A Magyar Hidrológiai Társaság XXX. Országos Vándorgyűlése (Kaposvár, 2012. július 4-6.)
1. szekció: A vízkárelhárítási szakterület időszerű feladatai - Lucza Zoltán (FETIVIZIG)- Szabó János Adolf (HYDROInform Bt.) - Illés Lajos (VIZITERV ENVIRON Kft.): A Tisza Magyar-Ukrán határvízi mértékadó árvízszint meghatározásainak módszertani újragondolása
része elpárolog, egy másik része közvetlenül a talaj felső, majd onnan az alsóbb részeibe jut, míg egy harmadik része közvetlenül a felszínen képez lefolyást. A talajba került víz egy része pedig az adott elemre jellemző talajtípus, vegetáció, talajtelítettség és a levegő páratartalmának függvényében evapotranspirálódik, miközben a másik része részt vesz a felszín alatti lefolyásban. 3.2.2. A DIWA-SWG sztochasztikus időjárás-generátor Nagyon leegyszerűsítve, a korábbi években kifejlesztett időjárás-generátorunk (DIWA-SWG) egy olyan - alapvetően sztochasztikus - matematikai és számítógépi algoritmus, amely képes előállítani valamely vízgyűjtőre évszakilag is, és a múlt statisztikájára is jellemző, tetszőleges hosszú távú (pl.: 100 év) napi időjárási adatszekvenciákat (idősorokat). Ezen idősorokat olyan sztochasztikus folyamatok megvalósult reprezentációiként tekintjük, amelyek paramétereit a folyamat megfigyelt múltja alapján becsülünk meg. Hogy milyen adatok szekvenciáinak előállításáról is van szó, az mindig attól függ, hogy az alkalmazott hidrológiai modell milyen adatokat igényel. Ezek esetünkben nem mások, mint a DIWA dinamikus vízgyűjtő-hidrológiai folyamat-modellező rendszer térben osztott hidrometeorológiai peremfeltételei, vagyis: napi minimum és középhőmérsékletek, valamint a napi csapadék térbeli idősor-eloszlásai. A további szükséges hidrometeorológiai adat (mint pl.: relatív páratartalom, potenciális párolgás, stb.) ezekből már előállítható. A szóban forgó DIWA-SWG időjárás-generátorunk tehát két alapvető komponensből, léghőmérsékleti adatgenerátor, és csapadék adatgenerátor áll. A léghőmérséklet napi értékeinek sztochasztikus előállítása: Módszerünkben a napi közepes/minimum- léghőmérsékleteket eloszlása a megelőző napi területi átlaghőmérséklet és annak gradiensének kétkomponensű, szezonálisan karakterizálható, elsőrendű autoregresszív folyamataként írhatjuk le. Ez konkrétan azt jelenti (amelyet hosszú távú adatsorokkal igazoltunk is), hogy a vízgyűjtő egy adott magasságában levő pont napi közép/minimum hőmérséklete egy adott napon függ az értékek szezonális jellegének statisztikáitól, valamint a napot megelőző nap területi átlaghőmérséklet és annak gradiensének értékeitől. Modellünket korábbi munkáink során már sikerrel alkalmaztuk a Tisza tiszabecsi szelvénye feletti részvízgyűjtőre, amely során szerzett tapasztalatok azt mutatták, hogy azonos szezon esetén is fontos külön-külön paramétereznünk a hőmérsékletet a nedves, illetve a száraz napokra. Ezen tapasztalatokat aztán beépítettük a modellbe, amelyet az elmúlt 30 év észlelései alapján kalibráltuk. A szintetikus csapadék napi eloszlásainak sztochasztikus előállítása: Kidolgozott és tesztelt módszerünkben a szintetikus napi csapadékeloszlások szekvenciáinak generálására a csapadékfutamok többállapotú, elsőrendű, szezonálisan paraméterezett Markov-lánc modell, és a folyamatok relatív gyakoriságának véletlenszerű mintavételezési elveinek algoritmikus kombinációján alapuló hibrid modellt dolgoztunk ki. A kifejlesztett modell tehát - sok más szerzővel ellentétben - nem a napi csapadékok, hanem a csapadékfutamok sorozatának, és nem bináris (vagyis: száraz és nedves nap), hanem több (valójában 5) állapotú Markov -lánc modellje. Ez a lényeges különbség annak garantálásához kellett, hogy a szintetikusan generált csapadékok sorozata ne csak az észlelt napi szekvenciák statisztikájához, hanem a hosszú távú idősorok statisztikájához is hasonlítson. 3.2.3. Az 1D-s folyóhidraulikai komponens A DIWA hidrológiai modell (csapadék-lefolyás modell) a vízgyűjtőt érő különböző fluxusok anyagmérleg elvű dinamikus rendszerét írja le, ennek következtében annak eredményei (kimenetelei) szintén fluxusok (hozamok) lehetnek „csak”, miközben az árvízi védekezés egyik legfontosabb paramétere a vízfolyásokon kialakuló mértékadó felszíngörbék. Ezt az ellentmondást szokás kezelni oly módon, hogy a kiértékelő modellrendszerek hidrológiai részmodelljeinek számítási eredményeit a síkvidéki folyószakaszokon hidraulikai modellek veszik át mint a hidraulikai modell felső peremfeltétele, majd azok felhasználásával, és a vízhálózaton a számítás kezdetén mért vízszintek kezdeti feltételével, és az ismert medermorfológiai modell felhasználásával már számíthatóvá válnak a védekezéshez nélkülözhetetlen vízfelszín értékei is, vagy a tározók nyitásának hatásai. A probléma kezelésére a DIWA hidrológiai modell futtatási eredményeit (vízhozam) mint kezdeti feltételeket adjuk át a HEC-RAS hidraulikai modellnek, amely a szabadfelszínű, egydimenziós, fokozatosan változó nem-permanens vízmozgás numerikus modelljén alapuló, hazánkban jól ismert programcsomag. 3.2.4. A modellezési munkák lépései 0. Mindenek előtt:- Felépítjük és feltöltjük a modellkoncepciónkat támogató statikus és a 30 év kiterjedésű dinamikus térinformatikai adatbázist.- Feltöltjük a rendszer kalibrációjához szükséges, legfeljebb 5 év kiterjedésű hidrometriai adatbázist.- Akkurátusan kalibráljuk a térinformatikai (GIS) alapú DIWA hidrológiai modellt a célterületre, annak minden mérceszelvénnyel rendelkező részvízgyűjtőjére. 7
