Hidrológiai Közlöny 2001 (81. évfolyam)
4. szám - Bakonyi Péter: Magyar eredmények a numerikus hidraulika területén
Millenniumi konferencia, 2000. december 11-12 261 Magyar eredmények a numerikus hidraulika területén Bakonyi Péter Mára a numerikus hidraulika nagyon széles területe ölel fel Ezért a feladatot megosztottuk Józsa János egyetemi docenssel, aki a két- és háromdimenziós modellezésről ad tájékoztatást. A vízminőségi modellezéssel Jolánkai Géza foglalkozik. Jómagam a fennmaradó feladatot úgy próbálom megoldani, és a rendelkezésre álló rövid terjedelembe sűrítem, hogy néhány olyan iskolát emelek ki, amelyek sokat tettek a numerikus hidraulika magyarországi bevezetéséért. A szabad felszínű, nem-permanens áramlások modellezése az 50-es évek elején indult meg Isaacson, Stoker és Troesch munkája nyomán. Magyarországon mintegy, vagy inkább csak tíz évet kellett várni, amíg a számítógépek polgári alkalmazása lehetővé tette hasonló számítások elvégzését. Kozák Miklós nevét kell megemlíteni, aki a 60-as évek elején végezte az első számításokat az akkori "nagy számítógépen", az ELIOT 803-on. Érdekességképpen meg kell jegyezni, hogy 1 napnyi jelenséget 3 napnyi számítógépidő árán lehetett produkálni. Természetesen a módszerek és a számítógépek rohamosan fejlődtek és az 1964-66-os években már számos kiváló eredmény született a Bős-Nagymarosi Vízlépcső csúcsüzemével kapcsolatban. Ezen munkákra alapozva a BME Vízépítési Tanszékén Kozák professzor vezetésével kialakult az első, numerikus hidraulikával foglalkozó szakmai műhely. Rátky István, Horváth IÁSZIÓ és jómagam végeztünk érdekes számításokat a BNV-vel, a tiszai vízlépcsőkkel, a Barcs-Djurdeváci vízlépcsőkkel, a Kis-Balatonnal, a körösi szükségtározókkal kapcsolatban. A kezdeti kutatási eredmények s a gyakorlati alkalmazások megkoronázásaként Kozák Miklós megírta 1977-ben megjelent "Szabadfelszínű nem-permanens vízmozgások számítása" c. könyvét, megelőzve M. B. Abbott 1979. évi "Computational Hydraulics" és J. A. Cunge, F. M. Holly Jr. és A. Verwey "Practical Aspects of Computational River Hydraulics" c., 1980. évi könyvét. A nemzetközi irodalomban mindkét könyvet még ma is alapműként tartják nyilván. Kozák professzor müve magyar nyelven tárja az olvasó elé azt, amit a nem-permanens áramlásokról tudni kell. Az idő előrehaladtával egyre több modell jelent meg Magyarországon is. Érdekességként kiemelném a Varga István által készített modellt, amely a linearizált de Saint-Venant egyenleteket oldotta meg a Iaplace transzformáció segítségével, és a megoldás során ötvözte a szabályozáselmélet és a hidraulika legszebb részeit. A szabályozott vízszintü öntözőrendszerek modellezése során ért el kiemelkedő eredményeket. Talán határterületnek tűnik, de a hidrológusok is kacsintgattak a numerikus hidraulika felé. Kontur Istvánt, Szöllősi-Nagy Andrást és csoportját, s Hartha Pétert emelném ki, akik a Nash-kaszkád, a KalinyinMiljukov, s más modellek alkalmazásán keresztül jutottak el a diffúziós hullám modellezéséig. Munkájuknak köszönhetjük többek közt a ma is működő, és 2000-ben csillagos ötösre vizsgázó előrejelző modellünket. Nem lenne teljes a kép, ha nem említenénk meg két olyan programot, amelyek a 60-as évek vegén ill. a 70-es évek elején születtek. Bozóky-Szeszich Károly fejlesztette ki a vízellátó hálózatok hidraulikai viszonyainak számítására szolgáló programot, amely Darabos Péter kezelésében ma is jó szolgálatot tesz. íjjas István dolgozta ki az öntözőfürtök hidraulikai méretezésének elméletét, s ő készítette el a feladat numerikus modelljét is Mindkét program fontos szerepet játszott és játszik a mérnökhallgatók oktatásában és számos gyakorlati feladat megoldásában. Amíg a 60-as és 70-es években a BME volt a numerikus hidraulika egyedüli otthona, addig a 80-as években a VITUKI-ban is kezdtek újabb iskolák kialakulni. Először Somlyódy László vezetésével alakult meg a "Környezeti hidraulikai osztály", ahol rögtön a Balaton kétdimenziós modellezésével kezdtek el foglalkozni, de szép eredményeket értek el a Sajó és a Balaton modellezésével is. A 80-as évek közepén, részben a Környezeti hidraulika osztály munkáját vette át a Numerikus hidraulika osztály, amelynek vezetésével engem bíztak meg. Egy kicsi, de lelkes csapat próbálta az akkoriban megjelenő személyi számítógépek 64 kByte-os memóriáját minél jobban kihasználni. Ekkor már nem volt elegendő "csak árhullámot" számolni. Bognár Sándor a hordalékmozgás leírására tett kísérletet egy érdekes, "áramcsöves" hidraulikai modellben. Józsa János a markazi tározó gátjának átszakadása utáni hullám levonulását modellezte, ugyancsak ő szimulálta a győri szennyvíz elkeveredését a Mosoni-Dunában a bősi vízerőmű csúcsüzemének hatására. Gáspár Csaba nagyon hatékony algoritmust fejlesztett ki a vízminőségi paraméterek számítására. Jómagam a Paksi Atomerőmű hidegvíz-ellátásának biztonságát vizsgáltam egy közeli jégtorlasz kialakulása közben, illetve a dunakiliti duzzasztómű jégleeresztési problémáit tanulmányoztam. A 90-es években kezdtek általánosan elteijedni az 1D hidrodinamikai modellek. így a BME és a VITUKI központi szerepének megőrzése mellett új szereplők jelentek meg a palettán. A vízügy 2 Mike 11 (Dán Hidraulikai Intézet) szoftvert szerzett be, amelyeket Győrben és Gyulán helyeztek üzembe. A Bajai EJF oktatói a SOBEK (Delfti Hidraulikai Intézet), a VITUKI Consult dolgozó az ISIS (Halcrow Group) elnevezésű kereskedelmi szoftvert használták különböző feladatokra. A közelmúlt 1D modelljei közül ki kell emelni Rátky István modelljét, amellyel a Körös-völgyi szükségtározó üzemrendjét határozta meg. Az 1998-99-es tiszai árhullámok számítására jómagam állítottam fel egy matematikai modellt, amellyel egy esetleges töltésszakadás hatásait is modelleztem. Összefoglalóan megállapíthatjuk, hogy a magyar kutatók - a technikai lehetőségeik határáig - lépést tartottak a világon zajló 1D numerikus modellezéssel. Eredményeik mindvégig elérték a világszínvonalat. Ugyanakkor meg kell említeni, hogy a matematikai modellek lényegesen lassabban nyertek teret Magyarországon, mint a világ más tájain. Remélem, hogy a Tiszával kapcsolatos kutatási feladatok ismét legalább olyan szintre emelik a numerikus modellek ázsióját, mint ahol volt a BNV-vel kapcsolatos kutatások során. Irodalom: Isaacson, E. - Stoker, J. J. - Troesch, B. A. (1954): Numerical Solution of Flood Prediction and River Regulation Problems (Ohio-Mississippi floods), Report II, New York University, Inst. Math. Sei. Rept. IMM-NYU-205 Kozák Miklós (1977): Szabadfelszínű nem-permanens vízmozgások számítása, Akadémiai Könyvkiadó, Budapest Abbott, M B (1979): Computational Hydraulics; Elements of the Theory of Free Surface Flows, Pitman Publishing I.imited, London Cunge, J. A. - Holly Jr. F. M. - Verwey, A. (1980): Practical Aspects of Computational River Hydraulics, Pitman Advanced Publishing Program, London