Hidrológiai Közlöny 1973 (53. évfolyam)

7. szám - Salamin András: A Zagyva–Tarna komplex vízgazdálkodási rendszer. III. Önszabályozó vízgazdálkodás

Hidrológiai Közlöny 1973. 5. sz. 317 III. Önszabályozó vízgazdálkodási modell SALAMIS ANDItÁS* 1. Modell felállításának szükségessége A Középdunavölgyi Vízügyi Igazgatóság automatikus hidrológiai adatgyűjtő és távvezérlő rendszert tervez a Zagyva vízgyfijtórendszer területére. A tervezett vízgazdálkodási távjelző rendszer végső kiépítésénél csapadékos időszakban a vízgyűjtőterületről (1. ábra) mintegy napi 0—8 ezer mért információt fog a központba továbbítani. Az árvizes periódus a vízrendszerben legalább 5—8 napos, mely időszak előrejelzéséhez folyamatosan, a teljes periódus összes adatára szükség van, így — figyelembe véve a mért információkhoz tartozó idő, hely és típusparamétereket — az operatív védekezéshez feldolgozandó adatok, információk száma eléri a 100 ezres nagyságrendet. A beérkező információk vízügyi szolgálatban szokatlan nagy száma figyelmeztet arra, hogy a rendszer tervezésénél nagy súlyt kell helyezni az információk begyűjtésén kívül azok rendszerezésére, tárolására, feldolgozására, mert enélkiil a teljes rendszernem nyújthat nagyobb előnyt (időelőnyt és pontosságot) a hagyományos korrelativ előrejelzési módszereknél. A távjelző rendszer beruházási programjának tervezésével párhuzamosan — a szükségszerűség kényszerítő hatására — olyan vízgazdálkodási modellt állítottunk fel, mely viszonylag rövid idő alatt — az automata mérő és táv jelző rendszer adatait rendszerezi, — a rendszerezett adatok alapján az idő múlásával (az árhullám terjedésével) mind jobb és jobb előrejelzést ad, — a terület tározórendszerének kiépítése után a tározók vízkormányzásával — figyelembe véve a vízhasznosítási igényeket is — a legkedvezőbb lefolyási viszonyokat alakítja ki, ill. a legkedvezőbb beavatkozásra ad megoldást. 2. önszabályozó modell A vízgyűjtőkön lejátszódó lefolyási folyamatokkal a vízrendszer bizonyos — meghatározott minőségű és számú — paramétereit mérni és távjelezni tudjuk, ezek az információk alapján előrejelzést tudunk készíteni. Az előrejelzésben véletlen hatás érvényesül, melyet az ad, hogy — az inhomogén vízgyűjtőt nem kielégítő sűrűségű mért adattal jellemezzük, — ós a mórt adatokra felállított fizikai, matematikai kapcsolatok nem kielégítő megbízhatóságúak. Az előrejelzésben levő véletlen hatást visszacsatolt rendszerrel szűrhetjük ki fokozatosan. A rendszer kétféle információhalmazra épül: — az alapadatokra, melyek alapján készül az előrezés, — kontrolladatokra, melyek alapján az előrejelzést korrigáljuk. A visszacsatolás lényege tehát, hogy a rendszer alapadatai (pl. csapadékadatai) alapján készített előrejelzéseket összevetjük a rendszer konlrolladataival (pl. víz hozamadatokkal), az összehasonlítás alapján kapott információkat „visszacsatoljuk" az előrejelzést adó alapprogramhoz, az információk alapján korrigáljuk az alapprogramot. A visszacsatolás nyilvánvalóan minden egyes kontrolladat * Középdunavölgyi Vízügyi Igazgatóság, Budapest. beérkezése után megismétlődik. Ha a visszacsatolás automatikus (pl. a számítógép program szerint végzi), akkor önszabályozó rendszerről beszélünk. Az előrejelző vízgazdálkodási modell tehát dinamikus programra épül, amely az idő múlásával mind jobb és jobb előrejelzést ad. Az önszabályozó rendszer használhatóságát alapvetően meghatározza a vázolt dinamikus program konvergenciája, azaz, hogy a fokozatosan javuló előrejelzés milyen időelőny mellett ér el az operatív beavatkozás által meghatározott tűrési sávba (Zagyva—Tarna rendszerében 10—30 cm vízállásdifferencia által meghatározott vízhozam intervallum) (2. ábra). Modellünket akkor tekinthetjük kielégítőnek, ha a Felső Zagyva Jobbágyi alatti, valamint a Tarna Verpelét alatti szakaszára 24 óra időelőny mellett biztosítható, hogy az előrejelzett érték (vízállás) a tényleges érték (várható érték) Í15 cm-es vízállássávjába essen. A vízrendszer tározórendszerének kiépítésével az operatív beavatkozások határa a vízrendszerben feljebb tolódhat (1. ábra) az egyes tározók szelvényéig. Az operatív beavatkozások határa feletti területen az időelőny rövidsége miatt csak a mentési munkálatokhoz szükséges riasztásra alkalmas a modell. Vízgazdálkodási modellünk alapvetően öt részmodellből épül fel (?>. ábra): — A lefolyási modell (M. h; M. 2. modellek); a térben és időben változó csapadék terhelés (alapadatok) hatására kialakuló, időben változó lefolyást (vízhozamidősort) határozza meg a vízrendszer fontosabb szelvényeiben, felhasználva a lefolyást befolyásoló mért paraméterek értékeit (pl. talajnedvesség, hőmérséklet stb.). Az M. 1. modell a záporból, míg az M. 2. modell a hóolvadásből származó lefolyást határozza meg. — Az I. javító modell (M. 3. modell) az árvíz vonulása alatt a visszacsatolást végzi, tehát a lefolyási modell által adott előrejelzéseket összehasonlítja a ténylegesen mért és távjelzett vízhozamadatokkal, majd az előrejelzést a teljes rendszerre javítja. Minden újabb kontrolladat (mért vízállásadat) alapján ismételten, automatikusan javítja az előrejelzést. — A vízkormányzó modell (M. 4. modell) a tervezett tározórendszer folyamatos kiépítése közben lép életbe: a javított előrejelzés alapján utasítást ad a tározók kormányzására úgy, hogy a legkedvezőbb lefolyást biztosítsa. — Az optimalizáló modell (M. 5. modell) a szükséges intézkedések gazdaságossági mérlegelését végzi, s megoldást ad a legkedvezőbb beavatkozásra (pl. vésztározók megnyitására stb.). — A II. javító modell (M. 6. modell) az árvíz utáni kiértékelést, a dinamikus program paramétereinek fokozatos korrekcióját végzi. A korrekciónak igen fontos szerep jut, ha figyelembe vesszük, hogy a területre elkészített jelenlegi modell igen kevés és nem kielégítő minőségű adat felhasználásával készült.