Hidrológiai Közlöny 2012 (92. évfolyam)

3. szám - Széles Borbála–Torma Péter–Hajnal Géza: A Bükkös-patak vízgyűjtőjének hidrológiai vizsgálata

SZÉLES B. - TORMA P. - HAJNAL G.: A Bükkös-patak vízgyűjtőjének hidrológiai vizsgálata 41 2.2. Csapadékadatok A hidrológiai számításokhoz szükséges csapadék adatokat két helyről szereztük be. Az Országos Meteorológiai Szolgálat (OMSZ) honlapján az éghajlati visszatekintő alatt csak grafikonok, illetve átlagos csapadék adatok találhatók, így a napi csapadék adatokat az amerikai Nemzeti Óceáni és Légköri Hivatal (NOAA) honlapjáról töltöttük le. A hivatal az egész világra kiterjedő meteorológiai adatbázist üzemeltet, amelyből napi adatok ingyenesen lekérhetők, így a vízgyűjtőtől 30 km-re eső Tát település mellett üzemeltetett állomáson mértek is. Az itt rögzített napi csapadékmennyiségeket a 2005-2009-es időszakra a vízhozamokkal együtt ábrázoltuk. Egyértelműen látható, hogy a két idősor között nincs szoros kapcsolat. Ennek oka, hogy a mérőállomás túlságosan messze helyezkedik el a vízgyűjtőtől. A csapadék mind területi, mind időbeli eloszlása a hozzávetőleg 30 km-en jelentősen megváltozhat, így a mérőállomást és a vízgyűjtőt érő csapadékesemények teljesen függetlenek lehetnek egymástól. A modell vizsgálatok elvégzéséhez napi rendszerességű méréseknél részletesebb felbontású idősorokra van szükség. Az Országos Meteorológiai Szolgálatnak legközelebb Budapest-Újpest területén található automata meteorológiai állomása, amely csapadékintenzitást rögzít. Az árhullámok idejére így a 15 perces vízállásokhoz órás felbontású egyidejű csapadékösszeg értékek álltak rendelkezésünkre. 2.3. Q-H görbék szerkesztése A kapott árhullámok vízszint-idősorainak többsége 2010 -2011 -es időszakba esik. A modellvizsgálatokhoz vízhozam idősorokra van szükség, amelyeket vízhozam-görbe segítségével tudunk előállítani. Minden évre (2005-2009) vonatkozóan az egyes napi vízállás-vízhozam adatpárokat Q-H koordináta-rendszerben az 2. ábra mutatja. Ezekre a pontfelhőkre kellett görbét illesztenünk, továbbá az egyes görbék egyenleteit meghatározni. Célunk egyetlen, a patakra jellemző vízhozam görbe megszerkesztése volt. 135.4 135.3 135.2 35,1 135 C0134,9 E 134,8 ^134,7 134,6 134.5 134.4 134.3 0 1000 2000 3000 4000 Q (l/s) 2. ábra: Az öt év Q-H pontpárjai (2005-2009) Észrevehető, hogy a 2006-os és 2007-es évben a pontfelhők az egyik esetben kettő, a másik esetben három helyen, egymás alatt sűrűsödnek. Ennek okát nem ismeijük, feltételezhető, hogy a patak vizét egy árhullámmal érkező majd lerakodó hordalék vagy uszadék visszaduzzasztotta. Matlab segítségével határoztuk meg a vízhozam-görbék egyenleteit. A program a legkisebb négyzetek módszerével harmadfokú polinomot illesztett az összetartozó Q-H pontokra. Az együtthatókat, illetve az egyenleteket hosszuk miatt itt most nem közöljük. Ez a módszer a „szabályos" Q-H görbével rendelkező évekre pontos eredményt és elfogadható görbét adott. Például ilyen volt a 2008. év. Sajnos ez a közelítés az olyan években, amikor egymás felett több pontfelhő is megjelent, hibás görbéket eredményezett. Erre jó példa a 2006-os év. Az ilyen évekre bizonyos határfeltételek kikötésével (például: adott hozam egy konkrét vízállásnál nagyobb vízállások mellett már nem vonulhat le) mégis szabványos Q-H görbéket tudtunk létrehozni. Ilyen adatok esetén a szűrésnek köszönhetően a program ezeket az eseteket nem veszi bele a regresszióba, így azok nem fogják „megzavarni", azaz a szabályos irányból eltéríteni a görbét. Erre példa a 2006-os év módosított görbéje (3. ábra). 2006 3. ábra: Szűrés utáni vízhozam-görbe, 2006. Körökkel vannak jelölve azok a pontpárok, amelyeket az interpoláció figyelmen kívül hagyott. Az öt év közül, jó közelítéssel, mindegyik illeszkedik a 2009-es év görbéjére, így ezt az évet választottuk ki és ennek az egyenletével számoltunk tovább, a későbbi évekre. A 4. ábra a 2009-es év Q-H görbéjét szemlélteti. 2009 135.4 . I T--T--T r r I 134.2 1 1 1 -- 1 ! 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 Q (l/s) 4. ábra: 2009. év vízhozam-görbéje Ezzel sikerült egy bármikor használható vízállás-vízhozam összefüggést találni a patakra. A 15 perces KDV-KÖVIZIG-es vízállásokhoz ennek segítségével Matlab-ban 15 perces vízhozam értékeket generáltunk. Például a 2006 májusában levonuló árhullám esetén az ismert vízállásokat beolvastuk a programba, az kiértékelte őket a 2009-es évre vonatkozó Q-H összefüggés egyenletével és az így kapott vízhozam-idősort egy fájlba írta. A 2006 májusában levonuló árhullám fenti program segítségével számított vízhozamait ábrázolja az 5. ábra. A számítási algoritmus ellenőrzésére lefuttattuk a programot a 2008. év napi vízszint adataival is. A későbbi vizsgálatoknál a vízhozamgörbe időszakos eltolódását figyelmen kívül hagyhattuk, mivel a vizsgált árhullámok nem estek ezen időszakokba.