Hidrológiai Közlöny, 2016 (96. évfolyam)
2016 / 4. szám - SZAKMAI CIKKEK - Kovács Sándor - Lovas Attila - Gombás Károly: Magyarország árvízvédelme az integrált vízgazdálkodásban a Tisza folyó példáján
15 Kovács S., Lovas A. és Gombás K: Magyarország árvízvédelme az integrált vízgazdálkodásban a Tisza folyó példáján hidrometeorológiai viszonyok és a vízgyűjtő megváltozása. Két, alapjaiban egymástól eltérő mintavételezési és valószínűségelméleti számítási eljárást alkalmaztunk (9. ábra). Az első, az évi maximális vízállások mintája és ezen adatsorok eloszlását közelítő háromparaméteres eloszlásgörbék megszerkesztése. A második, az un. metszék módszer, egy bizonyos vízszint (esetünkben az I. fokú árvízvédelmi szint) felett, egymástól független tetőzések mintái és ezen adatsorok eloszlását követő logaritmus függvények előállítása. eloszlása Figure 9. Yearly max. and peaking flood waves above 650 cm water level A másik fő eljárás szerint a MASZ-t az évi 1%-os valószínűségű vízhozamhoz (NQ]«/.) kötjük, és szintetikus peremfeltételekkel előidézett nagyszámú árhullám hidrodinamikai modellezésével állítjuk elő. A több ezer modellezett év közül kiválogatjuk azokat, amelyekben a maximális vízhozam nem haladta meg a történelmi idősorokból levezetett NQio/o értéket. A kiválogatott évek maximális vízszintjei közül szelvényről szelvényre a legmagasabb fogja kijelölni az új MASZ-t. Ezzel automatikusan figyelembe vesszük a betorkolló folyókon érkező árhullámok egybeesését, az ellapulást és a lefolyási viszonyok szakaszon belüli változékonyságát is. A hidrodinamikai modellezésen alapuló eljárásnak három fő eleme van: • A magyarországi folyók összes vízhozamnyilvántartási szelvényében a múltbeli vízhozamadatsorok, az éves maximális vízhozamok hidrológiai statisztikai feldolgozásával meghatározzuk az NQ|»/o vízhozamot. • A rendelkezésünkre álló vízhozam idősorok hidrológiai szimulációjával előállítjuk a hidrodinamikai modell belépő határszelvényeibe a meghatározó mellékvízfolyások vízhozamának több ezer éves idősorait, hatórás időközzel. Ezek az idősorok ugyan mesterségesek, de a múltban megfigyelt statisztikákkal rendelkeznek, és lehetőséget adnak a mellékfolyókon összegyülekező árhullámok sokféle együttállásának figyelembe vételére, a valószínűségűknek megfelelő súlyozással. • • A mesterséges idősorokkal gerjesztett nagyszámú árhullám vízszintjeinek és vízhozamainak alakulását gyors hidrodinamikai modellekkel számítjuk a folyórendszer teljes hossza mentén, jellemzően órás időközzel és 0,1-1 km közötti hosszirányú felbontással. Ezeknek a numerikus eredményeknek az elemzésével meghatározzuk az NQi%-nál kisebb maximális vízhozamú évek legmagasabb vízszintjeinek hossz-szelvényét, azaz az új MÁSZ-t. A belépő határszelvények jellemzően az országhatárhoz legközelebbi törzsállomások szelvénye. A vízhozamidősor generálása ezekbe a szelvényekbe egy sztochasztikus és egy fizikai alapú modell összekapcsolásán alapul (Józsa és társai 2014). A sztochasztikus modellel a főágra megbecsüljük a két állapot (6 óra alatt bekövetkező vízszintváltozás előjele) közötti átmeneti valószínűségeket. Áradó időszakban napi vízhozam-növekményeket generálunk Weibull-eloszlás szerint - amit azután egy nem független véletlen értékkel perturbálunk - majd az árhullámok áradó ágaira jellemzően sorba rendezzük. Az árhullámok lecsengő ágait egy nemlineáris tározási egyenlettel írjuk le. A mellékvízfolyásokra nem számolunk állapot-átmeneti valószínűségeket, helyette a befogadó folyóval a pozitív napi növekmények között keresünk nemlineáris keresztkorrelációt, amit csak akkor alkalmazunk, amikor a főfolyó napi növekménye egy adott küszöbértéket elér. A kapott áradásértéket egy additív, de a perturbálni kívánt értéktől nem független véletlen taggal bővítjük. A mellékfolyók árhullámainak apadó ágait szintén determinisztikusán, egy nemlineáris tározó- modell alkalmazásával modellezzük. A hidrodinamikai számításokat a hossz-menti változásokat leíró egydimenziós modellekkel végeztük. Az 1D hidrodinamikai számításokat döntően a HEC-RAS 1D programrendszerrel végeztük. Nagy előnyt jelentett, hogy a Tisza és mellékfolyóira rendelkezésre állt az 1D modell. A Dunára viszont nagyon rövid időn belül kellett felépíteni a modellt, annak érdekében, hogy a vízhozam-idősor generálásokat el lehessen végezni. Elkülönülő modellt alkalmaztunk az alábbi folyórendszerekre: • Tisza-völgy, felső, középső és alsó átlapoló szakaszra bontva • Dráva, Mura • Lajta és Mosoni-Duna • Rába-völgy • Ipoly • Sió és Nádor Csatornák Az elmúlt egy-két évtized méréseivel igazoltuk, hogy a modellek alkalmasak az 1%-os árvizek tetőző hozamainak és szintjeinek kellően pontos számítására (Józsa és társai 2014). Egyes folyókon bizonytalanságot jelentett, hogy az utóbbi időben nem volt ezt megközelítő árhullám (pl. Szamos, Dráva), megbízható adat (pl. Ipoly) vagy az árvízi lefolyás nehezen modellezhető 1D modellel (pl. Felső-Rába). A MÁSZ megállapításánál ezeken a szakaszokon támaszkodtunk elsősorban a múltbeli árvízi vízszintek hossz menti eloszlására és a vízállásstatisztikákra.
