Hidrológiai Közlöny 2006 (86. évfolyam)
5. szám - Tanulmányok, ismertetések - Kerék Gábor: A Lajta folyó árvíz-előrejelzési rendszere
KEIUiI^r^^Uijtíybl^^mzi^l^ 45 A Lajta főmedre mentén a hullámtéri előtér szélessége mindenütt 6 m körül van. Az elmúlt évek során a mederben kialakult eróziós jelenségek további problémát jelentenek, mivel a töltések állékonyságát, és ezzel az árvízvédelmi biztonságot veszélyeztetik. A Lajta Balparti csatorna mentén nincs előtér, a meder és a töltésrézsű egybefügg. Veszélyes helyzetek alakulhatnak ki a duzzasztók (Márialiget, Mosonmagyaróvár) környékén, részben az uszadék, részben a jégeltömödések miatt. Veszélyes helyeknek minősülnek a töltést keresztező régi holtágak is. Mivel a Lajta-medrek szabályozott vízfolyások, a védvonalak alatt több veszélyes holtág-keresztezés (a magyar szakaszon összesen 11) található. A tapasztalatok azt mutatják, hogy a múltban bekövetkezett töltésszakadások zöme ilyen helyeken fordult elő. A Lajtán levonuló árvizek legnagyobb problémája, hogy a folyó Mosonmagyaróvár belterületi szakaszának levezetési kapacitása meglehetősen korlátozott, és csak nagy költségű beruházásokkal növelhető. E szakaszon (Mosonmagyaróvári duzzasztó környezete és a mű alatti folyószakasz) a duzzasztó és az alatta a városon átvezető mederszakasz nagy önduzzasztása, valamint már említett feltöltődése okozza a magas árvízszinteket. Mivel a Lajta alsó szakaszának a városból történő kizárása nem megoldható (nagyon drága); jelen helyzetben reálisan kivitelezhető megoldásként merül fel egy olyan árvízi előrejelzési rendszer kidolgozása; amely segítségével megfelelő időelőny állhat rendelkezésre ahhoz, hogy Mosonmagyaróvár megfelelő árvízi biztonságát biztosíthassuk. Dolgozatomban ennek az előrejelzési rendszernek a számítógépi szoftverrel támogatott lehetőségeit vizsgálom meg; analóg módon a Dunai árvízi előrejelzésben már több éve sikeresen alkalmazott módszerekkel. Az árvízi előrejelzés Az árvízi előrejelzés elsődleges célja, hogy az árvízvédekezést végzők számára megfelelő időelőnnyel és pontossággal képesek legyünk megbecsülni az érkező árhullám különböző paramétereit. Elsődlegesen természetesen az árhullám tetőző vízszintjének ismerete fontos; mivel az árvízvédelmi szakaszon esetlegesen előforduló magassági és keresztmetszeti hiányosságok pótlása, az ismert veszélyes helyek (holtág-keresztezések, buzgárveszélyes helyek) védése, árvízvédelmi műtárgyak üzembe helyezése megfelelő időelőny birtokában kielégítő biztonsággal megtörténhet. Az Észak-Dunántúli Környezetvédelmi és Vízügyi Igazgatóság (ÉDUKÖVIZIG) árvízi előrejelzési módszerei mércekapcsolati alapokon nyugvó; korábbi árhullám-képeket elemző eljárások. Tehát egy folyószakasz egy vízmércéjének várható vízállásait a folyó felsőbb szakaszának meghatározott vízmércéin mért vízállások; illetve bekövetkezett tetőzés alapján tudjuk megbecsülni, vagyis összefüggéseket keresünk két esemény között. E kapcsolatot a közelmúltban analitikus alapokra helyezték, amikor a dunai előrejelzés vonatkozásában elkészült egy számítógéppel támogatott előrejelzési rendszer, melyet egy célszoftver és egy mögé épített adatbázis tesz teljessé. A regresszió szoftver működése kapcsán a későbbiekben ezt példával is illusztrálom. A Lajta árvízi előrejelzése kapcsán is rendelkezünk grafikus előrejelzési segédletekkel (Kalmár I.), mely vízhozam -alapú; mivel kisebb vízgyűjtők árhullámainak előrejelzésére kedvezőbb, mint a vízállás alapú. A segédlet mércekapcsolati elven alapul, a Lajta torkolati szakaszának tetőző vízhozama a már bekövetkezett Deutsch Brodersdorf-i tetőzés vízhozama alapján becsülhető. A segédlet természetesen figyelembe veszi a felső szakasz tetőzésekor tapasztalható mederteltségi viszonyokat az alsó szakaszon; vagyis: Qmax (Móvár) = f[Q mJBrodersdorfi ; Q 0(Móvár)J,ahol Qo(Móvár) - a Deutsch Brodersdorf-i tetőző vízhozammal egy-időben Mosonmagyaróváron mért vízhozam (mVs), Q mJMóvár) - tetőző vízhozam Mosonm.óváron (m/s), Q m aJ Brodersdorf) - tetőző vízhozam Deutsch Brodersdorfnál (m 3/s) Az összefüggés grafikusan a 7. ábrán látható: Deutsch Brodersdorf és Mosonmagyaróvár vizhozamkapcsolata A Brodersdorf! tetözéssel 180egyidejű Móvári vízhozam , 6 0—•—20 30 50 _ 140• ™ -<-10 « 120 £ o 1°° | 8 0 ^ 60 O 40 20 0 0 20 40 60 80 100 120 Q Móvár (m3/sac) 7. ábra. Összefüggés a Deutsch Brodersdorf/ és a mosonmagyaróvári vízhozamok között Látható tehát, hogy a Mosonmagyaróvárra becsült tetőző vízhozam meghatározását követően a vízhozamgörbe (6. ábra) felhasználásával a tetőző vízszint is meghatározható. A Lajta egyre magasabb árvízszintjei időszerűvé teszik, hogy a lajtai árvízi előrejelzést is matematikai alapokon nyugvó* analitikai módszerrel dolgozzuk ki. A Lajta esetében alkalmazandó módszerek ismertek az ÉDUKÖVIZIG árvízi előrejelzési gyakorlatában, mivel a Duna magyarországi felső szakaszának előrejelzését a már elkészült számítógépi szoftver és adatbázis felhasználásával végzik. Az említett módszer a linearizált regresszió, melyet több éve sikeresen alkalmaznak az árvízi előrejelzésben. A következőkben e módszert mutatom be. A linearizált regresszió; módszertan, és az alkalmazott szoftver bemutatása A linearizált regresszió módszere [Korreláció- és regresszió-analízis. Összefüggés-vizsgálat] A linearizált regresszió az előrejelzés matematikai alapokon nyugvó, számítógéppel támogatott válfaja. Alapvetően kétféle előrejelzésről beszélünk: az egyik esetben képesek vagyunk két esemény között ok-okozati összefüggést találni; vagyis a két esemény determinisztikus kapcsolatát kell leírni ahhoz, hogy az esemény bekövetkeztét becsülni tudjuk. A másik esetben nem tudjuk a folyamatokat ok-okozati összefüggéssel jellemezni; csak olyan feltételezéseket teszünk, hogy két folyamat összefüggésében, ha az egyik mennyiség nagy (vagy kicsiny), akkor a vele kapcsolatban álló mennyiség is nagy (ill. kicsiny) lesz. E módszer statisztikai alapon közelít a két esemény kapcsolatához. A korrelációs együttható Amikor két változó mennyiség úgy függ össze egymással, hogy a független változó egy értékéhez a függő változó egy jól meghatározott értéke tartozik, akkor függvény-kapcsolatról beszélünk. y = f(x) Előfordul azonban, hogy nem egyértelműen meghatározott a kapcsolat a változók között, Ilyenkor a független változó értékeihez a függő változó egy statisztikai sokasága
