Hidrológiai Közlöny 2012 (92. évfolyam)

1. szám - Balogh Edina–Bogárdi István–Koncsos László: Árvízi szükségtározók feltöltése optimális ütemezése

41 Árvízi szükségtározók feltöltésének optimális ütemezése Balogh Edina

1, Bogárdi István

2, Koncsos László

1 '6000. Kecskemét, Gázló u. 26., eabalogh@gmail.com 2ELTE Meteorológiai Tanszék, 1117. Budapest, Pázmány P. sétány l/A és Department of Civil Engineering, University of Nebraska Lincoln, USA, ibogardil@unlnotes.unl.edu *BME Vizi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék, 1111. Budapest Műegyetem rkp. 3., koncsos@vkkt.bme.hu Kivonat: A tanulmány célja töltésezett folyó mentén árvízi szükségtározókba történő vízkieresztés nagyság- és időbeli ütemezésének optimalizációja, kockázat-, ill. vízszintalapú célfüggvény alkalmazásával. A kockázatalapú célfüggvény definiálása az érintett töltésszakaszok védőképesség eloszlásfüggvényének ismeretét, valamint az egyes szakaszok tönkremeneteléhez tartozó kárfüggvények meghatározását igényli. Az esetleges tönkremenetelek módosítják a vízszinteket, s ezen keresztül a kockázatot. E hatás figyelembe vétele a gátszakadások vízszintcsökkentő hatását is kezelő tönkremeneteli valószínűségi modell kidolgozását igényeli. Az elemzés keretét a mederbeli vízmozgás egydimenziós hidrodinamikai modellje biztosítja, az alkalmazott optimalizációs algoritmus egy adaptív Monte Carlo típusú eljárás. A kidolgozott módszertan alkalmazását egy közép-tiszai mintaszakaszon mutatjuk be egy hipotetikus, de reális árhullám esetén. Az eredmények mindkét célfüggvény mellett azt mutatják, hogy az optimális tározóhatás elérése céljából az árhullámcsúcshoz képest jelentős nyitási időelőnyre van szükség. Az optimális stratégiát alkalmazva a vizsgált árhullámra, az elemzésbe bevont két tározó együttesen mintegy 44%-kal csökkenti az érintett öblözetek árvízi kockázatát. Kulcsszavak: árvízi szükségtározás, árvízi kockázat, árvízkár, tönkremeneteli valószínüség1. Bevezetés Az Európai Unió árvízvédelemre vonatkozóan megfogalmazott alapelvei között kiemelt helyen szerepel a vízvisszatartás és -tározás követelménye (EC, 2003). A természetes tározó közegek (növényzet, talaj, vizes élőhelyek) lefolyáscsökkentő hatásának kihasználásán túl az árvízcsúcsok csökkentése a fölösleges vízmennyiség időszakos elöntésű természetes és mesterséges tározókba való szabályozott kivezetésével is elősegíthető (EC, 2003; Tóth-Ijjas, 2004, EC, 2007). Magyarországon az ezredforduló környékén jelentkező, komoly veszteségeket okozó tiszai árvizek nyomán megszületett Vásárhelyi-terv továbbfejlesztése elnevezésű koncepció egyik központi eleme a nagy árvizek idején biztonságosan le nem vezethető vízmennyiség szabályozott körülmények között való ideiglenes tározását lehetővé tevő síkvidéki árapasztó rendszer kialakítása (Magyar Köztársaság Kormánya, 2003). Szintén fontos alapelvként jelenik meg a kockázat-szemléletü megközelítés szükségessége. Az abszolút biztonságra való törekvést az elviselhető kockázatra történő tervezésnek és a kockázatkezelésnek kell felváltania (UN-ECE 2000; Nagy, 2001; EC, 2003). Napjainkban a szükségszerű szemléletváltás alapját szolgáló módszertani fejlesztések megvalósulásátjelentősen ösztönzik az Európai Unió árvízvédelmi vonatkozású követelményei. Az árvízkockázatok kezelésére vonatkozó bizottsági közlemény (EC, 2004), majd az árvízkockázatok értékeléséről és kezeléséről szóló Irányelv (EC, 2007) konkrét követelményeket és határidőket fogalmaz meg az árvízveszély- és árvízkockázati térképek, valamint az árvízkockázatok kezelési terveinek kidolgozására vonatkozóan. E feladatok hazai megvalósítása jelenleg folyamatban van, a veszély- és kockázati térképek kidolgozásának határideje 2013 decembere, a kockázatkezelési terveknek pedig 2015 decemberéig kell elkészülniük (EC, 2007). Jelen cikk az árvízi szükségtározók kockázatalapú elemzését tűzi ki célul, a tározókba történő vízkieresztés ütemezésének kockázat-csökkentő hatást mérő célfüggvénnyel való optimalizációja formájában. Töltéssel védett folyószakaszon az árvízi kockázat meghatározása az érintett gátszakaszok védőképességének és az esetleges gátszakadás(ok) nyomán bekövetkező veszteségek mértékének ismeretét igényli. Az esetlegesen bekövetkező gátszakadás(ok) az alvízi árvízszinteken keresztül módosítják a kockázat értékét. A tározókba való vízkieresztés idő- és nagyságbeli ütemezésének hatékonyságát ezen kívül befolyásolja a tározók elhelyezkedése és kapacitása, valamint az árhullám alakulása. Az ismertetett módszertan mindezen tényezőket figyelembe véve egy adott árvízi szituációban alkalmazható vízkieresztési stratégiát szolgáltat. A kidolgozott módszertan alkalmazását egy közép-tiszai mintaterületen mutatjuk be, az optimalizáció eredményeit egy vízszint-csökkenést mérő célfüggvény alkalmazásával nyert eredményekkel összehasonlítva. 2. A mintaterület bemutatása A mintaterület (1. ábra) 4 árvízvédelmi szakaszt érint, az ezeken lévő tiszai fővédvonalak képezték az elemzés tárgyát. A vizsgált töltésszakaszok továbbiakban alkalmazott jelölését az 1. táblázat mutatja. A kijelölt mintaterületen található a VTT keretében megvalósításra kijelölt tározók közül három (Hanyi-Tiszasülyi, Tiszaroffi, Nagykörűi). Az elemzésbe bevont két tározó rendelkezésre álló tervezési paramétereit a 2. táblázat foglalja össze. Hanyi-Tiszasülyi tározó Nagykörűi tározó /.. ábra: A mintaterület vázlatos helyszínrajza Védelmi szakasz jele Töltésszakasz jele 10.03 1 10.07 2 10.02 3 10.06 4