Hidrológiai Közlöny 1997 (77. évfolyam)

1-2. szám - 3-4. szám - 4. szám - Prékopa András–Bosznay Ádám–Szántay Tamás–Zsuffa István: Folyók vízjárásának elemzése

] 170 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 1997. 77. ÉVF. 3. SZ. pereniföltételei alakítják ki. A perenifóltételek végtelen sok eleme azonban az „a priori" determinizmus elvén álló analitikus elemzés lehetőségét kizárja. A szerkezet csak az észlelt jelenség vizsgálatával „a posteriori" írható le. A struktúra leírásához az ismeretlen és végtelen bonyolult geometriájú rendszert egyszerű szerkezetű, de adaptálható, illeszthető modellekkel kell helyettesíteni. E modellek fizikai képe alig van közelebb a természet ismeretlen rendszeréhez, mint Leonardo XVI. századi modellje. A modell gyakorlati alkalmazása során azonban nem a fizikai kép realitása, hanem numerikus kezelhetősége a döntő tényező. Valamely vízfolyás vízjárásának a sztohasztikus folyamatát leíró vízhozam-idősor (/. ábra) tehát nem a vízhozam értékek véletlen egymásutánja (azaz szerkezet nélküli fehér zaj folyamat). Sőt a napi vízhozamok adatai, még az idősorok vizsgálatánál - a hidrológiában például havi vízmennyiségek elemzésénél - sikerrel alkalmazott, bonyolultabb ARMA, ARIMA módszerekkel sem vizsgálhatók. Tudomásul kell vennünk, hogy a természetes vízfolyások vízhozam-idősora nem egyszerű Észlelt skaláris mennyiségek, például vízhozamok egymásutánja, hanem árhullámok és kisvízi időszakok időfuggvényeinek egymáshoz kapcsolódó véletlen sorozata. v kettős lineáris / V tározó / 2. ábra Az árhullámok alakját a kiváltó hatékony csapadéknak (azaz a csapadék fólszínen lefolyó részének) véletlen jellegű intenzitása, időtartama valamint a vízgyűjtőterületnek a fbiszíni összegyülekezését szabályozó geometriája határozza meg. A kisvízi időszakok fölszín alatti vizekből származó vízhozamainak időbeli változását a megcsapolt rétegen belüli nyomás és potenciálviszonyok szabályozzák. A nagy kiterjedésű tározóterek a csapadék intenzitásának a változását kiegyenlítik. Ennek megfelelően a kisvizek hozama jellegzetes kiürülési folyamattal írható le. Az összegyülekezés jelenségének a leírása évtizedek óta használt lineáris transzformációnak, az úgynevezett pillanatnyi egység-árhullámképnek hidraulikai modellje k darab, sorbakapcsolt x paraméterű lineáris tározó „kaszkádja" (Nash, 1958). A kisvizeket jellemző exponenciális apadási görbe pedig egyetlen, a paraméterű lineáris tározó kiürülésével modellezhető (Roche, 1962). Az egyetlen szelvényben észlelt vízhozam-idősor elemzése mellett a vízjárás vízfolyás hossza menti alakulásának folyamatát is jellemezni kell. Az árhullámok folyóhossz menti transzformációját jellemző egyik eljárás, az úgynevezett Muskingum transzformáció olyan kétparaméteres lineáris tározóval modellezhető, amelynél a prizmatikus tározóban tárolt víz nemcsak a belső kifolyó, de a hozzáfolyó víznek is a lineáris függvénye (Mc. Carthy, 1952). a vízfolyásokat tápláló folszín alatti vizek folyóhossz menti változását leíró redukált kisvízi vízhozam hossz-szelvény pedig n darab párhuzamosan kapcsolt a paraméterű tározóval modellezhető. Végeredményben a vízjárás strukturált sztohasztikus folyamatának szerkezetét leíró négy idő-invariáns függvényt az 1. táblázatban, a függvényeknek megfelelő modellt a 2. ábrán foglaljuk össze.