A Magyar Hidrológiai Társaság XXXIX. Országos Vándorgyűlése (Nyíregyháza, 2022. július 6-8.)
5. szekció - Hidrológia, hidrogeológia, hidraulika, numerikus modellezés - 22. Dr. Nagy Gábor (DDVIZIG): A vízkészlet-gazdálkodási modellezés ágazati tapasztalatai
A vízkészlet-gazdálkodás feladata a vízzel kapcsolatos igények kielégítése, a felhasználható vízkészletek újratermelése, a szükséges vízkészletek visszatartása, a felesleges vizek betározása, káros vizek elvezetése (Balatonyi et al. 2021), a mennyiségi viszonyok számontartása, a víz természetben betöltött szerepének megőrzése és rendelkezésre állásának a javítása. A vízkészletekkel való gazdálkodás feladatának megoldásában és vizeink állapotának javításában a víz-keretirányelv („Víz-Keretirányelv" 2000/60/EK irányelve) szolgál segítségül. A Víz-keretirányelv (VKI) általános célja a víztestek jó környezeti állapotának megvalósítása és fenntartása. VKI specifikus célja és eszköze, a fenntartható vízfelhasználás elősegítése, a vízi környezetet megóvása és javítása, a szennyezések számának csökkentése és megakadályozása, valamint vízkárok hatásának mérséklése. A vízgyűjtő-gazdálkodási tervek tartalmazzák a VKI megvalósításához szükséges egyedi intézkedési programokat, amelyek a természetes földrajzi lehatárolású 10 km2 nagyobb vízgyűjtőkön alapulnak. A vízgazdálkodásra és a vízkészletre vonatkozó adatok statisztikus jellegűek, jellemezően hosszú távú méréseken és a vízhasználók adatszolgáltatásán (pl.: VH-FEV) alapulnak, ezért felülvizsgálatuk rendszeres időközönként (hat évente) szükséges. A modern gazdálkodás, így az okos városok (Smart city) és a vertikumok működtetésének egyik alapvető kihívása a valós időben rendelkezésre álló készletek, anyag- és energiaáram nyilvántartása, szabályozása, tárolása és hatékony felhasználása (Cosgrove - Loucks 2015, Chandran et al. 2021). így a vízkészlet-gazdálkodásban is kiemelt jelentőséggel bír és egyben modellezési célkitűzés a valósidejű vízmérlegek készítése (Láng 2016). A hatékonyság megvalósíthatósága komplex rendszerek esetén az időben és térben gyorsan változó erőforrás/ készlet pontos nyílváltatása, (Szilágyi - Major 2021) változások nyomon követése, valamint előre jelzése szükségessé teszi a készlet numerikus modellezését (Simonffy 2011, Márton 2019). A numerikus modellek csoportosíthatóak a fizikai rendszer leképezésének módja és a folyamatok leírásának módszere szerint. A fizikai rendszer leképezése szerint a numerikus modell halmozott paraméterű és osztott paraméterű lehet (Liptay et al. 2018). A halmozott paraméterű modell egy egységként kezeli a fizikai rendszert és egy paraméterkészlettel végzi a vizsgált térrész leképezését, a vizsgált fizikai rendszert egy adott térrészre átlagolva (Miller et al. 2013). Az osztott paraméterű modellben számítási egységekre kerül felosztásra a fizikai rendszer, ezért a tér minden pontjában meghatároz egy-egy matematikai összefüggést, parciális differenciálegyenletek formájában (Sighn - Frevert 2002). A két modell közötti különbség a paraméterkészlet számában nyilvánul meg. Az egyes folyamatok leírása determinisztikus és sztochasztikus, valamint matematika alapú - fizikai, konceptuális vagy empirikus (tapasztalati) lehet. Amíg a fizikai numerikus modellekben ismert egyenletek és egyenletrendszerek parciális differenciálegyenletek megoldásával végzik a modellszámítást, addig konceptuális modellek esetében valamilyen természeti analógia mintájára leegyszerűsítésre kerülnek a modellben lejátszódó folyamok (Westervelt 2001, Korondi et al. 2014). Az empirikus modellek tapasztalati egyenletek megoldásával végzik el a modellezést. A modellezés során a modellezés folyamata jellemezhető fehér (White) szürke (grey) vagy fekete (black) doboz analógiával. Ha ismert az összes összefüggés, a modellben és környezetének kapcsolatai és interakciói, az összes paraméter mért és rendelkezésre áll, az eredmény is determinisztikus, akkor white box modellel van dolgunk. Ha ismertek a főbb összefüggések, a modellben és környezetének kapcsolatai és interakciói, az összes paraméter mért és rendelkezésre áll, grey box modellel van dolgunk. Ha csupán a főbb összefüggések ismertek, a modellben és környezetének kapcsolatai és interakciói között, a paraméterek csak részben mértek, főként becsültek, black
