A Magyar Hidrológiai Társaság XXV. Országos Vándorgyűlése (Tata, 2007. július 4-5.)
2. szekció: TERÜLETI VÍZGAZDÁLKODÁS - dr. Molnár Tibor, UWM: Nagytérségi hidrológiai modellek kalibrálása optimalizációs eljárással
NAGYTÉRSÉGI HIDROLÓGIAI MODELLEK KALIBRÁLÁSA OPTIMALIZÁCIÓS ELJÁRÁSSAL DR. habil. MOLNÁR TIBOR Ingenieurbüro f Umweltmanagement und Wasserwesen (UWM), Unterhaching, Deutschland 1. Bevezetés Térben és időben nagyfelbontasú, raszterorientált hidrológiai rendszermodellek fontos segédeszközt képviselnek a klímaváltozás vízháztartási hatásait vizsgáló kutatási programok (mint pl. KLIWA; http://kliwa.de ) sorában. A hidrológiai rendszermodellek ezen sorába tartozó modellek egyik jellemzője, hogy segítségükkel néhány km2 - től néhány ezer km2 nagyságú vízgyűjtő területek modellezhetők viszonylag finom (pl. 1 km x 1 km -es ) térbeli felbontásban. A másik fontos jellemzője ezen modelleknek, hogy a modellek különböző modulokat alkalmaznak a víz útjának leírásához, mit például a: > meteorologiai idősorok térbeli interpolálásához, > intercepció vesztességek modellezéséhez, > a lefolyásképző u.n. hatékony csapadék meghatározásához, > a felszíni lefolyás rasztercellákban történő képzéséhez, > a potenciális és reális evapotranspiráció leírásához, > a kétfázisú talajzónába bejutó víz mennyisének meghatározásához, > valamint az interflow és felszín alatti alaplefolyás idősorának modellezéséhez. Minden egyes modul számos ismeretlen paraméterrel rendelkezik, amelyeket a modell kalibrálása folyamán kell úgy meghatározni, hogy a modell által számított lefolyási és a mért idősorok közötti eltérés minimális legyen és egy a modellezés célját képező problémához választott célfüggvény, más szóval optimálizálási kriterium minimum értéket érjen el. 2. Az ismeretlen modellparaméterek meghatározása A modell ismeretlen paramétereinek meghatározása időigényes, hoszzantartó folyamat, ami megfelelő tapasztalatot és hidrológiai szakértelmet igényel. A hidrológus a gyakorlatban az un. “trial and error” módszert alkalmazza a kalibrálási fázisban. 2.1. Parametermeghatározás “trial and error” módszerrel Ennek során a modellező hidrológus szisztematikusan variálja a kiválasztott modellparamétert, ill. paramétereket és a modell futtatása során meghatározott célfüggvény értékét vizsgálja. Ha a célfüggvény értékében javulás következik be az előző értékhez képest, akkor megfelelő irányban változtatta meg a modellező a vizsgált paramétert. Ezt a folyamatot addig szükséges tovább vinni, amíg a célfüggvény értékében már nem következik be további javulás. Ekkor a modell elérte azt az állapotot, amikor a kalibrálási folyamat elején még ismeretlen paramétereket meghatározottnak, azaz a hidrológiai rendszer “valós paramétereivel” megegyezőnek lehet tekinteni. Ezen paraméter meghatározási módszer nagy figyelmet, kellő türelmet és sok időt igényel. Ennek következtében a “trial and error” módszer kis hatékonyságú eljárás. Nagy területű vízgyűjtők modellezése lényegesen hatékonyabb és lehetőleg automatikus paraméterkalibrálási algoritmusokat igényelnek. 1
