Folyóvölgyek, -szakaszok, életterek osztályozási rendszerei– kategoriák és kritériumok
Hierarhikus rendszerek
Élőhelyek – életterek – egyetlen élő szervezet egy élőhelyet vagy többet is használhat – összefüggő rendszerek Meghatározza az élő szervezetek együttesét, áramlási sebességet, üledékképződést, szervesanyag átalakítását Fizikai komponese – mederminőség, meder alakíthatóság – az emberi tevékenység által nagymértékben befolyásolt
Folyóvizek szinttájai
Biológiai felosztása a halfauna alapján – elsőként Európai folyókra - a mozgékony makrofauna válasza a folyó fizikai-kémiai változóira – később ezt a makrogerinctelenekkel egészítik ki, esetleg parti vegetáció (Hiet, 1959, Illies, 1961, Hawkes, 1975, Statzner és Higler, 1986)
Hidrológiai és geomorfológiai felosztás – a szinttájak felosztása a környező táj topográfiája, alapkőzet, áramlási sebesség, üledékmozgatás alapján (Leopold et al. 1964, Schumm, 1977, Montgomery és Bolton, 2003)
A kettő kombinációja – (Pennak, 1971,Hawkins et al., 1993, Stanford et al., 2005) – folyószkaszok jellegének és földrajzi poziciójának hierarchikus modelljei –
Hauer, Lamberti 24
Mi ennek a gyakorlati haszna?
1)Fizikai folyamatok időbeli vagy emberi beavatkozások által kiváltott változásainak leírása szakaszok típusától függ – első lépés az élő szervezetek igényeinek, ökológiai folyamatok tanulmányozásához 2)Az osztályozás alkalmassá teszi a mintavételi pontok összehasonlítását, folyószakasz típusokban nyert eredmények kivetíthetők más hasonló szakaszokra – predikciók 3)Folyószakaszok rehabilitációja – mennyire súlyosan módosult a folyómeder, milyen eredeti állapotokat kell elérni – hasonló típusokkal kell összehasonlítani – a szakaszok
Montgomery és Buffington (1997) – völgyszakaszok típusa – geomorfológiai és nagyléptékű folyamatok Víztájegységek osztályozása - egy víztest elsődleges topográfiai alegységei a hegyoldalak és völgyek - a völgyszakaszok a völgyrendszerek jól elkülöníthető egységei, melynek sajátos geomorfológiai és hidrológiai jellemzői megkülönbözteti az őt követő víztájegységektől - a völgyszakaszt leginkább a mozgatott üledéktípus bevitelétől és a szálítás mechanizmusa határozza meg
Az üledék fogalma
Nagyobb vagy kissebb szervetlen részecskék melyek a völgyoldalak eróziója során kerül a folyóvízbe Völgyszakaszok különböznek az üledékbemenet és – kimenet dinamikájában Korlátolt szálítóképességű szakaszok – az üledék teljes mennyisége és annak mozgatási hatásfoka elsődlegesen a magas vízállások áramlásának gyakoriságától függ, mely képes a folyóvízben a teljes mederanyag mozgatására – alluviális szakaszok Korlátolt üledékutánpotlású szakaszok – az üledék mennyisége és mozgatása a folyóvízbe oldalról beszivárgott víz által szállított üledék által meghatározott – kolluviális szakaszok Erózióval szembeni magasellenállású szakaszok minimális üledékutánpótlás
Kolluviális völgyszakaszok
A környező hegyoldalakról erodált üledék és szerves törmelék időszakos lerakási helyei Kolluviális völgyekben a folyóvízi üledékmozgatási hatásfoka kicsi Az üledék és szerves anyag felhalmozódik (főleg a forrásvidékeken), legfennebb rendkívüli események (árvíz, kitermelés) mozgatják meg – a hatás megszűnte után a völgy újra feltöltődik Nem levezettett szakaszok – a folyóvölgy nem ismerhető fel, a környező oldalakról lemosott törmeléket tartalmaz mélysége függ az üledék minőségétől és a felhalmozódás idejétől – a felhalmozódás üteme különböző geológiai korokban más és más – csak időszakos vízfolyások figyelhetőek meg benne Levezetett szakaszok tartalmaznak egy alsóbbrendű folyóvizet (patakot), gyakran az alsóbb völgyszakaszok első szegmense, vagy ott alakulnak ki ahol kisebb befolyóvizek kereszteznek nagyobb folyók árterületét. A víz sekély, időszakos – nem képesek mozgatni és szelektálni méret alapján az üledéket – a folyómederben a legváltozatosabb részecskeméret és minőség
Alluviális völgyszakaszok
Az üledék a felsőbb folyószakaszokból származik, a bennük folyó víz képes az üledéket állandóan mozgatni és méretszerint válogatni az áramlási sebesség függvényében A folyóvíz üledékmozgatási képessége nem képes a völgyet teljesen kimosni az anyakőzetig – a völgy alját folyóvízi üledék tölti ki – ez a legelterjedtebb típus számtalan táj esetében Szűk folyóvölgyek – kis árterületekkel Széles folyóvölgyek – nagy árterületekkel
Alapkőzetet tartalmazó völgyek
2)
3)
Igen kevés üledéket tartalmaznak és olyan szűk völgyek melyek nem tartalmaznak folyóvízi üledéket Erősen meredek völgyek – az üledékmozgatás képessége nagyobb mint a bejutó üledék – a meder „tiszta” marad Kevésbé meredek völgyek, melyekben olyan alacsonyabbrendű folyóvizek vannak, melyek mederanyagát áradások kitakarították
Montgomery és Buffington (1997) – folyószakaszok – Folyószakaszok osztályozása - meghatározás: sajátos élőhelyek (egységek) ismétlődő sorozata, a folyószakasz sajátos jellemzőivel (esés, üledékméret, szélességmélység arány) - egyes szakaszok elkülönítésében alapvetően fontos az üledékutánpótlás dinamikája és minősége és a víz sodrási ereje, mellyel az üledéket mozgatja
Montgomery és Buffington (1997) – 6 típus 1. Zuhatagos folyószakaszok - a legmeredekebb alluviális folyómedrek – esés 4-25 %, az áramló víz sziklák és farönkök között áramlik, csak kevés kisméretű, turbulens gázló alakul ki. Időszakosan szikladarabok vagy üledék bekerülhet a mederbe a környező oldalakról, de az üledékmozgatás alluviális. A vízesések gyakoriak. A mederanyag mérete és a víz mélysége közötti arány nem elegendő a nagyobb sziklák mozgatásához. A meder anyaga nagyméretű üledék: szikla, kő, vízbe hullott ágak, levelek. A finom üledék és szervesanyag felhalmozódás csak a sziklák és fatörzsek „árnyékában”, vagy kis „csomagokban” időszakosan felhalmozódhat alacsonyabb áramlású részeken – az üledékmozgatás függ a felsőbb szakaszokról befogott mennyiségektől – meghatározott szállítási képesség
Montgomery és Buffington (1997) – 6 típus 2. Lépcsős-medencés folyószakaszok – esés 2-8 %, jellegzetes sziklás és fadarabos felhalmozással, melyek lépcsősorozatokat alkotnak, melyek finom üledéket tartalmazó medencékkel váltakoznak. A folyóvölgy egyenes, meredek, darabos üledék (szikla, kő) és kis szélesség-mélység arány. Az üledékpótlás alacsony, a víz nagy esése, ritkább áradások – de amelyek képesek a meder nagyobb anyagát is mozgatni, az üledék igen heterogén
Montgomery és Buffington (1997) – 6 típus 3. Síkmedrű folyószakaszok – esés 1-4 %, hiányzik a hosszanti lépcsőzetesség, hosszú-egyenes mederrel jellemezhető, egyenletes mélységgel – átmeneti jelleg a lépcsőzetes és medence-gázlós szakaszok között. Az áramlási sebesség közepes vagy gyenge, tartalmazhat a víz szintjéből kiemelkedő nagyobb sziklákat, de a nagyobb mederformáló anyagok hiányoznak, így medencék nem alakulnak ki. A mederanyag a felszín közelében nagyobb méretű, mint a meder mélyén, így a finomabb üledék elsodrását gátolja, ezt csak nagy áradások után mozgatja meg a folyó vize
Montgomery és Buffington (1997) – 6 típus 4. Medence-gázlós folyószakaszok – esés 1-2% - alacsony és közepes áramlás, kis és közepes patakok – kanyargós folyómeder – mely gázló és medence szakaszokkal váltakoznak – kavicsos üledék dominál – a gázló és medence szakaszok váltakozása törvényszerű – helyenként gátakkal. Alacsony vízállásnál a víz a gátak körül kanyarog váltakozva a gázló és medence szakaszokon. Általában finom-közepes üledékkel teli alluviális völgyekben alakul ki. Nagyobb fák kialakíthatnak gátakat és gázlókat. A meder anyaga évente átrendeződik, maximális vízállásnál a víz egyenletesen áramlik, de a gázló-medence-gátszerkezetet a folyó felszíni áramlása mutatja. Az üledék anyagának mozgatása magas vízállásnál nem folyamatos és , véletlenszerű, ha a felszíni „pajzs” elmozdúl, az alatta lévő finomabb üledék kimosódik - sajátos mozaikos szerkezet – térben a legheterogénebb folyószakasz
Montgomery és Buffington (1997) – 6 típus 5. Homokpados folyószakaszok – esés kevesebb 1 % – kanyargós folyómeder – homokos üledék – az alacsonyabb folyószakaszokon, magasabb rendű vízfolyások esetében, széles folyóvölgyekben, kevésbé turbulens áramlás. A víz mély és lassan áramlik. Ha a víz áramlási sebessége növekszik a folyómeder előrelátható egymásutániságban alakul át kisebb homoklerakódásokon át a nagyobb dűne szerű kiemelkedésekkel és bemélyedésekkel. Üledékmozgatás bármilyen vízállásnál folyamatos, a vízhozam függvénye. A folyómedret jól fejlett árterület kíséri
Montgomery és Buffington (1997) – 6 típus 6. Összefonódó folyószakaszok – esés kevesebb mint 3 % – több folyóág összefolyása és szétválása – össz szélesség és mélység arány igen nagy, számos természetes gáttal. Egyes mellékágak típusa lehet gázlómedence – a medence két ág összefolyásánál jön létre. A meder anyaga változatos – homok, kavics, kő – az áramlási sebesség és helyi üledékpótlás minősége. A folyó ágakra tagolódása a mozgatott üledék és széles folyómeder eredménye – a folyópart instabil – gleccserek helyén – mesterségesen a folyóparti vegetáció hiánya
2) Hawkins et al. (1993) élőhelyosztályozási rendszere – aljzat egységek
Olyan homogén folyómeder egységek, melyek egymástól mélységben, áramlási sebességben és az aljzat minőségében különböznek (pl. medence vagy gázló) Létrejötte az áramlási sebesség és mederanyag függvénye Az élőhelyegységek alacsony vízállásnál különíthetőek el, magas vízállásnál egybemosódnak – hidraulikai tulajdonságaik alacsony és magas vízállásnál más és más Mozaikos elrendeződése az élő szervezetek élőhelypreferenciáját alakítja ki – befolyásolja a foltszerű élőhelyeken a növények és állatko elterjedését és mennyiségi viszonyait Befolyásolja a tápanyagáramlást, algák abundenciáját, aljzatlakó gerinctelenek produkcióját, diverzitását, halak elterjedését Emberi beavatkozásra nagymértékben átalakulhatnak – nagyobb fadarabok eltávolítása, a folyómeder és parti vegetáció kapcsolatának megszakítása –
1. Gyorsabb áramlású élőhely egységek
„gyors áramlás” – közepes és alacsony vízállásnál a víz áramlásának sebessége A gyors áramlású egységek sekélyebbek, a lassabb áramlású egységek idővel mélyülnek (a klasszikus gázló-medence szerkezet – de a kifejezés nem tükrözi kellőképpen az élőhely geomorfológiai és hidraulikai jellemzőit) A gázló és medence szakaszokat a víz áramlási sebessége és a mélység határozza meg I. II. rendű patakokban. A medence szakaszok mélyek – a gázló szakaszok sekélyek – a medence szakaszok gyorsan és lassan áramló vizzel is rendelkezhetnek, a gázlók csak gyorsan áramló vizzel
1. Gyors áramlású élőhely egységek – 5 típusa
Vízesés - függőleges vízfolyás – alapkőzeten folyó és lépcsősmedencés vizekben Zuhatag – igen turbulens áramlású rövid vízeséses szakaszok és kis medencék váltakozása, méretes mederanyaggal és hosszanti metszetben lépcsőzetes mederrel – alapkőzetű medrű és zuhatagos vízfolyások Szorosok – az alapkőzetű mederrel rendelkező vízfolyásnál a meder összeszűkűlése, de zuhatagos és lépcsőzetes medrű patakoknál is Gyorsuló szakaszok – közepesen szűk meder-szakaszok durva mederanyaggal, kicsit szélesebbek mint a szorosok Gázlók a leggyakoribb típus, gyorsan áramló szakaszok alluviális folyóvölgyekben, lassabb áramlású (kevesebb mint 3%) vizekben, sekélyebb vízűek, nem annyira durva a mederanyag – kő, kavics
2. Lassú áramlású egységek – 2 típus
Vízfátyolos szakaszok – igen ritka – gyakrabb az alapkőzeten folyó vizek esetében – ahol a víz sekély és egyenletes vastagságban halad át az alapkőzet fölött – de nem hoz létre vízesést – alapkőzettel rendelkező, zuhatagos vagy lépcsős vízfolyásokban Áramló szakaszok – alacsony áramlási sebességgel, aljzat minősége homok és kavics – mélyebbek mint a gázlók, finomabb üledékkel – gyakoriak medence-gázló, homokpados és összefonódó víztestekben – általában II. III-IV rendű vízfolyásokban
„Csendes” szakaszok tipológiája
1) Mélyített medencék - 2) Gátakkal létrejött medencék
mélyített medencék – a medencék a gátak után helyezkednek el
3.
Örvények – a víztest áramlásának nagymértékű gátlása, a gát után helyzkedik el és a gát méretével megegyező – nagy faanyag vagy szikla felhalmozódás Árkok – szorosokban, szűk völgyekben, alapkőzettel rendelkező vízfolyásokban, jellegzetesen U alakúak, a medence falai függőlegesek, a legmélyebb „csendes” víz típus, a mélység egyenletes – ennek ellenére a víz nagy sebességgel áramolhat benne Folyóközépi medencék – a meder közepén kialakuló medencék, a meder mélyítés következtében, mélyebben az elülső részükön majd sekélyebbé válnak – zuhatagos, lépcsős, medencés-gázlós vízfolyásokban Medencék egyforma méretű folyóvizek összefolyásánál – alluviális folyómedrekben mindenhol – elülső részén finomabb üledék Oldalról mélyített medencék – a folyó hosszában a meder szélén ellenálló kőzet jelenik meg vagy a víz áramlása megakad – úszadékfa felhalmozás, kavicspadok, szikla, stb. – a gátak előtt a medence mélyebb, a gát után jóval sekélyebb – igen gyakori különböző vízfolyásoknál Zuhatagok alján kialakuló medencék – amikor a víz áramlását a meder teljes szakaszában elzárja egy gát – a medence elülső részén, a függőleges vízesés magassága egy-több száz méter is lehet, ha az
4.
5.
6. 7.
8.
„Csendes” szakaszok tipológiája
1) Mélyített medencék - 2) Gátakkal létrejött medencék
Gátakkal létrehozott medencék – a medencék a gátak előtt helyezkednek el
2. Úszakékok által létrehozott medencék – jellemzője a nagyobb fadarabok, melyek fennakadnak a mederben, ebbe rakodnak le a kisebb fadarabok, üledék, növényi maradványok – gát 2. Hód gátak által létrejött medencék – hasonló az előzőhöz, de nem nagy fadarabokat, hanem kisebb ágakat tartalmaz, finomabb üledékkel 3. Csuszamlásos gátak által létrejött medencék – a folyó felső szakaszán nagy földmozgások, csuszamlások elzárják a folyóvizek áramlását 4. Folyószakaszok leszakadó mellékágai – a fő folyás mentén a folyó parti részén csendesebb szakaszok, a fő folyás „vakbélszerű” nyúlványai 5. Elhagyott medrek – alacsony vízállásnál nincs bennük víz, felszín alatti vizek táplálják – időszakos jellegű
Általános kutatás tervezés 1) A mintavételi hely kiválasztása egyetlen völgyszakasz, folyószakasz vagy élőhely esetében sen tudunk minden típust beazonosítani – geológiai és hidrológiai regionalítás 2) Fontos, hogy a vizsgált szakasz, tájegység esetében a lehetséges legnagyobb számú legkisebb egységek benne legyenek
A kutatás módszertana
-
-
-
-
Általános módszerek – a folyó előzetes szakaszos felosztása Térképek és légifotók segítségével a völgytípus és folyószakasz típusa azonosítható – összevethető a terepen készített felvételekkel (a terepmunka igen fontos a kisebb vízfolyások esetében, ahol a vegetáció takarása zavaró lehet) Szintvonalas térképek segítségével a folyószakasz típusokra osztható az esés és a völgy típusának függvényében Háromdimenziós térképek – tájtípologiai vizsgálatok Geológiai és talajtérképek a geológiai képződmények közti határok azonosítására – folyószakaszok típusainak azonosítására
A kutatás módszertana
6) 7)
Terepbejárás – a térképek alapján kijelölt szakaszok ellenőrzése – időigényes – csapatmunka Folyószakasz – kis és közepes vízfolyások esetében – 1-5 km naponta – reprezentatív élőhelyek kiválasztása – minden típus szerepeljen a folyószakasz egészére vonatkoztatva (30-50 folyókeresztmetszet) – 10 m széles szakaszokkal számítva – 300-500 m A kutatás célja: élőhelytípusok azonosítása és megszámlálása, vagy egyes élőhelytípusok százalékos aránya – utóbbi időigényesebb – hossza, szélessége, mélysége – GPS Leggyakoribb kérdés: Melyik az a relatív legkisebb élőhelyegység melyet külön kell számolni? – az élőhelyek határai nem minden esetben élesek: - egy területet külön egységként lehet kezelni: Ha az általános fizikai jellemzői jól láthatóan különböznek a szomszédos területektől Mérete a vízzel telt medence méretéhez képest relatíve kisebb – egy folyó szakasz szélessége a folyó teljes medre, hossza ált. a szélességének a fele
Sajátos kutatási módszerek A folyószakaszok osztályozása Előkutatások: 3) A víztest kiválasztása – topográfiai térképek, légifotók és más információk a területről 4) A térképek segítségével el lehet készíteni a folyómeder hosszanti profilját 5) Fontos információ a kiválaszott folyó hossza – planiméter – magassági pontokat bejelölni és a forrástól számított távolságot, ahányszor a szintvonalak keresztezik a folyó vonalát
Hauer és Lamberti 41
Sajátos kutatási módszerek A folyószakaszok osztályozása Előkutatások: 4. A folyó profiljából a folyószakasz-váltások kiolvashatóak, minden egyes egységben a meder dőlés szöge kiszámítható
S – dőlés szög, Eu-a felső szakaszhatár tengerszint feletti magassága, Ed-az alső szakaszhatár tengerszint feletti magassága, L-a szakasz hossza
Sajátos kutatási módszerek A folyószakaszok osztályozása Előkutatások: 5. A szintvonalak alakja alapján meg lehet állapítani a völgy keresztmetszetét minden egyes szakaszban – szűkebb völgyekben sűrűbb és hullámosabb – DMAP – nagyító és térkép segítségével megbecsülhető a szorosok száma
Sajátos kutatási módszerek A folyószakaszok osztályozása Előkutatások:
5. Összehasonlító és kiegészítő adatok: a kapott adatokat ki kell egészíteni vegetációs, talaj, geológiai, meteorológiai adatokkal
Terepkutatások
A mintavételi helyen össze kell hasonlítani a térképi adatokat a terepi adatokkal – folyómeder, folyóvölgy, környező hegyoldalak – folyószakasz tipológiájának helyessége – jelöljük ki azokat a viszonyítási pontokat, melyek a szakaszok határait jelölik Ha a kiválasztott folyószakasz túl hosszú 2-4 órás bejárásra, több mint 500 m, ki lehet választani egy jellegzetes folyószakaszt, ami tartalmazza az összes lehetséges élőhelyet (kb. a hossz kb. 30-50 mederszélesség) Az élőhelytípusok felmérését a beömléstől a forrásvidék fele bejárással becsüljük – GPS adatokat rögzítünk -
Adatbázis
A folyószakasz átlagos mélysége A folyószakasz átlagos szélessége Az élőhely területe és térfogata Az élőhelytípus százalékos arány - terület - térfogat
Gyakori kérdések:
Mennyire helyesek a térképen rögzített adatok, mennyire lehet helyesen becsülni a folyóvíz típusát, mennyire pontosnak kell lenniük a terep adatoknak – milyen típusokat lehet könnyen azonosítani térképről és melyeket nem? Milyen hatással van nagyobb áradás a folyó szerkezetére nézve, hasonló a hatás nagymennyiségű üledékbemosódással is ? Hogyan befolyásolja a parti vegetáció a folyóvíz típusát? Terepen a vizuális becslés módszerei vagy a mérések alkalmasak az élőhely típusok határainak kijelölésére? Előzetes ismereteink alapján, ismerve bizonyos szervezetek élőhelypreferenciáját – a terepi adatok alapján megbecsülhetjük a potenciális élőhelyek számát, minőségét, kondicióját Mennyire változik meg egyes élőhelytípusok előfordulásának gyakorisága, ha beavatkozunk a meder minőségének alakításában: uszadékfa eltávolítása, üledék utánpótlás, parti vegetáció kiirtása, folyóvíz medrének csatornázása
