A következő címkéjű bejegyzések mutatása: DanubeSediment. Összes bejegyzés megjelenítése
A következő címkéjű bejegyzések mutatása: DanubeSediment. Összes bejegyzés megjelenítése

2020. május 24., vasárnap

Trikule pusztulása és a felborult dunai hordalékmérleg


Trikule erődje egykor az Al-Duna legdélebbi magyar vára volt. Jelenleg Romániában található, Szvinicza szerb többségű településtől keletre. A három toronyból álló vár az al-dunai táj jellegzetes tájképi eleme, annak ellenére, hogy a három toronyból normál vízállás esetén már csak kettő látszik, ugyanis a Vaskapu I. erőmű visszaduzzasztó hatása miatt a Duna elárasztotta. 

1. kép Már csupán Kéttorony, Dvekule (forrás)

Ha jobban utánajárunk kiderül, hogy tulajdonképpen nem is a Duna árasztotta el, hanem a visszaduzzasztott vízben kiülepedő hordalék. 

A maradék két tornyot sem kímélte a hullámzás, feltehetően belátható időn belül ez a dunai átkelőhely védelmére épített középkori erődítmény is a román–szerb energiatermelés jóvoltából fellépő erózió áldozatává válik. 

2. kép Üledékfelhalmozódás Háromtorony (Trikule) vára alatt

Az első torony, mely fedett faerkélylyel van ellátva, a vízből kinyúló szirten emelkedik, a másik kettő a part magasabb részén. A Trikule az éjszaki szélesség 44° 29' alatt fekszik. Itt van a Dunának hazánkban legdélibb pontja, mely egyszersmind a tulajdonképeni Magyarországnak (Horvátország nélkül) legalsó végpontját jelöli. — Kiss Lajos: Utazás a Dunán Pancsovától Turn-Szeverinig. Földrajzi közlemények 1885. 

Ha összehasonlítjuk a kezdőképet a korábbi állapotokat bemutató alábbi fekete-fehér fényképpel  (3. kép) némi képet alkothatunk arról, hogy milyen változások következtek be a Dunán a főként az árvízvédelem és hajózás érdekében végzett folyószabályozás, valamint a vízerőmű építések következtében. Esetünkben Trikule várát érdekes módon az erózió (hullámmarás) és a feltöltődés egyszerre pusztítja. Amennyiben a képen látható néhány embert használjuk méretaránynak, Trikule alsó tornya az aktuális vízálláshoz viszonyítva körülbelül 21 méter magas lehetett. Az itt felhalmozódó tetemes mennyiségű hordalék adhat némi támpontot, hogy megérthessük mi is zajlott le a folyó medrében alig fél évszázad alatt.

3. kép Magyarország legdélebbi vára a Vaskapu I. megépítése előtt. 

Tulajdonképpen ezt a témát fedi le az EU-s társfinanszírozású, a Budapesti Műszaki Egyetem által vezetett Danube Sediment projekt, melynek budapesti eseményéről tavaly nem csak beszámoltunk, hanem részt is vehettünk rajta. A projekt lezárultával érdemes áttekinteni melyen eredmények kerültek napfényre, ill. milyen ajánlásokat fogalmaztak meg a jövőbeli dunai beruházásokkal kapcsolatban! 

A XVIII. századtól kezdve a Duna hordalékszállítása jelentős változásokon esett át a folyószabályozás következtében. Elsősorban az árvízvédelem és a hajózás javítása érdekében felépült szabályozási művek és kanyarulatátvágások révén a Duna teljes hossza mintegy 130 kilométerrel rövidült. A rövidülés térben nem egyenletesen oszlik el; miközben a Felső-Dunán (Fekete-erdőtől Dévényig) a rövidülés 11%-os volt, a Közép-Dunán (Dévény-Orsova) 4%, az Alsó-Dunán pedig mindössze 1%.

Ezzel párhuzamosan csökkent a folyó szélessége is, elsősorban a jégképződés megakadályozása és a hajózás érdekében. Ez a változás is jobban érintette a Felső-Dunát, ahol átlagosan 39%-kal szűkült a meder, a Középső-Dunán ez az érték 12% volt, az Alsó-Dunán pedig mindössze 4% (1. ábra). Vannak olyan szakaszok, ahol jelentősen megnövekedett a meder szélessége, például Bősnél, vagy Galambóc vára alatt. Ez utóbbi abszolút rekorder, csakhogy az 5 kilométert is meghaladó szélességnek antropogén oka van; a Vaskapu I. vízerőmű visszaduzzasztásána köszönhető.

1. ábra A meder nedves keresztszelvényének változása a folyamkilométerek függvényében
(kék: XIX. sz, sárga: jelen) (forrás)

A rövidebb és keskenyebb szakaszon lefolyó ugyanakkora vízhozam esése megnőtt, ezzel együtt a hordalékszállító képessége is ami végső soron a meder növekvő eróziójához vezetett. A valóságban ez úgy nyilvánul meg, mint ahogy nemrég egy dunakeszi példán bemutattuk; alámosott, meredek part, vízbe omló partfal.

Miután az 1930-as évektől megkezdődött a vízerőművek építése, az erózióval párhuzamosan megjelent az hordalékfelhalmozódás is és felborult az addig nagyjából egyensúlyban lévő dunai hordalék egyenleg. Mostanáig mintegy 80 duzzasztómű épült meg a főágon és 1030 a teljes Duna-vízgyűjtőn. Korábban is léteztek keresztirányú létesítmények a folyón, pl. a sarkantyúk, de a vízerőművek által felduzzasztott szakaszon jóval drasztikusabb hordalékfelhalmozódás jelentkezett (lásd: Trikule), miközben az duzzasztóművek alvízén felerősödött a hordalék kimosódása (2. ábra). Ezt ellensúlyozandó végzik a duzzasztott szakasz kotrását és a hordalék visszatáplálását az alvízi szakaszra; ilyen munkálatokkal gyakran találkozni a Duna ausztriai szakaszán (lásd: 4. kép)

2. ábra Medermélyülés a Duna egyik ausztriai keresztszelvényében.
Bal oldal: mederfenék magassága az idő függvényében.
Jobb oldal: a meder átlagos tengerszint feletti magassága. (forrás)

  • Egyes szakaszok feltöltődnek, miközben más szakaszokon gyorsul az erózió. Miért gond ez? Mindkét jelenség hatással van a hajózásra, az árvízi védekezésre, valamint a villamos áram termelésre, tehát csupa olyan dologra, amely miatt a folyót eredetileg szabályozták. A Duna teljes szakaszán 733 folyamkilométeren (29%) az erózió dominál, 857 folyamkilométeren pedig az üledéklerakódás. 241 folyamkilométer (10%) egyensúlyban van, a fennmaradó többnyire Alsó-Dunai szakaszon nincs elég adat ennek meghatározásához. A magyar szakaszra az erózió a jellemző, sok helyen a folyó egészen az alapkőzetig lepusztította a folyami üledékeket. 
  • A Duna-deltát jelenleg évente elérő 15-20 millió tonna lebegtetett hordalék (suspended sediment) korábban 40-60 millió tonnára rúgott (3. ábra). Kérdezhetnénk, hogy miért baj az, ha a Fekete-tenger lassabban töltődik fel? Azért, mert a deltaüledék fokozatosan és folyamatosan tömörödik, a delta felszíne süllyed és a beérkező lecsökkent mennyiségű hordalék nem tud lépést tartani a süllyedés ütemével. A bejutó hordalék egy részét elmossa a tengeráramlás tehát végső soron az egyensúly megbomlása miatt delta eróziója is felgyorsul. 
  • A hordalékháztartás felborulásának további következménye,—melyről már rengeteget írtunk a blogon—hogy megváltozik a folyó környezeti értéke, arculata. A kiülepedő hordalék feliszapolja a mellékágakat, akár egy emberöltőnyi idő alatt nyílt mederből ártéri erdő válik. Ez a főági meder mélyülésével párhuzamosan lejátszódó folyamat többnyire visszafordíthatatlan ökológiai károkat okoz. 
3. ábra Lebegtetett hordalék egyenleg a Dunán és főbb mellékfolyóin a vízerőművek megépítése előtt és után
 (pontozott vonalak: mellékfolyók adadhiánya, ill. olyan mellékfolyók,
ahol a lebegtetett hordalékszállítás nem releváns). (forrás)

Mit lehet tenni a duna hordalékházartásának egyensúlyba hozására? A projekt záródokumentumában a folyó egészére és a fentebb már említett három szakaszára lebontva fogalmaztak meg ajánlásokat. Ezek számbavétele előtt szubjektív módon kitérnénk a legfontosabbra; hogy szükség lenne az egész Dunát, ill. a vízgyűjtő területet lefedő mérőhálózatra, amely országhatárokon átívelően egységes szempontok szerint mérné:
  • a hordalékvándorlást
  • a mederanyagot
  • a meder mélységét
  • a kotrásokat
  • a hordalék betáplálását
  • és a hordalék kiülepedést
Ez természetesen akadályokba ütközik, például abba, hogy az egyes dunai országok megtehetik, hogy ilyesmire is adnak pénzt, míg más országokra ez jelentős terhet róna. A Duna-kutatás szempontjából mindenképpen üdvözölendő előrelépés lenne a mérőhálózat megvalósulása. És mindenképpen fontos lenne a dunai országok együttműködését erősíteni, hiszen ez éppen a középső szakaszon a legproblémásabb, ahol a legtöbb ország található.

Az ajánlások többsége visszavezethető egy elgondolásra; a folyót érintő beruházások során jó lenne, ha minden esetben figyelembe vennék azt, hogy a folyó vize és a hordaléka egyaránt fontos. És lehetőleg olyan létesítményeket létrehozni, beruházásokat elvégezni, amelyek az egyensúly irányába hatnak, nem pedig tovább erősítik a nemkívánatos folyamatokat.

4. kép Kotrás Wachauban.

Ilyen például a szabadon folyó szakaszok természetvédelme, de nem csak a Dunáé, hanem a mellékfolyóké is. Magyarország szempontjából ez kiemelkedően fontos, hiszen a Vaskapu II. alatti szakasz mellett a magyar szakasz az, amely még nincsen belépcsőzve. Bár hozzá kell tenni, hogy a folyószabályozási létesítmények ugyanígy akadályozzák a hordalék mozgását. Két beavatkozási lehetőség van erre vonatkozóan; az egyik inkább mérnöki: a szabályozási művek visszabontása, a partvédelem felszámolása, az ártér kiszélesítése, a kotrások szabályozása, a hajóút szélességének csökkentése, stb. A másik lehetőség pedig elsősorban a dunai szigetek miatt fontos; a folyószabályozás következtében felszámolt mellékágak revitalizációja.

Fontos, hogy ez a szemlélet geográfiailag és szektoronként is egységes legyen; a dunai országok mindegyike tegye magáévá ezt a szemléletet, valamint az országok ágazatai is, például a mezőgazdaság, hajózás, energiatermelés, árvízvédelem, stb. Első ránézésre összebékíthetetlennek tűnik az ellentét pl. a hajózás és a természetvédelem között, de a DanubeSediment projekt egy jó lépés ennek elérése felé.

Valószínűleg ezek az ajánlások nem fogják megmenteni az összedőléstől Trikule két tornyát, és ki sem fogják ásni a harmadikat. Jó lett volna, ha hasonló ajánlások már 50 évvel ezelőtt is léteztek volna, sokkal másképpen nézne ki a Duna napjainkban. Ha pedig valóban sikerül az ajánlásokat átültetni a gyakorlatba, nemcsak a Duna hordalékháztartása jöhetne rendbe, de a folyó is sokkal természetközelibbé válhat ezáltal. 


Ajánlott és felhasznált irodalom:  

2019. szeptember 19., csütörtök

Nézzük, miért fontos a hordalék a Dunában!


Miért gond az, hogy a Dunában kevés a hordalék? Miért, kevés benne a hordalék? Mihez képest? Ezekre a kérdésekre kaphatunk választ idén novemberben, amikor az Európai Unió DanubeSediment (Dunai Hordalék) pályázata lezárul és elkészül két fő dokumentum. Azonban az érdeklődők 2019. szeptember 19-én a Műegyetem központi épületében betekintést nyerhettek abba, hol is tart a pályázat. A workshopon a Dunai Szigetek blog is jelen volt.


A fél napos workshop bemutatta a szakmai munkacsoportok eredményeit valamint ismertette a lehetséges konkrét beavatkozásokat, valamint vita keretében a résztvevők hozzá is szólhattak az egyes témakörökhöz. A közel három tucatnyi résztvevő között jelen voltak a hazai vízügyi szervezetek képviselői, műegyetemi tanárok, a WWF képviselői és mindazok, akik a Dunával foglalkoznak. Mivel a workshop első mozzanata a projekt videó bemutatásával indult, ez az írás is ezzel kezdődik. A videó ugyan angol nyelvű, de a settings/subtitles alatt kiválasztható a magyar nyelvű felirat:


Mivel novemberben érkezik a hivatalos kiadvány, ezért ebben az írásban csupán olyan dolgokról esik most szó, ami valamely okból kifolyólag újdonság volt és a dunai hordalékviszonyokról átfogó képet adhat bárki számára. 

Elsőként érdemes leszögezni, hogy mi tartozik és mi nem tartozik a projekt kereteibe. A Danube Sediments projekt egyik legnagyobb erőssége, hogy adatgyűjtés címén összeszedték a Dunáról, valamint a mellékfolyók dunai torkolatához legközelebb eső mérőállomások összes hordalékadatát a mérések kezdetéig visszamenőleg. Már ez is hatalmas munka, de a dunai hordalékviszonyoknak még mindig csak kis szeletét jelenti ez? Miért? 

Azért, mert az egyes országok a Duna mentén nem egységes irányelvek alapján mérik a folyó hordalékviszonyait, hanem helyi szokások (és pénzügyi lehetőségek) szerint. Például a 46 mérőállomás közül van ahol minden 15 percben érkezik adat a hordalékviszonyokról, de van olyan ország is, ahol évente csupán 4-5 mérést végeznek egy adott szelvényben. Nem árulok el nagy titkot, hogy ez utóbbi kategóriába esik Magyarország, az összes többi dunai ország jobban áll nálunk ebben a tekintetben. Talán a legtöbb hozzászólás ebben a témában érkezett; jó lenne, ha a mérések hazánkban gyakoribbá válhatnának és akár be is lehetne iktatni néhány új hordalékmérő pontot. Ugyancsak fontos lenne, hogy a dunai országok azonos műszerekkel azonos szempontok szerint mérjenek, hiszen csakis így lehet a Duna 2860 kilométeres hosszára egységes 

Kétféle adatot mérnek ezek az állomások, a vízben lebegő és a fenéken görgetett, ugráltatott hordalékot. Utóbbi jellemzően nagyobb szemcseméret-tartományba esik: leginkább kavics és homok, míg a kisebb szemcseméretű ásványi anyagok jellemzően nem érintkeznek a fenékkel. E két tartomány mérése eltérő módszerekkel zajlik és a 46 mérőállomás többsége lebegtetett hordalékot mér, így a kutatók ezekből az adatokból pontosabb képet kaphatnak. Itt fontos leszögezni, hogy az összes hordalékmennyiség mindössze 10%-a görgetett. Ahogy megyünk vissza az időben, úgy fogynak el az adatok és úgy fogynak el a mérőállomások is. Itt jutunk el oda, hogy mit nem vizsgáltak a projektben: a geológiai értelemben vett dunai hordalékviszonyokat. Pl. azt, hogyan alakult ki az a több száz méter vastagságú szigetközi hordalékkúp. 


Lebegtetett hordalék mennyisége a Garam torkolatában (forrás

Az összegyűjtött adatok kiértékelésével vizsgálni lehet, hogyan változott az idők során a folyó által szállított hordalék mennyisége, össze lehet vetni a vízlépcsők építése előtti és utáni hordalékviszonyokat. Kiderül, hogyan változik a hordalék mennyisége a Duna teljes hosszában. Magyarországon a Duna medre Szob és a déli országhatár között a mérések kezdete óta évente átlagosan 3 centimétert mélyült. Ez a mélyülés nem egyenletes térben és időben, erről több érdekes adatsort is láthattunk. Általánosságban elmondható, hogy a jelen felé közelítve a meder egyre kevésbé mélyül, de lehetnek helyi eltérések, pl. egyes lokális kotrásokhoz kapcsolódóan. 

Talán a legérdekesebb adat itt hangzott el; évi kb. 20 millió tonna lebegtetett hordalék éri el a Fekete-tengert, amely a korábbi 60 millió tonnás adathoz képest 60%-os visszaesés. Ez az üledékhiány meg is látszik a deltán, ahol a tengerszint-emelkedéssel  tetézve jelentős parterózió zajlik napjainkban.  De hová tűnik az a körülbelül 40 millió tonna hordalék, amely nem jut el a torkolatig? 

Hordalék jellemzően két helyen halmozódik fel: a vízerűművek feletti tározókban, ill. a hullámtéren, ahová az árvizek rakják le. Ezen kívül néhány helyen a mederben is előfordulhat felhalmozódás, itt zátonyok képződhetnek. Mindhárom felhalmozódás komoly problémák forrása lehet, no nem a természetre, hanem az emberi létesítményekre és a gazdaságra. A tározók feltöltődése kapacitás csökkenéssel jár az energiatermelésben, a hullámtér feltöltődése alaposan megnehezíti és megdrágítja az árvízi védekezést, hiszen egyre magasabban tetőző árvizeket okozhat. A zátonyképződés pedig a hajózást akadályozza. A hordalékhiány önmagában pedig a part állékonyságát ronthatja, partomlást, -elmosódást és -csuszamlást okozva. Mindezek egyben meg is indokolják miért is fontos, hogy ismerjük a Duna hordalékviszonyait. 

Hordalék mintavételezésre használatos eszköz (forrás)

A hordalékviszonyok időbeli és térbeli vizsgálatán kívül a projekt másik fontos feladata, hogy olyan lehetséges beavatkozásokat ajánljon, amellyel a folyó hordalékviszonyában jelentkező anomáliákat korrigálni lehet. Ezek konkrét műszaki beavatkozásoktól egészen a mesterséges hordalék-betáplálásig terjedhetnek. Az elhangzott példák egy része már megvalósult vagy a Dunán, vagy más folyón. Ilyen műszaki beavatkozás lehet például a folyószabályozási művek átméretezése, pl a sarkantyúk részleges megbontása, koronaszintjük csökkentése (párhuzamosan a meder mélyülésével), ill. irányuk, formájuk átalakítása. Ebbe a kategóriába tartozik még az elzárt mellékágak megnyitása, pl. a Szabadság-szigetnél, meterséges mellékágak megnyitása, a meder szélesítése a partvédelmi művek elbontásával. Mindezek a beavatkozások azt a célt szolgálják, hogy a folyó ne egy (hajózó)csatornaként funkcionáljon, hanem változatos áramlási viszonyokkal változatos élőhelyet biztosítson az élővilágnak, ill. kedvező hatást gyakoroljon a hordalékviszonyokra. 

Parti zátony a Dunán (forrás)

2019. novemberben lesz a projekt záróeseménye, ugyancsak a Műszaki Egyetemen. Várhatóan ekkor jelenik meg a két fődokumentum az adatok elemzésével és a lehetséges beavatkozások áttekintésével. De aki nem várna addig; a Műszaki Egyetemen szeptember 27-én, a Kutatók Éjszakáján ismerkedhet meg a Dunával és az ő hordalékával, a mesterséges intelligencia szerepével és a számítógépes szimulációs eljárásokkal.

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...