Bevezetés
A Balaton és közvetlen környezete – mint kiemelkedő jelentőségű nemzeti kincs – hosszú ideje áll a szakmai és a szélesebb érdeklődő közvélemény figyelmének homlokterében. A tó vízminőségromlásának megállítása, javítása céljából az elmúlt mintegy négy évtizedben számos – tudományos kutatási eredményekre támaszkodó – döntés történt a vízminőségvédelem és -szabályozás területén. Az utóbbi két-három évtizedben a korábbiaknál gyakrabban és többet hallottunk a tó vízmennyiségével, vízkészletének változásával, vízállásának alakulásával kapcsolatos kérdésekről, amelyeket alapvetően a tó vízháztartását meghatározó természeti tényezők okoztak. A vízháztartási folyamatok jellemzésére kézenfekvő módszer a tó vízforgalmának megismerése, amely a vízforgalomban szerepet játszó vízháztartási tényezők meghatározását és ennek alapján a vízháztartási mérleg összeállítását jelenti.
A Balaton hosszú idejű vízszintváltozásai
A Balaton napjainkig folyamatosan meglevő, egységesen összefüggő vízfelülete 6000-8000 éve alakulhatott ki, vagyis nemcsak földtani, hanem limnológiai értelemben is igen fiatal képződmény (Bendefy L. 1968). A tó vízháztartását és vízjárását történelmének első, mintegy hétezer éves időszakában kizárólag természeti körülmények befolyásolták. A régészeti kutatások szerint az ember korán megtelepedett a tóparton és a vízszinti-ingadozásoktól függően változtatta településeinek helyét, de a tó életébe nem avatkozott be.
A Balaton fejlődésének második, máig tartó szakaszát az emberi beavatkozások napjainkig tartó következményei jellemzik. Egyes szerzők szerint az avarok (7–8. század) már a vízeltereléseket, mesterséges elöntéseket védőműként alkalmazták. Az első valószínű- síthető beavatkozás Galerius császár idején (3. század) történt, bár a Siófoknál épített Galerius-féle zsilip létezéséről megoszlanak a vélemények. A legenda szerint a tatárdúlás hírére a tihanyiak elzárták a tó természetes lefolyását lehetővé tevő fokot, és a megemel- kedett vízszint szigetté formálta a Tihanyi-félszigetet.
A 13. századig a partvonal és a vízszint alakulása lényegesen nem tért el a római kori állapottól. A 14. századtól a 17. századig az éghajlati viszonyok változásának hatására a tó szintje megemelkedett és elérhette a természetes hidrológiai egyensúlyt. A vízgyűjtőn nem történt olyan beavatkozás, amely a tó addigi vízháztartási viszonyait
érintette volna. Mintegy 60%-os lehetett az erdős-cserjés terület aránya, a Zala és a déli parti mellékvizek alsó szakasza mocsaras volt, ami sok vizet párologtatott el. A hozzáfolyás csak mintegy fele volt a mainak, ugyanakkor a párolgás a maihoz volt hasonló. Ennek következtében a tóból lefolyás a 14. század végéig csak időszakosan fordult elő. A 15–17. században bekövetkezett csapadékosabb és hűvösebb időjárás hatására nagyobb hozzáfolyás és kisebb párolgás alakult ki, emelkedett a vízállás és gyakoribbá vált, nőtt a lefolyás.
A 18. század elejétől fokozatosan kezdődtek meg azok az emberi beavatkozások a vízgyűjtőn és a parton, amelyek befolyással voltak a tó vízháztartására és vízjárására. A vízgyűjtőn végrehajtott, nagy területet érintő erdőirtások hatására megváltoztak a lefolyásviszonyok, a melegebbre fordult időjárás következményeként szélsőségesebb lett a csapadékeloszlás, fokozódott az erózió. A tó vízszintingadozása növekedett, szélsőségesebbé vált a vízjárás (Mészáros E. – Schweitzer F. 2002).
1863-ig a Balaton vízállása a maitól merőben eltérő hidrológiai viszonyok között alakult ki. Ezek összefoglalva a következők voltak:
- a vízgyűjtő terület maitól eltérő növényborítottsága és művelése;
- a tavat tápláló vízfolyások szabályozatlansága;
- a Kis-Balaton, a Nagyberek és a Tapolcai-öblözet ősállapota (mocsár, csaknemösszefüggő vízborítás);
- a Sió-völgy szűkös vízszállító kapacitása, a vízeresztő zsilip hiánya.A Balaton vízállásai és vízszintingadozásai 1863-tól a Siófoki-zsilip és vízmérce üzembe helyezésétől ismertek. Ezek a vízállások a korábbinál kisebb, de még mindig jelentős vízszint-ingadozásokat mutatnak. A Sió-zsilip többszöri átépítése, a Sió-meder vízlevezető-képességének bővítése lehetővé tette a vízszintszabályozás rendjének fokozatos módosítását, amely a szabályozási sáv fokozatos szűkítését és emelését jelentette. A szabályozási szintek többször változtak, aminek politikai, gazdasági-társadalmi, műszaki és hidrológiai okai is voltak. 2016-ban a vízszintszabályozási sávot hatályon kívül helyezték, és a tó szabályozási szintjét 120 cm-ben állapították meg. Ez azt jelenti, hogy a parti és partközeli területek elöntés elleni védelme céljából a 120 cm feletti vízkészletet a Sió-csatornán levezetik a tóból (Baranyi S. 1980, Virág Á. 1997, 2005).
A Balaton vízháztartását meghatározó tényezők időbeli változásainak jellemzése az 1921 utáni időszakban
A Balaton vízháztartásának részletes vizsgálatával először Szesztay Károly foglalkozott, aki az 1921–1958 közötti évekre készített havi vízháztartási mérlegeket. Őt megelőzően csupán a vízháztartás egy-egy tényezőjét (párolgás, természetes vízkészletváltozás) vizsgálták. Az 1863–1920 közötti évekre csak a vízeresztést, a vízállás- változást és ezek összegeként a vízkészlet természetes változását határozták meg. A vízkészlet változásáról az 1921 előtti időszak adatai pontatlanok, azokat vízháztartási mérlegben nem ellenőrizték. Hasonlóan nem megbízhatók a tó párolgására vonatkozó 1921 előtti adatok sem.
A Balaton vízháztartását az alábbi egyszerű egyenletekkel írhatjuk le:
ΔK = (C + H) – (P + L + Vh) ΔKT = C + H – P,
ahol C – a tóra hulló csapadék, H – hozzáfolyás a tóhoz, P – párolgás a tó felszínéről, L – lefolyás (vízeresztés) a Sió-csatornán, Vh – közvetlen vízhasználat a tóból (a tóból kivett és használat után visszavezetett vízmennyiségének különbsége), ΔK – a tó vízkészlet-változása, ΔKT – a tó természetes vízkészlet-változása.
Mindezek alapján 1921 óta rendelkezünk ellenőrzött, megbízhatónak értékelt vízháztartási mérlegekkel a Balatonra, azaz vízháztartási tényezőnként 99 éves idősorok állnak rendelkezésre.
A következő táblázatban közölt adatok szerint sokévi átlagban a Balaton a mindenkori vízszint-szabályozási rendhez viszonyított (szabályozott lefolyással) rendelkezik, aminek mennyisége közelítőleg a tóra hulló átlagos évi csapadékmennyiséggel egyezik meg (Baranyi S. 1980, Varga Gy. – Jakus Á. – Kravinszkaja G. 2019). Sokévi átlagban a hozzáfolyás és a vízmérleg kiadási oldalán legnagyobb súlyú párolgás közelítőleg azonos abszolút értékűek.
Magyarázat: 1 tómm vízoszlop ~ 600 000 m3 vízmennyiség
A Balaton-vízgyűjtő és a Balaton egyes hidrológiai és hidrometeorológiai paramétereinek hosszú idejű alakulása
A Balaton-vízgyűjtőre hulló csapadék
A Balaton-vízgyűjtőre hulló évi csapadék mennyiségének meghatározása 25 csapadékmérő állomás mérési adataiból képzett területi átlag alapján történik. A következő ábrán szemléltetjük a Balaton-vízgyűjtőre hulló csapadék évi területi átlagértékeit. A teljes időszakra (1921–2019) vonatkozó átlag 684 mm/év, a szélsőértékeket két egymást követő évben (!), a minimumot (395 mm) 2011-ben, a maximumot (992 mm) 2010-ben jegyezték fel.
A Balaton vízgyűjtő területére érkező csapadékmennyiség jellemzéséhez a WMO 1983. évi ajánlását alkalmaztuk, ami a meteorológiai paraméterek – évtizedenként továbbléptetett – 30 éves átlagértékeinek alakulása alapján javasolja a hosszú távú változások bemutatását és értékelését. Ennek szemléltetésére állítottuk össze az alábbi táblázatot.
A 3. ábra szerint az 1960 évek közepétől a korábbi időszakokhoz képest nagyobb számban fordultak elő az átlagosnál szárazabb évek. Ez a jelenség a tó vízgyűjtő területén halmozódó vízhiányt eredményezett, ami – a hozzáfolyás tartós csökkenésével együtt – kedvezőtlenül befolyásolta a tó vízforgalmát, tartós vízkészlet- és vízállás-csökkenést okozott. Külön kiemelésre érdemes a 2000 és 2003 közötti 4 éves időszak. Ekkor a felhalmozódott sokévi átlaghoz viszonyított összegzett csapadékhiány (653 mm) megközelítette az egyéves átlagos csapadékmennyiségnek megfelelő értéket. Ebben az időszakban 1921 óta legszélsőségesebb deficites vízháztartási helyzet alakult ki a vízgyűjtő és a tó vízforgalmában.
A léghőmérséklet alakulása a Balaton vízgyűjtő területén
A vízgyűjtő évi középhőmérsékletének alakulását – területi átlagban – 4 állomás adatainak felhasználásával határoztuk meg az 1951–2019 időszakra. A vízgyűjtő sokévi (1951–2019) átlaga 10,4 °C. A vízgyűjtő éves átlaghőmérsékleteinek idősorát és trendjét az alábbi ábra mutatja.
A Pálfai-féle aszályindex alakulása a Balaton vízgyűjtő területén
A Pálfai-féle évi aszályindexnek (Pálfai I. 2004) a Balaton-vízgyűjtőre vonatkozó területi átlagát 6 állomás adatainak felhasználásával határoztuk meg. Az 1931–2019 közötti időszakra vonatkozó idősort az 5. ábrán szemléltetjük. Megállapítható, hogy az 1980-as évek közepe óta a korábbi időszaknál nagyobb gyakorisággal fordultak elő enyhe, mérsékelt vagy jelentékeny aszállyal jellemezhető évek.
A Balaton természetes vízkészlet-változása
Egy tó vízháztartásában természetes vízkészlet-változásként a természeti tényezők által meghatározott vízháztartási tényezők (a Balaton esetében a tóra hulló csapadék, a tóhoz történő hozzáfolyás, valamint a vízfelületről történő párolgás) algebrai összegét értjük. Ez az előbbiek szerint számított mutatószám integráltan jellemzi a tó vízháztartásának alakulását. Az alábbi ábrán szemléltetjük a Balaton évi természetes vízkészlet-változásának idősorát. Szembetűnő az 1970-es évek közepétől jellemző erőteljes csökkenő irányultság, amely feltűnő hasonlóságot mutat a hozzáfolyás ugyanezen időszakban bekövetkezett változásával.
Kiemelendő tény az is, hogy az 1921–1999 közötti időszakban a természetes vízkészlet-változás évi összegének minden évben pozitív volt az előjele. Ez azt jelenti, hogy a tó vízmérlegében a természetes vízbevétel (csapadék + hozzáfolyás) több volt, mint a termé- szetes kiadás (párolgás) értéke. Ezt követően a 2000 és 2019 közötti 20 éves időszakban 7 (!) olyan év fordult elő, amikor a természetes bevétel kisebb volt, mint a természetes kiadás (Kutics L. 2015, Kravinszkaja G. 2019).
A Balaton természetes vízkészlet-változásának jellemzéséhez is figyelembe vettük a WMO 1983. évi ajánlását, amely a meteorológiai (és hidrológiai) paraméterek – évtizedenként továbbléptetett – 30 éves átlagértékeinek alakulása alapján javasolja a hosszútávú változások bemutatását és értékelését.
A Balaton (szabályozott) lefolyása
A Balaton vízszintjének (vízkészletének) operatív szabályozása egyetlen helyen, a siófoki zsilipen történő vízeresztéssel valósulhat meg. A Balatonból történő vízeresztés a tó vízforgalmában a legerőteljesebb emberi beavatkozások közé tartozott, amit az érvényben lévő vízszint-szabályozási rend szerint hajtottak végre. A vízszint-szabályozási szintek többször változtak, aminek alapvetően szakmapolitikai, gazdasági-társadalmi, műszaki és hidrológiai okai voltak (Szlávik L. 2005). 1921 óta a legnagyobb többletvíz-készlet levezetésére 1965-ben került sor. A 2000 és 2003 közötti időszakban felhalmozódott vízhiány következtében 2000 májusától 2005 augusztusáig a tóból vízeresztés nem történt.
A szabályozási szint feletti többletvíz-készletek levezetésével végrehajtott vízszint-szabályozásnak természetesen korlátai vannak. A Balaton természetes vízjárásában – a vízforgalmat alapvetően meghatározó hidrometeorológiai és hidrológiai tényezők térben és időben bekövetkező jelentős természetes változékonysága miatt – növekvő számban és időtartamban fordulhatnak elő szélsőséges állapotok. Tekintve, hogy a Balaton átlagos hidrometeorológiai és hidrológiai viszonyok esetén természetes lefolyással rendelkező tó, és az évi lefolyás közelítőleg a tóra hulló évi csapadékmennyiséggel egyezik meg, mindenképpen szélsőséges vízháztartásúnak értékelhetők azok az évek, amikor nem képződött levezethető vízmennyiség a tóban, illetve ha a vízeresztés sokévi átlagát számottevően meghaladó vízmennyiség levezetésére van szükség.
Összegzés, előretekintés
A mintegy 3,5 m átlagmélységű Balaton jellegzetes sekély tó. Az ilyen tavak mind mennyiségi, mind minőségi vonatkozásban rendkívül érzékenyek a környezeti változásokra. A mennyiségi érzékenység a vízforgalmat meghatározó vízháztartási tényezők változékonyságában nyilvánul meg, amelyek – egyéb, a vízháztartást érintő emberi beavatkozások mellett – együttesen határozzák meg a tó vízállásának mindenkori alakulását. Az elmúlt két évtized vízháztartási folyamatai számos intő jellel szolgáltak. Elsősorban a szélsőségesebbé váló időjárás hatására gyakrabban és nagyobb mértékben fordultak elő szokatlan, mindenképpen szélsőségesnek nevezhető vízháztartási állapotok.
A Balaton természetes tó, ugyanakkor hazai és nemzetközi értelemben is széles körben hasznosított üdülőtó. A fenntarthatóság érdekében, valamint a vízforgalmat meghatározó, térben és időben egyre szélsőségesebbé váló természeti tényezők a tóhasználat szempontjából kedvezőtlen hatásainak mérséklése érdekében napjainkban két megoldás látszik célravezetőnek. Az egyik a medertározás növelése, ami a szabályozási szint közelmúltban történt 10 cm-rel (mintegy 60 millió m3 vízmennyiség többlettározásával) történő megemelésével valósult meg. Ezzel a beavatkozással – tartós vízhiányos időszakokban – mérsékelni lehet a szélsőségesen alacsony vízállások kialakulását. A szélsőségesen nedves időszakokban – másik megoldásként – a tóban képződő, szabályozási szint feletti vízkészlet gyors és károkozás nélküli levezetésére van szükség. Ennek érdekében a közelmúltban elkészült a vízlevezető rendszer (Sió-zsilip és Sió-meder) korszerűsítésének szakmai megalapozása és előkészítése. A szükséges kivitelezési munkák végrehajtása megkezdődött.
Mindezekkel párhuzamosan ezen célkitűzések eléréséhez a továbbiakban is szükség van a döntéseket előkészítő folyamatok folyamatos figyelemmel kísérésére, valamint szükséges újraindítani azokat a tudományos igényű és megalapozottságú kutatási programokat, amelyek a vízháztartási folyamatok pontosabb és megbízhatóbb értékelését és – tekintettel az éghajlatváltozásra – előrejelzését szolgálják.
