Hidrológiai Közlöny, 2018 (98. évfolyam)
2018 / 3. szám - SZAKCIKKEK - Somlyódy László: Vízminőségi modellek és csapdák
4 Hidrológiai Közlöny 2018. 98. évf. 3. sz. Vízminőségi modellek és csapdák Somlyódy László Professor Emeritus, Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, 1111 Budapest, Műegyetem rakpart 3. Magyarország. (E-mai 1: somlyody.laszlo@epito.bme.hu ) Kivonat A vízminőségi modellek területén gyakori a hiedelem, hogy azok a paraméterek behelyettesítését követően szinte magától értetődően és megbízhatóan szolgálják az óhajtott megoldást. Sajnos, azonban ez súlyos tévedés és sok alkalmazási hibával szembesülünk. Az okok számosak. Nagyok a különböző eredetű bizonytalanságok, problematikus és költséges lehet a kalibráció és a validáció, a feladat gyakran rosszul definiált és nincsen egyértelmű megoldása, nem ritkák a csapda-helyzetek és a felsorolást folytathatnánk. Áttekintés felvázolása a jelen cikk célkitűzése. Célja annak elemzése is, milyen módszerek állnak rendelkezésre a felmerülő kérdések kezelésére és a megelőzésre. Itt, többek között az adatgyűjtést, a HSY módszert, a léptékek elemzését és a dimenziómentes számok használatát említjük. A cikk a Szerző engedélyével a 2018-ban megjelent Felszíni vizek minősége - Modellezés és szabályozás című könyvének 7. fejezete alapján jelenik meg. Kulcsszavak Csapdahelyzet, rosszul definiált problémák, bizonytalanság, kalibráció, validáció, identifikáció, adatgyűjtés, léptékek, dimenzió-analízis. Water quality models and traps Abstract In the field of water quality modelling a frequent supposition is that, after inputting the parameters, they provide almost automatically and reliably the desired solution. Unfortunately, this is a serious mistake, and we face many erroneous applications in the practice. The reasons are numerous. There are important uncertainties of different origins, the calibration and validation processes are problematic and costly, the task in question is frequently ill-defined without unambiguous solution, often there are “pitfalls”, and the list can be continued. The objective of the paper is to provide an overview of the situations, including the analysis of available methods to cope with and prevent emerging issues. To mention a few: data collection, HSY method, analysing scales and use of dimensionless numbers. This article is presented under authorization of the Author, and it is based on Chapter 7. of his book titled Surface Water Quality Modelling and Regulation, which was published in 2018. Keywords Pitfall, ill-defined problems, uncertainty, calibration, validation, identification, data collection, scales, dimensional analysis. BEVEZETÉS A vízminőségi modellek nem azonosak a mögöttes egyenletekkel, hiszen a legkülönbözőbb méréseket, inputfüggvényeket is figyelembe véve a legtöbbször bonyolult koncepcionális keretek között kell numerikusán megoldani őket, miközben az alkalmazás számos egyéb feltételét is ki kell elégíteni. A projekteknél fontos a kölcsönös megértés a megbízó és a vállalkozó (modellező) között, azért, hogy a célkitűzés és a bonyolítás - a környezetszabályozás jogi keretei között - világosan megfogalmazható legyen, és ne alakuljanak ki félreértések, csapdahelyzetek. Számos kísérő tevékenységre van szükség: adatokra például - közhely, hogy nélkülük nem sokra megyünk. Az alkalmazás talán legfontosabb előfeltétele modellünk kalibrálása és igazolása. Ez ismételten adatokat igényel, függetleneket, jól megtervezett monitoringprogramok alapján. Igényli a paraméterbecslés különböző technikáit. A vízminőségi folyamatokat a nagyfokú bizonytalanság jellemzi. Bizonytalanok az inputfüggvények, a terhelések, a reakciókinetikai állandók stb. A legtöbb esetben nem tudjuk kijelölni a „legjobb modellt”, ezért bölcs dolog alternatív hipotézisek tesztelése alapján, iteratív módon kiválasztani a modellváltozatunkat, különösen olyan esetekben, amikor az egyenletek „rosszul” definiáltak. Itt ismét módszertani kérdések merülnek fel. Végezetül, a modellalkotás fontos mozzanata a tér- idő-léptékek vizsgálata. Ez „mankót” adhat a bonyolult leíró egyenletek átgondolt egyszerűsítésére. A cikk ezekről a kérdésekről szól. És arról, hogy egyszerre túl sok minden hiányozhat és romolhat el. Hibásak lehetnek az adatok, a kalibráció és az igazolás, hiányozhatnak a gradiens, a független adatsorok, a megértés, a „legjobb” modell, urambocsá’, a célkitűzés és így tovább. Koktélt ajánlunk, belekóstolva egy-egy témába. Mindezt egy PhD-kurzus hangfelvétele alapján. AZ ALKALMAZÁS PROBLÉMÁI ÉS CSAPDAHELYZETEK A mérnök egy adott feladatnál elsőként azt a kérdést teszi fel: mi a célkitűzés, mire akarunk választ kapni? Ez a hozzáállás ugyan magától értetődőnek tűnik, de sok esetben a tervezés és a megvalósítás számos ok miatt mégsem ebben a szellemben történik. Az eredmény nemritkán meglepetés, köszönőviszonyban sincs a rejtve maradt céllal. Kellemetlen helyzetek alakulhatnak ki, és a kérdés - Murphyre is gondolva -: hogyan mászunk ki belőlük?
