Possible ecological control of flood hazard in the hill regions of Hungary and Slovenia  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
125727
Type SNN
Principal investigator Lóczy, Dénes
Title in Hungarian Az árvízveszély lehetséges ökológiai mérséklése Magyarország és Szlovénia dombságain
Title in English Possible ecological control of flood hazard in the hill regions of Hungary and Slovenia
Keywords in Hungarian lefolyás, talajvédelem, árapasztás, tájmintázat, halastavak
Keywords in English runoff generation, soil conservation, flood reduction, landscape pattern, fish-ponds
Discipline
Physical geography (Council of Complex Environmental Sciences)100 %
Ortelius classification: Geography
Panel Earth sciences 2
Department or equivalent Institute of Geography and Earth Sciences (University of Pécs)
Participants Czigány, Szabolcs
Fábián, Szabolcs Ákos
Gyenizse, Péter
Nagy, Gábor
Pirkhoffer, Ervin
Varga, Gábor
Starting date 2017-10-01
Closing date 2021-06-30
Funding (in million HUF) 33.714
FTE (full time equivalent) 5.36
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 tervezett projekt fő célkitűzése ökológiai szempontból kedvező, tehát környezetbarát megoldások keresése az árvízveszély csökkentésére, a nagy folyók mentén keletkező árvízkárok olcsó, de hatásos módon való elkerülésére, ill. mérséklésére, a Dráva folyó szlovéniai és magyarországi szakaszára összpontosítva. A korszerű integrált és fenntartható vízgazdálkodás követelményeihez tartozik, hogy újraértékeljük a lefolyást és az árvízveszélyt csökkentő hagyományos eljárások (levezető árkok, kis tavak) és modern technológiai megoldások hatékonyságát. A vizsgálatok első lépésében átfogó módon feltárjuk és jellemezzük a lefolyás keletkezésében szerepet játszó valamennyi tényezők. Értékeljük, milyen szinten teljesül az egyik legfontosabb, vízhez kapcsolódó ökoszisztéma-szolgáltatás, az árvízi lefolyás visszatartása. A földhasználati módok, a tájszerkezet és az egyes tájelemek külön-külön történő értékelése hozzásegít ahhoz, hogy összevessük egymással a a múltban és a jelenben alkalmazott legjobb gyakorlatot, és a jövőben lehetséges eljárásokat, a mintaterületeken, amelyeket a Mura és a Dráva mentén, Szlovénia északkeleti részén és a Dunántúlon jelölünk ki. A könnyebb összehasonlíthatóság érdekében ezek mind lösszel borított alacsony dombságok.

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 folyami árvizek rendszerint a nagy folyók alsó szakaszán, síksági környezetben fordulnak elő, ott okozzák a legsúlyosabb károkat. Ezért az árvízvédelmi intézkedések is leginkább ezekre a szakaszokra koncentrálódnak. A nagyobb emberi települések és az értékes épített infrastruktúra védelme érdekében általában mérnöki megoldásokat részesítenek előnyben. Az ilyen mérnöki objektumok optimális működtetése és hosszútávú fenntartása számos problémát vet fel, amelyek között első sorban említendők a természeti környezetben (domborzat, vízhálózat, mikroklíma, talajok stb.) okozott változások. A tervezett projekt keretében azt a feltevésünket kívánjuk ellenőrizni, amely szerint az árvízveszély csökkentésére alternatív megoldások, mint nagyszámú, de kis kiterjedésű vízvisszatartó terület kialakítása (pl. kis mellékpatakokon már létező halastavak sorozata) ugyanolyan hatékonysággal lennének alkalmasak, mint a nagyszabású és ezért költséges mérnöki beruházások, pl. a nagy folyók alsóbb szakaszain kialakított szükségtározók, amelyekhez zsilipek és hosszú gátrendszer kiépítése elengedhetetlenül szükséges. Ahhoz, hogy környezeti szempontból kedvezőbb megítélésű megoldásokat találjunk, elemeznünk kell, mennyire optimális a vizsgált terület földhasználata és tájszerkezete, milyen állapotban vannak a lefolyást mérséklő természetes felszínformák és műtárgyak.

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!
A pályázatba foglalt alapkutatás eredményei, amelyek a dombvidékek átfogó, árvízvédelmi célú tájökológiai elemzése nagyon fontos a társadalmi és gazdasági élet számára. Az árvízi kockázat mérséklése fontos nemzetbiztonsági kérdés Szlovénia és Magyarország szempontjából egyaránt és a vízgazdálkodás kiemelten kezelendő feladata. A kis dombsági vízgyűjtők lefolyásviszonyait mégis ritkán tanulmányozzák megfelelő mélységben ebből a szempontból. Különösen pedig a Mura és a Dráva árvizeit kiváltó dombvidéki lefolyást kevéssé kutatták mindezidáig tájökológiai összefüggésben. A Szlovénia és Magyarország dombvidékein folytatandó párhuzamos kutatások elősegítik a természetföldrajzosok, vízügyi szakemberek és tájtervezők közötti tapasztalatcserét. A kutatásokból származó tudományos termékek (a domblejtők nagy felbontású digitális magasságmodellje, a tájmintázatot bemutató és értékelő, valamint a lefolyó vizet visszatartó kapacitást feltáró térképek, a különböző befogadók éves vízjárásgörbéit stb.) közvetlenül felhasználhatók lesznek az árvízi kockázat mérséklését célzó, helyi, ill. regionális mértékű védelmi intézkedések megtervezéséhez és kivitelezéséhez.

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.
Az árvízveszélyt hatékonyan lehet mérsékelni, ha a lejtőkön összegyülekezett vizeket már a vízgyűjtő felső részein visszatartjuk, nem engedjük, hogy a víztömeg elérje az alföldi nagy folyók medrét, és ott árvizet okozzon. A megfelelő földhasználat és tájelemek (teraszok, sövények, fasorok) fenntartásával a hosszú lejtők feldarabolhatók, a vizek összegyülekezés, a káros mértékű lefolyás megelőzhető. Bár a hegy- és dombvidéki gazdálkodás szabályait, a talajvédelem elveit már évtizedekkel ezelőtt rögzítették mindkét országban, a nem megfelelő földhasználat és vízgazdálkodás jelenleg is gyakran okoz elöntéseket. Korszerű módszertani megközelítéssel (pilóta nélküli repülők segítségével végrehajtott felmérések, hidrológiai modellezés) fel lehet tárni a pályázat témája szempontjából jelentős ilyen elemek térbeli eloszlását és hatásukat a lefolyó víz mennyiségére. A pályázat különleges figyelmet szentel a halastavak szerepére az árvízvédelemben, amelyet mindeddig szintén nem tanulmányoztak kellő mélységben.
Summary
Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
The main objective of the proposed project is to find ecologically acceptable (environmentally friendly) solutions for the reduction of flood hazard, inexpensive but efficient ways of prevention and mitigation of flood damage along major rivers (focussing on the Drava River in Slovenia and Hungary). The requirements of modern integrated and sustainable watershed management call for the re-evaluation of existing approaches to reduce runoff and flood hazard in hill regions, incorporating some traditional techniques (like spill channels and retention ponds) as well as novel technologies. In the first step this investigation requires a comprehensive survey of factors influencing runoff generation. We evaluate the level of provision for one of the most important ecosystem services, floodwater retention. The assessment of land use, landscape pattern and individual landscape elements from the aspect of water retention would allow the comparison of best practices (historical, present-day and possible future solutions) between small catchments in losss-mantled hilly pilot areas in Hungary (Transdanubia) and Northeast-Slovenia along the Mura and Drava Rivers.

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.
Since river floods usually affect the lowland sections of big rivers most severely, in most cases flood control efforts concentrate on the lower sections of rivers. For the purposes of flood control and the protection of large human settlements and valuable built infrastructure, engineering solutions are generally preferred. The optimal operation and long-term maintenance of engineering structures, however, involves several problems, including the transformation of the natural environment (topography, drainage network, microclimate, soils etc.). Within the framework of the proposed project we intend to check our assumption that alternative solutions for the mitigation of flood hazard, i.e. establishing a large number of small retention areas (e.g. existing fish-ponds on small tributary streams) can be equally efficient as large-scale and expensive engineering solutions, like emergency reservoirs (polders) with sluices and extensive dyke systems along the lowland sections of big rivers. To find ecologically more acceptable solutions, optimal land use and landscape pattern are meant to be analysed.

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 findings of the basic research included in the proposal, the comprehensive landscape ecological analysis of hilly regions for the reduction of flood hazard, are of great relevance and significance for social and economic life. Flood hazard is an important component of national security both in Slovenia and Hungary and is a high-priority task of water management. Runoff conditions in small hilly catchments, however, are seldom studied comprehensively. In particular, in the hilly regions from where runoff contributes to the floods of the Mura and Drava Rivers have not been studied in a landscape ecological context. Parallel research in Slovenia and Hungary can promote the exchange of experience among both physical geographers, hydrologists and landscape planners. The products of the investigation (high-resolution Digital Elevation Models of hillslopes, landscape pattern maps, runoff retention capacity maps, annual water regime curves etc.) will be directly applicable in the process of planning flood hazard mitigation measures at local and regional scales.

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.
Flood hazard can be efficiently reduced if the concentrated water is retained in the upper parts of catchments and does not reach the big rivers in the lowland. Land use and landscape elements (terraces, hedges, tree rows etc.) reduce slope length and thus moderate runoff. Modern approaches (surveys by unmanned airborne vehicles, hydrological modelling) will be used to reveal the spatial distribution of such elements and their impact on runoff. Although the principles of runoff reduction and soil conservation have been established in both countries for a long time, inappropriate land use and water management still leads to flooding problems. The role of fish-ponds can be important in preventing flooding, but it has not been studied in sufficient depth yet.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Throughout the 19th and 20th centuries, flood control relied on cost-intensive engineering structures, but recently ecological solutions have come to the fore. Flood hazard on major rivers could be mitigated if multiple and cumulative water retention opportunities are exploited on the upper sections of tributary catchments. Appropriate land use and landscape pattern changes can shift the infiltration to runoff ratio to the benefit of the former. In the Transdanubian Hills of Southwest Hungary three study areas with different agricultural land use types had been selected and investigated for the impact of land use and landscape micro-features on soil moisture retention capacity with the purpose of conserving water from wet periods for the times of drought. Marked differences in moisture dynamics have been detected between arable land, grasslands and orchards. This fact underlines the need for integrated soil and water conservation. Drought risk was found to be the highest on ploughland. Favourable soil water budgets have been observed in the fields as a function of land use: less intensive types, like grazing land and orchards (particularly tree rows) with traditional landscape pattern, were identified as places of high water retention capacity. Although serious water stress conditions were also reached in the orchard, it substantially mitigated drought conditions compared to the ploughland.
Results in English
A 19. és a 20. század folyamán az árvízvédelemben a gyakran költséges mérnöki létesítmények uralkodtak, de újabban ökológiai szempontból megalapozott megoldások kerültek előtérbe. A nagy folyók árvizeit azáltal is lehet mérsékelni, hogy vízgyűjtőik felső szakaszán kihasználjuk a többféle, egymást erősítő vízvisszatartás lehetőségeit. A megfelelő földhasználat és a tájszerkezet átalakítása a beszivárgás és a lefolyás arányát az előbbi javára módosíthatják. Délnyugat-Magyarországon, a Dunántúli-dombságban három, különböző mezőgazdasági hasznosítású kutatási területet választottunk ki, ahol a földhasználat és a táji mikroelemek hatását tanulmányoztuk a talaj nedvességvisszatartó képessége szempontjából, azaz hogy a nedves időszakokból mennyi nedvességet őriznek meg az aszályos időkre. A szántóföld, a gyepterület és a gyümölcsös között feltűnő különbségeket találtaunk, ami azt hangsúlyozza, hogy integrált talajvédelemre és vízmegőrzésre van szükség. Az aszály kockázata a szántóterületen mutatkozott a legnagyobbnak. A vízháztartás a földhasználat függvényében volt kedvező vagy kedvezőtlen: a kevésbé intenzív hasznosítási formák, a legelő és a gyümölcsös (különösen a fák sorközei), ahol a hagyományos tájszerkezet fennmaradt, nagy vízvisszatartó képességgel rendelkeznek. Bár a gyümölcsösben is előfordultak súlyos vízstresszes helyzetek, ez lényegesen jobban enyhítette az aszályveszélyt, mint a szántóföld.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=125727
Decision
Yes





 

List of publications

  
Lóczy, D.; Nagy, G.; Czigán, Sz.; Gyenizse, P.; Pirkhoffer, E.; Zorn, M.; Ciglič, R.; Fábián, Sz.Á.; Varga, G.; Markovics, B.: Landscape pattern and runoff in agricultural hilly regions: mapping and monitoring, Book of Abstracts, Conference "State of geomorphological research in 2019", Cesky raj, Czech Republic, 2019
Dénes Lóczy, Gergely Tóth, Tamás Hermann, Marietta Rezsek, Gábor Nagy, József Dezső, Ali Salem, Péter Gyenizse, Anne Gobin, Andrea Vacca: Perspectives of land evaluation of floodplains under conditions of aridification based on the assessment of ecosystem services, Hungarian Geographical Bulletin, 2020
Gábor Nagy, Dénes Lóczy, Szabolcs Czigány, Ervin Pirkhoffer, Szabolcs Ákos Fábián, Rok Ciglič, Mateja Ferk: Soil moisture retention on slopes under different agricultural land uses in hilly regions of Southern Transdanubia, Hungarian Geographical Bulletin, 2020
Péter Gyenizse, Dénes Lóczy, József Dezső, Ervin Pirkhoffer, Marcin Słowik: Adaptation of land use based on the assessment of inundation risk in the Kapos Valley, Southwest-Hungary, Hungarian Geographical Bulletin, 2020
Mateja Ferk, Rok Ciglič, Blaž Komac, Dénes Lóczy: Management of small retention ponds and their impact on flood hazard prevention in the Slovenske Gorice Hills, Acta Geographica Slovenica, 2020
Mauro Hrvatin, Manca Volk Bahun, Dénes Lóczy: Types of hydrographic areas in the low hills of northeastern Slovenia according to the landscape and soil characteristics, Modeliranje pokrajine. ZRC SAZU, Geografski inštitut Antona Melika, Ljubljana, 2020
Lóczy Dénes, Nagy Gábor, Czigány Szabolcs: A tájszerkezet és a talajnedvesség megőrzése dombsági területeken, In: Farsang A., Ladányi Zs., Mucsi L. (szerk.): Klímaváltozás okozta kihívások - globálistól lokálisig. Geolitera, Szeged, 2020
Ali Salem, József Dezső, Mohamed El-Rawy, Dénes Lóczy: Hydrological modeling to assess the efficiency of groundwater replenishment through natural reservoirs in the Hungarian Drava river floodplain, Water, 2020
József Dezső, Szabolcs Czigány, Gábor Nagy, Ervin Pirkhoffer, Marcin Słowik, Dénes Lóczy: Monitoring soil moisture dynamics in multilayered Fluvisols, Bulletin of Geography – Physical Geography Series, 2019
Nagy Gábor, Czigány Szabolcs, Lóczy Dénes, Pirkhoffer Ervin, Fábián Szabolcs Ákos, Rok Ciglič, Mateja Ferk: A felszínhasználat hatása a nedvesség dinamikára három Dél-dunántúli mintaterületen, Magyar Talajtani Társaság XXII. Vándorgyűlése közleményei, 2020
Dénes Lóczy, Ervin Pirkhoffer, Szabolcs Cziugány, Péter Gyenizse: Floods, Ádám Kertész (ed.): Landscape Degradation in Hungary, 2019
Gábor Nagy, Dénes Lóczy, Szabolcs Czigány, Mauro Hrvatin, Rok Ciglič: Comparison of soil moisture indices and field measurements in hilly agricultural lands of SW Hungary, Landscape and Environment, 2021
Nagy Gábor, Czigány Szabolcs, Dezső József, Lóczy Dénes: A kapilláris vízemelés hatása a gyökérzóna nedvességellátottságára a dél-dunántúli talajokban, Tájökológiai Lapok, 2021
Nagy Gábor, Czigány Szabolcs, Gyenizse Péter, Nagyváradi László, Pirkhoffer Ervin, Varga Gábor: Horgásztavain elérhetőségének vizsgálata Baranya Megyében, Szubjektív élményföldrajz. PTE TTK Földrajzi és Földtudományi Intézet, 2021
Ciglic, Rok; Ferk, Mateja; Ticar, J.; Kobal, M.; Lóczy, D.: Moznosti uporabe bezpilotnih letalnikov v geomorfologiji, 4. zborovanje slovenskih geomorfologov. Ekskurzije in povzetki. Geomorfolosko drustvo Slovenije, Ljubljana, 2018
Nagy, Gábor; Dezső, József; Pirkhoffer, Ervin; Ciglic, Rok; Czigány, Szabolcs: Teraszos és lejtős művelésű területek víztartó képességének összehasonlítása vályogtalajok esetében, Talajtani Vándorgyűlés, Pécs. 2018.08.30-31., 2018
Nagy, Gábor; Dezső, József, Czigány, Szabolcs; Pirkhoffer, Ervin; Lóczy, Dénes: Heterogén, többszörösen ismétlődő textúrájú talajok vízháztatásának 1D numerikus modellezhetősége, HUNGEO Konferencia, Pécs, 2018.08.16-21., 2018
Varga Gábor; Fábián Szabolcs Ákos; Kovács István Péter; Schweitzer Ferenc: Gondolatok a Kárpát-medencei folyók árvizei kapcsán., Földrajzi Közlemények (in prep), 2018
Nagy Gábor; Dezső József; Czigány Szabolcs; Pirkhoffer Ervin; Lóczy Dénes: Az evapotranspiráció hatása a HYRDUS-1D modellfuttatás eredményeire összetett textúrájú talajok esetében, In: Füleky György (szerk.) XIV. Kárpát-medencei Környezettudományi Konferencia. MAG, Gödöllő, 2018.04.05-2018.04.07., 2018
Varga Gábor; Fábián Szabolcs Ákos; Kovács István Péter; Schweitzer Ferenc: Gondolatok a Kárpát-medencei folyók árvizei kapcsán., Földrajzi Közlemények 142(4): 291-308., 2018
Deriaz, Jennfer; Ciglic, Rok; Ferk, Mateja; Dénes Lóczy: The influence of different levels of data detail on land use change analyses: A case study of Franciscan cadastre for a part of the Pannonian Hills, Slovenia, European Countryside, 2019
Lóczy Dénes, Czigány Szabolcs, Nagy Gábor: Tájértékelés szárazodó éghajlaton - a vízvisszatartás szerepe, Földminősítés és földértékelés - Az aranykorona alternatívái, 2019
Nagy, G.; Ciglic, R.; Czigány, Sz.; Hrvatin, M.; Fábián, Sz.Á.; Ferk, M.; Pirkhoffer, E.; Zorn, M.; Lóczy, D.: Topographic Wetness Index: Usability for indentification of soil moisture contents in SW Hungary, Conference, Koper, Slovenia, 2019
Lóczy D.; Nagy G.; Czigány Sz.: Lefolyásviszonyok módosítása mezőgazdasági területeken, VIII. Magyar Tájökológiai Konferencia, 2019




 

Events of the project

  
2018-10-30 07:59:03
Résztvevők változása



Back »