Hidrológiai Közlöny 2006 (86. évfolyam)
4. szám - Koncsos László–Balogh Edina: Tározók optimális üzemrendje
3 Tározók optimális üzemrendje Koncsos László - Balogh Edina Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék, 1111. Budapest, Műegyetem rkp._3. Kivonat: Magyarország új árvízvédelmi stratégiáját a Vásárhelyi Terv Továbbfejlesztése (VTT) jelöli ki. Ezen, országos szintű projekt megalapozásaként a kijelölt tározók működését vizsgáltuk, a maximális hatás eléréséhez alkalmazandó üzemelési módot keresve. Az árhullám-szimuláció a nem-permanens vízmozgás Saint-Venant egyenletein alapuló 1D hidrodinamikai modell segítségével történt. A mértékadónak tekintett árhullámokat szintetikus vízhozam-generátor segítségével állítottuk elő. A tározóműködés optimalizációja a „BLIND" globális optimum-kereső algoritmus alkalmazásával történt. Meghatároztuk az egyes tározóknál a szükséges nyitási időelőnyt. Ez a Felső-Tiszán meghaladja a megbízható előrejelzés lehetséges időelőnye nagyságrendjét, ami új alapokra helyezett vízhozam-előrejelzés kutatásának szükségességét veti fel. A tározók egymásra hatásának vizsgálata eredményeként megállapítottuk, hogy az egyes tározók vízszintcsökkentő hatásainak összegzése igen jól közelíti a két tározó együttes üzemelésekor adódó vízszintcsökkentő hatást. így az együttes hatások a lineáris programozás gyors módszereivel számíthatóak. árvízvédelem, tározócsoportok, 1D hidrodinamikai modell, szintetikus vízhozam-generátor, globális optimumkeresés. miatt ráadásul a meglévő árvédelmi művek is - egyes szakaszokon - meglehetősen rossz állapotban vannak. Az árvízvédelem átfogó fejlesztése tehát elkerülhetetlen, lehetőleg mielőbb megvalósítandó feladat. Ezt felismerve született meg a Vásárhelyi Terv Továbbfejlesztése (VTT) elnevezésű új koncepció.. Az árvízvédelmi stratégia új elemekéntjelent meg a szabályozott vízkivezetés (tározás) gondolata. A 2003. évi kormányzati határozat értelmében az első ütemben 6 tározó épül meg (1 .ábra). Kulcsszavak: 1. Bevezetés Az utóbbi néhány évben - a csaknem másfél évtizedes száraz periódust követően - meglepetésszerűen támadó tiszai árvizek (különösen 2001 márciusa, ami a beregi öblözetben töltésmeghágás és -szakadás okozta árvízkatasztrófával járt) ráirányították a figyelmet a magyarországi árvízvédelem súlyos hiányosságaira. Az elmaradt fejlesztések következtében a megfelelő biztonságot jelentő rendszer máig nem épült ki teljesen, a fenntartási munkák hiányosságai 1. ábra: A vésztározók helyszínrajza A tározók segítségével az árhullámok tetőzési szintjei csökkenthetők. Megfelelő üzemmód esetén a csökkenés mértéke és térbeli kitetjedése maximális, ezért a tározórendszer kialakítása kapcsán alapvető feladatként merül fel az optimális üzemirányítás, valamint az optimális stratégia alkalmazása esetén várható hatás meghatározása. 2. Módszertan 2.1. Hatásfüggvény A tározórendszer térben és időben változó módon csökkenti az árvízszinteket. Árvízvédelmi szempontból a tetőző vízszintek alakulása különösen fontos, ezért számos lehetőség közül mi az alábbi - a tetőzési vízszintekre gyakorolt hatást mérő - függvényt választottuk: x=x2 x=*x2 Omax(jt) ~ Z Tm m( x ))dx (1) H = Ja z(x)dx = J(Z. x=x\ x=xl ahol Zomax(x) az árhullám tetőzési (abszolút) magasságok hossz-szelvénye a tervezett tározók megépítése nélkül, ZTmax(x) a z árhullám tetőzési magasságok hossz-szelvénye a megépítés mellett, xl és x2 pedig a vizsgált folyószakasz felvízi, illetve alvízi koordinátája (7. ábra). A tározórendszer akkor működik optimálisan, ha a választott hatásfüggvénnyel mérve az összes lehetséges üzemelést figyelembe véve a legnagyobb vízszint-csökkentés adódik. A tározórendszer üzemelését - idealizált módon úgy képzeljük el, hogy a bevezető műtárgyakon keresztül, valamely j*At - (j+l)*At (j = 1 ,... n) időtartamban állandó qj térfogatáramot biztosítunk a kezelőmű beállítása révén. Ha a At időtartamot elegendően kicsire választjuk, akkor a fenti diszkretizálás révén az optimálishoz közeli vízkivételi vízhozam idősor számítható. Olyan tározócsoportot is figyelembe véve, amely m számú tározót tartalmaz, a q i J(i = l,...,m),(j = l,...,n) (2 ) mátrix elemeinek megválasztása a cél az (1) hatásfüggvény maximálása mellett. A tározás vízszint-csökkentését kifejező hatásfüggvényre felírható, hogy az a (2) mátrix elemeitől (ismeretlen, de a Saint-Venant egyenlet által számítható módon) függ: Keressük azt a q (opt ) mátrixot, amely az optimalizáció (3) célfüggvényének globális maximumát eredményezi. Az optimum számítás korlátozó feltételeknek van alávetve, amelyek azt fejezik ki, hogy valamely tározónál a kivett vízmennyiség a tározó hasznos Vj térfogatánál kisebb: (3) H = f{q i J{i = \,...,m),{j = \,...,n))
