A VÍZLÉPCSŐ ÉS ERŐMŰ TERVEZÉSI, ÉPÍTÉSI ÉS ÜZEMELÉS, ÖKOLÓGIAI ÉS TÁRSADALMI ELŐNYEI, TAPASZTALATAI
50 ÉV TÜKRÉBEN

DR. MOSONYI EMIL – DR. PADOS IMRE – ÖTVÖS PÁL

ÉKÖVIZIG

Ez a dolgozat a szerzőknek a létesítmény eredeti tervein, tervezésén, építésén, valamint a működési tapasztalatokon alapuló, és azokra vonatkozó összefoglaló – a környezetvédelmi előnyök kihangsúlyozásával történő – értekezése.

1. Történelmi háttér

Az Alföld észak-keleti részének jelentős hányadát erősen változó csapadék-mennyiségek és magas napsütéses órák száma jellemzi. (1. ábra) Más részről a terület talaja hatékony mezőgazdasági művelésre alkalmas. Különösen száraz években ezen a földterületen egyáltalán nem volt termés, sőt még az állatállomány is majdnem kipusztult. Például az 1863-as rendkívüli száraz időszakot ezen a területen éhínség követte. Ez a katasztrófa annyira megrázta a nemzetet, hogy az egy olyan nagyléptékű beavatkozást sürgetett, aminek a segítségével megoldható ennek a területnek és egyben a Körösök völgyének a vízzel való ellátása is. Sajnos ezt az elképzelést a következő csapadékos évek alatt elfelejtették. 1935. után – amikor az egész országra kiterjedő aszály volt – az öntözéssel kapcsolatos tervet a társadalom olyan nyomatékosan szorgalmazta, hogy azt a Parlament 1937-ben ratifikálta. Az Öntözési Törvény előírta a Nemzeti Öntözési Hivatal felállítását. A törvény magába foglalta a célkitűzések meghatározását és az öntözési terv fő műtárgyainak a felsorolását. Ezt az általános koncepciót a Mezőgazdasági Minisztérium építőmérnöki dolgozták ki 1936-ban. Az Öntözési Hivatal 1938-tól kezdte meg munkáját.

Az Öntözési Terv három fő részből állt. (2. ábra)

· a Tisza folyón Tiszalök település környékén egy vízlépcső

· egy az öntözéshez szükséges szállító és elosztó rendszer, nevezetesen két főcsatorna és egy öntöző hálózat

· egy vízlépcső a Körös folyón.

Ez a tanulmány csak a Tiszalöki Vízlépcsővel foglalkozik.

2. A Tiszalöki Vízlépcső eredeti koncepciója

Az Öntözési Törvényben az alábbi célkitűzések szerepeltek.

I. A vízlépcsőnek 120.000 ha földterület öntözéséhez szükséges vizet kell szolgáltatnia. Az előzetes becslések azt mutatták, hogy ez a cél összefüggésben lehet azzal a lehetséges vízhozammal max. 60 m³/s, amit az öntözni kívánt területre át lehet vezetni. A vízszolgáltatás érdekében két főcsatornát a Keleti Főcsatornát és a Nyugati Főcsatornát a vízlépcső felvízi oldalán kialakított felvízi tározótérből táplálnák meg.

II. A vízlépcső másik célja a hajózási feltételek javítása volt. Az első becslések alapján folyamatosan hajózható folyószakaszokat kell létrehozni úgymint 80 km hosszú Tisza szakaszt és 50 km hosszú szakaszt a Bodrog folyón, mely folyó a vízlépcsőhöz közel torkollik a Tiszába. Így az eredeti elképzelés szerint a vízlépcső két szerkezeti részből állt: egy gát és egy hajózsilip. Erőművel kapcsolatban akkor még nem volt elképzelés.

III. A vízlépcső helyének egy folyókanyart választottak ki. Az eredeti építési elképzelés az volt, hogy áramló víznél építkeznek, vagyis a folyómederben és az alaplemezt keszonalapozással készítik. Mivel az árvizek lassíthatták volna az építést, ezért azt feltételezték, hogy az építési idő 7-8 évet tenne ki.

3. Módosított és megvalósított koncepció

Az idősebb társszerző kapott megbízást arra vonatkozóan, hogy 1941-ben az előzetes kutatásokat irányítsa. 1946-tól a vízlépcső tervezésének a felelőse lett és később neki kellett az építéssel kapcsolatos felelősséget is vállalnia. Ő az elképzelést az alábbiak szerint módosította:

• Egy kisesésű vízerőmű csatlakozott a duzzasztóműhöz.

(a 3. ábra mutatja a megnövelt vízlépcső alaprajzi elrendezését.)

Az erőművet eredetileg üzemvíz-csatornás elrendezésűre tervezték, ez azonban a későbbiek során módosult.

• A teljes vízlépcső egy meder átvágás nyomvonalába került áthelyezésre, így az építkezést egy száraz nyitott munkagödörben lehetett elvégezni.

• A keszon módszert elvetették és elhatározták, hogy az alapozást talajvízszint süllyesztő kúthálózat védelme alatt végzik el.

Ezen módosítások eredményeképpen az építési időtartam öt évre rövidült és az építési terület elöntését is kiküszöbölték.

A két koncepciót/elképzelést a 4. ábra mutatja.

4. Előzetes tevékenységek

Számos tanulmány, kutatási tevékenység és kísérlet alapján került sor a műtárgy megtervezésére. Ezeket a Tisza-völgy különleges fizikai körülményei indokolták. Igaz, hogy a Tiszalöki Vízlépcső nem egy nagy hidraulikai műtárgy, sőt – a jelenlegi nemzetközi fejlesztések tükrében – ez egy kisebb léptékű műtárgynak tekinthető, de számos alkalommal megtörténik, hogy egy kisesésű duzzasztómű kivitelezése, a finom-szemcsés, laza, vízáteresztő, üledékes talajon történő alapozással, sokkal nagyobb feladatot jelent a mérnökök számára, mint egy nagy gátszerkezet tervezése stabil vízzáró sziklafelületre. Ez a megállapítás érvényes a Tiszalöki létesítményre is. Ezért fontos, hogy a legfontosabb előzetes kutatásokat röviden felelevenítsük.

a.) A vízlépcső elhelyezkedése és magassága különös tekintettel az árvízvédekezésre

Az alluviális és a korábbi üledékek, úgymint agyag, iszap, homok, kavics és ezek keveréke eredményezte a folyó- völgyek és azok környezetének nagy mélységét. A folyóvölgyek és a környező területek felépítését egy tekintélyes mélységig alluviális és korábbi üledékek (agyag, iszap, homok, kavics és ezek keveréke) adják. A topográfiai és a geológiai feltételek határozták meg a főcsatornák vízkivételi szintjeit és ennek megfelelően a vízlépcső megközelítő elhelyezkedését. A gyakran változó vízáteresztő és vízzáró talajrétegek miatt, átfogó geológiai és talajmechanikai kutatásokra volt szükség, hogy kijelöljék a megfelelő helyet a vízlépcső számára. A Tisza és Körös régióiban a terep jelentős része sokkal mélyebben helyezkedik el, mint a folyókban kialakuló árvízszint. Annak érdekében, hogy ezeket az alacsonyan fekvő területeket megvédjék az árvizektől, az előző két század során árvédelmi töltésépítések, -erősítések és -magasítások folytak, Mivel a vízgazdálkodásban az árvízvédelemnek elsőbbsége van, ezért egy nagyon alapos elemzést végeztek annak érdekében, hogy meghatározzák a megengedhető legmagasabb felvízszintet a vízlépcsőnél.

Nevezetesen, egyrészről két ok miatt volt szükség a megfelelően magas felvíz előállítására.

1. azért, hogy lehetővé tegyük a fő öntözőcsatornák gravitációs módon történő vízellátását (szivattyúzás nélkül),

2. és azért, hogy megfelelő felvízszint álljon rendelkezésünkre az ésszerű energiatermeléshez.

Másrészről a legfontosabb követelmény az, hogy fenntartsuk, sőt növeljük az árvízi biztonságot és ezt figyelembe véve határozzuk meg a vízlépcsőnek és a felvíz magasságának felső határát.

Így a legalacsonyabb természetes vízfelszínhez viszonyítva ez 7,7 m-ben került meghatározásra, mint a megengedhető legnagyobb magasság. A felvízszint előbb 94,00 mAf, majd a később 94,50 mAf-i, magasságban lett meghatározva, ami egyúttal az üzemvízszint is. A felvízszint kivételes esetekben 95,20 mAf feletti magasság is engedélyezhető.

Nagyon nehéz feladat volt a folyómederre vonatkozó érdességi tényező megbízható értékeinek meghatározása (megközelítő tényezőkből megbízható adatokat kinyerni). A gyakorlatban a leggyakrabban használt elméleti, hidromechanikai számításokat a holtág kanyarulatra vonatkozóan elvetették. Helyette egy speciális hidrológiai módszert használtak annak érdekében, hogy meghatározzák a duzzasztóműnél kialakuló különböző felvízszintekre és a különböző vízhozamokra vonatkozó duzzasztási vízfelszín magasságát.

Ennek a folyamatnak az alapötletét az idősebb társszerző mutatta be az alábbiak szerint. Néha az történik, hogy a vízhozam arány jelentősen változik, nevezetesen, oly módon, hogy a Bodrog vízhozama nagyon nagy, míg ezzel egyidőben nagyon kis vízhozam érkezik a Tiszán a Bodrog-torkolathoz. Ilyen esetekben a nagy vízzel érkező Bodrog folyó úgy működik, mint egy gát, amely visszaduzzasztja a Tisza vizét a torkolattól. Így a természet hozza létre az un. holtág/állóvíz effektust. Mivel a Bodrog torkolat közel helyezkedik el a duzzasztóműhöz, a holtág/állóvíz görbe – amit újra lehet szerkeszteni hosszú idejű hidrológiai megfigyelések alapján (vízállások és vízhozam mérések alapján) – került elfogadásra, mint a duzzasztóműre is érvényes eredmény.

Hasonló ábrák kerültek megszerkesztésre néhány kiválasztott felvízszint magasságra és számos Tiszai vízhozamra és ezeket használták a duzzasztómű lehetséges legnagyobb magasságának meghatározásához is. Mindezek mellett a vízfelszínek teljes ismeretének birtokában a Tisza tározó kapacitása is kiszámíthatóvá vált.

b.) Öntözésre rendelkezésre álló kapacitás

Az öntözési célra rendelkezésre álló vízmennyiséget és annak időben és térben történő szétosztását meteorológiai és hidrológiai adatok alapján értékelték, határozták meg, továbbá a mezőgazdasági igényeket is figyelembe vették. Az érintett területre vonatkozó átlagos csapadékmennyiség összeg 600 mm/év, míg a száraz években a minimum értékek nem haladják meg a 340 mm/év értéket. A két folyó (Tisza, Bodrog) vízhozamai hasonlóan szélsőségesek. A Tiszára jellemző értékek: átlagos éves 500 m³/s, minimum vízhozam 35 m³/s, a 100 évente egyszer előforduló számított árvízi nagyvízhozam 4300 m³/s. A Bodrognak, mint mellékfolyónak a része az előbb említett vízhozamból átlagosan 1/3-a. Az egyesített Hármas-Körös folyó három jellemző vízhozama a következő 110 m3/s, 6,0 m³/s 1700 m³/s. Ennek a kutatásnak az eredménye az volt, hogy a maximális, a felvíz felől a csatornákba kivehető vízhozam, 60 m³/s. A főcsatornákat ennek megfelelően méretezték.

c.) Fizikai modell tesztek

Az egyedi vízlépcső helye, általános alaprajzi elhelyezkedése, továbbá az alakja és fő méretei a Budapesti Műszaki Egyetem Hidraulikai laborjában kerültek tesztelésre. A fizikai modell méretaránya 1:75 volt. A modell a vízlépcső mellett magába foglalt egy bizonyos hosszúságú, az árvédelmi gátak közötti teljes árterületet is magába foglaló felvízi szakaszt, ami így lehetővé tette a vízlépcső feletti áramlási viszonyok megbízható szimulációját.

A duzzasztómű elő-és utófenekére vonatkozó, valamint a meder/part védelméhez csatlakozó intézkedéseket különállóan tesztelték, jóval kisebb méretarányban kivitelezett modellekkel.

A Ganz Gyár Turbina Osztályának laboratóriumában, Pattantyus A.G. professzorral együttműködve (Budapesti Műszaki Egyetem Vízgépészeti Intézet), tesztelték a csigaházat, a turbinát és a nagy Kaplan gépek tervezett csöveit.

d.) Árvízi tervezés

A tervezés során igazolni kellett azt, hogy a folyó nyomvonalán a folyómederben és az ártéren tervezett változtatások, valamint maga a létesítmény nem csökkentik az árvízi biztonságot – más szavakkal – hogy a vízlépcső károkozás nélkül át tudja vezetni azokat az árvizeket, melyeket az erre a Tisza szakaszra vonatkozó árvédelmi töltések tervezésénél vettek figyelembe. A hidromechanikai elemzés során biztató válaszokat kaptunk és ezeket erősítette meg a fizikai modell is. Természetesen a számítások az építési folyamat különböző fázisaira is kiterjedtek. A tervezett nagyvízi hozam 4000 m³/s, ami az utolsó fél évszázad megfigyelését figyelembe véve növekszik

e.) Függőleges szádfalverési teszt

Mivel az erre a területre jellemző geológiai viszonyok már a kezdetektől fogva jól ismertek voltak, nyilvánvaló volt, hogy a vízáteresztő finomszemcsés üledékre kerülő alapszerkezet elkészítéséhez szükség van függőleges szádfal készítésére. Erre az alábbiak miatt volt szükség:

1, a szerkezet alaplemeze alatti szivárgási úthossz meghosszabbítása érdekében és azért, hogy csökkentsük a hidraulikus gradienst és a szivárgási sebességet, illetve annak érdekében, hogy megelőzzük a veszélyes kimosódásokat és a megsüllyedéseket/megroskadásokat a finom szemcsés talajrétegekben.

2, és annak érdekében, hogy csökkentsük a hidraulikai nyomást.

Úgynevezett Larssen-típusú acél szádpallókat terveztek alkalmazni, mert ezekkel tudtak vízzáró felszín alatti falat kialakítani. Az előzetes szádfalverési tesztek célja az volt, hogy azok eredményeit figyelembe véve határozzák meg a szádpallók megfelelő hosszúságát. A szádfalveréshez szükséges erő, a levert szádfal mélységével rohamosan növekedett. A mélység és a gőzkalapács ütéseinek számát mutató diagram bizonysága szerint a levert szádfal mélysége, nem fogja (tudni) meghaladni a 16 m-t. Ez a kritérium volt az elhelyezés és a tervezés, illetve az acél szádpalló hosszának (mélységének) az alapja.

f.) Előzetes szivattyúzási tesztek

A műtárgy alapozásánál két megoldás tűnt reálisnak, vagy az alépítmény keszonalapozással történő megépítése, vagy nyitott munkagödörben történő építés talajvízszint-süllyesztés védelme alatt. A keszonos alternatíva – számos indokolható ok miatt – már a korai fázisban elvetésre került. Annak érdekében, hogy a talajvízszint-süllyesztő rendszer (a kúthálózat és a szivattyúk) tervezéséhez gyakorlati paramétereket kapjunk egy nagy léptékű szivattyúzási program került végrehajtásra. Számos kiválasztott vízhozamot szivattyúztak a megfelelően perforált kutakból és a szivattyúktól különböző távolságokra lévő figyelőkutakban olvasták a talajvízszint változásokat. Így volt lehetséges az, hogy jó néhány felszín alatti leszívási görbét kaptak. Mivel a hidrodinamikai egyensúly nagyon lassan alakult ki, a szivattyúzás, minden egyes vízhozamnál hosszú ideig tartott. Mindamellett a tesztek igen hasznosnak bizonyultak: a bonyolult finomszemcsés rétegek Darcy féle szivárgási tényező értékei megbecsülhetők lettek. Ezek az értékek 1,5x10^-5 m/s és 1,5x10^-3 m/s között változtak.

5. A duzzasztómű

A duzzasztómű három függőlegesen mozgatható gáttáblát foglal magába mélyen elhelyezett küszöbökkel. A pillérek közötti egyenkénti 37 m-es szélesség összesen 111 m szabad nyílást jelent. Mindegyik gáttábla felületi erősítéssel rendelkező acél keret 3 db kereszttartóval, amit a felső élénél billenő táblával egészítettek ki. A táblák 38,5 m hosszúságúak és a három kereszt-tartós tábla egyenként 6 m magasságú. Amikor billenő tábla is felemelésre kerül, akkor a szerkezet teljes magassága eléri a 8 m-t. Ahhoz, hogy megnöveljük a szivárgási úthosszt az alaplemez felvízi végénél, egy vasbeton perem került kialakításra. A stabilitás és a szivárgás kontrollálásának érdekében szádfalak kerültek alkalmazásra az alaplemez alvízi és felvízi végénél egyaránt. A szádpallók szükséges hossza a – már korábban említett – előzetes tesztek során szerzett tapasztalatok alapján került meghatározásra. Összhangban a kisminta kísérletek eredményeivel az elő- és utófenék csatlakozásoknál beton tömbök és kővel töltött hengerek védik a folyómedret az eróziótól.

Árvízi időszakok alatt a gáttáblákat olyan magasra emelik, hogy azok alsó éle magasabb, mint a legmagasabb árvízszint. Ez azt jelenti, hogy az árvíz alatt átáramló víz útjában semmilyen akadály nincs. A felemelő szerkezet motorjainak energiaellátása a regionális energiahálózatról történik. Ha a gáttáblák a hálózat meghibásodása esetén nem emelhetők ki, akkor az árvízi katasztrófa helyzetet eredményezhet. Ennek elkerülése érdekében minden kamrához a pillérek tetejére 1-1 gázolajjal működő segédmotor is beépítésre került. Végül, ha még ezek a motorok is működésképtelenné válnának, akkor a gáttáblák a kezelőhídról kézi erővel is mozgathatók.

Az erőmű épületét a duzzasztóműtől elválasztó szélső pillérben kialakításra került haljáró/hallépcső egy 72 medencéből álló lejtős csatorna.

6. A hajózsilip

A hajózsilip kamrájának méretezésénél kétfajta hajótípust vettek figyelembe. A hossz és a mélység meghatározásánál az 1200 tonnás úgynevezett Európa bárka volt a döntő, míg a szokatlan szélességi méret meghatározása a Közlekedési Minisztérium kérése volt annak érdekében, hogy a régi típusú kerekes gőzhajók is át tudjanak zsilipelni. A zsilipkamra aljának magasságát úgy tervezték, hogy még a legkisebb vízszintek esetén is biztosítani tudják a zsilipkamrában a 3 m-es vízmélységet. A zsilipkamra töltése és ürítése oldalcsatornákon és a kis oldalfalon elhelyezkedő beömlő nyílásokon keresztül történik. Mindkét kapu függőleges tengelyű forgócsapágyas úgynevezett támkapu, mely bizonyítottan jó számtalan kis emelőmagasságú hajózsilipnél.

7. Az erőmű

Ez egy tipikus kisesésű erőmű, mely az áramló víz felhasználásával állít elő energiát (6. ábra) Mivel ez egy kis vízhozamú medertározós erőmű ezért csúcs-energiatermelés is lehetséges. A három függőleges tengelyű gépcsoport, Kaplan turbinákkal, az erőmű épületében helyezkedik el. A Kaplan turbina átmérője 4,8 m.

Az energiatermelés fő adatai:

Az erőműtelep víznyelési kapacitása 300 m³/s,

a maximális vízszintkülönbség 7,5 m,

az energiatermelés 11.520 kW („pondage” működtetés (duzzasztott víztérnek köszönhető csúcsra járatás) esetén ez a szám elérheti a 14.000 kW-ot is)

az évi átlagos energiatermelés 54 GWh/év.

Árvizes időszakok esetén az energiatermelés szünetel, mert a duzzasztómű ilyenkor nyitott és nem alakul ki vízszintkülönbség.

8. Az alapozás sajátos problémái

A 20.000 m²-es építési munkaterület víztelenítését talajvízszint süllyesztéssel oldották meg. Az építési folyamatnak ez volt a legnehezebb szakasza. A teljes vízlépcső alapozás legmélyebb pontja, vagyis az erőmű alépítmény legalsó éle az átlagos talajvízszint alatt 13 m-rel helyezkedik el. A talajvízszint süllyesztéshez kétfajta módszert vettek számításba:

a.) Néhány egyenként 20-30 m mélységű kút fúrása és,

b.) Fokozatosan, az építési mélységeket követve számos kisebb mélységű kút fúrása

Az előzetes szivattyúzási tesztek bebizonyították a variáció hátrányait, mivel a nagyobb szemcséjű homokrétegbe hatoló kutak nagymértékben növelték volna a kiszivattyúzandó vízhozamot. Így a többszintű talajvízszint-süllyesztési módszer tűnt megfelelőnek. Ennek a feltételezésnek a megfelelőségét bizonyította a munka sikeres befejezése. A nyitott munkagödör víztelenítését három különböző szinten, (lásd: 7. ábra) összesen 215 kút fúrásával oldották meg. A kúthálózatot úgy tervezték, hogy kutanként 2,5-3 l/s vizet tudtak szolgáltatni. Körülbelül nyolc hónapig tartott amíg a talajvízszint-süllyesztő hálózat védelme alatt a 17 m mélységű munkaterületet teljesen kiásták. Ezután kezdték el a 3 szerkezeti rész alaplemezének építését. Ettől az időponttól a leszívott talajvíz felszínt megszakítás nélkül (12 m-14m közötti mélység szinteken tartva) több mint három évig tartották. Mivel a vízlépcső ártérben helyezkedik el, az építési területet gátakkal kellett védeni az árvizes időszakok alatt keletkező elöntésektől. Időközben 1952 áprilisában egy nagyon veszélyes helyzet jött létre, nagyon magas árvízi vízállások alakultak ki, melyek majdnem meghágták a munkaterületet védő töltéseket. A nyitott munkagödör alján kialakuló hidraulikus nyomás elérte a körülbelüli 22 m-t. Nagy izgalom volt azon mérnökök körében, akik az alapozás tervezéséért és kivitelezéséért voltak felelősek. Nevezetesen kétszeres veszéllyel kellett szembenézniük:

1, a tovább emelkedő árvíz elönthette volna a munkaterületet, és

2, a különösen magas hidraulika nyomást nem lehetett volna a talajvízszint süllyesztő hálózattal ellensúlyozni és kiásott munkagödör altalaj rétegei kimosódtak, fellazultak és végül teljesen tönkrementek volna.

Szerencsére egyik káresemény sem következett be. A talajvízszint-süllyesztő rendszer hiba nélkül működött, a munkagödör száraz maradt.

A szivattyúzási folyamat végső értékelése megmutatta a szivattyúzási tesztek fontosságát. A legtöbb kút átlagos hozama 2,0-2,5 l/s között váltakozott, míg a középérték, figyelembe véve az összes kutat, csak 1,7 l/s volt. A 8. ábra az alvíz felől mutatja a vízlépcsőt.

9. Működéssel kapcsolatos tapasztalatok, fejlesztések, veszteségek

a.) A duzzasztás hatásai:

A lecsökkent vízsebesség eredményeként a felvízi szakaszon a levonult árvizek által számos alkalommal áthelyezett és átformált homokpadok fejlődtek ki. Ez a jelenség a biztonságos hajózhatóság érdekében folyamatos megfigyelésre, tanulmányozásra szorult.

Megfigyelték, hogy a Tisza és Bodrog folyók duzzasztott szakaszának folyóval határos területein (parti sávjaiban) az altalaj finomszemcsés rétegein keresztüli szivárgás hatására a talajvíz szintje 0.5-1 m-t emelkedett. Következésképpen az árvizes időszakban elvezetendő, illetve a folyóba visszaszivattyúzandó vízmennyiség – összehasonlítva a létesítmény megépítése előtti helyzettel – megnőtt.

Mélyreható vizsgálatok alapján bizonyítható, hogy a duzzasztott szakasz vízminősége, öt évtizedes üzemelési időtartam alatt jelentős mértékben nem változott. Néhány alkalommal mikor mégis romlott a víz minősége, az kizárólag a Tiszába érkező szennyezett vizek hatásának lehetett betudni. Más részről, az alvíz felső részén, a turbinákból kiáramló víz jól ismert levegőztető hatásának eredményeképpen az oldott oxigéntartalom emelkedett.

b.) A duzzasztóművel kapcsolatos tapasztalatok:

A pillérek és a fenéklemezek között bekövetkezett relatív elmozdulások a rugalmas kapcsolatok meghibásodását okozták, melyek a későbbiekben folyó általános felújítási munkálatok keretében teljes mértékben megjavításra került.

Nem sokkal a működés megkezdése után, az alvízi szakaszon a folyómeder előre nem látott mélyülése következett be, mely a duzzasztó alatt helyenként a 10 m mélységet is elérte. A mélyülés továbbfejlődésének megelőzése, valamint a medererózió által érintett részek feltöltése végett a vízlépcső utófeneke két szakaszban – terméskő terítés és rőzsepaplan alkalmazásával – meghosszabbításra került.

A különösen kisvizes időszakokban, a halak számára szükséges vízminőség (oldott oxigén tartalom) jó karban tartása végett a vízmennyiség egy részét a leengedett billenő táblákon keresztül vezették az alvízre. Ez természetesen némi kiesést okozott az energiatermelésben.

Az elhasználódás és/vagy a korrózió okozta gyengülés/fáradás következtében az acél kapuk egyes elemei megerősítésre, cserére szorultak.

A duzzasztómű nyílásain keresztül zajló jég néhány kisebb mérvű kikopást eredményezett a hozzá csatlakozó vasbeton szerkezetekben (pillérek, elő-és utófenék). A jégolvadás időszakában a kapuk felhúzott állapotban (jóval a jégtáblák felett) maradnak.

Az élettartam meghosszabbítása és a duzzasztómű biztonságának növelése céljából korrózióvédelmi intézkedések kerültek alkalmazásra, valamint irányító és riasztó berendezések is telepítésre, üzembe helyezésre kerültek.

c.) A haljáró/hallépcső:

Sajnos, a sokmedencés hallépcső egyáltalán nem bizonyult hatékonynak, mivel a halak azt nem használták.

d.) A hajózsilip:

A hajózsilip javítási munkálatai – az erózió megfékezés, gyártási illesztékek/csatlakozások, fémszerkezetek, vasbeton testeket illetően – hasonlóak a már fent megvitatottakhoz.

A hajózsilip tekintetében további, még komolyabb problémák jelentkeztek és jelenleg is folytatódnak. Az erős hordalékszállítás következtében a felvízi várakozótéren és a támkapu előtt nagymértékű feliszapolódás alakult ki, mely folyamatos eltávolítását nem lehetett biztosítani. Ennek eredményeképp a lerakódott iszap számos alkalommal akadályozta a kapuk nyitását és így zavarta a hajózást. Az erőltetett nyitások a kapuk és a mozgató mechanizmusok komoly deformációit eredményezték. Javításokat hajtottak végre a zsilipen, azonban a probléma ezzel még nem lett kielégítően megoldva. Megfontolásra került, hogy a támkaput helyettesítsék egy másik fajta szerkezettel, valószínűsíthetően egy szegmensgáttal.

e.) Az erőmű:

1971-ig az erőmű csupán csak az átfolyó víz energiáját hasznosította energiatermelésre. Azóta a működési rendszer fokozatosan átváltott a csúcsenergia termelés irányába. Jelenleg az éves energiatermelés 20-30%-a csúcsenergia.

Ezért van az, hogy a szélsőséges hidrológiai körülmények eredményeképp az elektromos energiatermelés meglehetősen váltakozó tendenciát mutat (lásd következők szerint):

Maximum= 73 GWh/év (1972)

Minimum= 32 GWh/év (1974)

Hosszútávú átlag= 50 GWh/év (1959-től 2005-ig)

Mindamellett a Kiskörei Vízlépcső duzzasztó hatásának következtében a Tiszalöki energiatermelésében néhány %-os csökkenés következett be (1975-2005). A Tiszán, Kiskörénél létesített második vízlépcső erőműve 1973-ban kezdte meg működését (lásd 2. ábra). Azokat az időszakokat, amikor a Tiszalöki erőmű árvíz, vagy egyéb más körülmények miatt nem tudott energiát termelni, az elmúlt 5 évtizedet figyelembe véve a következő számokkal lehet jellemezni: maximum = 146 nap/év (40 %/év), minimum = 0 nap/év (0 %/év), átlag = 58 nap/év (16 %/év).

Az energiatermelés szempontjából természetesen lényeges különbség van az egy célú „low-head” (kisesésű) telepek és a többcélú létesítmények között, mint ami a tiszalöki is, ahol jelentős vízmennyiséget vesznek ki a felvízi tározótérből. Amikor a vizek más célokra történő hasznosítása is folyik, a vízhozam, amit energiatermelésre használhatnak kevesebb, sőt sokkal kevesebb, mint a folyó természetes vízhozama. A visszatartott vizek egy része a mezőgazdasági és ökológiai igények kielégítésére szolgál, míg egy másik része ahhoz szükséges, hogy feltöltse a felvízi tározó teret a felvízszint stabilizálásának érdekében. Mivel Tiszalöknél a mezőgazdasági, ökológiai és társadalmi igényeknek prioritása van, ezért a megengedhető, erőművön átfolyó vízhozamot szigorúan szabályozzák, nevezetesen úgy, hogy azt függővé teszik a folyó vízhozamától, a kiveendő és a felvízi tározótérben visszatartandó vízmennyiségtől.

10. Előre nem látott ökológiai és társadalmi előnyök

[Vízpótlás]

A vízlépcső legjelentősebb előnye az, hogy megfelelő mennyiségű vizet lehet szolgáltatni a Körösök völgyébe annak érdekében, hogy elkerüljük a Körös folyók (Sebes Körös, Fekete Körös, Fehér Körös és a Hármas Körös) parti sávjainak és környező területeinek kipusztulását. Röviddel a vízlépcső üzembe helyezése után azt tapasztalták, hogy a Körös folyók vízhozama az év száraz periódusaiban folyamatosan csökkent. Például az történt, hogy a Sebes Körös teljesen kiszáradt és a Hármas Körös vízhozama hosszú ideig 3 m³/s-ra esett vissza. A felszín alatti víz hátrányos csökkenése volt a következménye ennek a helyzetnek, mely mezőgazdasági károkat okozott és katasztrofális hatása volt a vízfolyások mentén lévő erdőkre és csodálatos ligetekre. A Bökényi, Békésszentandrási, Körösladányi, Békési, Gyulai vízlépcsők, különösen a Békésszentandrási vízlépcső, melyet 1942-ben avattak fel, valamennyire javított ezen a rossz ökológiai helyzeten, de ez egyáltalán nem volt elég. A problémát oly módon oldották meg, hogy a két öntöző főcsatornán és a hozzájuk csatlakozó patakokon, vízfolyásokon, csatornákon és zsilipeken keresztül a Tiszalöki felvízi tározótérből 28 m³/s vízhozamot vezettek át a Körös völgybe. Így a Tiszalöki Vízlépcső visszaállítva a megfelelő hidrológiai egyensúlyt, megvédte a Körösök völgyét egy ökológiai katasztrófától.

[Ivóvíz]

A Tiszalöki vízlépcső Debrecen város részére jelentős társadalmi és gazdasági segítséget nyújtott. Ennek a városnak az ivóvízellátása leginkább mély felszínalatti vizekből biztosított, szivattyúzással. Időközben a felszínalatti víz szintje jelentősen lecsökkent, néhány kút kiszáradt, így a felszínalatti vízellátási lehetőség nem tudott elég ivóvizet szolgáltatni a város részére. Az ivóvíz igény hiányt úgy elégítették ki, hogy az öntöző hálózaton keresztül vezették el hozzájuk a vizet.

[Ökológia]

A Tiszalöki létesítmény szolgáltat vizet számos halastó, ökológiai fontossággal bíró vizes élőhely és más természetvédelmi oltalom alatt álló területek (ligetek, erdők), ökológiai érdekekből aktiválható – egyébként pangó vizűvé váló – holt medrek stb. részére.

[Jóléti hasznosítások]

Számos különböző rekreációs és horgászási lehetőség jött létre a felvízi tározótér és a főcsatornák mentén. Ugyancsak adottak a különféle vízi sportok feltételei is.

[Mezőgazdaság, ipar]

Az ivóvíz ellátás mellett, a mezőgazdasági területek háztartásai, állatállományai is vízhez juthatnak.

Jövedelmező turisztikai ágazat kezdett formálódni/kialakulni és számos üdülési célú létesítmény telepedett meg.

Korábban, a patakok kisvizes időszakaiban a vizek meglehetősen szennyezettek voltak a környező területek ipari, mezőgazdasági és háztartási terhelése miatt. Később, a vízlépcső működése alatt az öntöző csatornákon keresztül elegendő vízmennyiséget lehetett betáplálni ezekbe a kisvízfolyásokba ahhoz, hogy az a szennyezőanyagok koncentrációját a megengedhető határérték alá hígítsa.

A tiszai vízlépcsők (Tiszalök, Kisköre) ökológiai szerepével kapcsolatban feltétlenül meg kell említeni a Romániából származó 2000 évi ciánszennyezést.

A részletek felsorolása nélkül ma már egyértelműen megállapítható, hogy a két vízlépcső összehangolt, szakszerű működtetésével súlyosabb ökológiai katasztrófát sikerült elkerülni

Ezen incidens és más hasonló események – melyek a jövőben bármikor bekövetkezhetnek – vizsgálata alapján bizonyítható, hogy mindenképpen a két vízlépcső meglétének tulajdonítható a fenti regionális ökológiai katasztrófák elhárítása.

Így hát kijelenthető, hogy a vízlépcső fontos szerepet játszik a Tisza és más, a létesítmény által érintett területen lévő folyók, vízfolyások, patakok vízminőségének szabályozásában és az árvízi biztonság fenntartásában.

Konklúzió

Ez a tanulmány remek példája annak az esetnek, amikor a vízlépcső előre nem látott pozitív társadalmi és ökológiai hatásai jelentősen felülmúlják azokat az elvárásokat, melyeket az eredeti terv, tűzött ki maga elé. A fentiekből egy másik tanulság is levonható, mégpedig az, hogy az alapos kutatások és az előzetes tudományos elemzések nagyon kifizetődőek. Bizonyított, hogy az ezekre fordított kiadások többszörösen megtérültek a tervezés fázisában, az építés bonyolult folyamata során, továbbá a több mint 50 éves zavartalan működtetés alatt.