A (folyó)rendszerek nem minden zavaró hatásra reagálnak, amit nem csupán a zavaró hatás mértéke és gyakorisága határoz meg, de a rendszer zavaró hatással szembeni ellenálló képessége is.
Az ellenálló képességnek többféle változata valósult meg a vizsgált folyókon.
Az esemény ellenállásra, azaz amikor az ismételt zavaró hatásra a rendszer már nem válaszol (6.2 ábra), jó példa lehet a Hernád parteróziójának mértéke, amelyet 2008 óta folyamatosan mérünk.
Az első felmérés előtt évekig nem volt árvíz, majd 2008 nyarán egy markáns árhullám (386 cm) vonult le a Hernádon, amely az alsódobszai kanyarulatokban maximálisan 9,8 m/félév partelmozdulást okozott. Ugyanakkor 2010-ben egymást követően három hasonló árhullám is levonult (tetőző vízállások: 310 cm, 476 cm és 517 cm), amelyek közül a harmadik a 2006-ban felállított LNV rekordot is megdöntötte. Annak ellenére, hogy a három árhullám többszörös munkavégző képességgel rendelkezhetett, a partelmozdulás mértéke nem nőtt arányosan, sőt volt olyan kanyarulat is, ami ekkor kisebb mértékben hátrált, mint korábban. Ez rávilágít arra, hogy hasonló vagy nagyobb zavaró hatásra (1) a rendszer nem minden eleme reagál hasonló módon, illetve
104
(2) az ismételt zavaró hatások nem feltétlen váltanak ki a magnitúdójukkal arányos választ. Ennek oka, hogy egyéb tényezők is befolyásolják azt, hogy az adott elem milyen közel áll a változáshoz, tehát esetünkben fontos lehetett, hogy előtte hogyan változott adott kanyarultban a medermélység, a partfal meredeksége, a partomlások mértéke, a partomlások törmelékhalmaza stb.
0
03.01. 07.01. 11.01. 03.01. 07.01. 11.01. 03.01. 07.01. 11.01. 03.01. 07.01. 11.01. 03.01. 07.01. 11.01. 03.01. 07.01. 11.01. 03.01. 07.01.
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
vízállás (cm)
6.2. ábra: A vizsgált időszakok vízállásgörbéje és a Hernád alsódobszai és hernádcécei kanyarulatainak maximális parteróziója 2008 és 2013 között
Az egymást követő árhullámok időbeliségének (eseménysorok) szerepe világítható meg a tiszai árhullámok hidrológiai sajátosságai segítségével is. Az 1998-99-es téli-tavaszi árvizek tetőző vízállásukban és vízhozam-értékeikben is hasonlítottak a 2004-es árhullámhoz. Azonban maximális fajlagos munkavégző képességük 20-37%-al volt magasabb, mint a 2004-es árvíznek. Ez véleményem szerint azzal magyarázható, hogy az 1998-as árvizet megelőző 15 évben csupán kis magasságú és munkavégző képességű, rövid árhullámok fordultak elő, amelyek során a meder szűkült és érdessége nőtt. Ugyanakkor a 2004-es árhullámot megelőző, nagy munkavégző képességű árvizek (2000, 2011) a medret némiképp kitágíthatták, így a 2004-es árhullám könnyebben levezetődhetett.
A rendszerek anyaga is meghatározza a zavaró hatással szembeni ellenállás mértékét. Az anyag-ellenállásra a legkézenfekvőbb példa a kötöttebb anyagú kanyarulatok lassú parteróziója vagy éppen medermélyülése. Azonban ez nem jelentkezett egyik mérési helyen sem „tisztán”, hiszen például a szabályozások után a Maros erőteljesen kiszélesedő, Magyarcsanádtól Makóig húzódó szakaszán nemcsak durvább a mederanyag, hanem ez a szakasz a legnagyobb esésű és leginkább kiegyenesített is. A Hernád lazább partanyagú, ugyanakkor nagyobb esésű és a tározókhoz közelebbi szakaszán a meder változásai jóval intenzívebbek voltak, míg a kötöttebb partanyagú, kisebb esésű szakaszon a paraméterek lassabban változtak. Maga a partbiztosítás is a rendszer anyag-ellenállását
105
növeli, hiszen azáltal, hogy a vízfolyás adott sebességviszonyai mellett nem elszállítható nagyságú/kohéziójú anyagból építik, a partok anyag-ellenállását növelik a parterózióval szemben.
A morfológiai ellenállás a rendszeren belüli olyan elemek helyzetéből adódik, amelyek a zavaró hatásra kevésbé érzékenyek, mivel például attól távolabb helyezkednek el, vagy
„egyedfejlődésük” miatt még ellenállóbbak. Mivel ezek a formák nagy ellenállásúak így az agressziós hullám végighaladását gátolják. Ez a Brunsden (1993) által vizsgált hegyvidéki környezetben jól alkalmazható, azonban a vizsgált folyók és ártereik eszerint a közelítés szerint közel hasonló morfológiai ellenállásúak lennének. Ezért úgy értelmezem a morfológiai ellenállást, mint a forma jellegéből (pl. méret, kor) és helyzetéből adódó ellenállást a zavaró hatással szemben. Például a kanyarulat-átmetszések során létrehozott egyenes szakaszoknak – nagyobb esésük ellenére – a kiszélesedésük után lassabb lett a fejlődése, mint a szomszédos kanyarulatoknak, hiszen a sodorvonal csak hosszú idő elteltével tér ki, ami miatt az ívhossz vagy kanyargósság is lassan változik. Pont ezért, a további zavaró hatásokra is lassabban reagálhatnak, tehát morfológiai ellenállásuk is nagyobb.
Nagyobb méretarányban a mederszélesség is befolyásolja a morfológiai ellenállást, hiszen minél tágabb a meder, annál kisebb ellenállású (6.3 ábra). A forma fejlődési fázisaiból eredő morfológiai ellenállásra példa a drávai és marosi szigetek fejlődése, hiszen átalakulásuk illetve elhalásuk üteme a sodorvonal helyétől függ. Igaz, hogy azok a szigetek gyorsabban vándorolnak, amelyek a sodorvonalban vannak, ettől függetlenül a parthoz közelebbi, a sodorvonaltól távolabbra sodródó szigetek elhalása gyorsabb, hiszen az őket határoló mellékág árvízkor gyorsan eltömődhet, és a szigetek a partba olvadnak. Tehát, ebből a szemszögből vizsgálva véleményem szerint a partközeli szigetek és az eltömődő mellékágak kis morfológiai ellenállásúak. A változó sodorvonalú Dráván vagy Maroson a sodorvonal áthelyeződésével a morfológiai ellenállás mértéke is változhat, ami ezen folyók erőteljesen változó válaszadását vetíti előre.
6.3. ábra: A morfológiai ellenállás meghatározható a parterózió mértéke (A), illetve a mederszélesség alapján is (B). Azonban mértéke változhat idővel, ahogy az intenzíven pusztuló partok helyzete is változik
a: kis morfológiai ellenállás, b: közepes morfológiai ellenállás, c: nagy morfológiai ellenállás
106
A filter ellenállás a mozgási energia rendszeren belüli szabályozásából ered, tehát folyóvízi környezetben az esés és vízsebesség változásaival hozható összefüggésbe. Összehasonlítva a vízfolyások medrének metamorfózisát kitűnik, hogy a nagyobb esés a magas hordalékhozammal párosulva (pl. Dráva, Maros) csökkenti az ellenállást, hiszen mindkét folyó gyors medermintázat váltással válaszolt a zavarásra. Ugyanakkor a nagyon kis relief növeli az ellenállást, hiszen az ártér peremi területeire csak késve és pufferelve érkezhetnek a mederben végigfutó agressziós hullámok (pl. árhullámok feltöltő hatása). A kanyarulat-átmetszésekkel szembeni filter ellenállásnak tekinthető, hogy a kanyarulat-átvágások hatására megnövekedett esés a Tisza és a Dráva medrében medermélyülésre, míg a Maroson laterális erózióra fordítódott, így a rendszer a magasabb energiaviszonyokat ellensúlyozta a hordaléktermeléssel, illetve a keresztmetszet növelésével. Ezzel ellentétes folyamat következett be a Hernádon, hiszen a csökkenő vízhozam csökkenő munkavégző képességet jelent. Ezt ellensúlyozandó következett be a mederszűkülés és a másodlagos kanyarulatok létrejötte, hiszen a mederformálást csak így tudta fenntartani a csökkenő energiájú rendszer.
A partbiztosítások hatására bekövetkező mederszűkülés az adott kanyarban a meder egységnyi területére jutó fajlagos munkavégző képességet növelte meg, ami lokális medermélyülést eredményezett, és hosszú távon az energia-szintet megnövelő partbiztosítás megszűnését eredményezi. Erre jó példával szolgál a Maros, ahol több helyen megfigyelhető, hogy a partbiztosítások mögötti részt már kierodálta a folyó, azaz markáns „ellenállást” fejt ki a kisvízi szabályozásokkal szemben. Az ártereken az árvizek energiáját mérsékli a növényzet a mozgási energia csökkentésével, igaz, ez nem tekinthető a hidrológiai rendszer belső változójának.
Ugyanakkor mivel a növényzet hatására a hullámterek egyre kevesebb hányadát szállítják az árvízi vízhozamnak, a mederben a fajlagos vízhozam megnő, így ebből a szempontból a sűrű növényzet csökkenti a rendszer filter ellenállását.
A rendszer elemeinek térbeli eloszlásából ered a szerkezeti ellenállás, ami úgy értelmezhető, hogy bizonyos formák illetve forma-kombinációk a zavaró hatást, illetve a rá adott válasz terjedését lassítják vagy megállítják. Erre például szolgálhat az aktív ártér, azaz a hullámtér szélessége és a feltöltődés kapcsolata: minél szűkebb a hullámtér annál gyorsabb a feltöltődés, mivel a mederből kilépő víz egy adott (folyóra jellemző szélességű) sávban halmozza fel a hordalékot. Tehát a szélesebb hullámterek nagyobb szerkezeti ellenállást fejthetnek ki az árhullámok feltöltő tevékenységével szemben. Hasonló funkciójuk van a mederben kialakuló medertágulatoknak is (pl. Maros), amelyek felső felében a hordalék lerakódik, míg alsó felében megindul az erózió. Ezek a medertágulatok tehát olyan szerkezeti ellenállást kifejtő elemeknek tekinthetők, amelyek a hordalékhozam szabályozása révén befolyásolják az alsóbb szakasz mederfejlődését, és az oda jutó zavaró hatásokat tompíthatják.
A szerkezeti ellenállás révén valósul meg a rendszer elemeinek össze- vagy szétkapcsoltsága (Brierly és Fryirs 1999, Fryirs et al 2007ab). Az oldalirányú összeköttetések szétkapcsolását valósítják meg a partbiztosítások, az árvízvédelmi töltések, a sűrű hullámtéri növényzet és a partok mentén
107
felmagasodó folyóhátak, hiszen ezek akadályozzák a víz- illetve a hordalék laterális irányú áramlását a meder és a hullámtér/ártér között. A longitudinális kapcsolatokat gátló akadály a völgyzárógát, egy kis esésű mederszakasz (pl. Hernád, Maros), vagy egy, az ártéren lévő mélyedés. Ezek közös jellemzője, hogy a vízsebesség csökkentése révén csapdázzák a hordalékot, illetve a kisebb esés révén mérséklik a zavaró hatások (pl. bevágódás, szennyeződések) végigfutását a rendszeren.