Hidrológiai Közlöny 2011 (91. évfolyam)

4. szám - Koncsos László–Jolánkai Zsolt–Kozma Zsolt: A WateRisk integrált vízkészlet-gazdálkodási modellrendszer egydimenziós hidrodinamikai almodelljének összehasonlító tesztelése az HEC-RAS modellel

KONCSOS L. - JOLÁN KAI ZS, - KOZMA ZS.: A WateRisk almodcll összehasonlitása 53 levonulása során a bukón az áramlás iránya megfordul, mindkét esetben alvizi visszahatás befolyásolja a bukást. 2. Megnövelt szelvényköz: Ez az alapteszt megismétlése azzal a különbséggel, hogy a szelvények 1000 méterre, azaz kétszeres távolságra lettek felvéve. Egyszerű trapézmeder, hullámtér nélkül, 1:l-es rézsűhajlással, 50 méteres fenékszélességgel. Felvízi peremfeltétel: Háromszög árhullám (100-1100-100 m

3/s); alvízi peremfeltétel: Dinamikusan változó vízszint. Hullámtérrel rendelkező, prizmatikus mederben történő vizsgálatok: 3. Hullámtér 1: Az alaptesztben szereplő mederalak a főmeder, mely 3 méter mély. E fölött mindkét oldalon 200200 méter széles hullámtér húzódik, melynek érdessége a főmederbeli értéknek nyolcszorosa (0.2 m"

1). A szelvényköz szintén 500 méter; Felvízi peremfeltétel: Háromszög árhullám (100-400-100 m

3/s); alvízi peremfeltétel: Fix 2 méteres vízmélység. 4. Szivattyú: Minden paraméter a Hullámtér 1 tesztben leírtnak megfelelő, kivéve, hogy a mederszakasz egynegyedénél egy szivattyú helyezkedik el, aminek be- és kikapcsolási vízmélysége egyaránt 4 méter és vízszállítása 100 m

3/s. 5. Hullámtér 2: Ez a feladat a Hullámtér 1 vizsgálat megismétlése változó alvízi peremfeltétel mellett. Minden egyéb paraméter változatlan. Fokozatosan változó mederalaknál történt vizsgálat 6. Mederszűkület teszt: A meder alakja ebben az esetben az alapfeladatban ismertetett meder módosítása oly módon, hogy a középső mederszelvény fenékszélessége 10 méter, míg a két végponton változatlan, azaz 50 méter. Ezek között lineáris interpolációval állapítottuk meg a fenékszélességeket. A mederérdesség n = 0.025 m"

1. Felvízi peremfeltétel: Háromszög árhullám (100-400-100 m

3/s); alvízi peremfeltétel: Fix 2 méteres vízmélység. 4.1. Tesztek egyszerű, prizmatikus mederben Alapteszt Magányos, egyszerű, prizmatikus trapézmederben hajtottunk végre nempermanens vízmozgás szimulációkat. Fokozatosan változó vízhozam idősort (3. ábra) alkalmaztunk felső peremfeltételként, melynél az alap vízhozam 100 m

3/s volt, ami 24 óra alatt megnőtt 1100 m /s-ra, majd ugyanennyi idő alatt visszaállt az alaphozamra. Alsó peremfeltételnek dinamikusan változó vízszintet (3. ábra) adtunk meg. Alapteszt - peremfeltételek 2000. 1. 1. 12:00 2000.1.2.12:00 2000.1.3.12:00 Dátum, Idő [év.hónap.nap óra:perc] .-Alapteszt • vízhozam -»-Alapteszt - vízmélység 2000. 1 A. 12:00 Megnövelt szelvényköz A megnövelt szelvényközzel végzett tesztfeladat során megállapítható (5. ábra), hogy a fent említett numerikus algoritmusbeli eltérés ellenére a modellek nem mutatnak nagy érzékenységet a szelvényköz növelésére. A legnagyobb vízszintbeli eltérés ebben a szimulációban 2 cm volt, ami 0.2 %-nak felel meg az aktuális vízmélységhez viszonyítva. Alapteszt - Vízmélység alakulása a legfelső szelvénynél 2000. 1. 1. 12:00 2000. 1. 2. 12-00 2000. 1. 3. 12:00 Dátum, idő [év.hónap, nap, órarperc] 2000. 1 4 12:00 4. ábra - Háromszög árhullámnál a vízmélység alakulása időben a felső peremi pontnál Megnövelt szelvényköz: vízmélységek alakulása a felső szelvényben 2000. 1. 1. 12:00 2000.1.2.12:00 2000.1.3.12:00 Dátum, idő [év.hónap.nap óra:perc] 2000. 1. 4. 12:00 HEC-RAS l-es szelvény VateRisk l-es szelvény 3. ábra - az alapteszt peremi (felvizi vízhozam, alvizi vízállás) idősorai Az egyszerű mederben történő lefolyás szimulációi a modellek eltérő szerkezetétől függetlenül szinte egybevágó eredményeket hoztak, mint az a ábrán is látható. Ebből világosan látszik, hogy alapvetően mindhárom modell helyesen oldja meg az alapegyenleteket 1 perces időlépéssel, 500 méteres szelvényköz esetén. 5. ábra - Egyszerű trapézmederben a vízmélységek időbeli alakulása megnövelt 1 km-es szelvényköz esetén mindkét modell esetében a legfelső (1) szelvénynél Bukótesztek A bukó működésének ellenőrzése azért volt különösen szükséges, mert a WR modellben az 1D hidrodinamikai modul a tereppel folytatott kommunikációja során is bukót (bukóképletet) alkalmaz a vízhozamok számításához. Ezért célul tűztük ki a szabad átbukás és az alulról befolyásolt bukás vizsgálatát is. Ennek érdekében három tesztfeladatot dolgoztunk ki, ezeket fent ismertettük. Mindhárom eset oldalbukó alkalmazását vizsgálja, mivel ez közelíti legjobban a terepre történő kibukást. Szabad átbukás esetén (Bukóteszt 1.1, a befogadó tározó vízszintje mélyen volt) csak marginális eltérés volt tapasztalható (6. ábra) a középső mederszelvényben megfigyelt vízmélységek tekintetében. Látható, hogy a VT modell némileg alacsonyabb vízszintet mutat, ami a kisebb átbukási vízhozammal magyarázható. A másik két modell által számolt vízszintek között mindössze 1 cm-es eltérés volt. A Bukóteszt 1.1-et megismételtük megnövelt időlépéssel is. Ezzel kapcsolatban szükséges megemlíteni, hogy mint azt a 3.2-es fejezetben leírtuk, HR és a VT az időlépés nagyságára kevésbé érzékeny implicit numerikus megoldással dolgozik, ugyanakkor a WateRisk explicit numerikus sémát használ. Utóbbi jóval érzékenyebb az időlépésre, ezért az explicit séma esetén a megengedett maximális időlépés 1-5 perc (Kozák, 1977), illetve az alapul szolgáló SWMM számítási algoritmusánál csak 60-90 másodperc lehet (Roesner, 1988). A kitűzött cél az volt, hogy 1800 másodperces időlépéssel számítsák a modellek a feladatot, de a WateRisk esetében ez az említett okok miatt nem volt kivitelezhető. A HR és a VT modell stabil maradt ekkora időlépés esetén is. A WR egydimenziós modulja a megadott időbeli felbontást