Duna 1819 - 1840 fkm szakasz Bős - Dunakiliti Fizikai kismita-kísérleti vizsgálat 2007 A Szigetközi Természetvédelmi Egyesület, Dr. Rácz Tamás és Dr. Mikulas Lisicky professzor közös javaslatának vizsgálata
A javaslat lényege, hogy két, szabályozható árvízkapuval és kishajó-zsilippel rendelkező fenékküszöbbel úgy emelik meg a vízszinteket, hogy közelítse a referencia-időszakra (1950-60-as évekre) jellemző természetes vízszintek felszíngörbéit. Ez a szabályozás, valamint a nemzetközi hajózóút áthelyezése az üzemvíz-csatornába lehetővé teszi a korábban szükséges mesterséges szabályozó művek, pl. sarkantyúk eltávolítását. A zátonyokon időközben megtelepedett növényzet és feltöltődés eltávolításával helyreállítható a korábbi széles meder, mely így már képes az árvízi hozamok jelentős hányadát levezetni. A beavatkozások hatására a főmederben kialakult vízszintek is közelítenék a referencia-időszak vízszintjeit, így egyes területeken megteremthető a főágmellékágrendszer akadálytalan kapcsolata. Ezzel ismét kiaknázható a terület ökológiai potenciálja, mely lehetőséget ad egy közös, szlovák-magyar nemzeti park kialakítására. A jelenleg túl gyors folyású főmederben a duzzasztás hatására ugyan csökkennének a vízsebességek, de a mellékágrendszerben a referencia időszak állapotához közeli helyzet alakulhat ki. Ez a tervezet is jelentős, de egyszeri beavatkozásokat kíván. A munkálatok döntő része azonban a főmederre korlátozódik, tehát a védett és fokozottan védett mellékágrendszer zavartalansága nagyrészt biztosítható.
A javaslat indoklása Ez a javaslat a kalibrálás során és az előző modellben az 1820 fkm szelvény környezetében beépített, részleges zátonymegbontás tapasztalatain alapszik. A Duna ezen a szakaszán a kalibrálás tapasztalatai szerint az árhullámok jelentősbbik hányada a főmederben vonul le, tehát annak vízszállító képessége döntő. Az 1820 fkm szelvényben meghagyott zátony és sarkantyúmező a sarkantyúk közének kotrása mellett is egyértelműen gátolta az árvízi levonulást, jelentős medererózió alakult ki. Ezért kijelenthető, hogy ez a megoldás az árvizek biztonságos levezetését nem szolgálja. Ugyanakkor az árhullámok vizsgálata idején a többi zátony felett jelentős áramlást tapasztaltunk, tehát az árhullámok levonulásakor ezeket a területeket a víz igénybe veszi, tisztántartásuk elengedhetetlen. Ez, ha a zátonyok vízborítottsága nem biztosított, jelentős és évenként visszatérő költséget és beavatkozást jelent, melynek elmaradása az árvízi biztonságot veszélyezteti. A tervezett fenékküszöb az előző modell tanúsága szerint átvette a sarkantyúk kisvízi szabályozásban betöltött szerepét, tehát azok feleslegessé váltak. A görgetett hordalék a felsődunai vízlépcsők hatására a töredékére csökkent, tehát a művek kedvezőtlen feltöltődést, gázlók kialakulását gátló szerepe is elveszett. A sarkantyúk visszaduzzasztó hatása ugyanakkor egyértelmű, hiszen árhullámok idején a jól szállító főmederből zár ki területet. A fentiek alapján egyértelművé vált, hogy a korábban csakis gazdasági megfontolások alapján javasolt csupán egy fenékküszöb kezdeti beruházásként az 1835 fkm szelvényben nem elegendő. (Több, árvízkapuval rendelkező fenékküszöb pontosabban követi le a referenciaidőszak vízszintjeit és nagyobb lehetőséget rejt a főmeder-mellékágrendszer kapcsolatának kialakításához. Ugyanakkor túl sok műtárgy árvízi visszahatása kérdéses, káros visszaduzzasztást eredményezhet.) Egy, az 1835 fkm szelvényben elhelyezett fenékküszöb esetében az 1825-1835 fkm szakaszon nem csak a főmeder-mellékágrendszer kapcsolat nem állítható helyre, de a zátonyok tisztántartásának elmaradásából következő beerdősülés
veszélye is megnövekedik, a meglévő sarkantyúk visszaduzzasztó hatása pedig folyamatos árvízi veszélyeztetettséget jelenthet Ugyanakkor egy jól szállító mederben elhelyezett, árvízkapuval is ellátott fenékküszöb árvízi visszaduzzasztó hatása kisebb, mint egy rossz levonulási szakaszon elhelyezett műé, hiszen az alvízi visszaduzzasztás mértéke ezzel csökken, a műtárgy vízemésztése növekedik. A főmederben elhelyezett fenékküszöbök tehát azzal, hogy kisvizek idején átveszik a korábbi sarkantyúk szerepét, a zátonyok vízborítottságával megőrzik a főmeder levezető-képességét, korlátozott mértékben annak ellenére kedvezőbbek lehetnek, hogy árvízkor jól szállító területet zárnak ki. A biztonságos árvízlevezetés érdekében azonban mindenképpen szükség van az árvízkapukra és a kishajó-zsilipek árvízlevezetésére, valamint a művek koronaszintjének olyan meghatározására, mely a szükséges ökológiai kapcsolat megteremtésén túl nem okoznak többlet-duzzasztást. Kívánatos továbbá, hogy a tervezett művek környezetében természetes árapasztást is biztosító levezetősáv vagy a mű árapasztásába jól beköthető mellékágak legyenek. Mivel a zátonyok felett árhullámok idején jelentős sebesség alakul ki, továbbá egyes zátonyok mára már olyan magasak lettek, hogy megfelelő vízborításuk még visszaduzzasztás idején sem biztosítható és ez ismét előidézi az árvízlevezetést a főmederben akadályozó vízkedvelő társulások kialakulását. Célszerű ezért a zátonyok szintjét a tervezett legkisebb vízszint alá 0,8-1,0 m-es szintig lesüllyeszteni.
A fenékküszöbök elhelyezése Az első vizsgálat rámutatott arra, hogy az 1814,9 fkm szelvénybe tervezett fenékküszöb csak az 1825 fkm szelvényig emeli meg a vízszinteket és ebben a szelvényben már 2 m-el marad el az erdészeti vízigény alsó határától. Ugyanakkor ezen a területen van a halászok szerint a szigetközi szakasz egyik legértékesebb halbölcsője, a bodaki Pap-tó, melynek környezetében szükséges lenne a főág-mellékág kapcsolat megoldása. Ezért szükségessé vált az első ütemben tervezett két fenékküszöb közé egy harmadik beiktatása az 1826,2 fkm magasságában. Ezzel a bodaki ágvég megnyitása megvalósítható, de a Fanosi csatorna is megnyithatóvá válik. A bodaki mellékágrendszerben a felső szakaszhoz viszonyítva sokkal kevesebb a keresztirányú műtárgy, így az ágvég megnyitása nagy területen biztosítja az ökológiai átjárhatóságot. Az árvizek biztonságos levezetése megkívánja, hogy a műtárgy környezetében levonulási sáv kitűzésére alkalmas terület vagy széles, az árapasztás funkcióját is ellátó mellékág legyen. A tervezett műtárgy bal partján található a fő vízpótlóág, melynek szélessége az időközben feltöltődött területek ismételt megtisztításával alkalmas az árapasztásra. A tervezett műtárgy helyének kiválasztásakor szempont volt az is, hogy a hullámtér lehető legkisebb zavarása mellett legyen megközelíthető. És ez nem csak az építés időtartamára vonatkozik. A tapasztalatok szerint a dunakilitii fenékküszöb látogatottsága magas, tehát lehetővé kell tenni a tervezett műtárgy könnyű megközelítését a védett és fokozottan védett területek zavarása nélkül. A Dunaremete térségében elhelyezett fenékküszöb közel van a településhez, keskeny a hullámtér, jól megközelíthető és mivel a térség már napjainkban is népszerű kirándulóhely, megközelítése többlet-zavarást nem eredményez. A tervezett felszíngörbe rámutatott arra, hogy az 1826 fkm szelvény feletti vízpótlás a nagy esés miatt a Spelláki bukó térsége felett (1831 fkm) már nem kielégítő, a várható vízszintek ismét elmaradnak az erdészeti vízigény alsó határától.
A Szigetközben jellegzetes kapcsolatot jelentett a főág és a mellékág között a Denkpáli torok. A felső szakasz mellékágrendszerének magasabb vízigénye ezen a ponton csapolódott meg. E szerep helyreállítása érdekében készült el a Denkpáli megcsapoló műtárgy és a hallépcső. Ez megteremti az ökológiai átjárhatóságot és lehetővé teszi a cikolai ágrendszerben kialakult vízszintek szabályozását. A műtárgy-együttes jótékony hatását célszerű megtartani és az új műtárggyal inkább új lehetőségeket érdemes teremteni. További érv volt, hogy a Denkpáli torok alá tervezett műtárgynak aránytalanul nagy duzzasztást kellet volna előidézni ahhoz, hogy a dunakilitki térségi vízszintigények (erdészet, természetvédelem) elérhetőek legyenek. Ezért célszerűbb volt a fenékküszöböt feljebb vinni, ahol kisebb vízszintemelés is elég ezen célok eléréséhez. Az sem elhanyagolható szempont, hogy az így kialakuló vízszintekkel a már meglévő dunakiliti fenékküszöb vízszintkülönbsége is csökkenthető, ami által az átjárhatóbbá válik. Ezért a felső szakaszon az egyenletes duzzasztási szintek kialakítása érdekében a tervezett küszöb helyét feljebb határoztuk meg. Így pontosabban lehet követni az erdészet igényelt vízszintjét. A következő küszöb helyszínéül az 1834,2 fkm szelvény került kiválasztásra. Itt is jelentős jobb parti zátony található, ahol a műtárgy építése kisvizes időszakban nem befolyásolja a főmeder levonulási viszonyait. A bal parton itt is közel és az árvizi levonulás irányában van a szlovák vízpótló főág, ami a műtárgy árvízi visszaduzzasztását apasztani tudja. A tervezett műtárgy felett található a Barkás ág, melynek környezetében a kialakult tocsogós, kis vízmélységű területek szintén kiváló ívóhelyek. A Revolver ágon keresztül a kenusokkajakosok juthatnak ki a főágra. A tervezett műtárgy a bal és jobb partról egyaránt jól megközelíthető. A bal parton népszerű üdülőhely található jelentős idegenforgalommal, ahonnan a műtárgy megközelítése már nem okoz gondot. A jobb parton szintén népszerű kirándulóhely a Denkpáli torok, ahonnan a feltáróúton a műtárgy az értékes természetvédelmi területek zavarása nélkül megközelíthető. A műtárgy visszaduzzasztása lehetővé teszi, hogy a dunakilitii fenékküszöb további vízszintemelése után is egyenletes lépcsők alakuljanak ki a felső szakaszon.
Kishajóforgalom: A tervezet még nem teszi lehetővé a kishajóforgalom számára a hullámtér átjárhatóságát. Ugyanakkor igény van a főmeder megnyitására a kishajóforgalom számára. Ezért a műtárgyakat kishajó-zsilippel kell ellátni, ezek a nyílások egyben az árvízlevezetésben is részt vesznek. Ezzel Rajkától a szapi torokig szabad az út a kishajó-forgalom számára.
A tervezett beavatkozások: • Fenékküszöb az 1826,2 és az 1834,2 fkm szelvényekben, 3*24 m széles árvízkapuval, hallépcsővel és kishajózsilippel • A korábbi kisvízi szabályozási művek eltávolítása a főmederből • Jégsáv kialakítása • Az elmúlt években kialakult zátonyok letisztítása és lesüllyesztése a tervezett vízszint alá 0,8-1,0 m-re, hogy a vízborítás megakadályozza a fás szárú növényzet ismételt elburjánzását, mely jelentős szerepet játszott a 2002-ben kialakult árhullám magas vízszintjeiben • A Bodaki Tábori ág összenyitása a főmederrel
• Az 1827,7 és 1828 fkm szelvényben található bal parti mellékágak összenyitása a főággal • Árvízi levezetősáv kialakítása a bal parton az 1827-1825,3 fkm szelvények között • Az 1835 fkm szelvény bal parti mellékág összenyitása a főmederrel • A Barkási ág és a Revolver ág megnyitása a főmeder felé • Árvízi levezetősáv kialakítása a bal parton az 1834,0-1834,6 fkm szelvények között • A Doborgazi átvágás korrekciója kb. 100 m hosszban a 38+000 vízpótlóág szelvényében • Művelési ág váltásával levonulási sáv kialakítása a Denkpáli torok környezetében (A Doborgazi nagy rét helyreállítása), az itt található depónia eltávolítása.
Modelleredmények: Első lépésben csak a főmederben kialakított két fenékküszöb hatását vizsgáltuk, a megnyitásokat csak főmederben, a lehetséges megnyitási pontokban és a vízpótlóág sodorvonalában végzett vízszintrögzítés ismeretében végeztük el.
m Bf
1826,2 fkm szelvény tervezett fenékküszöb sematikus ábrája
122
120
118
116
114 MÁSz alatti terület 112 Keresztszelvény m2 Fenékküszöb m2
110
2170 1516
108 0
50
100
150
200
250
300
350
m 1826,2 fkm szelvény
Fenékküszöb tervezett sémája
kisvízszint 2001.11.07.
emelt küszöb
MÁSz
Az 1826,2 fkm szelvényben tervezett küszöb fenékszintjét a megfelelő vízszintek kialakítása érdekében emelni kellett.
1834,2 fkm szelvény fenékküszöb sematikus terve m Bf 124 122 120 118 116 114
MÁSz alatti terület
112
Keresztszelvény m2 Fenékküszöb
110 50
100
150
200
250
300
350
400
2008 1416 450
m
1834,2 fkm szelvény
Fenékküszöb az 1826,2 ….
Fenékküszöb
MÁSz
…és az 1834,2 fkm szelvényben.
500
A főmederben kialakult vízszintek a SziTE javaslatának hatására mBf
122
120
118
116
114
112
110
jelenleg 108 1840 2003. JÚLIUS 17. 1835
SZITE1 DB'66
SZITE2 1830
erdészet alsó
SZITE 1825
erdészet felső 1820
Bodaki mellékág
szlo 1827.7
Denkpál
Cikola mellékág
szlo 1835
doborgazi kifolyás
ÖKOPLAN
2001.11.07
1815
fkm
1810
A műtárgyak hatására a kisvízszintek megemelkedtek, kirajzolódtak a lehetséges megnyitási pontok. Az 1834,2 fkm szelvény felett megnyithatóvá vált a Barkás és Revolver ág, a bal parton is egy töltőbukó az 1835 fkm szelvényben. Nem lehetett megnyitni azonban a doborgazi kifolyást az 1837 fkm szelvényben, itt már a vízszintkülönbség meghaladta a fél métert. Ugyanakkor amennyiben a kilitii fenékküszöb szintjét megemelik és ennek következtében több víz kerül a kilitii mellékágrendszerbe, ezen a ponton viszonylag kis vízszintkülönbséggel visszavezethető a többletvíz, itt is megteremtve a főmeder és a mellékágrendszer élő kapcsolatát. 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.
Mellékágmegnyitás az 1834,2 fkm …
… és az 1826,2 fkm szelvény felett.
Mivel a modell méretaránya M=700/100, a pontos megnyitási helyek a műtárgyak üzembe helyezését követően határozhatók meg pontosan a kialakult vízszintek ismeretében. A modell alapján az azonban bizton állítható, hogy a főmeder-mellékágrendszer élő kapcsolata a a hullámtéri és a főmedri felszíngörbék találkozásánál megteremthető. A mellékágak megnyitása a vízpótló-ágban csak kisebb vízszintcsökkenést eredményezett. A csákányi bukó feletti szakasz kisvízszint-süllyedését a doborgazi ág rávezető szakaszának átalakítása eredményezte. Ezen a szakaszon a torok helytelen kialakítása miatt nagyon kedvezőtlenek az áramlási viszonyok, nagy sebességek alakulnak ki, ez a csomópont is bizonyítja a kedvezőtlen kanyarulatok visszaduzzasztó hatását. Ezért a modellben egy kedvezőbb kanyarulatot alakítottunk ki, melyet a víz elfogadott.
A vízpótlóágban kialakult vízszintek a SziTE javaslatának hatására mBf 124 123 122 121 120 119 118 117 116 115 42
37
jelenleg
32
27
megnyitás előtt
22
17
fkm
12
megnyitás után
A duzzasztás hatására a főmederben kialakult sebességek lecsökkentek. Ez jól megfigyelhető a kalibrálás során és a javaslat kisvizes vizsgálata során rögzített felvételsorozatokon.
Következő lépésben az árvízlevezetés vizsgálatára került sor a beépített műtárgyak mellett.
Az árvízlevezetés vizsgálata során beállított peremfeltételek
megnevezés
Főmeder vízhozama m3/s vízállás az 1819 fkm szelvényben mBf
1% 1% valószínűségű valószínűségű érkező vízhozam érkező vízhozam Bősi vízerőtelep Bősi vízerőtelep üzemelése üzemelése nélkül+mér-tékadó nélkül+a jelenlegi árvízszint állapotban záróperem várható árvízszint
2002 aug árhullám
1% valószínűségű érkező vízhozam+mértékadó árvízszint záróperem
1% valószínűségű érkezővízhozam+a jelenlegi állapotban várható árvízszint
6130
7100
7100
9900
9900
118.91
118.61
119.32
118.61
119.99
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. Érdekessége a kialakult felszíngörbének, hogy a közel 1000 m3/s-os vízszintemelkedésre alig reagált a modell. Ugyanis a 2002 árhullám modellezése és az 1%-os valószínűségű árhullám modellezése között alig mutat eltérést a felszíngörbe. Az ekkor jelentkező magasabb hozam már bebukik az árapasztókba és csak a további vízhozam-emelés eredményez vízszintemelkedést. Cikola modell 2007 a folyómederben kialakult vízszintek a SziTE-Rácz-Lisicky javaslat vizsgálata során 126 125 124 123 mBf 122 121 120 119 118 1840
1838
1836
1834
1832
1830
1828
1826
1824
1822
fkm 2002 aug záró-perem
1%+mér-tékadó SziTE
1% +jelenleg
2002 augusztusi árhullám tetőzése
Mértékadó árvízszint 51/1997 évi BM rendelet
bal part
jobb part
1820
A főmederben végzett vízszintrögzítés diagrammján feltüntettük a feltáróút koronaszintjét is, az ábrán látható, hogy a tervezett művek környezetében a természetes árapasztás feltételei adottak. A jobb parti töltésen végzett vízszintrögzítés egy feltételezett bősi havária esetén már jól mutatja a visszaduzzasztási pontokat. Itt már jelentkeznek a műtárgyak visszaduzzasztó hatásai 0 43+000 és a 32+000 töltéskilóméternél, a 37+900 szelvénynél érezhető az 1829 fkm szelvényben a jobb és a bal parti töltés egyidejű beszűkülése is.
m Bf
Cikola m odell 2007 a SziTE-Rácz-Lisicky javaslat vizsgálata során kialakult vízszintek a jobb parti töltésen
127
126
125
124
123
122
121
120
119
2002 aug záró-perem 1%+mér-tékadó SziTE 1% +jelenleg
118 1% Bős nélkül MÁSz 51.50 46.50
41.50
1% +jelenleg Bős nélkül 2002 augusztusi árhullám tetőzése
36.50
31.50
tkm
Mértékadó árvízszint 51/1997 évi BM rendelet kalibrálás Mértékadó 1%-os hozam levonulása a 2002 évi mederállapotnak megfelelően
26.50
Az árapasztó működése az 1834,2 fkm szelvényben található tervezett műtárgy környezetében A denkpáli torok környezetében több elgondolás volt az árvízszintek csökkentésére. A tervezettel ellentétben a víz nem fogadta el a Jakabi Duna-Kisvesszősi Duna összenyitását. és csak részben vette igénybe a denkpáli torok környezetében kialakított levonulási sávot is. A modell csupán a most megtalálható rétek összekötését igényelte. Érdekes volt ezen a területen a vízmozgás. A műtárgy visszaduzzasztó hatására a víz a műtárgyat jobbról kerülte meg, mivel a jelenleg még itt található depóniát a modellből eltávolítottuk. A víztömeg egy része a megnyitott levonulási sávon keresztül a főmederbe folyt tovább, míg a másik hányada keresztül folyva az erdősávon a Kőhíd alatt folyt be a vízpótló főágba. Ezért az itt található keskeny erdősáv letermelését javasoljuk különös tekintettel arra, hogy a korábban ezen a szigeten élők tanúsága szerint egykor a rét egészen a torkolatig nyitott volt.
Az 1826,2 fkm szelvényben kialakított műtárgy felett is üzembe lép az árapasztó. 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 fkm szelvényben kialakított műtárgy mellett az árapasztó
A főmeder tisztításának hatására az 1%-os valószínűségű árhullám levezetése során, ha a feltételezés szerint a bősi vízerőtelep üzemel, a főmederben kisebb sebességmaximumok
alakulnak ki, mint a jelenlegi állapotban. Ha a bősi vízerőtelepen havariat feltételezünk, a sebességértékek megnövekednek és ekkor már a főmederben jelentősebb mederátrendeződés van. Bár a mederanyag bearányosítása nem történt meg, így messzemenő következtetéseket nem lehet levonni a mederátrendeződésből, az azonban figyelemre méltó, hogy a hullámtéren gyakorlatilag semmi eróziót nem tudtunk kimutatni, csak a főmederben.
Az árhullámok hatására a műtárgyak felett mederfeltöltődést, a műtárgyak alatt jelentős eróziót tapasztaltunk. Ez ismét felhívta a figyelmet az utófenekek gondos megtervezésére.
Árhullám után a száraz meder az 1834,2 fkm szelvényben. Az árapasztót is védeni kell az erózió ellen. Jobb oldalon az 1826,2 fkm szelvény környezetének mederátrendeződése látható az árhullám után.
