Európa jelenkori vízrendszerének alakulását az Atlanti-óceán és az Ural hegység között húzódó, nagyjából DNy-ÉK-i irányú európai fővízválasztó határozza meg. Az ettől északra eső területek vizei az Atlanti-óceánba, vagy az Északi Jeges-tengerbe, illetve ezek beltengereibe, a tőle délre fekvő területek vizei pedig a Földközi és Fekete-tengerbe, illetve a Kaszpi-tengerbe folynak. A déli vízgyűjtő terület legjelentősebb folyója a Volga után a Duna. Hosszúság tekintetében a világ folyói között a huszadik, vízgyűjtő terület szerint a huszonötödik helyet foglalja el.
A Duna és vízgyűjtője
Európa jelenkori vízrendszerének alakulását az Atlanti-óceán és az Ural hegység között húzódó, nagyjából DNy-ÉK-i irányú európai fővízválasztó határozza meg. Az ettől északra eső területek vizei az Atlanti-óceánba, vagy az Északi Jeges-tengerbe, illetve ezek beltengereibe, a tőle délre fekvő területek vizei pedig a Földközi és Fekete-tengerbe, illetve a Kaszpi-tengerbe folynak. A déli vízgyűjtő terület legjelentősebb folyója a Volga után a Duna. Hosszúság tekintetében a világ folyói között a huszadik, vízgyűjtő terület szerint a huszonötödik helyet foglalja el.
A Duna Közép-Európa D-i részének vizeit vezeti le, vízgyűjtő területe kereken 817000 km2. Elnyúlt, szabálytalan ovális alakjának főtengelye a Kaukázus főtengelyével azonos csapásirányú. A vízgyűjtő É-i határa hosszú szakaszon azonos az európai fővízválasztó vonalával, keleten a Fekete-tengerig a Prut és a Dnyeszter között húzódik a határ. A Duna deltájától délre, Dobrudzsának nagyobbik, keleti fele nem tartozik a folyam vízgyűjtő területéhez. Az É-D irányba fordul, majd eléri a Középső-Balkán hegységet. Innen a Száva vízgyűjtőjének déli határán halad tova és Ljubjanát délről megkerülve a Karnik-Alpok gerincén a Magas Tauern tömegét közelíti meg. Innen az Alpok zegzugos vonalazású gerincén át É, ÉNy-i csapással a Dunához vezet vissza és csatlakozik a már említett európai fővízválasztóhoz. A vízválasztó a D-i oldalon általában magasabb, mint az É-in. A Balkán gerincein meghaladják a 2000 m-t, a Dinári-Alpok pedig a 2500 m-t is. Az Alpok mentén a D-i vízválasztó gyakran eléri a 3000 m-t sőt egy helyen a 4000 m-t is meghaladja. Az É-i vízválasztó a Schwarzwaldban alig emelkedik 1200 m fölé, a Magas-Tátrában pedig csaknem eléri a 2500 m-t. A D-i vízválasztó hossza a Fekete-tengertől a Schwarzwaldig kereken 3500 km-re, az É-ié 2820 km-re összesen tehát 6320 km-re tehető. A Dunának 15 jelentősebb jobb parti és 20 számottevő bal parti mellékfolyója van. Kimagaslóan nagy vízhozamú folyók ezek közül a jobb parton: az Isar, Inn, a Rába, a Dráva, a Száva és a Morava; a bal parton pedig a Morva, a Vág, a Tisza, a Temes, a Jill, az Olt, az Agres, Jalomita, a Siret és a Prut folyók. A Duna felső szakaszán bal oldalt három említésre méltó mellékfolyó található: az Altmühl, a Naab és a Regen. A legnagyobb közülük a Naab, Regensburg felett éri el a Dunát. Ulmtól Passauig, tehát az Illertől az Innig a Duna a Bajor-felföldről érkező mellékfolyók egész sorát veszi fel. A nagyobbak az Iller, a Lech, az Isar, végül az Inn, mely nemcsak vetekszik a Dunával, hanem vízhozamaival túl is szárnyalja azt.
Domborzatának jellemzői:
- a Tiszavölgy medencéit kerületük legnagyobb részén hirtelen emelkedő magas hegységek határolják,
- a hegységek legmagasabb csúcsai sem emelkednek a tartós hóhatár fölé,
- a Tiszavölgy középső és alsó része rendkívül széles, lapos síkság minimális eséssel,
- a vízgyűjtő terület jelentős részét képviselő Erdélyi-medence magas hegyekkel határolt, önálló egység, melynek vizei az É-i és Ny-i irányban kialakult völgyeken jutnak le az Alföldre. Kivételt képez Olt völgye, mely a földtörténeti korok során levált a tiszai vízgyűjtőről.
Jelentősebb települések a Duna mellett:
Donaueschingen, Ulm, Regensburg (Németország); Passau, Linz, Wien (Ausztria); Bratislava (Szlovákia); Komárom, Budapest, Dunaújváros, Paks, Baja (Magyarország); Vukovar (Horvátország), Novi Sad; Beograd (Szerbia); Turnu-Severin, Galati (Románia)
Nagyobb műtárgyak a Dunán (vízlépcsők):
Ulm, Obereischingen, Leipheim, Ganzburg, Offingen, Faimingen, Dillingen, Gundelfingen, Höfstadt, Schwinningen, Donauworth, Berthodsheim, Bittenbraun, Bergheim, Ingolstadt, Vohburg, Neustadt, Bad Abbach, Regensburg, Geisling, Staubing, Deggendorf, Aicha, Vieshofen, Kaichet, Jochenstein, Aschach, Ottensheim, Abwinden, Wallse-Mitterkichen, Ybbs-Persenbeug, Melk, Rühsdorf, Altenwörth, Greifenstein, Wien, Wildungsmauer, Bratislava, Cunovo, Dunakiliti, Gabcikovo, Apatin, Novi Sad, Vaskapu 1, Vaskapu 2, Turnu-Magureie
A Duna teljes hossza három jellegzetes szakaszra osztható. Mindegyik egy vagy két nagy medencének a vizét fogadja magába:
- a Felső-Duna a bajor- és az osztrák medence,
- a Középső-Duna a Kis- és a Nagy Magyar Alföld,
- az Alsó-Duna pedig a Havasalföld vizeit gyűjti össze.
Az első két szakaszt a Dévényi kapu, az utóbbi kettőt a Vaskapu választja el egymástól. Ezek mellett különálló jellegű a folyam torkolati szakasza, a Duna deltája is. Ma a deltának három főága van: az északi Kilija-ág, a hajóútul szolgáló Sulina-ág, és a déli Szent-György-ág. Ezek az ágak mesterséges műszaki beavatkozás folytán váltak főágakká.
A Felső-Duna
Duna két fő forrása a Rajna árkát keletről határoló 1000 métert meghaladó magasságú hegységben ered. Egyik az 1010 m magasságú Roszeck oldalában fakadó Breg, másik az 1125 m magas Hirzwald oldalából fakadó Brigach. A két forrás vize kb. 30 km-rel alább, a donaueschingeni kastély parkja közelében 678 m magasságban egyesül és ugyanitt felveszi egy harmadik forrás vizét is. Donaueschingenig a folyó kereken 380 m-t esik, ezért keskeny medre kataraktákban gazdag és bevágódó jellegű. A Duna Regensburgig K, ÉK-i irányba tart, nagy eséssel maga vágott medret a sziklába. A kisesésű mederszakaszokon hordalékát tovább szállítani nem tudja, jelentős részét lerakja, a medencéket feltöltötte és a környék elmocsarasodását idézte elő. Ulmtól Passauig nagy ívben megkerüli a K-i Alpok É-i előterét, a Bajor-felföldet. Aschach után völgye széles medencévé tágul, hordalékát lerakja, ágakra szakad, szigeteket alkot. Ottensheimnél ismét sziklába vájja medrét és szűkületben folytatja útját. Linznél hordalékát ismét lerakja, ágakra szakad zátonyokat épít. A következő sziklás szakasz Ardaggertől Pressenbeugig tart. Ezt elhagyva a Duna a bécsi medence lapos területére jut, itt nagy kanyart ír le és a magas partot mossa. A bécsi medencéig vízgyűjtőterületének nagyobb része a folyó D-i oldalán terül el, balról a vízválasztó közel esik a Dunához és csak a Morva völggyel kezd a vízgyűjtő bal felé is terjeszkedni.
A Közép-Duna
A Duna Hainburgnál hagyja el a Bécsi-medencét és Dévénynél lépi át az Alpok és Kárpátok határvonalát, majd Pozsony után kilép a Kisalföldre. Itt nagy hordalékkúpon folyik, ezt a szakaszt nevezzük hazánkban Felső-Dunának. Pozsonytól Szapig 35-40, Komárom alatt pedig már csak 8-10 cm/km a jellemző felszínesés. Az eséstörés következtében a folyó hordalékának jelentős részét lerakja. A Duna a Mosoni-Dunával a Szigetközt, a Vág-Dunával pedig a Csallóközt fogja közre. A partok anyaga lösz, melybe a csapadékvíz könnyen behatol. Komáromtól a magaspartok kezdenek visszahúzódni, Dunaalmástól pedig a Magyar Középhegység É-i vonulatai kísérik a folyót. A Duna bal partja a Kisalföld mentén alacsony. Esztergom és Visegrád között a Duna szűkületben, hegyek között folyik. A Visegrádi-áttörés után lép ki az Alföldre. A Budapest alatti szakaszon is magas löszpartok kísérik, melyek meredek fallal érnek véget. Mohácstól D-re az 1434 fkm-nél hagyja el Magyarország területét. A Dráva torkolatánál K-nek fordul, ezt az irányváltoztatást az Almás és Erdőd közötti dombok okozzák. A dombvonulatokat elhagyva a folyam hatalmas kanyarulatot ír le D felé, Vukovárnál fordul ismét K-nek. Ezután ismét D felé fordul, megkerülve az előtte elterülő löszdombokat. A Dráva, Száva és Tisza folyók vízhozamaival megnövekedve éri el legnagyobb akadályát, az Erdélyi-Kárpátok és a Balkán-hegység egymással párhuzamosan haladó vonulatát. Az al-dunai zuhatagos szakaszon a hegységek gránitja és kristályos palája találkozik és ez a két kőzet a Duna medrén át is sziklapadokat alkot. A Kazán-szoros után hordalékát lerakva K felé fordul és bekanyarodik a tágasabb Orsovai völgybe, ahol hordalékkúpot épít. A hordalékkúp után elhagyja a Kárpátok vonulatát, DK-nek fordul. Ezután agyag és mészkőpala vonulatok keresztezik a medret. Ez a zuhatagos szakasz volt a Duna a legnagyobb hajózási akadálya, a Vaskapu.
Az Alsó-Duna
Vaskaput és ezzel a Közép-Duna vidékét elhagyva a folyam a Havasalföldre érkezik. Lebegtetett hordalékával a bal partot általában tölti, a jobb parti kísérő löszfalat pedig mossa. Turnu Severin után hatalmas kanyart ír le D felé, majd Vidintől D-re fokozatosan K-i irányt vesz fel. Dobrudzsa lekopott tönkjét észak felé megkerüli, és Galacnál veszi fel ismét a K-i irányt, majd hatalmas deltával éri el a Fekete-tengert. Az Alsó-Duna esése rendkívül kicsi, mindössze 3-4 cm/km, Galacnál mm nagyságrendűre csökken. Az eséscsökkenés miatt a folyó hordalékát lerakva építi az ágakra szakadozó deltát.
A Duna hidrográfiája
A Duna medence általános leírása megmutatta, hogy a vízgyűjtőterület a legkülönbözőbb domborzati elemekből épül fel.
A domborzati és éghajlati viszonyok változékonyságából következik, hogy a folyam víz- jég- és hordalékjárása szakaszról szakaszra jellegzetesen alakul.
Éghajlat
Közép-Európa és benne a Duna-medence éghajlatát meghatározó tényezők közül döntő szerepe van a légnyomások alakulásának. Az időjárás alakulását három jellegzetes nyomásközpont határozza meg. Az Azori-szigeteknél állandó barometrikus maximum, Izlandnál állandó minimum; Ázsiában pedig télen maximum, nyáron minimum helyezkedik el. A szélsőségek meghatározzák az uralkodó szeleket, ezzel a csapadékviszonyokat is.
Az egyes zónák hatása a Duna-medence területén különböző módon keveredik és sajátos időjárási és csapadékviszonyokat hoz létre. Nagy általánosságban megállapítható, hogy a Duna mentén Ny-ról K felé haladva az óceáni éghajlat hatása egyre kisebb, kontinentálisba megy át, a Közép-Duna vidékén ehhez a mediterrán hatás is csatlakozik.
A Duna-medence éghajlata tehát átmeneti az óceáni és a kontinentális éghajlat között. A januári középhőmérséklet - 1,5 - 3,0 C0 között változik, a júliusi viszont 13 - 26 C0 között mozog. Közép-Európa K-i részén már gyakoriak a hideg telek és rendszerint sok a hó.
Télen és ősszel a Duna-medencében DNy-i, nyáron Ny-i és ÉNy-i szelek fújnak, de gyakoriak tavasszal az ÉK-i szelek is.
Magyarországot a Kárpátok hegykoszorúja vesz körül, ezért itt zárt medence éghajlatával találkozunk. A medencére jellemző a kevés csapadék, a hőmérséklet erős ingadozása. Mivel a terület a mérsékelt övezetbe tartozik, ennek megfelelően a négy évszak itt is jellegzetesen alakul. A hőmérséklet középértéke az Alföldön 10 - 11 C0 , de a január 12 C0 -kal hidegebb, a július 12 C0 -kal melegebb, mint az évi közép.
Az éghajlati elemek közül a vízjárás alakulására, az árvizek keletkezésének sajátosságaira a csapadék van a legnagyobb hatással.
Vízjárás
A lefolyást számos tényező bonyolult kölcsönhatása szabályozza (hőmérséklet, domborzat, talaj- és kőzetminőség, erdőborítottság, művelési ágak stb.) Mindezek hatására a lehullott csapadék egy része a folyók medrébe kerül, a többi elpárolog és beszivárog.
A Felső-Duna vízgyűjtőjén két jellegzetes terület különíthető el. Az egyik az Inn, a másik a Duna saját vízgyűjtője.
Az Inn vízgyűjtőjét nagy esés és alacsony beszivárgási hányad, ennek megfelelően a magas lefolyási tényező jellemzi. A Duna saját, valamint az É-i mellékfolyók vízgyűjtője amellett, hogy csapadékban szegényebb, lényegesen vízáteresztőbb talajú, így a lefolyási hányad kisebb, a vízjárás kiegyenlítettebb.
A Közép-Duna vízgyűjtőjének viszonylag kis részét teszik ki a magashegyi, magas fajlagos lefolyású területek. A hegyek lejtőjét, törmelékes, mállott talaj borítja, ami a vizet egy ideig tárolja és a lefolyást csökkenti. A vízgyűjtő legnagyobb részét kitevő síkságon a minimális esés miatt a lefolyás is igen kicsi, dacára annak, hogy a talaj általában át nem eresztő. Jellemző éves középvízhozama Komáromnál 2000 m3/s, kisvizei 800-1000 m3/s körül alakulnak. Nagyvizei az év két időszakában jellemzők, az alpesi hóolvadás által kiváltott árhullám tavasszal, illetve a május – június hónapokban jellemző, ún. „zöldár”. Közepes árvízhozama Komáromnál 6000 m3/s, legnagyobb megfigyelt árvízhozama 10000 m3/s körüli.
Az Alsó-Duna lefolyási viszonyai nagyjából a Közép-Dunáéhoz hasonlóak.
Jégjárás
A jég megjelenése a Dunán rendszeresen ismétlődő természeti jelenség.
A jégviszonyok alakulásában, a jég megjelenésében, a folyam beállásában, az álló jég megindulásában és a jég megszűnésében a következő főbb tényezők játszanak szerepet:
- az éghajlat
- az esésviszonyok
- a vízhozam
- a meder méretei, kanyarulatai
- az emberi beavatkozások
Az éghajlati viszonyokat vizsgálva eltérés mutatható ki a Duna felső, középső és alsó szakaszán.
A felső dunai nagyesések után a közép-Dunán az esés csökken, és az alsó-Duna átlagos esése már csak 4 cm/km körüli érték.
A téli időszakra kis vízhozamok jellemzők, de még a jégtakarót megbontó árhullámok is általában lényegesen alatta maradnak a tavaszi és nyári maximális árvízhozamoknak.
A mederméretek, kanyarulati viszonyok tehát a medermorfológia is alapvetően befolyásolják a jégjárást. A jégdugók, a jégtorlaszok képződése a hőmérsékleti viszonyok mellett morfológiai okokra vezethetők vissza. Különösen veszélyes helyzet állhat elő a közép-Dunán, amikor a felső, nagyobb esésű szakaszról érkező jég a kanyarulatokban, vagy zátonyokon megakadva kisebb, nagyobb torlaszokat alkot. A jéghelyzet a közép-Dunán azért is veszélyes, mert ezen a kisebb esésű szakaszon hamarabb áll meg, hosszabb ideig marad a jég, vastagabb jégtakaró alakulhat ki.
A szabályozások mellett jelentősen befolyásolják a Duna jégjárását a már megépült duzzasztóművek. Ezek megbontják a jégjárás természetes ritmusát, a duzzasztóművek felett korábban jelenik meg, hamarabb áll be és később indul meg a jég.
A zajlás kezdeténél megállapítható, hogy legkorábban Budapest környezetében, legkésőbb Bratislavánál lehet számítani zajló jégre.
A jég megállásában a magyar felső-Dunán, valamint Dunaföldvár, Dombori környezetében találhatók morfológiai okokra visszavezethető eltérések.
A jég megszűnése Bratislavánál következik be legkorábban, középértékben február 5-én és legkésőbben Mohácsnál február 22-én.
Hordalékjárás
A hordalék képződés történhet a vízgyűjtő területen és a mederben is. Mindkét esetben a hordalékjárás szoros összefüggésben van a vízjárással.
A felső-Dunára görgetett hordalék jellemző. Az átlagos szem átmérő Ulm és Passau között 15 mm körül változik. Passautól a hordalék durvul, majd lefelé haladva finomodik és a közép-Duna kezdetéig 10 mm-re csökken.
A lebegtetett hordalék átlagos töménysége a felső-Dunán a legalacsonyabb, 55-100 mg/l között ingadozik. Természetesen a mellékfolyók jelentős szerepet játszanak nem csak a hordalékjárásban, hanem annak anyagában is.
A közép-Dunán a görgetett hordalék átlagos szem átmérője tovább csökken, Gönyűnél már csak 3 mm körül van és Mohács környékén az 1 mm-t is alig éri el.
A felsó-Dunán az ausztriai szakaszon évi átlagban 400-600 ezer m3 görgetett hordalék érkezik a magyar felső-Dunára. Ennek jelentős része a duzzasztók hordalék-visszatartó hatása és az esés csökkenés következtében fokozatosan lerakódik, visszamarad, egy része tovább haladva fokozatosan kopik. Gönyű környezetében az évi átlagos görgetett hordalékszállítás már csak 25 ezer m3-re tehető.
Az alsó-Dunán igen jelentős a lebegtetett hordalékszállítás. Az évi átlagos lebegtetett hordalék mennyiség a torkolatnál csaknem 80 millió tonna/év.