Szárazföldi vizek vízforgalmi típusai

Vízforgalom szempontjából a szárazföldi vizeknek három fő típusa különíthet el: eusztatikus, szemisztatikus és asztatikus vizek.

Alapvető különbség van a vízforgalmi típus megállapításának módjában azoknál a víztereknél, ahol a mederben lévő víz mennyisége viszonylag egyszerűen és kielégítő pontossággal meghatározható (ilyenek a felszíni vizek és a források, továbbá a felszín alatti vizek közül a barlangi állóvizek és vízfolyások), ill. ahol a vízmennyiség meghatározása nagy nehézségekbe ütközik, s becsülni is csak jelentős bizonytalansággal lehet (mint pl. a felszín alatti vizek többségénél). E két csoport közül az elsőnél a vízforgalom szerinti osztályozás a vízmennyiség ingadozásának (csökkenésének és növekedésének) mértékére és jellegére alapozva történik, ezért a kategorizálásánál elsősorban a vízmennyiség változását, a vízutánpótlás és/vagy a vízveszteség mértékét, ill. a vízkicserélődés módját kell figyelembe venni. A második csoport esetében jelenleg kénytelenek vagyunk megelégedni a vízszintváltozások (csökkenés és emelkedés) mértékének és jellegének a megállapításán alapuló kategorizálással.

Az eusztatikus (állandó vízforgalmú) vizek állapotát a megszakítás nélkül hosszabb ideig tartó egyöntetűség jellemzi. Egész létük alatt vízzel borítottak, vízforgalmukra a medrükben lévő vízmennyiség nagyfokú állandósága (a felszíni és a barlangi állóvizek esetében például egy vegetációperiódusnál mindig hosszabb idej kicserélődése, a felszíni és a barlangi vízfolyásoknál az 50% tartósságú és a közepes vízhozam egymáshoz közeli értéke, a felszín alatti vizek többségénél pedig az 50% tartósságú vízállás és a közepes vízállás aktuális különbségének a maximálishoz viszonyított csekély értéke) jellemző , ami vízforgalmi oldalról a víztér viszonylagos nyugalmi állapotát, azaz a benne lezajló, adott típusú történések állandóságát, rendszeres ismétlődését biztosítja.

A szemisztatikus (átmeneti vízforgalmú) vizek állapotára az ideiglenes jelleg, a közbülső helyzet jellemző, mivel hosszabb időtávon – élesen el nem választható módon – mindkét másik (határoló) típus jellegzetességeinek bizonyos vonásait egyesítik magukban. Többnyire egész létük alatt vízzel borítottak, de lehetnek évelő (perennis) típusúak is (azaz nem rendszeresen száradnak ki, hanem csak több évenként egyszer-egyszer). Vízforgalmukra a nyugalmi állapot hiánya, a viszonylag tág, de nem szélsőséges határok között mozgó, időben viszont általában rendszertelenül bekövetkező változások jellemzőek, olykor már egy-egy vegetációperióduson belül is. Mivel tipikusan átmeneti helyzetűek az eusztatikus és az asztatikus típusú vizek között, előfordulhat, hogy alkalmanként – egy-egy vegetációperiódusban – eusztatikusnak, míg egy másikban asztatikusnak minősíthetők.

Az asztatikus (változó vízforgalmú) vizek állapotának a mulandóság, a könnyen és gyakran bekövetkező módosulás, a szabálytalanul, sőt sokszor szeszélyesen fellépő átalakulás a legfőbb jellemzője. Többségük évenként legalább egyszer, de gyakran többször is kiszárad. A kiszáradás azonban csak a legszélsőségesebb eset, hiszen lehetnek egész létük alatt vízzel borítottak is, ilyenkor viszont a medrükben lévő vízmennyiség még egy vegetációperióduson belül is szeszélyesen változik. Éppen ezért legjellemzőbb sajátosságuk, hogy vízforgalmuk állandó jelleggel szélsőségesen és szabálytalanul ingadozó. Ha évenként általában csak egyszer száradnak ki, időszakos (temporárius) vízről beszélünk. A többnyire csekély vízmennyiség , még ugyanazon a helyen történ újraképződés esetén is csak alkalminak tekinthet kisvízgyülemléseket rövidéletű (efemer) vizeknek nevezzük. Ebbe a vízháztartási típusba, mégpedig rendszerint az időszakos (temporárius) vizek csoportjába tartoznak a visszatér (periodikus) vizek is, amelyek az év valamely meghatározott id őszakához kötődnek, s akkor jórészt szabályosan ismétlődve mindig újra megjelennek.

Egy víztérnek vagy adott részének (pl. egy tó valamelyik medencéjének, ill. egy vízfolyás valamelyik szakaszának) vízforgalmi típusa mindig egy éves időtartamú (de nem a naptári évre, hanem a vegetációperiódusra vonatkoztatott, azaz tavasz elejét l tél végéig tartó) mérés és megfigyelés alapján állapítható meg ökológiai szempontból megbízhatóan és egyértelműen. Ha teljesen pontos eredményeket akarunk kapni, akkor napi vízállásméréseket kell végezni. Amennyiben ennél kisebb gyakoriságú mérési adatsorokkal rendelkezünk, akkor a vízforgalom jellegét már csak becsülni tudjuk, amihez az adott víztér esetében leginkább megfelelő jelleggörbe alapján számított értékeket lehet alapul venni.

A vízforgalmi típus megállapítása a vízmennyiség-változások alapján

A vízmennyiségre vonatkozó éves megfigyelési, mérési és számítási (származtatott) adatok birtokában a vízforgalmi típus megállapítása a következőképpen történik. Ha a víztér az adott vegetációperiódusban teljesen kiszáradt (felszíni vizeknél szabad vízfelület, forrásoknál pedig kibuggyanó víz legalább egy napig egyáltalán nem volt észlelhető), akkor a vízteret az asztatikus típusba kell sorolni. Ha teljes kiszáradás nem következett be, akkor először a vízforgalom-állandósági index (XVa) értékét kell megállapítani.

A kiszáradás ténye alapján az asztatikus vízforgalmi jelleg megállapítása elég egyértelmű. Sokkal nehezebb a helyzet azoknál a víztereknél, amelyek egész létük alatt vízzel borítottak. A különböző vízterek hidrológiai adatsorainak összehasonlító elemzése alapján arra a következtetésre jutottunk, hogy a vízforgalom jellegét a folyóvizek és források esetében az évi 50% tartósságú vízhozam és a középvízhozam egymáshoz viszonyított arányából; a lefolyástalan állóvizeknél a víztér kisvízállás és közepes vízállás alkalmával meghatározott össztérfogatának a hányadosából; az átöblítődő állóvizeknél pedig a "tárolásnak" és a "leürülésnek" a víztér össztérfogatához viszonyított arányából állapíthatjuk meg a legeredményesebben. Ezekben az értékekben ugyanis az adott víztér vízmérlegét befolyásoló valamennyi fontosabb tényez (pl. a vízgyűjtő terület nagysága és geomorfológiája; a vízutánpótlás jellege; a meder morfometriája; a párolgás és a csapadék egymáshoz viszonyított aránya) ötvöződik.

Alapvető különbség van a lefolyástalan és az átöblítődő állóvizek, ill. vízfolyások vízforgalmának jellemzésére szolgáló vízforgalom-állandósági index (XVa) megállapítási és számítási módja között (vö. 1. táblázat). Lefolyástalan (tehát természetes lefolyás vagy mesterséges vízelvezetés nélküli) állóvizek esetében az indexet a víztér kisvízállás (VKV) és közepes vízállás (VKÖV) alkalmával meghatározott össztérfogatából számítjuk. Átöblítődő (tehát pl. hullámtéri, továbbá természetes lefolyással vagy mesterséges vízelvezetéssel rendelkező) állóvizek esetében a vízforgalom jellegét a tárolás (Lt) és a leürülés (Ll) együttes értékének a víztér össztérfogatához (V) viszonyított arányából állapíthatjuk meg. Vízfolyások és források esetében az évi 50% tartósságú vízhozam (Q50%) és a közepes vízhozam (KÖQ) egymáshoz viszonyított aránya alapján határozzuk meg a vízforgalom jellegét. Eusztatikus vizek esetében az a vízforgalom-állandósági index (XVá) értéke 0,5-nél nagyobb, szemisztatikus vizeknél 0,5 és 0,25 közötti, asztatikus vizek esetében pedig 0,25-nél kisebb.

Az eusztatikus típuson belül – különösen azokon a területeken (s így hazánkban is), ahol az ariditási index (az adott évi átlaghőmérséklet mellett az evapotranszspiráció és a csapadék hányadosának) értéke 1,0 körüli – további három altípust célszer elkülöníteni. Ha az XVa (állóvizeknél a VKV és a VKÖV, ill. a V és az Lt + Ll; vízfolyásoknál és forrásoknál pedig a Q50% és a QKÖQ hányadosának) értéke 0,75 fölötti, akkor a vízforgalmi típus erősen eusztatikus, ha 0,75 és 0,625 közötti, akkor mérsékelten eusztatikus, ha pedig 0,625 alatti, akkor gyengén eusztatikus.

Kétségtelen tény, hogy a vízforgalom szempontjából az állandóság mértéke tekinthet a legfontosabbnak az élő világ számára. Ugyanakkor azonban az sem elhanyagolható tényez az élőlények előfordulása szempontjából, hogy milyen a vízforgalom ingadozásának a mértéke. Ezt kétféleképpen is lehet szemlélni, egyrészt a tompított, másrészt a kiugró szélsőségekre vonatkoztatva. Ezen a téren egyel re még csak a vízfolyásoknál rendelkezünk olyan minőségű és mennyiségű adatsorral, hogy megnyugtató tipizálást lehessen készíteni. Ezeknek a széleskörű elemzése alapján két további index bevezetése látszik célszerűnek (2. táblázat). A vízforgalomváltozékonysági index (XVv) és a vízforgalom-szélsőségességi index (XVsz) értékét egyrészt az éves adatsorokból, másrészt a hosszabb (pl. 10 éves) idősorok értékeléséből származó adatokból képezhetjük.

A vízforgalom-változékonysági index (XVv) a vízfolyásoknál és a forrásoknál az éves 10% és 90% tartósságú vízhozam, a közép- és a kisvízhozam, a nagy- és a középvízhozam, továbbá a  középvízhozamok és a közepes kisvízhozamok, ill. a közepes nagyvízhozamok és a középvízhozamok több (pl. 10) éves átlagának hányadosaként képezhet [azaz XVv = Q10%/Q90%, KÖQ/KQ, NQ/KÖQ, KÖQ10 év/KKQ10 év, KNQ10 év/KÖQ10 év, amelyek közül az aktuálisat az index mögött zárójelben mindig meg kell adni, mint pl. XVv(Q10%/Q90%) = 2,82], s ha ennek értéke 4 alatti, akkor a vízforgalom változékonysága csekély, ha 4–8 közötti, akkor számottevő, ha pedig 8 fölötti, akkor jelentős.

A vízforgalom-szélsőségességi index (XVsz) a vízfolyásoknál és a forrásoknál az éves nagy és kisvízhozam, továbbá a közepes nagyvízhozamok és a közepes kisvízhozamok több (pl. 10) éves átlagának hányadosaként képezhető (azaz XVsz = NQ/KQ, KNQ10 év/KKQ10 év, amelyek közül az aktuálisat az előbbihez hasonló módon itt is meg kell adni), s ha ennek értéke 10 alatti, akkor a vízforgalom széls ségessége csekély, ha 10–60 közötti, akkor számottevő, ha pedig 60 fölötti, akkor jelentős.

A különböző típusú adatokból számított hányadosok értéke természetesen nem egyforma, sőt még az is elképzelhető, hogy azonos kategóriába sem sorolhatók be. Ennek ellenére ökológiai szempontból érdemes valamennyit kiszámítani, hiszen a különböző szempontú megközelítések nagyobb mérték eltérései a vízfolyásoknak más-más sajátosságaira hívhatják fel markánsan a figyelmet. A 3–6. táblázatok adatsoraiból például kitűnik, hogy a Tisza beregi és csongrádi szakaszának mutatói között nagyon lényeges különbség van, aminek a megléte az ottani élővilág sajátos összetételének egyik fő letéteményese, amiből egyúttal az is következik, hogy ezekn ek a eltéréseknek a megőrzése létfontosságú az éővilág sokszínűségének biztosításához. De nemcsak a más-más helyen, hanem az ugyanott észlelhet különbségek is lehetnek érdekesek. A Túr esetében például egy adott évben igen jelent s különbség lehet a kisvízi és a nagyvízi szélsőségek tekintetében (a XVv értéke a KÖQ/KQ alapján 41, az NQ/KÖQ alapján viszont csak 10), de ez a különbség korántsem általános, amint azt a hosszabb idősorok elemzése tanúsítja (a XVv értéke a KÖQ10 év/KKQ10 év és a KNQ10 év /KÖQ10 év alapján csaknem azonos: 11,41 és 11,15). 

A vízforgalmi típus megállapítása a vízszintváltozások alapján

A felszín alatti vizek többségénél a hézag- és pórusrendszereket a víz folytonosan kitölti, ezeknél tehát a víztükör helyzete valamilyen közvetett módszerrel (pl. talajvíz- és rétegvízkutakkal) megállapítható. Az ezekben észlelt vízállásra vonatkozó éves megfigyelési, mérési és számítási (származtatott) adatok birtokában a vízforgalmi típus megállapítása ezeknél a víztereknél a következőképpen történik. Ha a víztérből az adott vegetációperiódusban a víz teljesen eltűnt (szabad víztükör pl. a talajvizeknél a vízzáró réteg fölött, rétegvizeknél pedig a két vízzáró réteg között legalább egy napig egyáltalán nem volt észlelhető), akkor a vízteret az asztatikus típusba kell sorolni. Ha a víz teljes eltűnése nem következett be, akkor először a 1. táblázatban közölt képletek és értéktartományok segítségével a vízforgalom-állandósági index (XVa) értékét kell megállapítani.

Mint látható, az összefüggő víztükör hiánya alapján az asztatikus vízforgalmi jelleg megállapítása elég egyértelmű. Sokkal nehezebb a helyzet azoknál a víztereknél, amelyeknek legalább egy részét egész létük alatt víz tölt ki. A különböző ilyen típusú vízterek hidrológiai adatsorainak összehasonlító elemzése alapján arra a következtetésre jutottunk, hogy a vízforgalom jellegét a folytonos víztükrű felszín alatti vizek esetében az évi 50% tartósságú vízállás (V50%akt) és a közepes vízállás (KÖVakt) aktuális (adott évi) különbségének (pozitív szám biztosítása érdekében V50%akt – KÖVakt vagy KÖVakt – V50%akt = Kakt), ill. az azonos típusú víztereknél hosszú idősorok alapján természetes körülmények között észlelt vagy becsült maximális különbségüknek (pozitív szám biztosítása érdekében V50%max – KÖVmax vagy KÖVmax – V50%max = Kmax) az egymáshoz viszonyított arányából állapíthatjuk meg a legeredményesebben, az 1–(Kakt/Kmax) képlet segítségével. Ebben az értékekben ugyanis az adott víztér vízmérlegét befolyásoló valamennyi fontosabb tényez ötvöz dik (pl. a vízgyűjt terület klimatikus, talajtani, kőzettani sajátosságai).

Eusztatikus vizek esetében a vízforgalom-állandósági index (XVa) értéke 0,5-nél nagyobb, szemisztatikus vizeknél 0,5 és 0,25 közötti, asztatikus vizek esetében pedig 0,25-nél kisebb (beleértve ez utóbbi kategóriába természetesen azt az esetet is, amikor a képlet eredménye negatív szám, ami akkor állhat el , ha az aktuális különbség értéke nagyobb az előzetes becslések alapján megadott maximálisnál).

Az eusztatikus típuson belül – különösen azokon a területeken (s így hazánkban is), ahol az ariditási index (az adott évi átlaghőmérséklet mellett az evapotranszspiráció és a csapadék hányadosának) értéke 1,0 körüli – további három altípust célszer elkülöníteni. Ha az XVa értéke 0,75 fölötti, akkor a vízforgalmi típus erősen eusztatikus, ha 0,75 és 0,625 közötti, akkor mérsékelten eusztatikus, ha pedig 0,625 alatti, akkor gyengén eusztatikus.

Kétségtelen tény, hogy a vízforgalom szempontjából az állandóság mértéke tekinthet a legfontosabbnak az él világ számára. Ugyanakkor azonban az sem elhanyagolható tényező az élőlények előfordulása szempontjából, hogy milyen a vízforgalom ingadozásának a mértéke. Ezt

kétféleképpen is lehet szemlélni, egyrészt a tompított, másrészt a kiugró szélsőségekre vonatkoztatva. Ezen a téren egyelőre még nem rendelkezünk olyan minőségű és mennyiségű adatsorral, hogy megnyugtató tipizálást lehessen készíteni, de e vízterek esetében is célszerűnek látszik a vízmennyiség szerinti tipizálásnál javasolt két index bevezetése, még akkor is, ha egyelőre csak feltételes értékhatárokat lehet megállapításukhoz megadni. A vízforgalom-változékonysági index (XVv) és a vízforgalom-szélsőségességi index (XVsz) értékét egyrészt az éves adatsorokból, másrészt a hosszabb (pl. 10 éves) idősorok értékeléséből származó adatokból képezhetjük.

A vízforgalom-változékonysági index (XVv) ezeknél a víztereknél az adott évi 25% és 75% tartósságú vízállások különbsége (V25%akt – V75%akt), ill. az adott típusú víztereknél természetes körülmények között hosszú id sorok alapján észlelt vagy becsült maximális különbségük (V25%max – V75%max) alapján határozható meg az 1–[(V25%akt – V75%akt)/(V25%max – V75%max)] képlet segítségével, s ha ennek értéke 0,5-nél nagyobb, akkor a vízforgalom változékonysága csekély, ha 0,5–0,25 közötti, akkor számottevő, ha pedig 0,25-nél kisebb, akkor jelentős.

A vízforgalom-szélsőségességi index (XVsz) ezeknél a víztereknél az adott évben a nagyvíz és a kisvíz alkalmával mért vízállások különbsége (NVakt – KVakt), ill. az adott típusú víztereknél természetes körülmények között hosszú idősorok alapján észlelt vagy becsült maximális különbségük (NVmax – KVmax) alapján határozható meg az 1–[(NVakt – KVakt)/(NVmax – KVmax)] képlet segítségével, s ha ennek értéke 0,5-nél nagyobb, akkor a vízforgalom szélsőségessége csekély, ha 0,5–0,25 közötti, akkor számottevő , ha pedig 0,25-nél kisebb, akkor jelentős.

Hazai viszonylatban a talajvíz- és a rétegvízfigyelő kúthálózat, ill. a karsztvízszint-észlelések jelentős számú adatsorai révén sok alapadattal rendelkezünk e víztípusok vízforgalmi jellegének megállapításához, ill. az elsősorban ezek által befolyásolt vizes és szárazföldi élőhelyek ökológiai vízigényének meghatározásához. Az adatsorok értékelése azonban ebből a szempontból eddig szinte egyáltalán nem történt meg, ezért ehhez a munkához haladéktalanul hozzá kell kezdeni. Addig is, amíg ez a hiánypótlás nem történik meg, az átfogó jelleg geográfiai és hidrológiai értékelések eddigi tapasztalatai alapján [elsősorban Magyarország Nemzeti Atlasza (1989) megfelel térképlapjai (Minimális talajvízállás: p. 68. A térkép; Maximális talajvízállás, p. 68. B térkép; A tenyészidőszak átlagos talajvízállása, p. 69.) segítségével] mód nyílik arra, hogy az ökológiai vízigény meghatározása szempontjából a legsürgősebbnek tekinthet talajvizeknél aK akt, a V25%max – V75%max és az NVmax – KVmax értékét közelít leges pontossággal megadjuk: Kakt = 50 cm, V25%max – V75%max = 150 cm; NVmax – KVmax = 450 cm.