adják. A hidrodinamikai modellbe a Duna Rajka – Komárom közötti szakaszát építettük be. A mellékvízfolyások közül a Mosoni-Duna és az abba torkolló Rába került a modellbe. A vizsgált folyószakasz a Duna szigetközi, Rajka – Vámosszabadi közötti szakasza. A Mosoni-Duna (48,1 fkm –torkolat), a Rába (29,7 fkm –torkolat), és a Duna 1806,4 – 1768,3 fkm (Medve híd – Komárom) közötti szakasza egy korábbi MIKE 11 modell alapján, annak átvételével került beépítésre a modellbe. A bősi erőmű alvízcsatornáját 2 keresztszelvénnyel közelítettük, mely a peremfeltétel megfelelő definiálása miatt került beépítésre, és a kitűzött feladat szempontjából elfogadható közelítést jelent. A modellterület geometriai felépítését, ás attribútum megadását az ESRI ArcGIS (v9.0) szoftver alatt a HEC-GeoRAS (v4.1) kiegészítő modul segítségével végeztük el. A felületleíró magassági pontok, és a fedettségi térkép előállítása folyamán elkészítettük a vizsgálni kívánt variációkhoz tartozó változatokat. A projekt kapcsán elkészült digitális terepmodell egy szabálytalan háromszöghálóval (TIN) közelített felszín, mely a szlovák és magyar oldali töltések közötti területet képezi le. Kiindulási alapadat-halmaznak a BME által 2005-ben készített raszter felületmodellt (DEM) használtuk. Ez a raszter a 1999-2002 között készült hullámtériés mederfelmérések; a szlovák fél által határvízi egyezmények alapján elérhetővé tett 1999-es ortofotó kiértékelés és egy, az 1970-es évekből származó vízügyi atlaszból digitalizált szlovák oldali mellékágrendszer-keresztszelvények összefésülésből épült fel. A jobbparti töltés beépítéséhez egy 2004-ben készült vonalas töltésfelmérés adatait használtuk fel, a szlovák oldalon (a bal parti töltés esetében) az 1999-es ortofotó kiértékelésből származó magassággal rendelkező töltésvonalak kerültek felhasználásra. Kontrollpontokként az LDT Kft. és a szlovák fél egy időben, 2002-ben készített VO felmérést vittük be. 50
Az 1 dimenziós modell számára legfontosabb definiálandó paraméter a érdesség tényező értéke és a különböző érdességek érvényességi területe a keresztszelvényen belül. A fedettség kialakítása során törekedtünk a minél kisebb számú jellegzóna kialakítására a kalibrálási folyamat felgyorsítása érdekében, valamint az összehasonlíthatóság biztosítására. A kialakított zónák a következők voltak: a) Meder, mellékágak: jellegét tekintve állandó vízborítottságú területek. Ide tartoznak a főmeder, és az állandó vízfelületű hullámtéri mellékágak b) Parti sáv: a Duna elterelését követően az év nagy részében szárazon lévő, korábban középvízi mederszakaszok, melyeken már a növényzet is megtelepedett. c) Erdő: A hullámtérnek az év nagy részében szárazon lévő magas fekvésű területének erdővel borított (nagy érdességű) része d) Rét: A hullámtérnek az év nagy részében szárazon lévő magas fekvésű területének be nem erdősült (kis érdességű) része A hullámtéren (erdő,rét) a különböző típusterületek lehatárolására egy, a Szigetközről 2001-ben készült műholdképet, egy 2006-os légifotót, valamint Google Earth® kivágatot használtunk fel. Alapállapotban a vizsgálatok tárgyát képező levonulási sávokat is külön felületekként definiáltuk /1. ábra, sárga színnel/ A számítási szelvények (tejes völgyszelvények) modellbeli távolságát a Duna sodorvonalán felvett középvonal mentén határoztuk meg /1. ábra/ A keresztszelvényeket törtvonallal közelítettük, melyeket a műtárgy-átépítések hatásának vizsgálatához felmerülő igények figyelembevételével alakítottunk ki, törekedve az áramlási főirányokra merőleges felvételre. Az árvízkor kialakuló áramlási főirányokat a hullámtéren a főmeder mindkét oldalán a helyszíni tapasztalatokat figyelembe vétele mellett a 2 dimenziós BME modell irányvektoros eredménytérképe alapján vettük fel. /1. ábra, kék szaggatott vonal/
1. ábra Vonalas elemek definiálása, háttérben a fedettségi térkép
51
A modellhálózat felépítését szemlélteti a következő (2. ábra):
2. ábra Modell csontváza és peremfeltételei
A felépített egydimenziós modell előnye, hogy képes egy összetett vízhálózaton, hosszú időszakot viszonylag gyors számítási sebességgel leképezni. Hátrányát egy dimenziós volta adja, mert nem teszi lehetővé az áramlási irányra merőleges differenciák meghatározására, hiszen számítási egységenként (keresztszelvényenként) egy átlagos áramlási paramétert (sebesség, vízszint) ad. Ezért lokális hatások elemzésére nem alkalmas, csak elsődleges vizsgálatnak tekinthető.
6.2.2 Permanens vizsgálatok A permanens vizsgálatok célja, hogy a bekalibrált modellel a fizikai kismintakísérletnek megfelelő határfeltételek mellett ellenőrizzük a beavatkozások hatását. Általános megállapítások: •
A modell érvényességi területe Duna 1811-1825 fkm, mivel a kisminta kísérletek Duna 1825 fkm fölötti szakaszon olyan geometriai változásokat is eszközölnek (pl. kisvízszint-szabályozási műtárgyak eltávolítása, sarkantyúk elbontása), melyre megfelelő részletességű és pontosságú felmérések híján a numerikus modellbe információk nem kerültek, így az eredmények nem összehasonlíthatók
52
•
A modell kidolgozottságát tekintve Duna 1806-1825 fkm között a meder és hullámtér részletesen, érdességi tényező zónákra osztva közelíti a valós állapotokat. A modell egyéb részein a keresztszelvények 1-3 db érdességi tényezővel kerültek jellemzésre. a Duna teljes szakaszán a felszíngörbék illeszkedése megfelelő.
•
A modellt érzékennyé tettük a szelvényterület változásokra, csökkentve ezzel az érdességi tényező bizonytalanságát (kontrakciós tényező: 0.6 ; expanziós tényező: 0.8)
•
A főmeder kisvizes kalibrálása érdekében megkötöttük, hogy csak a főmederéleket meghaladó vízszintmagasság esetén kapcsolódjanak be a hozamszállításba. Ez a feltételezés jól elkülöníthetővé tette a kisvizes és árvízi állapotokat, hisz a kisvíznél figyelembe vett 2003.07.17. (448 m3/s) időpontú rögzítés egyértelműen a főmederben halad, míg az árvízi vizsgálat 2002.08.17. (6430 m3/s) a teljes völgyszelvényt kitölti (3. ábra) A modellt teszteltük ún. átmeneti időszakra is, 2001.03.28. időpontú rögzítésre (2210 m3/s) ahol szintén megfelelően illeszkedő felszíngörbét adott. (6. ábra)
•
Sajnos a szlovák oldali mellékágakban található műtárgyakról információ nem állt rendelkezésre, így azok nem kerültek definiálásra a modellben.
•
Biztonság javára történő elhanyagolás, hogy kotrások hatására a mellékágakban érdesség-csökkenés nem következik be, csupán szelvényterület növekedésben jelentkezik hatásuk
•
A beépített bukókról nem álltak rendelkezésünkre átbukási tényezők, pontos kiépítési utasítások és jellemzők, így azokat nem műtárgyként, hanem a meder geometriai változataként állítottuk be az adott keresztszelvénybe.(lásd 4. ábra) Szigcsal valtozat ellenorzesek permanens .4
120
.. 40 5 5
.4
. 0 4 9 9
.4
. 0 4 9 9
.4
.4
. .4 0 5 5
Plan: .03
1) 20030717 . 1 9 9
.4
. 0 5 5
10/25/2007 .4
. 0 5 5
.4
.4 Legend WS 20030717 Ground Levee
118
Ineff
2003
Bank Sta
Elevation (m)
116
114
112
Szigcsal valtozat ellenorzesek permanens .4
120
.. 40 5 5
.4
. 0 4 9 9
.4
. 0 4 9 9
.4
.4
. .4 0 5 5
Plan: .03
1) 200208 . 1 9 9
.4
. 0 5 5
1/31/2008 .4
. 0 5 5
.4
.4 Legend WS 2002 Ground Levee
118
Ineff Bank Sta OWS 2002 116
Elevation (m)
110 114
112
2002
110
108
108
106
0
1000
2000
3000
4000
5000
Station (m)
106
0
1000
2000
3000
4000
5000
Station (m)
3. ábra Duna 1814.66 fkm keresztszelvény mederteltsége (barna szaggatott: meder, piros pont/zöld háromszög: mederélek, illetve a főmeder elhatárolása a hullámtértől, kék kitöltés a mederteltség)
53
.4 . 0 4 9 9
122
.0175
.199 . . 40 5 5
.4
. 0 5 5
.4
.0499
.4
. .4 0 5 5
. 0 5 5
.4
.0499
. .4 0 5 5
Legend WS 2002 - 200208 WS 20010328 - 20010328 WS 20030717 - 20030717
120
Ground - Comp Geom 10 Levee - Comp Geom 10 Ineff - Comp Geom 10 Bank Sta - Comp Geom 10 Merge Range
118
Ground Levee Bank Sta
Elevation (m)
116
114
112
110
108
106
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
Station (m)
4. ábra Geometria válatozatok összehasonlítása, a bukók geometria válatoztatásával történő beépítésének bemutatása (magenta: eredeti meder, fekete: 1. változat meder, kék vonalak: kalibrálás vízszintek)
6.2.3 Kalibráció: A kalibráláshoz készített alapgeometriába a következő műtárgyak kerültek beépítésre: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Sorjási bukó (Duna, 1825,504 fkm) Hatvanasi bukó (Duna, 1822,762 fkm) Gombócosi zárás (Duna, 1822,254 fkm) Újszigeti bukó (Duna, 1821,239 fkm) Halrekesztő fenékgát (Duna, 1820,691 fkm) Szilfási híd (Duna, 1819,810 fkm) Pókmacskási bukó (Duna, 1819,371 fkm) Gatyai fenékgát (Duna, 1817,845 fkm) Árvai zárás 114.32 mBf (Duna, 1816,484 fkm)
A modell geometriai felépítése után definiáltuk a vizsgálat szempontjából mértékadó kalibrálási peremfeltételek, a 2002. augusztusi árhullám tetőzése (2007.08.17.) alapján permanens értékekkel. A kalibráció során célunk az egyes fedettségi jellegzónák érdességének a tetőző vízhozam eléréséhez történő beállítása volt. A kalibrálást a vízszintrögzítés mellett két ellenőrző pontra, a Duna, Vámosszabadi és Dunaremete felszíni vízmércére végeztük el. A kalibrálás eredményeként az alábbi érdességi tényezőket fogadtuk el (Manning ’n’; s*m-1/3): a) Meder n = 0,0175 – 0,03 b) Mellékágak n = 0.055 c) Parti sáv n = 0.199 54
d) Erdő e) Rét
n = 0.4 n = 0.049
A hullámtéri területek érdességének meghatározásánál jellegzónákat vettünk figyelembe, a főmeder esetén – mivel a paraméter az érdességen kívül meghatározó egyéb veszteséget is magába foglal – az n értéke hossz mentén változik (lásd. 57. ábra): Főmeder érdesség hossz-szelvénye (Manning 'n') 0.0350
Manning 'n' (s/m1/3)
0.0300
0.0250
0.0200
0.0150 Főmeder érdességek
0.0100 1811
1813
1815
1817
1819
1821
1823
1825
Duna (fkm)
57. ábra Kalibrált főmeder érdesség-hosszszelvény
A kalibrált modell tíz centiméteren belül közelíti a valós, rögzített vízszinteket (átlagos eltérés +/- 5 cm körüli az árvizes rögzítés esetében, a kisvizes rögzítéshez a főmederben +/- 3 cm). (lásd: 6. ábra) Szigcsal valtozat ellenorzesek permanens
Plan:
1) 200208
1/31/2008
2) 20030717
10/25/2007
3) 20010328
10/18/2007
DUNA Szigetkoz
130
Legend WS 2002 - 200208 WS 20010328 - 20010328 WS 20030717 - 20030717 Ground
125
OWS 2002 - 200208 OWS 20030717 - 20030717 OWS 20010328 - 20010328
Elevation (m)
120
115
110
105
100
1815
1820
1825
Main Channel Di stance (km)
6. ábra Kalibrálási felszíngörbék (piros: 2002.08.17., magenta: 2001.03.28., zöld: 2003.07.17.)
55
6.2.4 Futtatási eredmények A modellvizsgálatok során három különböző beavatkozási változat árvízi levonulásra gyakorolt hatását kellett vizsgálnunk. A javaslatok közül kettő (1. Lisiczky és 2. Rácz féle változat) koncepcionálisan eltér egymástól, a harmadik (SZITE javalat) változat pedig az előzőek, az érdekeltek bevonásával történő átdolgozásából született. Az összes tervezett beavatkozást egyszerre építettük be. A modell a végleges állapotra kiépített rendszer hatását vizsgálja az 1 dimenzió lehetőségein belül.
6.2.4.1 1. változat beépítése: Kialakított változtatások az alapgeometriához képest: „Bakai átvezetés” kialakítása 1821,077 és 1820,39 fkm 117 mBf szinten elzárt főmeder Mellékág bukók kivétele: o o o o o o o o
Hatvanasi bukó (Duna, 1822,762 fkm) Gombócosi zárás (Duna, 1822,254 fkm) Újszigeti bukó (Duna, 1821,239 fkm) – RÁCZ változat használata Halrekesztő fenékgát (Duna, 1820,691 fkm) Szilfási híd (Duna, 1819,810 fkm) Pókmacskási bukó (Duna, 1819,371 fkm) Gatyai fenékgát (Duna, 1817,845 fkm) Árvai zárás (Duna, 1816,484 fkm) – továbbá Manning n=0.4 átállítása 0.055-re mederben
Ásványi átvezetés kialakítása 1816,255 és 1815,412 fkm 115,5 mBf bukóéllel elzárt főmeder Szapi torok fenékküszöb 1811.194 fkm-ben: főmeder feltöltése 112,75 mBf-re 1809,863 fkm Bagoméri ágvéglezárás beépítése Patkányosi mellékágrendszer és Ispánki mellékág kotrása
6.2.4.2 2. változat beépítése: A modellgeometria esetében a következő változtatásokat építettük be a rendszerbe: 1822,254 fkm Gombócosi zárás 12 m-en 114 mBf-re alakítva 1821,239 fkm Újszigeti bukó visszaállítva BME geometria alapján mederre 1820,6915 fkm Halrekesztő híd átalakítás hajózsilippé és bukóvá, pontos méretek hiányában 30 m-en 112 mBf „kivágat” 1819,0708 fkm fenékküszöb létesítése 1816,484 fkm Árvai zárásba hallépcső beépítése 1815,028 fkm fenékküszöb létesítése 1814,050 fkm Aprókövesi zárás beépítése 1809,863 fkm Bagoméri ágvéglezárás beépítése Kalacsi és Pulai ág kotort geometriájának kialakítása Bagaméri ág kotort geometriájának kialakítása
56
Duna menti (mindkét oldali) levezetősávok kialakítása (0,4 érdességi paraméter helyett 0,0499/0,055) és a parti sávok tisztítása (0,199 érdességi paraméter helyett mederérték) Szlovák oldali mellékágak kotrása és műtárgyainak kialakítása a geometriában
6.2.4.3 3. változat beépítése: A mindkét fél által elfogadható változat vizsgálatához a következők beépítési módosításokat tettük:
1816,484 fkm Árvai zárásba hallépcső beépítése Duna, 1815,028 (1814,9) fkm fenékküszöb létesítése 1814,050 fkm Aprókövesi zárás beépítése 1809,863 fkm Bagoméri ágvéglezárás beépítése Kalacsi és Pulai ág kotort geometriájának kialakítása Bagaméri ág kotort geometriájának kialakítása Duna menti (mindkét oldali) levezetősávok kialakítása (0,4 érdességi paraméter helyett 0,0499/0,055) és a parti sávok tisztítása (0,199 érdességi paraméter helyett mederérték) Szlovák oldali mellékágak kotrása és műtárgyainak kialakítása a geometriában
A különböző változatok klasszikus főmeder hossz-szelvénye jól mutatja a beavatkozások meglévő főmeder gyakorolt változtatásának mértékét. (lásd: 7. ábra) Mederváltozatok (2. és 3. változat egymásra lapol) 120 Kalibrált (alapgeometria) 118 116
1. változat (teljes) 2. változat (teljes) 3. változat (teljes)
Víszintmagasság (mBf)
114 112 110 108 106 104 102 100 1811
1812
1813
1814
1815
1816
1817
1818
1819
1820
1821
1822
1823
1824
1825
Duna (fkm)
7. ábra Változatok klasszikus főmeder hossz-szelvénye
Megjegyzendő, hogy az 1 dimenziós modell keretein belül a hatások detektálása korlátozott. Az egydimenziós modellek keresztszelvényenként egyetlen vízszint kiszámítására alkalmasak, így a külön ágrendszerként nem definiált hullámtéri mellékágakban esetleg lokálisan kialakuló magasabb vagy alacsonyabb (ár)vízszintek nem jelenhetnek meg a modell eredményeiben. Emellett az előbb említett ok miatt
57
keresztirányú áramlások, áramlás-áthelyeződések és kanyarulati viszonyok hatásait a kalibráció során az érdességi tényezőbe integrálva kellett megadni/feltételezni. Referencia alapnak az érvényes MÁSZ értékeket tekintettük, így azok a görbéken minden esetben megjelennek. Azt vizsgálatuk meg, hogy a tervezett beavatkozások hatására a 2002 augusztusi tetőzéshez tartozó vízhozam hatására milyen vízszintek alakulnának ki a szigetközi Duna szakaszon. Ennek eredményét szemlélteti a 8. ábra. A kalibrációnál is felhasznált 2002.08.17. állapotot vizsgálva az 1. változat jelentős vízszintemelkedést okozott. Ez tulajdonképpen nyilvánvaló, hisz 4 helyen is a főmeder teljes elzárását alkalmazza. A mellékágak egymással való interakcióját, melyet ez a változat segítene elő leginkább, még a legtöredezettebben felvett völgyszelvények esetén sincs lehetőség 1 dimenziós modellel vizsgálni. A 2. és 3. változat egymástól nagymértékben nem elkülöníthető, hisz a kiépítést tekintve kevés köztük a differencia. Nyilvánvalóan Dunaremete feletti szakaszon a fenékküszöbök számának és elhelyezkedésének hatása plasztikusabban jelentkezne. A 2., 3. változat elmaradása a kalibrált felszíntől maximum 2 dm, az 1. változat viszont néhol 3 dm-el is meghaladja azt. A 2., 3. változat közül a 3. változat összességében kedvezőbbnek tűnik, így a további, nempermanens vizsgálatainkat erre a beavatkozási javaslatra végeztük el. 3
2002.08.17. (6450 m /s) Futtatás 121 Kalibrált (alapgeometria) Mért pontok 121
1. változat (teljes) 2. változat (teljes)
Víszintmagasság (mBf)
120
3. változat (teljes) MÁSZ
120
119
119
118
118
117 1811
1812
1813
1814
1815
1816
1817
1818
1819
1820
1821
1822
1823
1824
1825
Duna (fkm)
8. ábra 2002. állapotra változatok eredmény-felszíngörbéi
6.2.5 A modell továbbfejlesztése a projekt során A szigetközi folyószakasz igen összetett, jellegében többdimenziós áramlási rendszer: a főághoz fonatos mellékágrendszer és szabdalt hullámtér kapcsolódik. A munkánk célja egy olyan modell előállítása, ami árvízi események vizsgálatát teszi lehetővé, a jelenlegi és a tervezett, levonulást segítő hullámtéri és főmedri beavatkozások esetén. 58
A modellvizsgálatok kezdeti szakaszán az érdességi tényezőt jellegzónánként egy konstans értékkel adtuk meg. Későbbiekben a főmedret a hullámtértől elszeparálva kalibráltuk kisvizes állapotokra. Ennek azonban az lett a következménye, hogy a hullámtér interakcióját csak nagyvízi állapotokban tudtuk figyelembe venni. Köztes fejlesztési lépcsőben megvizsgáltuk, hogy a hullámtér veszteségi értékeinek lexikális értékekre állítása és a kontrakció/expanzió kisebb mértékű figyelembe vétele (hisz árvízi körülmények között ez a hatás nyílván kisebb) a főmeder érdességének milyen mértékű változását vonja mag után. A főmeder érdességi hossz-szelvény alakhelyes maradt, de eltolódott, mintegy háromszoros értéket vett fel a keresztszelvényekben. Ez arra enged következtetni, hogy a kanyarulati viszonyok hatása megfelelően jelentkezett a kalibrálások értékkészleteiben, de a főmederben lévő zátonyterületek és parti sávok hatása igazán valójában csak nagyvízi állapotoknál jelentkezik. A nempermanens vizsgálatokhoz így a HECRAS olyan funkcióját alkalmaztunk, mely az érdességet a vízszint emelkedésétől függően változtatja (növeli). E fejlesztés szerint az energiaveszteség (érdességi tényező) olyan összefüggéssel kerül számításra, amelyben a terepfelszínnel való vízszintes súrlódás mellett a növényszárakon fellépő súrlódás is figyelembe lesz véve. Ez utóbbinak mértéke függ a vízborítottságtól, hiszen nagyobb vízszint esetén a súrlódó vertikális felületek mérete is nagyobb. (lásd. 9. ábra)
9. ábra Növényzet interakciója különböző vízállásoknál
A növényzet különböző vízszintekhez tartozó ellenállásának meghatározása a növényzet átlagos sűrűsége, szárátmérője, alaki tényezője, valamint az adott szelvényben előforduló minimális és maximális vízszintek alapján lehetséges. Korábbi tapasztalatok alapján ismert, hogy a vízszállítás mértéke árhullámok esetén is a főmederben a legjelentősebb, ezért az ellenállási paraméter pontosítását is itt, a főmeder-hullámtér találkozásánál vezettük be, a korábban állandó vízborítású, az elmúlt 15 évben azonban szárazon maradt, elnövényesedett mederterületekre. Ezzel, a modellezés első fázisában „parti zóna”-ként definiált jellegzónát a meder jellegű területekbe integrálva megszüntettük. A vízszinttől függő ellenállási paramétert keresztszelvényenként meghatároztuk.
6.2.6 Nempermanens vizsgálatok Árvízi események modellezéséhez a permanens vizsgálatok nem elegendőek. A megfelelő kiértékeléshez fontos az árhullám levonulási képe is, hiszen a tetőzési szint 59
nagyban függ a mederteltség kezdeti értékétől, az árhullám hevességétől is, melyeket permanens vizsgálatokkal nem lehet előállítani. Ennek megfelelően a modellt a 2002 augusztusi árhullámkép alapján újrakalibráltuk, valamint igazoltuk a 2006-os tavaszi árhullám észlelései alapján (11. ábra). A 2006. tavaszi árhullámra vonatkozó vizsgálatban a tavaszi, fejletlen növényzet figyelembevételére a kalibrálásnál meghatározott érdességi paraméterek 75%-os értékét vettük figyelembe. A modellben a főmeder elhatárolását konzekvensen korrigáltuk a teljes szigetközi szakaszon, hogy az átmeneti hozamtartományban (nem kisvízi és nem árvízi) megfelelően viselkedjen a felszíngörbe. Erre korábban azért nem volt ilyen nagy pontossággal szükség, mert határállapotokat vettünk csak figyelembe. A kontrakciós és expanziós tényezőket alapértékre állítottuk, hisz hatásukat már a főmeder vízszintmagasságtól függő változó veszteségtényezőjébe integráltuk. A vizsgálat során a 3. változat beépítésekor alkalmaztuk a kotrások után jelentkező érdességcsökkenést. A geometria helyes leképezésének tovább finomítása érdekében az újonnan létesített fenékküszöböket a modellben valódi bukóként definiáltuk a HECRAS által javasolt default átbukási tényezővel jellemezve. (lásd. 10. ábra) Szigcs al valtozat permanens
Plan:
1/31/2008
120
Legend Ground Levee
118
Ineff Bank Sta 116
Elevation (m)
114
112
110
108
106
104
0
1000
2000
3000
4000
Station (m)
10. ábra A fenékküszöb valódi bukóként leképezve a modellben (Duna 1814.95 fkm, 3. változat)
A nempermanens modell kalibrált paraméterkészlete (Manning ’n’; s*m-1/3): f) g) h) i)
Meder Mellékágak Erdő Rét
n = 0,0175 – 0,05 (vízszintmagasságtól függően változik) n = 0.05 (kotorva 0.03) n = 0.1 n = 0.045
60
121,00 2002. kalibráció 120,50
2002. tetőző rögzítés 2006. verifikáció (érdesség 75%)
120,00
2006. tetőző rögzítés MÁSZ
Vízszintmagasság (mBf)
119,50 119,00 118,50 118,00 117,50 117,00 116,50 116,00 115,50 1811
1812
1813
1814
1815
1816
1817
1818
1819
1820
1821
1822
1823
1824
1825
Duna (fkm)
11. ábra A nempermanens kalibrálás és verifikálás eredménye
A vizsgálati szakaszon a modell mindkét esetben kellő pontosságú egyezést mutat, amely igazolja a modell Szigetköz szakaszára vonatkozó jóságát. A fejlesztőmunka eredményeként a Szigetközre sikerült egy olyan egydimenziós modellt felállítani, ami új eredményként a vízdinamika teljes tartományában kielégítően reprodukálta a valós árhullámképet. (lásd: 12. ábra) A fejlesztés eredménye Dunaremete szelvényében 121.00
120.00
Mért Fejlesztett modell
119.00
Vízszint [mBf]
Alapmodell 118.00
117.00
116.00
115.00
114.00
113.00 2002. 7. 30. 0:00
2002. 8. 4. 0:00
2002. 8. 9. 0:00
2002. 8. 14. 0:00
2002. 8. 19. 0:00
2002. 8. 24. 0:00
2002. 8. 29. 0:00
2002. 9. 3. 0:00
Idő
12. ábra Duna 1825 fkm Dunaremete szelvényben a fejlesztés eredménye 2002. árvízi eseményre
A 2002-es árvízi eseményre a 3. változat geometriájának futtatásával kapott eredmény felszíngörbét a 13. ábra mutatja. Megállapítható, hogy a teljes kiépítettségű 3. változat nem emel az árvízszinteken a nempermanens vizsgálatok eredményei alapján sem.
61
Futtatás 2002. nempermanens 121.00 2002. kalibráció 120.50
2002. tetőző rögzítés MÁSZ
Vízszintmagasság (mBf)
120.00
3. változat 2002
119.50
119.00
118.50
118.00
117.50
117.00
116.50 1811
1812
1813
1814
1815
1816
1817
1818
1819
1820
1821
1822
1823
1824
1825
Duna (fkm)
13. ábra 3. változat futtatása 2002 árvízi eseményre nempermanens modellel
A korábban, a nempermanens vizsgálatok alapján elfogadott fejlesztési változatra a bekalibrált modellel futtatásokat végeztünk az árvízvédelmi gyakorlatban mértékadó 1%-os vízhozam levonulásának meghatározására is. A Q1%-os vízhozamot 2005-ban közös magyar-szlovák vizsgálatok határozták megHiba! A könyvjelző nem létezik.. Az árhullámképet a 14. ábra szemlélteti: 9000 Rajka-bős
Bős
8000 7000
vízhozam (m3/s)
6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0
5
10
15
20
25
nap
14. ábra Peremfeltételi idősorok a Q1%-os vizsgálatánál
A kapott eredményeket a 15. ábra mutatja:
62
30
Futtatás Q1% nempermanens 121.50 MÁSZ
121.00
Alapgeometria Q1% Bőssel 120.50
3. változat Q1% Bőssel
Vízszintmagasság (mBf)
120.00 119.50 119.00 118.50 118.00 117.50 117.00 116.50 1811
1812
1813
1814
1815
1816
1817
1818
1819
1820
1821
1822
1823
1824
1825
Duna (fkm)
15. ábra A mértékadó állapot hossz-szelvénye
Az ábrán jól látható, hogy a beavatkozások hatására kialakult tetőző vízszint értékének csökkenése a vizsgált folyószakasz felső részére (1820 fkm felett) az 1 m-t is eléri, és ezzel a kialakult vízfelszín a mértékadó árvízszint alatt marad. A vizsgált folyószakasz alsó részén kialakult felszíngörbét nagyban befolyásolja a modellterület alatti folyószakasz visszaduzzasztó hatása, melynek kiküszöbölése további vizsgálatokat igényel. Felhívjuk a figyelmet arra is, hogy az eredmények elsősorban a tendenciát jellemzik, a beavatkozások során használt érdességi paraméter értékek irodalmi adatok, ennek kalibrálására nem volt lehetőség.
6.2.7 Javaslatok értékelése az 1D modell és a tapasztalatok alapján a Szigetköz árvízvédelmi fejlesztésének lehetséges fő irányai szempontjából Szigetköz árvízvédelmi fejlesztésének lehetséges fő irányai az alábbiak szerint foglalhatók össze • Az árvízvédelmi létesítmények fejlesztése • Az árvízi terhelés, a mértékadó vízhozamokhoz tartozó vízszintek és azok tartósságának a csökkentése o az árvízi levezető-képesség javításával o az árvízhozamok megosztásával • Az árvízvédelmi létesítményeket, jelentősebb vízkormányzási, vízszint szabályozási műtárgyakat veszélyeztető part- és medererózió megakadályozása Az utóbbi időben divatos „teret a folyónak” szlogen értelmezése során meggyőződésünk szerint nem csupán a töltések áthelyezésével történő térnövelés értendő. A védtöltések közötti árvízi lefolyási „teret” is biztosítani kell, mind 63
magassági-keresztmetszeti, mind pedig kedvező levezetési feltételeket megteremtő érdesség értelmében.
6.2.7.1 Az árvízvédelmi létesítmények fejlesztése A geológiai felépítés, a topográfiai feltételek és a jelenlegi területhasználat figyelembe vételével a töltések áthelyezése Szigetközben nem lehet reális fejlesztési alternatíva. A szigetközi árvízvédelmi létesítmények történelmi áttekintéséből jól látható, hogy az árvízszintek emelkedése miatt a fejlesztési igény időszakonként visszatérően újra és újra jelentkezett. A geológiai felépítés miatt azonban ma már jelentős korlátai vannak a töltés magasításával, erősítésével történő megoldásnak. A relatívan keskeny fedőréteg és az alatta található jó vízvezető képességű homokos kavics miatt a Szigetközben ugyanis a védvonal állékonyságának veszélyét alapvetően altalaj állékonysági problémák okozzák. Az emelkedő árvízszintek mellett a magassági biztonság a töltés emelésével biztosítható, a növekvő terhelés azonban nehezen kezelhető. További problémát jelent, hogy a mentett oldalon a belvízképződés döntő hányada fakadóvízből származik. A kárt még nem okozó belvízszint és az egyre növekvő árvízszint közötti szintkülönbség egyre nagyobb, ami az altalajtörés veszélyét hordozza magában. Jól mutatja ezt a folyamatot, hogy a Patkányosi és Kisbodaki szivattyútelepek üzemeltetését a legutóbbi árvizek során a jelentkező mederbuzgárok miatt korlátozni kellett. Alsó-Szigetközben a töltés melletti területek elvízesedése figyelhető meg. A Szigetközben ezért a védvonalak erősítése csak lokálisan, egy-egy szakasz állékonysági problémáinak megoldására javasolható, az árvízvédelmi fejlesztés fő irányaként az árvízi terhelés csökkentése, az árvízlevezető képesség javítása fogalmazható meg. Természetesen egyéb rendkívül költséges beavatkozások (résfalazás, zárt szivárgók stb.) szóba jöhetnek, melyek azonban csak helyenként, belterületek védelme, fakadóvíz mentesítése érdekében lehetnek költség-haszonelemzéssel alátámasztható gazdaságos megoldások. A permanens vizsgálatok során 1. sz. „anabranch” változatnál a 2002. augusztusi árhullám a jelenlegi állapothoz képest romlást mutatott, a 2. és a 3. javaslat javulást.
6.2.7.2 Az árvízi terhelés, a mértékadó vízhozamokhoz tartozó vízszintek és azok tartósságának a csökkentése, az árvízi levezető-képesség javítása Az árvízi levezető-képesség az alábbi fő beavatkozási típusokkal javítható • Az érdesség csökkentése, a hullámtéri területhasználat alárendelése az árvízi levezető-képesség biztosításának • A levezető mederszelvény bővítése o a főmeder szelvénybővítése o a nagyvízi levezetési irányú mellékágak bővítése o nagyvízi levezető vápák kialakítása o lefolyást akadályozó létesítmények megszüntetése, tiltása • A hullámtéri feltöltődés csökkentése 64
A beavatkozásokra a kis- és középvízi mederben, hullámtéri szigeteken és egyéb területeken, valamint a mellékág-rendszerekben egyaránt szükség lehet. A hosszú távú fenntartható fejlesztést, karbantartást biztosító intézkedéseket, az egyes funkciók, prioritások területi lehatárolását az érintettek bevonásával készítendő, részletes hidraulikai modellezéssel alátámasztott, a jogszabályi alapot is megteremtő „Nagyvízi kezelési tervben” kell kidolgozni. Előzetesen az alábbi általános megállapítások rögzíthetők A hullámtér, a főmeder és a mellékágak nagyvízi vízszállításának a javítása érdekében szükséges • A hullámterek nagyvízi vízszállításának a javítása • Beerdősült zátonyok, szigetek elkotrásával nagyvízi levezető sávok kialakítása • Beerdősült zátonyok, szigetek részleges visszabontásával gyakori vízborítású kavicspadok kialakítása speciális vizes élőhelyek megteremtése és a növényzet visszaszorítása érdekében A tervezési területen kiemelten kell foglalkozni a Medvei híd ártéri-hullámtéri nyílásai árvízi levezetési funkcióinak a helyreállításával. A bal parti mellékágrendszer célirányos rehabilitációja mellett a jobb parti hullámtéri hidakra a hidraulikai szempontból kedvező rávezető és elvezető sávokat, medreket biztosítani kell. A hullámtéri erdőgazdálkodást a szükséges mértékben alá kell rendelni az árvízi levezető-képesség biztosításának. A hidraulikai számításokkal, és adott esetben fizikai modellkísérletekkel meghatározott sávokban nem jelent megnyugtató megoldást az ártéri erdő aljnövényzettől való megtisztítása és a fáknak az árvízszint magasságáig való lenyesése, mivel ezeket a munkálatokat rendszeresen és nagy költségráfordítással kell elvégezni, nem biztosít kielégítő mértékű érdesség-javítást, ugyanakkor jelentős beavatkozást jelent a természet egyensúlyába. A cél ezeken a helyeken nem a „jól ápolt” azaz kiritkított erdő (aljnövényzet nélkül és az árvízszint feletti fakorona), hanem szükségessé válhat az erdő teljes körű eltávolítása is. A legjelentősebb levezető sávok nyomvonalában az alábbi megoldásokat kell előnyben részesíteni • legeltetéssel, kaszálással karbantartott gyepterületek, füves vápák • a természetvédelem igényeit is kiszolgáló, a szárazföldi növényzet kialakulását megakadályozó, időszakos vagy gyakori vízborítású, az árvízi sodorvonalnak vagy rész-sodorvonalnak megfelelő vonalvezetésű tavak, „tocsogók” kialakítása A szigetközi hullámtéri szigeteken a XX. század közepéig tradicionális területhasználat volt a legeltetéses gazdálkodás. Az árvízvédelem mellett a természetvédelem célkitűzése is lehet a történelmi hagyományokkal rendelkező extenzív művelésű füves területek megóvása, visszaállítása azok életközösségeivel (biocönózis) és fajtáival együtt. A fenntarthatóság alapfeltétele megfelelő számú és fajú állatállomány biztosítása. Kézenfekvő megoldásként kínálkozik a közcélú igénynek a Nemzeti Park génbank programjában történő célirányos figyelembe vétele.
65
A szárazföldi növényzet kialakulását megakadályozó, gyakori vízborítású mélyvonulatok kialakítása, a feltöltődött korábbi holtágak rehabilitálása a levezető mederszelvény bővítését is jelenti. A hullámtéri erdő ugyanakkor Szigetközben is jelentős ökológiai és gazdasági tényező. Hosszú távú megőrzése, fejlesztése a nagyvízi áramlási holt-terekben továbbra is fontos feladat. Az árvízlevezetés javítása érdekében tehát a jelenlegi területhasználat korlátozása válhat szükségessé, aminek anyagi hátterét, a kompenzációs lehetőségeket előre ki kell dolgozni. Az árhullámok levezetésének javítására irányuló intézkedések hatásait minden esetben hidraulikai számításokkal és adott esetben fizikai modellkísérletekkel kell ellenőrizni.
6.2.7.3 A kis- és középvízi meder árvízi vízszállító-képességének a javítása A szigetközi Duna szakaszon a XIX. század közepén kialakított egységes főmeder a Bagaméri és Szapi kanyar kivételével hidraulikai szempontból kedvező vonalvezetésű, meghatározó jelentőségű az árhullámok levezetésében. A teljes hullámtérre kiterjedő „Nagyvízi Kezelési Terv” elkészítését megelőzően is rögzíthető, hogy az alapvető funkciója az árvíz és a jég levezetése. Az ennek érdekében szükséges beavatkozások különösebb konfliktusok nélkül, kompromisszum mellőzésével elvégezhetők. A kis- és középvízi meder árvízi vízszállító-képességének a javítása érdekében is alapvetően • Az érdesség csökkentését és • A levezető mederszelvény bővítését kell biztosítani A két cél többségében azonos beavatkozásokkal teljesíthető. A probléma kezelésének helyei az alábbiak szerint foglalhatók össze: • A jelenleg az év nagy részében szárazon álló kavicszátonyok, szigetek • A középvízi meder • vízépítési terméskővel bevédett rézsűi • természetes partjai a korábbi leggyakoribb vízszint metszési vonaláig • A szabályozási kőművek • A középvízi meder menti egységes part és jéglevezető sáv Az alvízcsatorna torkolata felett a vízmegosztás, alatta a meder-beágyazódás miatt a kisvízszintek jelentősen lesüllyedtek. A tartósan alacsony vízállású főmeder zátonyain magról kelt sűrű nyár és fűzerdő található, ami helyi visszaduzzasztásával a vízszállító-képességet csökkenti. Rendszeres, folyamatos letakarítása folyamatosan visszatérő, szinte kezelhetetlen nagyságrendű feladatot jelent. A vízépítési terméskőből készült kisvízi szabályozási művek (sarkantyúk, vezetőművek, a középvízi meder vízépítési terméskővel bevédett rézsűi stb) a korábbi kis- és középvízszintek figyelembe vételével épültek ki. A ritkább vízborításuk miatt a 66
kövek között a fás szárú növényzet intenzív megtelepedése figyelhető meg. Helyenként szinte falat képezve helyi visszaduzzasztást okoznak, korlátozzák a mellékágrendszerek irányába a vízmegosztást, csökkentve ezzel a nagyvízi vízszállító-képességet. Gépi karbantartásuk nem megoldott, a kézi fenntartásuk balesetveszélyes, fajlagosan magas költségigényű, a forráshiány miatt jelenleg gyakorlatilag teljes mértékben elmarad. A növényzet eltávolítására, visszaszorítására az alábbi megoldások jöhetnek szóba: • Az ártéri erdő aljnövényzettől való megtisztítása, gyérítés (szálalás) • A fás szárú növényzet teljes eltávolítása o A tuskók, gyökérzet kiszedése nélkül o A tuskók, gyökérzet kiszedésével • A fás szárú növényzet élőhelyének végleges megszüntetése, gyakori, tartós vízborítás megteremtésével o Visszabontással, o Kotrással, o vízszintemeléssel A korábban ismertetetteknek megfelelően az ártéri erdő aljnövényzettől való megtisztítása, gyérítése (szálalása) és a fáknak az árvízszint magasságáig való lenyesése nehezen, költségesen fenntartható, korlátozott hatékonyságú megoldás. Alkalmazása csak a hosszútávon megőrzendő szigeteken, áramlási holt-terekben javasolható. A legjelentősebb levezető sávok nyomvonalába eső szigetekről, zátonyokról a fás szárú növényzet tuskók, gyökérzet kiszedése nélküli teljes eltávolítása a sarjhajtás rövid időn belüli, a korábbinál is sűrűbb megjelenése miatt csak rövid távú, gyakorlatilag csak folyamatos karbantartás mellett eredményt hozó megoldás. A tuskók, gyökérzet egyidejű kiszedésével elvégzett teljeskörű irtás kedvezőbb hatású. Ebben az esetben is számítani kell azonban a magoncok pár éven belüli ismételt megjelenésére, ezért a beavatkozás rendszeresen visszatérő feladatként jelentkezik. Hosszutávú megoldást a fás szárú növényzet élőhelyének gyakori, tartós vízborítás megteremtésével történő végleges megszüntetése jelenthet. A főmederben a nagyobb zátonyoknál célirányos, tervszerű kavicskitermeléssel állandó vízborítású árapasztó vápákat kell kialakítani. A mederbeágyazódást fenékküszöbök, zárások beépítésével lehet megakadályozni. Ezzel nagyobb levezető mederszelvény is biztosítható, a különböző vízmélységű vízterek, sekély vizű zátonyok kialakításával növekszik az élőhelyi változatosság. A kotort anyag döntő hányadát a hullámtérből ki kell szállítani. A vízépítési terméskőből készült kisvízi szabályozási művek (sarkantyúk, vezetőművek, a középvízi meder vízépítési terméskővel bevédett rézsűi stb) a korábbi kisvízszintek figyelembe vételével épültek ki. Az alvízcsatorna torkolata felett a vízmegosztás, alatta a meder-beágyazódás miatt a jelenlegi kisvízszintek azonban lényegesen alacsonyabbak ezért visszabontásuk lehetséges. A gyakoribbá váló 67
vízborításuk miatt a növényzet megtelepedésének mértéke lényegesen korlátozottabb lesz. A középvízi szabályozás kertében mindkét parton kavics feltöltéssel egységes partot és kb. 40-40 méteres árvíz- és jéglevezető sávot alakítottak ki, melyet rendszeres kaszálással tartottak karban. Az utóbbi időszakban a fenntartás elmaradása a fás szárú növényzet felnövését eredményezte. Az egységes part és a jégsáv magassága a legtöbb esetben meghaladja a hullámtéri szigetek szintjét. A levezető mederszelvény bővítése érdekében részleges visszabontásának az alábbiak figyelembe vétele mellett elvi akadálya nincs. • A mesterséges hullámtéri elárasztás biztosítása érdekében a magasabb parti sáv egy része megőrzendő. • A szigetközi tapasztalatok alapján kőbevédés nélkül 1:10-nél laposabb rézsűhajlás tekinthető állékonynak. • A lenyesés maximum 1:10-es rézsűhajlással, a vízépítési terméskővel bevédett, a tartós vízborítás hiánya miatt fákkal erősen benőtt, nehezen karbantartható középvízi rézsű és a leggyakoribb tervezett illetve várható vízszint metszési vonala+0,5 m szintről indítható. • A lenyesett, kitermelt anyag döntő hányadát a hullámtérből ki kell szállítani. A partok átalakítása nagyobb levezetési mederszelvényt, jobb karbantartási feltételeket biztosít. Mindhárom vizsgált rehabilitációs változat a főmeder vízszintemelését irányozza elő, ami kedvező az érdességet jelentősen növelő növényzet visszaszorítása szempontjából. A főmedret több helyen kettős elzárással áttöltő 1. sz. „anabranch” változatnál (Lisický féle változat) a zárások csak ritkán, árvizekkor kapnak vízborítást ezért rajtuk a növényzet megtelepedése várható.
6.2.7.4 Az árvízvédelmi létesítményeket, jelentősebb vízkormányzási, vízszint szabályozási műtárgyakat veszélyeztető part- és medererózió megakadályozása A hordalékmozgató erő növelése érdekében az 1960-as évek végén egy átfogó középvízszabályozási program keretében a mellékágrendszereket a korábbiaknál stabilabban, nagyobb mértékben választották el a főágtól, az egységes part szintje a hullámtéri szigeteknél magasabb ami a főág és a hullámtér árvízi kommunikációját akadályozza, árvizekkor rongálódások keletkeznek. Az árvízi tapasztalatok és 2D modellezés eredményei alapján árapasztó vápák kialakítása szükséges. A mellékágak hossz-szelvényeinek értékelése alapján megállapítható, hogy a partélek általában a szigetek átlagos szintjénél magasabbak, ezért az árvízi vízmegosztás javítása érdekében szükséges az övzátonyok megszakítása, árapasztó vápák kialakítása.
68
Az 1992. októberében a rövid idő alatt végrehajtott vízmegosztás miatti gyors vízszintcsökkenés és az azóta a jobb és bal parti hullámtéri vízpótló rendszerek és a főmeder közötti jelentős vízszintkülönbség miatt fellépő nagymértékű szivárgás következtében bekövetkezett szuffózió a középvízi meder rézsűiben több helyen is suvadást okozott. Mindhárom vizsgált rehabilitációs változat a főmeder vízszintemelését irányozza elő, ami kedvező a folyamat megállítása szempontjából. A SZITE és az 2 számú „meanderező” változatoknál billenő táblák működtetésével lehetőség van az árhullámok apadási intenzitását mérsékelni. Ezzel a part- és medererózió veszélye csökkenthető. A főmedret több helyen kettős elzárással áttöltő 1. sz. „anabranch” változatnál (Lisický féle változat) valamennyi árvíznél a zárások súlyos rongálódása, tönkremenetele várható. Az élőhelyek változatossága, az ősi tájra jellemző sokszínűség, a mozaikosság megőrzése, megvalósítása szempontjából természetvédelmi, ökológiai, halászati igényként fogalmazódik meg a hullámtéri mellékágrendszerekben a meder és parterózió, szakadópartok kialakulása, a medrek vándorlása. Az árvízvédelmi, és a vízpótlás működtetését alapvetően meghatározó létesítmények védelme azonban kiemelten fontos feladat, ezért veszélyeztetésük megszüntetését az esetleges káros folyamatok megállítását, a károk helyreállítását haladéktalanul el kell végezni. Az árvízvédelmi létesítményeket potenciálisan veszélyeztető parterózió szempontjából a két „meanderező” megoldás jelent a jelenlegi helyzetnél nagyobb kockázatot. A mellékágrendszerekbe beépített bukóknak, zárásoknak a vízszintszabályozás mellett mederstabilizáló funkciójuk is van. Elbontásuk, a mellékágak árvízi vízmegosztásának a megváltozása olyan vízsebesség növekedést okozhat, ami veszélyes eróziós folyamatokat eredményezhet.
6.2.7.5 Az árvízhozamok megosztási lehetősége A Bősi vízerőmű üzembe helyezése óta lehetőség van az árvizek megosztására. Ezzel az árvízvédelmi biztonság javult, a nagyvizek hatására a mentett oldalon jelentkező fakadóvízveszély csökkent. Az árvízlevezető-képesség jelentős romlása miatt azonban az árvizek károkozás nélküli levezetését és a belvízmentesítést alapvető feladatként kell kezelni. A bősi erőmű és az üzemvíz csatorna üzemelésénél, karbantartásánál, felújításánál feltétlenül törekedni kell arra, hogy a jelentős árvizek megosztásának lehetősége nagy biztonsággal biztosítható legyen. A jeges árvizek megakadályozása a jéglevezetés biztosítása A jég kezelésének legfontosabb követelményei: • jó észlelés • jó előrejelzés • üzemképes műtárgyak • megfelelő üzemrend, üzemelési szabályzat 69
• a torlaszok kialakulási helyének pontos ismerete • a jégsávok biztosítása A szigetközi Duna-szakasz jégképződés, jéglevezetés szempontjából az alábbi négy, markánsan különböző szakasszal jellemezhető: Az alvízcsatorna torkolata (1811 fkm) alatti mederszakasz • Az alvízcsatorna visszaduzzasztó hatásával érintett mederszakasz (1811- kb. 1820 fkm) • Az 1820 fkm térségétől a fenékküszöbig (1843 fkm) terjedő mederszakasz • A fenékküszöb és a dunacsúnyi létesítmények közötti mederszakasz • Az 1843 fkm-ben épült fenékküszöb és a Dunakiliti duzzasztómű vízpótlási célú vízszintemelése következtében a zajló jég megállásának veszélyét jelentő zátonyok megfelelő vízborítást kaptak. Az eddigi üzemelési tapasztalatok alapján zord téli időszakban álló jég alakul ki. • A fenékküszöb alatti mederszakaszon a vízmegosztás óta (1992 október) csak minimális mértékű jégképződés volt megfigyelhető. Ennek alapvető oka a főmedernél lényegesen magasabb vízszintű jobb- és bal parti hullámtéri vízpótlórendszerek irányából történő relatívan melegebb talajvíz hozzászivárgás. Ez a hatás az alvízcsatorna visszaduzzasztó hatásával érintett, illetve a jelenleg még vízpótlással nem rendelkező mellékágrendszerekkel övezett szakaszon csökken. A vízmegosztással érintett szakaszra általánosságban elmondható, hogy az év jelentős részében szárazra került, az árvízlevezetést is akadályozó növényzettel benőtt, valamint a sekély vizű zátonyok a zajló jég megállásának, jégdugó kialakulásának potenciális veszélyét hordozzák magukban. Az alvízcsatorna torkolata alatt a kis- és középvizek süllyedése miatt szárazzá, illetve sekély vizűvé váló zátonyok okozhatnak kisebb mértékű, de hasonló problémát. A Szap-Dunacsúny közötti árvíz- és jéglevezetéssel kapcsolatos részletes szabályozást a „Dunakiliti térség árvízvédelmi terve” tartalmazza. Általános alapelv, hogy a dunacsúnyi tározóból jéglevezetés csak az érintett Duna szakasz jégmentessé tételét követően, megfelelő mértékű többletvízhozam biztosítása mellett történhet. Az 1843 fkm-ben létesített fenékküszöbön nincs jégátvezetés, a zajló jég a Dunakiliti duzzasztón keresztül kerül az alvízi szakaszra. Valamennyi vizsgált rehabilitációs megoldás a főmeder vízszintemelésével számol. Ez a jégmegállás veszélyét magában hordozó növényzet visszasszaszorítását eredményezi, tehát javít a jelenlegi helyzeten. A talajvíz-hozzászivárgás és a vízsebesség csökkenése ugyanakkor – a fenékküszöb feletti jelenlegi bögéhez hasonlóan – növeli a helyi jégképződést. A főmedret több helyen kettős elzárással áttöltő 1. sz. „anabranch” változat (Lisický féle változat) jéglevezetés szempontjából kezelhetetlen megoldásnak tűnik. A főmedret keresztül záró fix küszöbű kőműveken még jelentős mértékű többletvízhozam mellett is nagy a jégmegállás, jégdugó kialakulásának a veszélye, valamennyi jeges időszakban a létesítményekben nagymértékű rongálódások
70
várhatók. Az elzárások fölötti bögékben kialakuló álló jég teljes körű feltörése nem biztosítható, ami tovább növeli a jégtorlódás kockázatát. A másik két vizsgált változatnál a billenő táblák működtetésével a fenékküszöb feletti böge jégmentesítése – a Dunakiliti duzzasztómű feletti szakaszhoz hasonlóan – elősegíthető, a jég levezetése biztosítható. Az a legkedvezőbb ha az elzárások fölötti bögékben kialakuló álló jég elolvadás révén tűnik el és nem is tanácsos ezt a folyamatot megváltoztatni. Hagyni kell a jég kristályos szerkezetének elgyengülését, korhadását. Ebből a szempontból is kedvező a billenő táblák működtetésének a lehetősége. A SZITE megoldás további előnye, hogy a javasolt hajózsilipek lehetővé teszik a teljes Duna-szakasz kisjégtörő hajókkal történő megközelítését. A „meanderező” változatoknál problémát okozhat, hogy a mellékágakba jelentős mennyiségű zajló jég kerülhet, ami komoly rongálódásokhoz vezethet.
6.3 Modellkísérletek értékelése, az érintett terület árvízlevezető képességének változása és a a kísérletek felhasználása alapján elérhető eredmények, javaslat a további kutatásokra Mind a numerikus, mind a fizikai modellkísérletek bebizonyították, hogy a tervezett fenékküszöbök a rendelkezésre álló kisvízi hozamot képesek az erdészet által megkívánt vízszintek közelében tartani, lehetőséget teremtenek egyes pontokon a főág-mellékág kapcsolat helyreállítására ugyanakkor a kapcsolódó létesítményekkel együtt javítják a vizsgált Duna-szakasz árvízlevezető képességét. A vizsgálatok rámutattak azonban arra, hogy a műtárgyak csak az árvízkapukkal és az árvízlevezetést is biztosító kishajó-zsilippel együtt, a kapcsolódó beavatkozásokkal kiegészítve szolgálják az árvízi biztonságot. Bármelyik elem elmaradása az árvízveszély fokozódását vonja maga után. A kishajó-zsilipet is tartalmazó fenékküszöb lehetővé teszi a főmeder kishajóforgalmának visszaállítását, a hallépcső az ökológiai átjárhatóságot biztosítja. A tervezett műtárgyak jelentősen hozzájárulnak a térség ökológiai potenciáljának eléréséhez és ezzel lehetőséget teremtenek egy szlovák-magyar Nemzeti Park kialakítására, mely a természeti értékek megóvásán és bemutatásán túl a térség idegenforgalmának növeléséhez is vezet. Felhívjuk a figyelmet azonban arra, hogy ezek a tervezett beavatkozások egyszeri, jelentős beavatkozást igényelnek. Különösen igaz ez az Alsó-Szigetköz területeire, ahol a vízpótló-rendszer kiépítésének elmaradása a Bagaméri-Patkányosi mellékágrendszer jelentős feliszapolódását eredményezte valamint a bal parti Ispánki ágrendszerre, ahol a főmeder vízszintemelésének hiányában eddig a vízpótlásra nem volt mód és ezért ez a mellékágrendszer is jelentősen feliszapolódott. Ezeken a területeken jelentős beavatkozásokra lesz szükség. Az itt tervezett kotrások azonban egyszeri beavatkozások. Mint ahogy az már a Felső-Szigetköz vízpótolt szakaszain beigazolódott, a megemelt vízszint biztosítja a meder vízszállító képességének megőrzését, így várhatóan ismételt kotrásokra nem, csak a bedőlt fák és az uszadék
71
rendszeres eltávolítására lesz szükség. Az ökológiai érdekek pillanatnyi csorbulását azonban várhatóan kárpótolja a terület ökológiai potenciáljának elérése. A többi beavatkozás a főmedret és közvetlen környezetét érinti. A rendszerben a főmedernek kiszolgáló szerep jut, az ide tervezett beavatkozások elsődleges célja az érkező árhullámok levezetése és a hullámtéri mellékágak vízigényének biztosítása. Ezen célok elérése elengedhetetlenné teszi az árhullámok idején esetlegesen bekövetkezett feliszapolódások eltávolítását, a partbiztosítások, a jégsávok és a műtárgyak rendszeres karbantartását. Ha ez valamilyen oknál fogva nem biztosítható, az árvízveszély fokozatosan növekedik, ami megengedhetetlen.
6.3.1 A javaslat kialakítása megvalósulása:
során
megfogalmazott
szempontok
A műtárgyak elhelyezésének tervezésekor szempont volt, hogy a műtárgyak a lehető legkevesebb zavarással valósuljanak meg és a későbbiek során a műtárgyakat könnyen, a természeti értékek zavarása nélkül lehessen látogatni. Erre a fenntartási munkák elvégzése és a kilitii tapasztalatok alapján az idegenforgalom lebonyolítása miatt van szükség. A modellkísérletek során első fenékküszöb az 1814,9 fkm szelvénybe került elhelyezésre. A három közül ez a legfontosabb műtárgy, ennek megépítése a legégetőbb. Azon túl, hogy kb. 37 km2 hullámtéri Natura 2000 terület és hasonló nagyságrendű mentett oldali terület ökológiai potenciáljának jelentős emelését teszi lehetővé, a kapcsolódó beruházásokkal együtt annak a területnek az árvíz-levezetési gondjain segít, ahol az 1%-os valószínűségű árhullámok még a bősi vízerőtelep üzemelését feltételezve is a jelenlegi állapotban közel 1 m-el magasabban vonulnának le, mint a mértékadó árvízszint, vagyis színelnének a töltéskoronával. A tervezett műtárgy alig 2 km-re van a ma is népszerű Árvai zárástól, a parti úton könnyen megközelíthető. A műtárgy megépítése és a kapcsolódó létesítmények együttesen a modellkísérletek szerint az alábbi célok elérését teszik lehetővé: • A főmeder 1814,9 fkm szelvénye felett a műtárgy hatására a vízszintek megemelkednek, a sarkantyúk eltávolíthatóak, a zátonyok lesüllyesztésével és a levonulási sávok megnyitásával növelhető a főmeder árvízlevezető képessége • A főmederben kialakított vízszintemelkedés hatására a kialakuló közép- és maximális sebességek csökkenése várható, mely a halászati szakemberek véleménye szerint a halgazdagság növekedéséhez vezethet. • A fenékküszöbbe elhelyezett hallépcső biztosítja a jelenlegi és a régi Dunameder kapcsolatát, lehetővé teszi a Szigetköz halbölcső jellegének megóvását • Az Ispánki és az Ásványi-Bagaméri-Patkányosi mellékágrendszerek medreinek helyreállítása és vízszintjeinek megemelése nem csak a terület ökológiai potenciáljának emelését segíti, de egyben a mellékágrendszer árvízi levezető képességét is növeli.
72
• A Bagaméri ágvég lezárása megóvja a rendszert a szapi torok várható további vízszintsüllyedésének következményeitől, az ide is elhelyezett hallépcső biztosítja a halak vándorlásának lehetőségét. • A Bagamér-Kalacsi-Pulai mellékágon keresztül egy meglévő, de elhanyagolt mellékág rendbetételével megoldható a Nagybajcsi mellékágrendszer ökológiai potenciáljának megóvása, mely a szapi torok alatti Duna szakasz további süllyedése esetén jelentősen károsodik • Megteremthető az ökológiai átjárhatóság a főmeder és a Bagaméri ág felső szakasza, az Ásványi ág alsó szakasza valamint a Lisicky ág és az Ispánki ág egy szakasza között • Megvalósítható Alsó-Szigetköz mentett oldali vízpótlása a Patkányosi szivattyútelepen keresztül Különösen fontos ez a fokozottan védett dunaszegi morotvató és a Patkányosi rétek megóvása érdekében. • A beavatkozások hatására megemelkedő vízszint már jól közelíti az erdészet által meghatározott kívánatos vízszinteket. • Az árvízlevezetést szolgáló levonulási sávok egyben helyreállítják a Szigetközt és a Csallóközt egykor jellemző rét-legelőgazdálkodást. • A vízszintemelés hatására helyreállítható a három tradicionális kikötő: Ásványráró-Bős-Dunaremete kishajó-forgalma, menetrendszerű járatok indításával lehetőség válik a kishatárforgalom legalább időszakos kialakítására. Az 1826,2 fkm szelvénybe tervezett fenékküszöb Dunaremete térségében van. Ezen a szakaszon nagyon keskeny a jobb parti hullámtér, így a műtárgy kivitelezése és későbbi látogatottsága a védett területeket nem érinti. A műtárgy elhelyezése nem zavarja a dunaremetei kikötő forgalmát. A műtárgy megépítésének segítségével az alábbi célok valósíthatók meg: • A vízszintek megemelésével, a sarkantyúk eltávolításával, a zátonyok lesüllyesztésével jelentősen növelhető a főmeder árvízlevezető képessége • A bal parti levonulási sáv árhullámok idején bevonja az árvízlevezetésbe a bal parti hullámtér fő ágait is, így az árvízi veszélyeztetettség csökken • A vízszintemelés hatására a főmederben kialakult közép és maximális sebességek lecsökkennek • A vízszintemelés hatására megnyithatóvá válik és ezzel kialakítható a főágmellékágrendszer élő kapcsolata o a Fanosi csatornánál, ez akadálymentes összeköttetést biztosít a Pap szigeti halbölcső felé o a Tábori ágnál, mely hosszú szakaszon válik átjárhatóvá o a bal parton az 1826,5 és 1827,7 fkm szelvények bal parti mellékágai között is. • A megnyitás lehetővé teszi a bal és a jobb parti mellékágrendszer részleges látogathatóságát s kishajók számára is. • A beavatkozások hatására megemelkedő vízszint már jól közelíti az erdészet által meghatározott kívánatos vízszinteket.
73
A Cikola térségébe tervezett 3. fenékküszöb az 1834,2 fkm szelvénybe található. Ez a műtárgy is többlet-zavarás nélkül közelíthető meg. Az 1832,3 fkm szelvényben található Denkpáli torok tradicionálisan népszerű kirándulóhely volt, ezt fokozta az itt megépült megcsapoló műtárgy és hallépcső. A parti úton megközelíthető lesz a műtárgy a fokozottan védett területek zavarása nélkül. A műtárgy megépítésével az alábbi célok valósíthatóak meg: • A vízszintek megemelésével, a sarkantyúk eltávolításával, a zátonyok lesüllyesztésével jelentősen növelhető a főmeder árvízlevezető képessége • A bal parti levonulási sáv árhullámok idején bevonja az árvízlevezetésbe a bal parti hullámtér fő ágait is, így az árvízi veszélyeztetettség csökken • A vízszintemelés hatására a főmederben kialakult közép és maximális sebességek lecsökkennek • A vízszintemelés hatására megnyithatóvá válik és ezzel kialakítható a főágmellékágrendszer élő kapcsolata o A Barkás ággal, (nem a Barkási Duna, hanem a felette levő mellékág!) és az ott található szintén fontos halbölcsővel o A Revolver ággal, ahol az evezős turizmus számára nyitható új lehetőségen túl megteremthető az élővilág számára az akadálymentes átjárhatóság Dunakiliti térségééig o Megnyitható az 1835 fkm szelvény bal parti töltőbukója is • A beavatkozások hatására megemelkedő vízszint már jól közelíti az erdészet által meghatározott kívánatos vízszinteket. • A cikolai műtárggyal már lehetővé válik a Rajka-Szap kishajóforgalom helyreállítása • A műtárgy Dunakilitire történő ráduzzasztásával lehetővé válik a már elkészült fenékküszöb koronaszintjének emelése, így Rajka térségében is jobban megközelíthető az erdészet által kívánatosnak tartott vízszint A fent leírt lehetőségeken túl további mellékág-megnyitási lehetőségeket a műtárgyak elkészülte után, a ténylegesen kialakult felszíngörbék ismeretében kell megvizsgálni.
6.3.2 Javasolt építési sorrrend: 1. Az 1814,9 fkm szelvény fenékküszöb megépítése a kapcsolódó beruházásokkal együtt, mivel a. Ezen a területen a legnagyobb az árvízi veszélyeztetettség b. A vízpótlás elmaradása miatt ez a terület áll legtávolabb az elérhető ökológiai potenciáltól c. Nem csak a hullámtéri, de a mentett oldali területekre is kihatással van d. Már rehabilitált területek ismételt veszélyeztetettségét csökkenti e. Helyreállítja tradicionális kikötők kishajó-forgalmát 2. Az 1826,2 fkm szelvény fenékküszöb megépítése a kapcsolódó beruházásokkal együtt, mert
74
a. Mert ha a cikolai műtárgy készül el előbb, ez a szakasz benőttsége miatt aláduzzaszt és az ott elérhető árvíz-levezetési eredményeket is leronthatja 3. Az 1834,2 fkm szelvény fenékküszöb megépítése a kapcsolódó beruházásokkal
6.3.3 Javaslat a további kísérletekre és kutatásokra az elkészült modellek tapasztalata alapján 6.3.3.1 Fizikai modell A modellkísérlet tisztázta a vizsgált terület árvízi levezető képességét, az árvizek során kialakult áramlási viszonyokat és összefüggéseket. A fizikai modell méretaránya azonban részletes vizsgálatra nem megfelelő. Valamint ilyen mérvű beavatkozás biztonsággal csak akkor ajánlható, ha a fizikai és numerikus modellek egyezést mutatnak. Ezért szükséges a javasolt beavatkozás vizsgálata matematikai modellekkel is. Különösen a műtárgyak környezetében kialakult áramlási viszonyok fontosak a műtárgy környezetének helyes kialakítása miatt. A kialakult várható felszíngörbék igazolásán vagy cáfolásán túl többek között választ kell adni az alkalmazott modelleknek arra, hogy • a tetőponti szelvényekben elhelyezett műtárgyak kőszórásos rész part felöli szakaszának utolsó pár métere milyen hosszban és milyen szöget zárjon be a partéllel, hogy az azon átbukó víz irányvektora már a meder középvonala felé mutasson. • milyen hosszban szükséges a műtárgy körül az alvízi partvédőmű kiépítése • milyen hosszban és milyen módon kell elvégezni az árapasztók biztosítását a káros erózió elkerülése érdekében • mekkora további vízszintcsökkenés várható az 1825-1815 fkm szakasz között, ha itt is eltávolítjuk a sarkantyúkat és a zátonyokat lesüllyesztjük • mekkora árapasztó hatás várható el az alvízcsatornába történő árapasztás esetén és károsan hat-e ez a bősi vízerőtelep árvízi üzemére? A műtárgyvizsgálatra üvegcsatornás modellvizsgálat elvégzése javasolható.
6.3.3.2 Következtetések, javaslatok további vizsgálatokra a numerikus modell alapján A projekt keretein belül felépített 1D numerikus modell lehetőséget ad, és igényt is kelt további fejlesztésekre, vizsgálatokra. − A vizsgálat során csupán a szigetközi Duna-szakaszon alkalmaztuk a jellegzónák vízszinttől függő veszteségi paraméterezését. A Duna alsóbb szakaszain a teljes keresztszelvényekben alkalmaztuk az érdesség ilyen típusú változtatását, egyéb részeken pedig konstans érdességi együtthatókat definiáltunk. Célszerű megvizsgálni, hogy az inhomogenitás figyelembevételének megszüntetése hol és 75
milyen mértékben befolyásolja a számított árhullámot, vízszint, vízsebesség és a tetőzés értéke és időpontja tekintetében. − A Duna szigetközi szakaszán a hullámtérben rendkívül összetett, fonatos ágrendszer található, amely kis- és középvizes állapotban még nem, de árvíz idején bekapcsolódik a vízszállításba. Helyszíni tapasztalatok is igazolják, hogy ezen az igen széles hullámtéren árvízi levonulás idején nem alakul ki egységes, a teljes keresztszelvény mentén azonos vízfelszín. Így egy teljes völgyszelvénnyel dolgozó egy dimenziós modell, ami szelvényenként egy átlagértéket használ, nem közelíti megfelelő mértékben a valóságot. A projektben felépített egy dimenziós modellünk a vizsgált változatok hatásának tendenciáját mutatja, a kritikus térségek feltárását teszi lehetővé, mintegy előkészítésként a részletesebb vizsgálatokhoz. Egy további egy dimenziós vizsgálat részeként célszerű lenne a hullámtérben lévő mellékágakat külön ágakként, oldalról "nyitott" keresztszelvényekkel definiálni. Ennek lényege, hogy amennyiben a vízfelszín a legmagasabb megadott tereppont fölé emelkedik, a modell a szélső tereppontnál egy virtuális, nulla érdességű falat "emel", s így egy tulajdonképpen magasságilag kibővített keresztszelvénnyel számol. A meglévő keresztszelvények tudatos felosztásával és hullámtéri ágak definiálásával elérhető lenne az egyes részeken levonuló hozam megosztásából eredő keresztirányú vízszintkülönbségek kimutatása is. − A Szigetközi hullámtér szerkezete, a vizsgálatok tárgyát képező beavatkozási változatok összetettsége – ahogy azt fentebb is jeleztük – a többdimenziós modellezés körébe tartozik. A modell dimenziószámának növekedése pontosabb, és részletesebb vizsgálatokat tesz lehetővé. Két dimenzióban az áramlás főirányára merőleges áramlási paraméterek is előállíthatók egy-egy keresztszelvény mentén különböző vízszint, vízsebesség, és rész-vízhozam is meghatározható. Három dimenzió esetén pedig az előzőek mellett az áramlás mélység menti differenciáltsága is számítható. Az egy dimenziós vizsgálatok előnyét gyors számítási sebességük, nagy kiterjedésű rendszerek egységként történő vizsgálata adja. A többdimenziós vizsgálatok korlátját technikailag időés kapacitásigényük szabja. Mindemellett a két- és háromdimenziós modellezésénél a hosszúidejű nempermanens futtatások instabilitáshoz, megengedhetetlen mértékű hibákhoz vezethetnek. Ilyen esetekben célszerű lehet egy, az adott hidraulikai helyzet (pl.: árvízi tetőzés) közelítése un. egyenértékű permanens futtatásokkal. Az egydimenziós modellel lehetőség nyílik az ilyen permanens futtatás peremfeltételének kvázi-permanens állapot futtatásával történő meghatározására is. A tervezett beruházások jelentősége megköveteli hogy részletes, szakmailag minden igényt kielégítő ellenőrzés előzze meg kivitelezésüket. Ezért szükséges a javasolt beavatkozás vizsgálata kétdimenziós numerikus modellel is. − A numerikus hidraulikai vizsgálatok mellett nem feledkezhetünk meg a fizikai kisminta-kísérletekről sem. Napjainkban jelentőségük a látványos, közérthető megjelenítésükben van. Segíthetik egy-egy vízrendszer működésének átlátását, a kialakuló folyamatok megértését, megmutatják a változások tendenciáját, megfelelő kialakítás esetén a mederváltozás irányát. Költségességük, időigényes 76
