 |
INTERACTION OF CHANNEL AND FLOODPLAIN PROCESSES AND FORMS
|
Help 
Print 
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »
|
| |
Details of project |
|
|
| Identifier |
119193 |
| Type |
K |
| Principal investigator |
Kiss, Tímea |
| Title in Hungarian |
Meder- és ártérfejlődés kapcsolatrendszerének vizsgálata |
| Title in English |
INTERACTION OF CHANNEL AND FLOODPLAIN PROCESSES AND FORMS |
| Keywords in Hungarian |
ártértípus, ártéri forma, medertípus, mederforma, folyóvizi folyamatok |
| Keywords in English |
floodplain type, floodplain form, channel type, channel form, fluvial processes |
| Discipline |
| Physical geography (Council of Complex Environmental Sciences) | 100 % | | Ortelius classification: Geography |
|
| Panel |
Earth sciences 2 |
| Department or equivalent |
Department of Geoinformatics, Physical and Environmental Geography (University of Szeged) |
| Participants |
Blanka, Viktória
Gönczy, Sándor
Kovács, Ferenc
Molnár, József
Nagy, Judit
Páll, Dávid Gergely
Sipos, György
|
| Starting date |
2016-10-01 |
| Closing date |
2020-12-31 |
| Funding (in million HUF) |
10.132 |
| FTE (full time equivalent) |
12.87 |
| state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
A nemzetközi és hazai vizsgálatok áttekintése után, illetve eddigi kutatási tapasztalataink alapján arra a következtetésre jutottunk, hogy az eddigi kutatások vagy csak a meder, vagy csak az ártér fejlődését és formakincsét vizsgálták, míg a közöttük lévő kapcsolatot nem, illetve éppen csak érintették. Ezért általános célunk a meder–ártér kapcsolatrendszerének részletes vizsgálata, az egymásra ható tényezők és elemek feltárása. A kapcsolatrendszert a vizsgálni kívánt folyókon alapvetően módosítja az emberi tevékenység, így célunk a közel természetes és az antropogén hatásra módosuló folyamatok elemzése is. A meder–ártér rendszer igen összetett, és minden egyes eleme (folyamata és formája) is tovább bontható, így a tervezett kutatás egyes részegységei egymással szoros és kölcsönös hatásban állnak. A kutatás során az alábbi főbb kérdésekre keressük a választ:
1. Milyen ártértípusok fordulnak elő a vizsgált folyók mentén? Hogyan változik az ártér formakincse folyásirányban? Hogyan változott a formakincs az elmúlt 200 évben?
2. A különböző környezeti feltételek (pl. esés, ártéranyag, hordalék, medergeometria és növényzet) hogyan befolyásolják rövidebb–hosszabb szakaszok meder- és ártérmorfológiáját, a ható folyamatok sebességét?
3. Az emberi hatások hogyan és milyen mértékben módosítják a meder és az ártér folyamatait?
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
A kutatást három nagyobb egységre bontottuk, amelyek egymáshoz szervesen kapcsolódnak.
A kutatás első egységében célunk az ártéri és mederformák geomorfológiai feltérképezése, kapcsolatrendszerük felvázolása, a folyásirány menti változások számszerűsítése. A kutatás második egységében a meder és az ártér folyamatait és formakincsét befolyásoló főbb természetes hatótényezők (pl. esés, ártér anyaga és rétegzettsége, hordalékhozam és szemcseméret, medergeometria és növényzet) vizsgálata a célunk, illetve az, hogy ha ezek a hatótényezők változnak, akkor az hogyan befolyásolja a fluviális formák kialakulási sebességét és morfológiai jellemzőit. A kutatás harmadik egységében pedig az antropogén hatásokra módosuló ártér- és mederfejlődés vizsgálatát tűztük ki célul.
A kutatás során célunk annak a meghatározása, hogy (1) az egyes mintaterületek hosszabb szakaszain milyen folyamatok alakították ki az egyes ártérrészeket; (2) milyen formacsoportok váltják egymást folyásirányban haladva; illetve (3) hogyan lehetne ezen információk alapján osztályozni az ártereket. Kiemelt célunk, hogy a meder jellemzőivel (pl. kanyarulat-fejlettség) és fejlődésével (pl. szélességváltozás, bevágódás) összekössük az árterek fejlődési módját, hiszen a meder alakulása jelentősen befolyásolja az ártér további formálódását is. További célunk, hogy az ártér (folyóhát és övzátony forma-együttese) és a meder formakincsének (kanyargósság, szigetek száma és jellege) folyásirány menti változásait vizsgáljuk, azaz azt, hogy hogyan változik a formák jellege, mérete és anyaga a folyó mentén haladva.
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
Az ártéri- és mederformák típusai, kialakulásuk ismerete fontos a fenntartható ártér rehabilitációkor és mederrendezéskor. Az eredmények megalapozhatják az árterek mederrel való hidro-ökológiai összekötését, a sikeres vízutánpótlást, az árvizek magasságának mérséklését (fokozatos és korábbi elöntés biztosítása), és a szárazság/aszály elleni védekezést (vízvisszatartás, talajvízszint növelése).
Kiemelt jelentőségűek a partközeli zónában és a hullámtéri területeken végzendő áramlási mérések. A formák és az ezeket kialakító áramlási viszonyok csak részben ismertek, tehát a formák kialakulásának pontosabb feltárása nemzetközi folyóiratokban közölhető publikációk alapját képezheti. Az eredmények megalapozhatják a helyes mérnöki beavatkozásokat is, hiszen ezek ismerete nélkül nem állíthatóak meg a partbiztosításokat felemésztő tömegmozgások, nem tervezhetők árvízi folyosók, vagy vízkivételi művek.
A különböző modellekben a hullámtér növényzeti érdességére vonatkozó adatok jelenleg csupán becsültek. A növényzet szerepe az egyre inkább elvaduló hullámtereken pedig folyamatosan nő, hiszen a vízáramlást csökkenti és a vízszintet növeli. Ezért a helyes hullámtérkezeléshez, modellezéshez egyrészt szükséges a megfelelő terepi mérési protokoll kidolgozása, illetve a mért adatok ismerete.
Az ártéri formák ilyen részletes, a mederrel együtt megvalósuló osztályozása nemzetközileg is érdeklődésre tarthat számot, amit tovább erősít, hogy a korábbi osztályozások elsősorban a nagyobb energiájú (völgyi) árterek osztályozására fókuszáltak. A rendelkezésre álló nagy felbontású adatok (pl. LiDAR, TLS) pedig teljesen új lehetőséget nyitnak a formakincs térképezésében.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
A kutatás során a folyók medre és az őket kísérő árterek formái és folyamatai közötti kapcsolatok feltárását tűztük ki célul. A mederből kilépő víz és a szállított hordalék befolyásolja az ártereken kialakuló formák jellegét, méretét és anyagi minőségét. Ugyanakkor az árterek visszahatnak a folyóra, hiszen például az ártér anyaga vagy esése meghatározza a meder fejlődését és a benne kialakuló mederformákat. A meder–ártér kapcsolatrendszerének új szemléletű vizsgálata elengedhetetlen az árterek /hullámterek helyes kezelésekor, illetve az árvizek magasságának mérséklése is elérhető a kapcsolat helyreállításával. Célunk elsősorban a Maros és a Tisza, illetve a Hernád és a Dráva medre és ártereik közötti kapcsolat feltárása, s annak meghatározása, hogy a különböző környezeti tényezők, például az ártér esése, a szállított hordalék mennyisége és szemcsenagysága vagy a növényzet hogyan befolyásolják és módosítják ezt a kapcsolatrendszert. Az ember azonban egyre több helyen beavatkozik a természetes folyamatokba, hiszen például a meder átalakul a kavicsbányászat, vagy a partokat védő kőrakatok révén, míg az ártéren az elhanyagolt növényzetű parcellák növelik a levonuló árvizek magasságát, a beszántott kubikgödrök miatt pedig a vizes élőhelyek aránya csökken.
A kutatás eredményei segíthetik a szakemberek tervező munkáját ártér-rehabilitációs projektekben, a sikeres vízutánpótlás megtervezését, az árvizek magasságának mérséklését a fokozatos és korábbi elöntés biztosítása révén, illetve a szárazság/aszály elleni védekezést (vízvisszatartás, talajvízszint növelése).
Az eredmények nemzetközi érdeklődésre is számot tarthatnak, növelve a hazai kutatások elismertségét.
| Summary Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
After a review on former researches and based on our previous scientific experience we had concluded, that the former studies focused on the development and form assemblage of the channel or of the floodplain separately, but the interaction between them is only slightly discussed. Therefore, the general aim of the proposed research is to study the channel ‒floodplain interaction in detail and to reveal the factors and elements in interaction. The relationship between the channels and floodplains could be modified by human impact, thus our aim is also to study the differences between the natural and antropogenically modified processes. As the channel ‒floodplain system is quite complex, and each elements (process and form) could be divided further into its components, the units of the study are in close and mutual relationship with each other. Within the frame of the research the following main questions will be solved:
1. What kind of floodplain types appear along the studied river sections? How do the floodplain forms change downstream? How did the floodplain and channel form assemblage change during the last ca. 150-200 years?
2. How do the different environmental conditions (e.g. slope, bed material, channel geometry, vegetation) influence the channel and floodplain forms and processes?
3. How and by what degree does human impact alter the channel and floodplain forms and processes?
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
The research was designed around three main research questions, thus the units of the research are in close connection with each other.
In the first unit our aim is to study the interaction between channel development and floodplain types and forms. The aim of the second unit is to reveal the role of main natural influencing factors (e.g. slope, floodplain material and structure, transported sediment load and grain-size, channel geometry, riparian vegetation), and to analyse their downstream changes and the resulted change in rate of fluvial processes and forms. In the third unit of the research the goal is to reveal the role of human impact on floodplain and channel development.
Further aim of the study is to (1) reveal the processes which form the floodplains along longer sections (especially along the Maros, as here we have a good resolution spatial data base); to (2) identify the different form assemblages and to analyse their spatial changes; and (3) to create a new floodplain‒channel classification system based on the results. Our high priority aim to analyse the interaction between channel forms and processes and way of floodplain development, as the channel development greatly influences the evolution of the floodplain. Our further goal is to study the downstream variations of the forms of the floodplain (i.e. point-bar and natural levee form association) and of the channel (i.e. sinuosity, type and number of islands, incision), and to understand the downstream changes in energy conditions which influence their morphometry and material.
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
The way and rate of development of channel and floodplain forms is important in sustainable channel and floodplain restoration projects. The results could be applied in plans of hydro-ecological connection of floodplains and channels, in water retention projects, in planning the decrease of peak flood levels, and in drought preventing projects.
The flow measurements in the near-bank zone and on floodplain have outstanding theoretical and practical importance, as the existing knowledge on it is only partial, thus the results could be published in high impact-factor journals. Besides the results of measurements could be applied in hydrological/engineering plans, as without knowing the flow conditions it is impossible to manage the channel and the floodplain in a sustainable way (e.g. prevent mass movements at revetments, design flood corridors or water withdrawal measures).
Nowadays the input data on vegetational roughness of hydrological models is only estimated in the lack of real measurements and measuring protocols. However, the role of vegetation is increasing (due to mis-management of floodplains). To plan sustainable and correct floodplain management, and to apply the hydrological models correctly an at-a-site measurement protocol must be created, and measurements and calculations on vegetation roughness must be made.
The detailed classification of floodplains in connection with the channel processes could be interesting for the whole geomorphologist community, as the previous classifications focused on floodplains developing under higher energy conditions. Besides, modern survey techniques (e.g. LiDAR, TLS) give opportunity to very detailed mapping and classification of forms.
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
The aim of the proposed research is to reveal the relationship between river channels and their floodplains, to study their interactive processes and forms. As flood water and transported material of rivers enter to the floodplain, they influence the type of floodplain forms, their size and material. Simultaneously, floodplains also influence channel development, for example the material and slope of floodplains will determine channel development and in-channel forms. The new approach of channel–floodplain relationship is necessary in sustainable channel and floodplain management projects, and even the reduction of peak flood levels could be aimed by re-establishing the connection. The research would focus on the floodplain and channel development of Maros and Tisza Rivers, but study sites along the Hernád and Dráva will be selected too, thus the different influencing factors (as slope, sediment transport, vegetation etc.) could also be evaluated from the point of the relationship. Besides, human impact is getting more and more pronounced along rivers, as channels could be transformed by e.g. dredging or revetment constructions, or floodplains are affected by increasing vegetation roughness of uncultivated plots, resulting in peak flood level increase, or loss of wetland habitats. The results of the project could help engineers to plan sustainable floodplain rehabilitation projects, to make successful water retention plans, to decrease flood height, and to adapt to increasing drought hazard (by water retention and increase of ground water level). The results could be published in high-ranked journals, increasing the acceptance of Hungarian researches.
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
List of publications |
|
|
| Nagy J.: Hullámtéri akkumuláció és az azt befolyásoló tényezők vizsgálata az Alsó-Tiszán, SZTE, TTIK, FDI, 2020 | | Balogh M.: Meder-ártér közötti kapcsolat vizsgálata a Maroson, SZTE, TTIK, FDI, 2020 | | Amissah G.J.: Channel processes of a large alluvial river under human impacts, SZTE, TTIK, FDI, 2020 | | Balogh M.; Kiss T.; Fiala, K.: Folyóhátak térbeli jellegzetességei LiDAR felvételek alapján, Balázs, Boglárka (szerk.) Az elmélet és a gyakorlat találkozása a térinformatikában VII. Debrecen, Magyarország : Debreceni Egyetemi Kiadó, 55-62., 2016 | | Fehérváry I., Kiss T.: Növényzettípusok lehatárolása gépi tanulással légi LiDAR felvételek alapján egy alsó-tiszai hullámtéri mintaterületen, Tájökológiai Lapok (in print), 2021 | | Kiss T., Andrási G.: Evolution of the Drava Floodplain in Hungary in the Last 100 Years, Lóczy D. (eds) The Drava River. Springer Geography. Springer, Cham, 2019 | | Kiss T.; Balogh M.; Fiala K.; Sipos Gy.: Morphology of fluvial levee series along a river under human influence, Maros River, Hungary., Geomorphology 303, 309-321., 2018 | | Balogh M.; Kiss T.; Sümeghy B.: Aktív ártérfejlődési típusok a Maros Lippa és szeged közötti szakaszán., Földrajzi Közlemények 141/4. 309–320., 2017 | | Amissah G.J.; Kiss T.; Fiala K.;: Centurial Changes in the Depth Conditions of a Regulated River: Case Study of the Lower Tisza River, Hungary, Journal of Envi Geo. 10/1-2, 41-51., 2017 | | Kiss T.; Andrási G.: Hydro-morphological responses of the Dráva River on various engineering works., Ekonomska I ekohistorija (Journal of Economic History and Environmental History). 13/13, 14-25., 2017 | | Amissah G.J.; Kiss T.; Fiala K.;: Morphological Evolution of the Lower Tisza River (Hungary) in the 20th Century in Response to Human Interventions., Water, 1-20, 10, 884; doi:10.3390/w10070884, 2018 | | Nagy. J.; Kiss T.; Fehérváry I., Vaszkó Cs.: Changes in floodplain vegetation density and the impact of invasive Amorpha fruticosa on flood conveyance, Journal of Environmental Geography 11 (3–4), 3-12., 2018 | | Blanka V.; Kiss T.: A parterózió és kanyarulatfejlődés dinamikája a Hernád magyarországi szakaszán, Fazekas I.; Kiss E.; Lázár I (szerk): Földrajzi Tanulmányok, DE, 59-63. ISBN: 978-963-508-897-3, 2018 | | Kiss T.; Horváth R.; Fiala K.: Szabályozások hatására megváltozó medermintázat az Alsó-Tiszán: El fognak tűnni az övzátonyok?, Fazekas I.; Kiss E.; Lázár I (szerk): Földrajzi Tanulmányok, DE, 259-263. ISBN: 978-963-508-897-3, 2018 | | Kiss T.; Fiala K.; Sipos Gy.; Szatmári G. 2019: Long-term hydrological changes after various river regulation measures: are we responsible for flow extremes?, Hydrology Research (2019) 50 (2): 417-430. doi: 10.2166/nh.2019.095, 2019 | | Kiss T.; Amissah G.J.; Fiala K.: Processes and Revetment Erosion of a Large Lowland River: Case Study of the Lower Tisza River, Hungary., Water, 11, 1313; 1-17, doi:10.3390/w11061313, 2019 | | Kiss T.; Nagy J.; Fehérváry I.; Vaszkó Cs.: Mis) management of floodplain vegetation: The effect of invasivespecies on vegetation roughness and flood levels., Science of the Total Environment 686, 931–94510.1016/j.scitotenv.2019.06.006, 2019 | | Balogh, Márton ; Kiss, Tímea ; Fiala, Károly ; Fehérváry, István: Floodplain forms along the lowland Maros River, Hungary, GEOGRAPHIA POLONICA 93 : 1 pp. 51-68, 2020 | | Judit, Nagy ; Tímea, Kiss: Point-bar Development Under Human Impact: Case Study on the Lower Tisza River, Hungary, GEOGRAPHICA PANNONICA 24 : 1 pp. 1-12., 2020 | | Kiss T.; Fehérvári I.; Nagy J.; Sipos Gy.: A határ-státusz hatása a Maros mederfejlődésére, Történeti Földrajzi Közlemények, 8/1-2, 68-92, 2020 | | Fehérváry I.; Kiss T: Identification of riparian vegetation types with machine learning based on LiDAR point-cloud made along the Lower Tisza’s floodplain, Journal of Environmental Geography 13(1-2), 53-61, 2020 | | Amissah G.J; Kiss T.; Fiala K.: Active point-bar development and river bank erosion in the incising channel of the Lower Tisza River, Hungary, Landscape and Environment, 13/1, 13-28, 2019 | | Kiss T.; Nagy J.; Fehérváry I.; Amissah G.J.; Fiala K.; Sipos Gy.: Increased flood hazard triggered by local factors on a regulated river with confined floodplain, Lower Tisza, Hungary, Geomorphology (under review), 2021 | | Delai F.; Kiss T.; Nagy J.: Field-based estimates of floodplain roughness along the Tisza River (Hungary): The role of invasive Amorpha fruticosa, Applied Geogrpahy 90, 96-105., 2018 | | Kiss T.; Balogh M.; Fiala K.; Sipos Gy.: Morphology of fluvial levee series along a river under human influence, Maros River, Hungary., Geomorphology 303, 309-321., 2018 | | Amissah G.J.; Kiss T.; Fiala K.;: Morphological Evolution of the Lower Tisza River (Hungary) in the 20th Century in Response to Human Interventions., Water, 1-20, 10, 884; doi:10.3390/w10070884, 2018 | | Kiss T.; Amissah G.J.; Fiala K.: Processes and Revetment Erosion of a Large Lowland River: Case Study of the Lower Tisza River, Hungary., Water, 11, 1313; 1-17, doi:10.3390/w11061313, 2019 | | Kiss T.; Nagy J.; Fehérváry I.; Vaszkó Cs.: Mis) management of floodplain vegetation: The effect of invasivespecies on vegetation roughness and flood levels., Science of the Total Environment 686, 931–94510.1016/j.scitotenv.2019.06.006, 2019 | | Amissah G.J.; Kiss T.; Fiala K.: Centurial Changes in the Depth Conditions of a Regulated River: Case Study of the Lower Tisza River, Hungary, Journal of Environmental Geography 10 (1–2) (accepted), 2017 | | Kiss T.; Nagy Z.; Balogh M.: Floodplain level development induced by human activity – case study in the Lower Maros/Mures River, Carpathian Journal of Earth and Environmental Sciences. 12/1, 83-93., 2017 | | Nagy J.; Fiala K.; Blanka V.; Sipos Gy.; Kiss T.: Hullámtéri feltöltődés mértéke és árvizek közötti kapcsolat az Alsó-Tiszán, Földrajzi Közlemények 141. 1. pp. 44–59., 2017 | | Balogh M.; Kiss T.; Sümeghy B.: Árterek típusai a Maros mentén, Földrajzi Közlemények, accepted, 2017 | | Kiss T.; Balogh M.; Fiala K.: Morphometric characteristics of natural levees and crevasses along a regulated river: case study on the Maros River, Hungary, Geomorphology. under review, 2018 | | Nagy J.; Kiss T.; Fiala K.: Hullámtér-feltöltődés vizsgálata az Alsó-Tisza mentén I. Hullámtér-szélesség és beömlő mellékfolyók hatása az akkumulációra, Hidrológiai Közlöny (under review), 2017 | | Nagy J.; Kiss T.; Fiala K.: Hullámtér-feltöltődés vizsgálata az Alsó-Tisza mentén II. Folyóhátak (parti hátak) feltöltődését befolyásoló tényezők, Hidrológiai Közlöny (under review), 2018 | | Delai F.; Kiss T.; Nagy J.: Field-based estimates of floodplain roughness along the Tisza River (Hungary): The role of invasive Amorpha fruticosa, Applied Geogrpahy 90, 96-105., 2018 | | Nagy J.; Kiss T.; Fiala K.: Hullámtér-feltöltődés vizsgálata az Alsó-Tisza mentén I. Hullámtér-szélesség és beömlő mellékfolyók hatása az akkumulációra, Hidrológiai Közlöny, 97/4, 59-67., 2017 | | Nagy J.; Kiss T.; Fiala K.: Hullámtér-feltöltődés vizsgálata az Alsó-Tisza mentén II. Folyóhátak (parti hátak) feltöltődését befolyásoló tényezők, Hidrológiai Közlöny 98/1, 33-40., 2018 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
