A TIM ERÓZIÓS MÉRŐPONTOK ÉSZLELÉSEINEK ELEMZÉSE ÉS ÉRTÉKELÉSE. Nováky Béla 1

Földrajzi Konferencia, Szeged 2001.

A TIM ERÓZIÓS MÉRŐPONTOK ÉSZLELÉSEINEK ELEMZÉSE ÉS ÉRTÉKELÉSE Nováky Béla1 A talajokkal való észszerű és környezetkímélő gazdálkodás érdekében 1990 elején alakították ki a Talajvédelmi Információs és Monitoring Rendszer (TIM) országos törzshálózatát. A TIM részeként a talajfelszín változásának követésére 18 helyen telepítettek eróziós mérőpontokat. Egy-egy mérőhelyen a mérőpontok száma általában három, amelyek a lejtőt esését követve egy vonalban helyezkednek a lejtő felső, középső és alsó szakaszán. A mérőpontokban a felszín alatt 60 cm-rel, 1x1 m-es, azaz 1 m2 nagyságú, 10 mm vastag alumíniumlemezt helyeztek el, amelynek magasságát rögzítették, majd mérték a visszadöngölt föld vastagságát az ülepedést követően évente a tenyészidőszak végeztével. A mérőpontok többsége önálló (C típusú) eróziós mérőhely, de voltak olyanok is, amelyek az erózió szélesebb körű észlelésére szolgáló (A és B típusú) mérőhely részei. 1994-1999 közötti időszakban a 18 mérőhelyen összesen 74 eróziós mérőpont létesült. A mérőhelyek telepítését követően általában 2 alkalommal került sor a talajfelszín változásának észlelésére. A tanulmány célja ezen észleléseknek értékelése, annak a vizsgálata, hogy az észlelt értékek mennyire adják vissza az eróziót kiváltó és befolyásoló tényezőknek a vizsgálat ideje alatti idő- és térbeli változékonyságát. Ennek megfelelően a vizsgálat lényege az eróziót jellemző értékek, mint függő és a kiváltó-befolyásoló tényezők, mint független tényezők közötti kapcsolat keresése és szorosságának értékelése. Az eróziós mérőhelyek Az ország hegy- és dombvidékein megválasztott 18 mérőhelynek az erózió kialakulása szempontjából legfontosabb jellemzőit az 1. táblázat foglalja össze. A 18 mérőhely átlagos évi csapadéka 600-700 mm között változik. A talajok többnyire barna erdőtalajok, Csalán csernozjom, Balatonakaliban redzina. A genetikai típust tekintve kevéssé változatos talajokon belül az egyes mérőhelyeket a talaj mechanikai összetételének, és vízgazdálkodási tulajdonságainak igen nagy változatossága jellemzi, amit a telepítés követő részletes talajfeltárás adatai igazolnak. A mérőhely környezetében a művelés többnyire szántó, több helyen (Bodrogkeresztúr, részben Felpéc, Szekszárd, Tagyon, Balatonakali) szőlő, Csalán gyümölcsös. A művelési ág az észlelések során egy mérőhelyen sem változott. Változatosak a lejtő esések és hosszak, és a lejtő alakja. A lejtők többnyire (Albertmajor, Bábonymegyer, Balatonendréd, Rakaca, Szajla, Szandaváralja, Szekszárd,) egyenletes esésű egyenes lejtők, de vannak a lejtő irányában csökkenő esésű homorú (Felpéc, Kallósd, Rádó, Vasvár), növekvő esésű, domború lejtők (Vasvár) és vannak homorú és domború lejtőszakaszokból álló összetett (Bodrogkeresztúr, Csala, Gamás) lejtők is.

1

Dr. Nováky Béla egyetemi docens Szent István Egyetem Tájökológia Tanszék; E-mail: [email protected]

1

Nováky Béla: A TIM eróziós mérőpontok…

1. táblázat. Az eróziós mérőhelyek jellemzése. SorSzám 1. 2, 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18.

Mérőhely Baranyaszentgyörgy Bodrogkeresztúr Rakaca Csala Felpéc Albertmajor Szajla Szandaváralja Galgamácsa Balatonendréd Bábonymegyer Gamás Szekszárd Tagyon Balatonakali Vasvár Rádó Kallósd

Talajtípus barna erdőtalaj barna erdőtalaj barna erdőtalaj Csernozjom barna erdőtalaj barna erdőtalaj barna erdőtalaj barna erdőtalaj barna erdőtalaj barna erdőtalaj barna erdőtalaj barna erdőtalaj barna erdőtalaj barna erdőtalaj redzina barna erdőtalaj barna erdőtalaj barna erdőtalaj

Lejtés, felső

Lejtés, középső

12% 10-12% 10-15% 10-15% 16-18% 6-8% 16-17% 16-18%

Lejtés, alsó

5% 2-3%

8,6% 5,2% 2,4% 11-12% 5-6% 18% több mérővonal 20% 5% 10-15% 5-6% 11,5% 10%

1,7% 3-4%

Művelés

Erózió elleni védelem

szőlő szántó gyümölcs szántó szántó szántó szántó szántó szántó szántó szőlő szőlő szőlő szántó szántó szántó

van

Az eróziós mérőpontok észlelései, a mérőhelyek hordalékforgalma és a távozó hordalék Az eróziós mérőpontok észlelései Az eróziós mérőpontokat 1994 illetve 1995 nyárvégén telepítették, az első észlelésük 1998 november és 1999 január között, a második 1999 novemberében, a harmadik 2000 őszén volt. Az észleléseket a területi Növényegészségügyi és Talajvédelmi Állomások végezték a Budapesti Növényegészségügyi és Talajvédelmi Állomás (BNTÁ) irányításával és az adatok központi gyűjtésével. Két egymást követő észlelés különbségeként számítható a talajfelszín változása, csökkenése (eróziós lehordás, e) vagy növekedése (eróziós lerakódás, s). Mivel az észlelésekkel átfogott időszak, különösen a két első észlelés között, eltérő hosszúságú volt, az eróziós lehordás és lerakódás összehasonlíthatósága érdekében, azok értékeit évi intenzitásra számítottuk át (2. és 3. táblázat). A táblázatokban az eróziós lehordást vastagon jelzett (és negatív) számokkal emeltük ki. A két mérési időszak összesen 136 észleléséből 62 esetben (46%) volt eróziós lehordás, 57 esetben (42%) lerakódás, 17 esetben (12%) nem volt változás. A két mérési időszak eltérő viselkedésű volt. A mérőpontok lehelyezését követő első időszakban a 65 mérőpontból 37ben, a pontok 57%-ában észleltek eróziós lehordást, 4-ben nem volt változás, 24-ben (37%) lerakódás volt. A második időszakban a 71 mérőpont közül 25-ben (36%) volt lehordás, 33ban (42%) lerakódás. A második időszakban tehát kevesebb helyen volt eróziós lehordás, ami összhangban van a második időszak kevesebb csapadékával.

2


2. táblázat. Az erózió évi intenzitása mérőpontonként, mm/év. Mérőhely Baranyaszentgyörgy Bodrogkeresztúr Rakaca Csala Felpéc Albertmajor Szajla Szandaváralja Galgamácsa Balatonendréd Bábonymegyer Gamás Szekszárd Tagyon Balatonakali Balatonakali Vasvár Vasvár Rádó Kallósd

Lehelyezés- 2. Mérés felső Középső alsó 7.0 12.5 7.0 -9.4 0.0 0.0 -6.7

-8.8 21.3 -9.6 -3.2 0.0 17.1 -3.3

-6.0 -0.2 2.4 6.3 20.0 8.6 -3.3

-30.0 0.0 -6.7 -3.7

-20.0 12.6 3.3 -8.6

-33.0 26.4 4.7 -20.0

-8.4 -9.3 -6.2 -6.2 -3.1 -46.2

-15.6 -24.3 -3.1 -6.2 18.4 -24.6

-5.3 5.9 3.1 12.3 58.5 33.8

2. mérés - 3. mérés felső középső alsó 20 0 -70 32 -5 -1 1 -80 -25 265 15 -260 30 10 -10 10 -20 -10 0 0 -10 0 0 0 0 0 0 10 40 -10 0 30 -20 20 -20 -40 35 35 210 7 -2 10 0 40 130

20 1 -10 10 -70 90

-3 -10 70 10 -170 -60

3. táblázat. Az erózió évi intenzitása Tagyon mérőhelyen, mm/év. 1.lemez 3.1 -6 8.lemez Lehelyezés - 2.mérés --4 2.mérés - 3.mérés 2 Lehelyezés - 2.mérés 2.mérés - 3.mérés

2.lemez -1.2 1 9.lemez -1.2 0

Mérőpontok 3.lemez 4.lemez 5.lemez 6.lemez 7.lemez 4.2 5.6 -0.3 -4.1 -4.8 0 1.5 2.5 0.5 1.1 10.lemez 11.lemez 12.lemez 13.lemez 14.lemez 2.9 1.2 -3.4 -9.9 -0.5 3 2.2 -1.3 -0.8 -1.5

Az eróziós lehordás általában a lejtők felső és középső szakaszán elhelyezett mérőpontokra jellemző. A teljes időszakot tekintve ezen pontok mintegy felében, csupán az első időszakot tekintve kétharmadában volt eróziós lehordás, míg az alsó pontoknak csupán egyharmadában. Nagy általánosságban tehát a mérések alátámasztották az erózió lejtő menti alakulásáról meglévő képet: a lejtők feljebb fekvő szakaszáról lehordott talaj a lejtő alján lerakódik. Ugyanakkor az is általánosan tapasztalható volt, hogy egyazon lejtő a két mérési időszakban gyakran eltérően viselkedett a hordalék lejtő szerinti „átrendeződése” tekintetében. Kiváló példája ennek a szekszárdi mérőhely, ahol az első időszakban a lejtő valamennyi pontjában intenzív lehordás, a második időszakban ezzel ellentétesen minden pontban lerakódás volt jellemző. Gamáson az első időszakban a lejtő felső pontjában észleltek lehordást, lejjebb lerakódást, a második időszakban a lejtő felső pontjában volt lerakódás, a középső és az alsó pontban lehordás. A lejtő menti erózió mérési időszakonként eltérő viselkedése kisebb-nagyobb mértékben valamennyi mérőhelyet jellemzi. A lehordás és lerakódás ellentétes alakulása jellemzi a 14 mérőpontból álló Tagyon mérőhelyet, ahol a lehordás és lerakódás a két időszak között 11 pontban ellentétesen alakult, csupán két olyan pont volt, ahol mindkét időszakban lerakódás, és egy, ahol mindkét időszakban lehordás volt. 3


Mindössze két olyan mérőhely volt, ahol az eróziós lehordás és lerakódás lejtő menti alakulása azonos volt mindkét időszakban, ezek Bodrogkeresztúr és Felpéc mérőhelyek. Vizsgáltuk, miként alakul az erózió a lejtő mentén a lejtő alakjának függvényében. A lejtők többsége egyenes lejtő, ahol az a kép várható, hogy a lejtőn mindvégig van eróziós lehordás és annak nagysága a lejtőn előrehaladva, azaz a lejtőhossz növekedésével növekszik. Ezt a várható képet kiválóan igazolják a szekszárdi mérőhely 1998. évi észlelései, amikor jól megfigyelhető az eróziós lehordás intenzitásának növekedése a lejtő hosszával: a lejtőszakasz felső pontjánál 4 mm/év, a középső szakaszán 9 mm/év, az alsó pontjánál 20 mm/év körüli az eróziós lehordás intenzitása. Nagyjából megfelelnek a várható képnek Szandaváralja mindkét mérése, bár itt az erózió intenzitás lejtő hossza szerinti növekedése nem igazolódott, továbbá többé-kevésbé Balatonendréd 1998. évi, Albertmajor és Szajla 1999. évi észlelései, amikor a mindvégig egyenes lejtőn egyetlen mérőpontban sem volt lerakódás. A többi mérés általában eltérő képet mutat a lejtő alakja alapján várhatótól, több mérés (Szajla 1998. évi, Rakaca, Bábonymegyer és Balatonendréd 1999. évi észlelései) inkább a homorú lejtőre várható képet mutatja. Szajlán például a lejtő középső és alsó szakaszán lerakódás volt észlelhető, aminek valószínűsíthető oka, hogy a lejtő meredeken csatlakozik az üledékgyűjtő szerepű Pósváriréthez. Az egyenes és homorú lejtőtől is eltérő képet mutatnak Albertmajor, Rakaca és Bábonymegyer 1998. évi, Szekszárd 1999. évi mérései, amikor mindenütt lerakódás volt észlelhető. Ez utóbbi azért is feltűnő, mert Szekszárdon az 1998. évi mérések nagyon tisztán megfeleltek az egyenes lejtőre várható hordalékforgalmi képnek A homorú lejtőkön az várható, hogy a lejtő tetején legnagyobb mértékű erózió lefelé haladva csökken, majd a lejtő alján lerakódásba megy át. Ennek a képnek lényegében valamennyi 1998. évi mérés megfelel, az 1999. éviek közül csak a vasvári mérőhely észlelése. 1998-ban valamennyi homorú lejtőnél a lejtő legfelső pontjában volt nagyobb lehordás, ami lejjebb, esetenként - mint Rádónál és az egyik vasvári lejtőnél - már a lejtő középső mérőpontjában lerakódott. Az 1999. évi észlelések közül a felpéci mérőhely csak részben, Kallósd, Rádó és Balatonakali egyáltalán nem felel meg a lejtőalakból várható képnek. Kallósd és Rádó mérőhelyeken a lejtő tetején és közepén jelentős - Kallósdnál pl. 9-13 cm lerakódás, a lejtő alján jelentős lehordás észlelhető. A domború lejtő típusába egyedül Vasvár egyik kiválasztott lejtője tartozik. Az ilyen lejtőn a várható kép az, hogy az erózió lefelé növekszik, a lejtő tetején esetleg el is marad. Ezt a várható képet a tényleges észlelés csak részben adja vissza. Az összetett típusú lejtőn a lejtő középső szakaszán várható lehordás, alatta és felette lerakódás vagy kisebb lehordás. Ezzel a várható képpel Bodrogkeresztúr észlelései vannak leginkább összhangban: a felső plató lerakódását a lejtő közepén nagyobb, majd az enyhülő lejtőn lefelé haladva kisebb eróziós lehordás követi. Lényegében megfelel a várható képnek a Gamásnál 1998-ban végzett észlelés: a lejtő tetején való lerakódást a lejtő közepétől lehordás követi, ami még az alsó szakaszon is tart. Ugyanakkor az 1999. évi észlelésnél az enyhébb lejtésű felső szakaszon észleltek lehordást, míg a középső és az alsó meredekebb esésű szakaszon lerakódást. Az összetett lejtőre várható képet Csala észlelési 1998-ben nem, 1999ben viszont kiválóan alátámasztják. 1999-ben a lejtő felső pontjában nagymértékű lehordás volt, ami főként a lejtő közepén lerakódott. Összefoglalóan, a két időszak megfigyeléseinek együttes értékelése alapján megállapítható, hogy a legtöbb kiválasztott mérőhelyen végzett észlelések alapvető ellentmondás nélkül visszaadják az erózió lehordás/lerakódás, azaz a lejtő szerinti hordalékátrendeződés vagy forgalom lejtő alakja alapján várható képét. Különösen jó választásnak bizonyult Bodrogkeresztúr, Szandaváralja és Vasvár mérőhelyei, de Felpéc, Szajla, és Balatonendréd is, kevésbé jónak Rakaca és Bábonymegyer. Az 1998-1999. évi észleléseket összehasonlítva az 1994-1998. éviekkel, az is megállapítható, hogy a második észlelésnél 4


nagyobb hordalékmozgások - lehordások és lerakódások - voltak megfigyelhetők, ami főként az utóbbi észlelés idején hullott jelentős csapadékkal magyarázható. Az eróziós mérőhelyek hordalékforgalma és távozó hordaléka A mérőhelyek eróziós folyamatának jellemzésére a mérőhelyenkénti általában 3-3 mérőpont észlelései alapján számítottuk az adott mérőhelyen megmozgatott hordalék forgalmát (hf) és az adott mérőhelyet elhagyó, távozó hordalékát (ℑ ℑv). A hordalékforgalom és a távozó hordalék értelmezése, kapcsolatuk az eróziós mérőpontok észleléseivel, végül számításuk a következő elméleti megfontolások alapján történt. Legyen egy vízerózióval érintett terület kiterjedése A. Legyenek ismeretesek a terület m számú eróziós mérőpontnak megfeleltethető pontjában a lehordás, n számú pontjában pedig a lerakódás értékei, amit jelöljenek az i-dik eróziós pontban ei, a j-dik szedimentációs pontban sj (im és jn, azaz az i-dik pont hozzátartozik az m pontok halmazához, a j-dik pont az n pontok halmazához).Az ei lehordás pozitív, az sj lerakódás negatív előjelű. Tartozzon az i-dik eróziós, illetve a j-dik szedimentációs ponthoz egy ai illetve aj részterület, azaz az i-dik illetve a j-dik pontban észlelt értékek ilyen nagyságú részterület eróziós lehordását vagy lerakódását jellemezzék. Végül tételezzük fel, hogy az ai és aj részterületek hézagmentesen és átfedés nélkül lefedik a teljes A kiterjedésű területet, azaz ∠ ai + ∠ ai = A.

(1)

Ebben az esetben a teljes A kiterjedésű terület hordalékforgalma az alábbi mérlegegyenlettel írható le: ∠ ei ai + ∠ sj aj = ℑV,

(2)

ahol, az előbbi jelölések mellett, ℑV a területről távozó hordalék. Az utóbbi értéke nem lehet negatív, azaz fennáll a ℑV 0 feltétel. Mivel az ei és sj hosszegységben (mm vagy cm), az a területegységben (km2 vagy m2) van kifejezve, szorzatuk és a ℑV térfogategységet jelöl. Az egyenlet egyszerre fejezi ki az adott területen belül átrendeződő hordalék és a területről távozó hordalék mennyiségét. Vezessük be még a relatív terület fogalmát, ami jelölje azt, hogy az i-dik illetve j-dik ponthoz tartozó ai és aj részterület a teljes A terület mekkora hányadát teszi ki. E fogalom birtokában a hordalékforgalmi egyenlet átírható a ∠ ei (ai /A) + ∠ sj (aj/A) = ℑV/A

(3)

alakban, a ℑV/A = ℑv helyettesítéssel lényegében hosszegységben, azaz mm-ben vagy cm-ben kifejezett fajlagos távozó hordalékmennyiség írható le. A mérőhelyről távozó hordalék a (3) képlet alapján számítható, azzal a további feltétellel, hogy ℑv = min[ℑv, 0], azaz egyenlő a számított ℑv értékkel, vagy 0. A hordalékforgalom (3) egyenletéhez számított lehordás és a lerakódás abszolút értékeinek hf = |∠ ei (ai /A)| + |∠ sj (aj/A)|

(4)

alakú összege a mérőpontokkal átfogott területen megmozgatott hordalékmennyiséget fejezi ki. A (4) képlet | | szimbóluma az előjel nélküli abszolút értéket jelöli.

5


A hordalékforgalom egyenletének pontossága szoros kapcsolatban van az észlelési pontok számával, növelésükkel a pontosság növekszik és amennyiben a pontok száma végtelen, - ami azonos azzal a feltétellel, hogy az ai és ai részterületek 0-hoz tartanak - úgy az észlelés a valóságot adja, a modell azonos a valósággal. Mivel az eróziós mérőpontok száma egy-egy mérőhelyen csupán 3, a számítás pontossága is csak korlátozott lehet. A ∴v távozó hordalék (3) képlet, illetve a hf teljes megmozgatott hordalék (4) képlet szerinti számításához ismerni kell az a/A relatív területeket. Ezek értékei kifejezhetjük a mérőpontok közti távolságokkal, ha belátjuk, hogy a modellszerű megközelítés esetén bármely mérőpont pontszerű hordalékforgalma legfeljebb a szomszédos pontig tartó távolság felének mértékéig tekinthető reprezentatívnak. A mérővonalakban három mérőpont van, elrendezésük szerint felső, középső és alsó pontok. Legyen a felső és középső pont közti távolság LFK, a középső és alsó pont közti LKA, a felső és alsó pont közti pedig LFA, ami - mivel a mérőpontok általában egy vonalban helyezkednek el - többnyire azonos az LFK és LKA összegével, azaz LFA = LFK + LKA.

(5)

Modellszerű értelmezésünk szerint a három mérőpont összesen L = 2(LFK + LKA)

(6)

hosszúságú (és egységnyi szélességű) területet jellemez, ezen belül a felső pont lF = LFK/L, a középső pont lK = (LFK +LKA)/L, az alsó pont lA = LKA/L relatív egységnyi területet. A három relatív egységnyi terület összege természetesen 1, azaz LFK/L + (LFK +LKA)/L + LKA/L = 1. (7) A (7 egyenlőség fennállásáról az egyenlet tagjainak átrendezésével és a (6) egyenlőség felhasználásával meggyőződhetünk. A mérőpontokkal jellemezhető részterületeket a mérőpontok közötti távolsággal helyettesítve az (5), (6) és (7) egyenletek szerint, a (3) és (4) képletek a ∴v = lFhF + lKhK + lAhA (8) és hf = |κ ei li| + |κ sj lj| (9) alakban írhatók át, ahol lF, lK és lA ha relatív távolságok, hF, hK és hA a három mérőpont észlelései, amelynek értéke aszerint e vagy s, hogy lehordás vagy lerakódás volt az adott mérőpontban észlelhető. A (8) és (9) képletek alkalmasak a távozó hordaléknak és a teljes hordalékforgalomnak kizárólag a mérőpontok mérési adataira támaszkodó számítására. Ezen képletek felhasználásával a hordalékforgalom és a távozó hordalék számítását elvégeztük az 1995-1999, az 1998-1999 és az 1995-1999 közötti időszakokra (4. táblázat).

6


4.táblázat. A hordalékforgalom (hf) és a távozó hordalék (∆ ∆v) mérőhelyenkénti értékei. Mérőhely

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18.

Baranyaszentgyörgy Bodrogkeresztúr Rakaca Csala Felpéc Albertmajor Szajla Szandaváralja Galgamácsa Balatonendréd Bábonymegyer Gamás Szekszárd Tagyon Balatonakali Vasvár Rádó Kallósd

Lehelyezés 2.mérés Hf ∆v 115.6 115.6 30.5 16.5 57.7 0 60.0 0 17.1 5.3 15.7 0 39.4 0 11.8 11.8 110.3 42.1 140.5 65.0 71.5 36.2 18.6 68.9 102.3

110.3 0 0 65.0 71.5 26.2 0 0 31.3

2.mérés 3.mérés hf ∆v 31.6 31.6 10.8 0 34.9 34,5 170.6 0 14.1 0 12.7 2.7 5.0 5.0 0.0 0 19.5 12.5 23.1 78.8 6.9 10.1 15.4 79.5 87.8

0 0 9.5 0 0 0 0 67.1 0

Lehelyezés 3.mérés hf ∆v 154 147.2 41.3 11.3 92.6 0 230.6 0 31.2 1.2 28.4 0 44.0 0 11.8 11.8 129.8 54.6 163.6 143.8 78.4 44.3 34.3 148.4 190.1

94.6 0 5.8 0 64.6 20.0 0 0 0

A 18 mérőhelyre és három időszakra számított eróziós értékek térben és időben jelentős változékonyságot mutatnak. A ∆v távozó hordalék a mérőhelyek nagy részénél - mindkét időszakban a mérőhelyek nagyjából felénél - 0, azaz a mérőhelyet nem hagyta el hordalék, az adott időszakban a mérőhelyek jó részét inkább a hordalék mérőhelyen belüli átrendeződése, mintsem a hordaléknak a területről való távozása jellemezte. Ugyanakkor a hordalékmozgás a mérőhelyeken élénk volt. A teljes hordalékforgalom a mérőpontok lehelyezése és a 2. mérés közti 3 évnyi időszakban 12-140 mm között, a 2. és 3. mérés közti 1 évben 0-170 mm, a teljes 4 éves időszakban 12-230 mm között változott. A hf teljes hordalékforgalom és a mérőhelyről távozó ∆v hordalék között egyébként nincs szoros kapcsolat, a kapcsolatot 0,3 körüli korreláció tényező jellemzi. A mérőhelyek eróziós értékei és a kiváltó tényezők kapcsolata A mindössze néhány évet átfogó időszak alatt az eróziót befolyásoló tényezők közül a talaj típusában, a lejtőadottságokban, a művelési formában és meliorációs beavatkozásban lényegi változás nem volt, az erózió időbeli változását a csapadék változása határozhatta meg. Ebből kiindulva kerestük az eróziós értékek (távozó hordalék illetve hordalékforgalom) mint függő változók és a csapadék valamely mutatója mint független változó közötti kapcsolatot. Az eróziós mutatók területi eltéréseinek magyarázatát a csapadék területi eltérései mellett a felsorolt, időben állandó tényezőkben is kerestük. Az eróziót kiváltó és befolyásoló tényezők Az erózió és a csapadék kapcsolatának vizsgálatához a csapadék jellemzésére ötféle mutatót választottunk: az észlelések közötti időszakra vonatkozó P(>0) csapadékösszeget, az adott időszakra a napi csapadék valamely küszöbértékét meghaladó napi csapadékok összegét négy különböző küszöbérték, közelebbről 10, 20, 30 és 40 mm/nap értékek felvételével, 7


amelyeket rendre és értelemszerűen P(>10), P(>20), P(>30) és P(>40) módon jelöltük. A 10 mm küszöbérték feletti csapadék megfeleltethető a csapadékerózió-index számítására szolgáló szabvány előírásainak, amely szerint az index számításánál a 10 mm-t meghaladó csapadékokat kell eróziót kiváltó, ún. erozív csapadéknak tekinteni. Az 5 mutatót a mérőhely közelében lévő csapadékállomásoknak az Országos Meteorológiai Szolgálatban észlelt és gyűjtött adatai alapján számítottuk. Példaszerűen bemutatjuk a mérőpontok lehelyezése és az utolsó mérés közötti időszakra számított csapadékmutatók értékeit (5. táblázat). 5. táblázat. Az eróziós mérőhelyekre számított csapadékmutatók értékei (lehelyezés -3. mérés). Sorszám 1. 2, 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18.

Mérőhely

Csapadékállomás P(>0) mm Baranyaszentgyörgy Sásd Bodrogkeresztúr Tarcal 2869 Rakaca Gagybátor 2951 Csala Székesfehérvár 3355 Felpéc Lovaszpatona 2853 Albertmajor Kápolna 2940 Szajla Recsk 3151 Szandaváralja Becske 2339 Galgamácsa Kartal Balatonendréd Bálványos 1911 Bábonymegyer Tab 2982 Gamás Somogytúr 3179 Szekszárd Sióagárd 3552 Tagyon Mencshely 3350 Balatonakali Tihany 2890 Vasvár Vasvár 3222 Rádó Felsőrajk 3233 Kallósd Kehidakustány 3270

P(>10) mm

P(>20) mm

P(>30) mm

P(>40) mm

1386 1466 2037 1828 1684 1867 1202

608 751 1204 1046 824 1013 605

273 375 556 755 312 528 332

136 244 205 431 174 367 199

1197 2003 2146 2260 2172 1815 2149 2115 2209

518 1134 1133 1206 1169 919 1216 1125 1372

283 527 597 538 652 460 634 577 780

0 145 274 427 271 227 366 259 554

Az ötféle csapadékmutató közt szoros, 0,70-0,95 közötti korrelációs tényezővel jellemezhető kapcsolat van. A szoros belső kapcsolat arra is utal, hogy bármelyiket is választva független változónak az eróziós kapcsolatok vizsgálatában, további csapadékmutató bevonása a talált összefüggés szorosságát nem növeli. A talajok erodálhatósági tényezőjének (K) számítására az erózió becslésére közelmúltban elfogadott MSz 20133:1998 szabvány ajánl eljárást. A szabványban foglaltak szerint a talajok erodálhatósága különösen a következő tényezőktől függ: a 0,002-0,1 mm nagyságú frakciók %-os előfordulása, a 0,1-2,0 mm nagyságú frakciók előfordulása, a humusztartalom, az aggregátum-osztály, a vízáteresztő képesség. A talaj annál jobban erodálható, minél nagyobb a két frakció részaránya, kisebb a humusztartalom, durvább aggregátumokból áll és minél rosszabb a vízáteresztő képessége. A talajok fentiekben felsorolt 5 tulajdonsága alapján a K tényező meghatározására alkalmas nomogramot szerkesztettek. A nomogram felépítése olyan, hogy az első három tényező alapján (0,002-0,01 mm és 0,1-2,0 mm frakciók %-os részaránya, humusztartalom) meghatározható a K tényező előzetes értéke, ami pontosítható, amennyiben adatok állnak rendelkezésre az aggregátumokra és a vízáteresztő képességre vonatkozóan is. Az eróziós mérőhelyeken, Baranyaszentgyörgy, Felpéc, Szekszárd kivételével a talajok legfontosabb, a nomogram használatához szükséges adatai - az aggregátumosztály kivételével - rendelkezésre álltak a mérőhelyek létesítését követően elvégzett részletes talajfeltárásokból. A talajfeltárások idején a legtöbb mérőhelyen mintegy 1,5 m mélységig talajszelvényeket

8


tártak fel és rétegenként meghatározták a talajok főbb vízgazdálkodási tulajdonságait, frakciók szerinti %-os összetételét, humusztartalmát és további számos fizikai és kémiai paramétert. A K erodálhatósági tényező számításához felhasználható talajjellemzőket a 6. táblázat foglalja össze. 6. táblázat. A talajok erodálhatósági tényezőjének becslése az MSz 20133/1998 alapján. Mérőhely

2, 3. 4. 6. 7. 8. 10. 11. 12. 14. 15. 16. 17. 18.

Bodrogkeresztúr Rakaca Csala Albertmajor Szajla Szandaváralja Balatonendréd Bábonymegyer Gamás Tagyon Balatonakali Vasvár Rádó Kallósd

0,002-0,1 mm frakció aránya, % 68 53 63 51 48 55 54 67 60 66 65 41 63 66

0,1-2,0 mm frakció aránya, % 6,4 3,1 21,8 21,6 16,3 11,5 20,1 7,2 13,9 11,9 12,9 46,3 19,4 19,0

Humusztartalom,

Holtvíz tartalom,

%

%

Vízáteresztő képesség, kategória

1,76 1,14 1,44 1,49 1,79 1,70 2,08 3,03 2,18 1,60 2,72 (1,20) 1,32 1,08

19 23 15 14 19 20 13 11 14 13 18 10 9 7

3 2 4 4 3 3 4 5 4 4 3 5 5 5

K'

K”

0.50 0.30 0.56 0.36 0.31 0.33 0.36 0.41 0.43 0.51 0.42 0.35 0.48 0.56

0.51 0.36 0.54 0.37 0.32 0.36 0.37 0.36 0.41 0.48 0.44 0.31 0.41 0.48

A táblázat adataihoz a következő kiegészítő magyarázatokat tesszük. Az MSz előírásainak megfelelően a 0,002-0,1 és 0,1-2,0 mm közötti frakciók részaránya szükséges. Ugyanakkor a talajfeltárásokból a >0,25, 0,05-0,25, 0,01-0,02, 0,005-0,01, 0,002-0,005 és <0,002 mm frakciók állnak rendelkezésre. A 0,05-0,25 frakcióhoz tartozó %-os arányt elfelezve, felét a 0,1-2,0 mm és felét a 0,002-0,1 mm frakcióhoz soroltuk. A vízáteresztő képességre adatok nem voltak. Ezek hiányában a talaj ezen vízgazdálkodási tulajdonságát a holtvízkapacitás (HV) alapján kategorizáltuk, kiindulva abból, hogy minél nagyobb a HV értéke, annál inkább kötöttebb, azaz kisebb vízáteresztő képességű talajról van szó. A vízáteresztő képességnek a HV tartalom alapján való kategorizálását - spekulatív közelítéssel a következők szerint végeztük el. 5-ös kategória, ha HV<11%, 4-es, ha HV: 11-17%, 3-as, ha HV: 19-22% és 2-es, ha HV>22%. A talajparaméterek alapján a szabvány nomogramjának felhasználásával becsültük a talajok erodálhatósági tényezőjének értékeit kétféle közelítésben (6. táblázat). A kétféle közelítéssel számított értékek között lényeges eltérések nincsenek. A mérőpontonkénti eróziós lehordás és a kiváltó tényezők kapcsolata Az eróziós mérőpontokban az észlelések 46%-ban tapasztaltunk eróziós lehordást. Ezekre az észlelésekre kerestük az eróziós lehordás és a kiváltó tényezők kapcsolatát. Az eróziót kiváltó illetve befolyásoló tényezők az általános talajveszteség-becslő egyenlet (USLE) szellemének megfelelően a csapadéktényező (P), a lejtőhossz (L) és esés (S), és a talaj erodálhatósága (K) voltak. A csapadéktényező a napi 20 mm-t meghaladó csapadékok P(>20) összege, amelyet éves időtartamra vetítettünk hasonlóan az eróziós lehordás évi intenzitásban kifejezett értékéhez. A lejtő hosszát az általánosan elfogadott elveknek megfelelően számítottuk: kezdő pontja a lejtő tetőpontja vagy az adott mérőpont felett elhelyezkedő másik olyan mérőpont, ahol lerakódás volt. A lejtő hossza a kezdő ponttól

9


az adott mérőpontig tart, feltételként fogadva el azt, hogy a lejtő kezdeti és végpontja között nem lehet lerakódás. A lejtő esését az 1. táblázatnak, a talajok erodálhatósági tényezőjét a 6. táblázatnak megfelelően választottuk meg. A mérőpontonkénti eróziós lehordás (e), valamint a kiváltó és befolyásoló tényezők adatait a 7. táblázat foglalja össze. 7. táblázat. Az eróziós lehordás, a kiváltó és befolyásoló tényezők. e Bodrogkeresztúr (k) Bodrogkeresztúr (a) Rakaca (f) Rakaca (k) Rakaca (a) Csala (f) Csala (k) Felpéc (f) Felpéc (k) Albertamajor (f) Albertamajor (a) Szajla (k) Szandaváralja (f) Szandaváralja (k) Szandaváralja (a) Balatonendréd (f) Balatonendréd (k) Balatonendréd (a) Bábonymegyer (f) Gamás (f) Gamás (k) Gamás (a) Szekszárd (f) Szekszárd (k) Szekszárd (a) Rádó (f) Rádó (k) Rádó (a) Kallósd (f) Kallósd (k) Kallósd (a) Balatonakali I (f) Balatonakali I (k) Balatonakali I (a) Balatonakali II (f) Balatonakali II (k) Vasvár I (f) Vasvár I (k) Vasvár II (f) Vasvár II (k)

10

8.8 6.0

0.2 9.6 9.4 3.2

6.7 3.3 3.3 30 20 33 6.7

3.7 8.6 20 3.1

46.2 24.6 8.4 15.6 5.3 9.3 24.3 6.2 3.1 6.2 6.2

Telepítéstől az első mérésig P K L S PLS PKL S 243 0.51 31.5 16 122 62 243 0.51 63 16 245 125 0.36 0.36 285 0.36 80 11.5 262 94 0.54 336 0.54 25 11 92 50 456 150 13 889 456 270 11.6 1428 0.37 0.37 0.32 220 0.36 50 15 165 59 220 0.36 100 15 330 119 220 0.36 190 15 627 226 229 0.37 50 1 11 4 229 0.37 166 9.5 361 134 229 0.37 356 9 734 272 0.36 496 0.41 200 2 198 81 0.41 0.41 450 100 12 540 450 150 12 810 450 200 12 1080 464 0.41 50 15 348 143 0.41 0.41 494 0.48 450 12 2668 1280 494 0.48 530 12 3142 1508 0.48 424 0.44 130 1 55 24 424 0.44 190 8 644 283 424 0.44 260 6 661 291 424 0.44 200 10 848 373 424 0.44 260 10 1102 485 498 0.31 250 15 1868 579 498 0.31 415 13 2687 833 498 0.31 250 4 498 154 498 0.31 370 5.5 1013 314

Az első és második mérés között e P L S PLS PKLS 5.0 1.0 80 25

412 31.5 16 412 63 16 324 100 11.5 324 200 11.5

260 611 1000

4

208 415 373 745

106 212 134 268

2444 1320

10 20 10 10

384 120 10.6 582 30 15 582 20.5 15 719 67.5 14

461 269 179 679

100 66 217

10

511

50

1

26

10

20

631

40

2

50

20 40

658 658

260 380

70 528 170 528

230 370

15 15

1826 749 1826 1201

60

520

140

10

728

349

3 2

437 437

70 200

6 10

184 874

81 385

10

530

120

13

827

256

12.5 2139 9 2250

877 923


Az eróziós lehordás és a kiváltó-befolyásoló tényezők kapcsolatának vizsgálatához a kiváltó tényezők leírására a következő mutatókat választottuk illetve képeztük. A csapadék egyedüli hatásának vizsgálatához a P(>20) mutatót, a csapadék, a lejtő hossza és esése együttes hatásának vizsgálatához a 10-3PLS szorzatként, a csapadék, a lejtő hossza és esése, valamint a talaj erodálhatósága együttes hatása vizsgálatához a 10-3PKLS szorzatként képzett mutatót. A vizsgálatok azt mutatták, hogy az eróziós lehordás és a kiváltó tényezők közötti kapcsolat a tényezők figyelembe vett számának növekedésével növekszik (1. ábra) és maximálisan eléri a 0,59 körüli értéket, ami azt jelenti, hogy a lehordás változékonyságának mintegy 1/3-át magyarázzák a figyelembe vett tényezők: a csapadék, a lejtő adottságai és a talaj adottságai.

Korrelációs tényező

1. ábra. Az erózió és a kiváltó tényezők kapcsolata. 0.6 0.4 0.2 0 P

PLS

PKLS

Figyelem be vett kiváltó tényezők

A mérőhelyenkénti eróziós forgalom és a kiváltó tényezők kapcsolata A mérőhelyenkénti eróziós tevékenységet két mutatóval jellemeztük, az eróziós mérőpontok észleléseiből számítható hordalékforgalommal (hf) és a mérőhelyről távozó hordalékkal (∴ ∴v). Némileg meglepő módon a csapadékmutató és a távozó hordalék közt nincs összefüggés, korrelációs tényezőjük értéke nagyjából 0 körül alakul. Ugyanakkor viszonylag szoros a csapadék és a teljes hordalékforgalom (hf) kapcsolata. A legszorosabb kapcsolatot a P(>20) csapadék mutató adja, ekkor valamennyi mérőhely észlelését figyelembe véve a kapcsolat szorosságát 0,51-es korrelációs tényező írja le (2. ábra). A csapadékküszöb értékének változtatásával a kapcsolat szorossága csökken. 2.ábra. A csapadékmutató és a hordalékforgalom kapcsolata.

Csapadékmutató, P(>20 mm)

1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0

20

40

60

80

100

hordalékforgalom, hf

11


A csapadékmutató (P>20mm) és a hordalékforgalom (hf) kapcsolat szorossága növelhető a kapcsolat mérőhelyenkénti csoportosításával (clusterezésével), amelynek során egy csoportba sorolható Albertamajor, Bábonymegyer, Balatonakali, Felpéc, Szajla, Szandaváralja, Tagyon és Vasvár (I. csoport), Bodrogkeresztúr, Gamás, Kallósd, Rakaca, Rádó és Szekszárd (II csoport) és végül Balatonendréd és Csala (III. csoport). A mérőhelyek ilyen csoportosításával a csapadék és a hordalékforgalom kapcsolat korrelációs szorossága az I. csoport állomásainál 0,751-re, a II. csoportba tartozóknál 0,838-ra, a III. csoportba tartozóknál 0,617-re növekszik. (3.ábra). Ezek a korrelációs összefüggések akkor is számottevőek, ha figyelembe vesszük, hogy a csoportosítás miatt az adatok száma csökkent és a III. csoportba tartozó állomások esetében a korreláció számítására mindössze 6 érték pár állt rendelkezésre. 3.ábra. A csapadékmutató és a hordalékforgalom mérőhelyenként csoportosított kapcsolata.

P(>20 mm)

I.csoport 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0

20

40

60

80

100

hf

II. csoport

P(>20 mm)

1500 1000 500 0 0

50

100

150

200

hf

P(>20 mm)

III. csoport 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0

50

100

150 hf

12

200

250


A csapadék és a hordalékforgalom így feltárt és számszerűsített kapcsolata nem mutat regionalitást, azaz bármiféle területi rendeződést. Azonos kiváltó csapadék esetén az eróziós forgalom az I. csoport mérőhelyein a legkisebb, a II. csoport mérőhelyein nagyobb és a III. csoportba tartozók esetében a legnagyobb. A csapadék és a hordalékforgalom kapcsolat mérőhely-csoportonkénti eltérésének okát a mérőhelyek egyéb, az eróziót alapvetően befolyásoló tényezőinek területi eltéréseiben kerestük, amelyek megválasztásánál - a mérőpontok szerinti vizsgálathoz hasonlóan - az erózió számítására elterjedten használt általános talajveszteség-becslő egyenletben (USLE) szereplő tényezőkből indul ki. Az eróziós mérőhelyeken két típusú művelés volt jellemző: szántó és szőlő, egyedüli kivétel Csala, ahol gyümölcsös volt. A művelési ág és az erózióforgalom nagysága között nem találni számottevő összefüggést, egyedül a ritka térállású gyümölcsös adhat némi magyarázatot a Csala mérőhelyen tapasztalt nagyobb mérvű eróziónak. Másfelől viszont a szántó mindhárom csoportban, a szőlő pedig az I. és II. csoportban egyaránt előfordult, ezért a művelés jellege nem ad elég magyarázatot a csapadék-hordalékforgalom területi eltéréseire. Meliorációs beavatkozás egyedül Tagyonban van, ahol a szőlővel művelt terület lejtőit vízfelfogó és vezető árkok szakítják meg és csökkentik ezáltal az eróziót. A talaj genetikai típusa szinte valamennyi mérőhelyen azonos, és két állomás kivételével mindenütt barna erdőtalaj fordul elő. A barna erdőtalajnál könnyebben erodálható csernozjom adhat ismét némi magyarázatot Csala nagyobb eróziójára, de az ugyancsak könnyen erodálódó redzina talaj jelenléte Balatonakalin nincs összhangban azzal, hogy e mérőhely az I. csoportba volt sorolható. A barna erdőtalaj jelenléte igen változatos mértékű erózióval párosul. Egyedül a talaj genetikai típusa sem ad elegendő magyarázatot a csapadék-hordalékforgalom területileg differenciált kapcsolatára. A talajok területi eltérése sokkal inkább kifejezhető a talajok talajfizikai adottságaival együtt változó erodálhatósági tényezőjével. A talaj erodálhatósági tényezőinek a csapadékmutató-hordalékforgalom kapcsolat alapján csoportosított mérőhelyek szerinti átlagai a következők: az I. csoportban 0,38, a II. csoportban 0,43, a III. csoportban 0,46. Az I-től a III. csoport felé haladva tehát növekszik a talajok erodálhatósági tényezője, növekszik az erózió és az eróziós hordalékforgalom intenzitása, a talajok erodálhatósági tényezőjének területi differenciáltsága jó összhangban van a csapadék-hordalékforgalom területileg differenciált kapcsolatával. Következtetések Összefoglalóan megállapíthatjuk, hogy ugyanazon mérőponton egyszer eróziós lehordás, másszor lerakódás figyelhető meg, a három pont együttes észlelése a mérőpontokkal átfogott lejtőszakaszokon elsősorban a hordalék lejtő szerinti átrendeződéséről ad tájékoztatást. Vizsgálataink során kimutattuk, hogy - a lejtő szerinti eróziós lehordás és lerakódás összegeként számított hordalékforgalom jó kapcsolatban van a kiváltó csapadékkal, főként a két mérés között eltelő időszakban lehulló, 20 mm-t meghaladó csapadékok összegével, a kapcsolat szorossága eléri 0,52-es korrelációs tényezőt. A csapadékhordalékforgalom kapcsolata javítható a mérőhelyek csoportba rendezésével (clusterezésével). A mérőhelyek három csoportja jelölhető ki, a csoportonkénti kapcsolat korrelációs tényezője 0,61-0,84 értékre növekszik. A csapadékhordalékforgalom kapcsolat területi differenciáltságára főként a talajok erodálhatósági tényezője adhat magyarázatot. 13


-

14

az eróziós lehordás és a kiváltó tényezők kapcsolatát vizsgálva megállapíthattuk, hogy a kiváltó tényezők számának növekedésével a kapcsolat szorossága növekszik és a csapadék, a lejtő hossza és esése, a talaj erodálhatósági tényező együttes hatását mérő 10-3PKLS szorzat figyelembe vétele esetén a kapcsolat szorosságát mérő korrelációs tényező értéke 0,6-ra növekszik. Az észlelések mérései igazolják az általános talajveszteség-becslő egyenlet helyességét és alkalmazhatóságát.

A TIM ERÓZIÓS MÉRŐPONTOK ÉSZLELÉSEINEK ELEMZÉSE ÉS ÉRTÉKELÉSE. Nováky Béla 1

Recommend Documents