Hidrológiai Közlöny 2009 (89. évfolyam)

1. szám - Pregun Csaba: Felszíni vízfolyások digitális hidrológiai modellezésének alkalmazása a vízminősítésben

PIUiGU^^^^elszínWízfol^so^iij^ 11 és digitális térinformatikai adatbank segítségével kiválasztott vizsgálati helyszínek a folyó magyarországi szakaszán helyezkednek el. A hidrológiai elemzések céljából olyan tipikus mintatereket választottam ki, ahol képviselve van felső folyás jellegű folyószakasz (Kismarja, Pocsaj és Bakonszeg), középső folyás jellegű szabályozott folyószakasz (Berettyóújfalu), illetve egy alsó folyás jellegű, szabályozott folyószakasz (Szeghalom) (/. táblázat). 1. táblázat: A vizsgált keresztszelvények topográfiai adatai Vizsgálati hely Vízrajzi nyilvántartási szelvények (VO) Folyó-kilométer (Fkm) Kismarja 145. 72,540 Pocsaj 136. 68,234 Berettyóújfalu 86. 43,352 Bakonszeg 68. 34,206 Szeghalom 14. 6,532 2.2. A hidrológiai modell megalapozása A HEC-RAS (Hydrologie Engineering Center-River Analysis System) interaktív használatra kifejlesztett integrált szoftver-rendszer, amely egy több modult felhasználó környezetben működik. A program kifejlesztője az US Army Corps of Engineers (USACE), Hydrologie Engineering Center (HEC). Egydimenziós, lineáris modell, amely a kétdimenziós keresztszelvények geokoordinátahelyes sorba rendezésével képes pszeudo-3-D-s (ál-3-dimenziós) absztrakción alapuló kép előállítására. A hidrológiai-hidraulikai adatokat a Hec-Ras modell a numerikus implicit véges differenciák módszerével számítja ki, a Preissman séma alapján. A bemenő adatok (a számított vízhozamok, a mért vízállások idősorai) a Vízügyi Honlapon található Közcélú Adatbázisból származnak. A HEC-RAS modell input alapadat-szükséglete: 1. A meder geometriai adatai (keresztszelvények, XY-Z EOV koordináták); 2. A meder-érdességi tényezők (Manning-féle n-koefficiensek) (Manning, 1890; Chow, 1959); 3. Határfeltételek: vízállás, vagy vízhozam, vagy vízhozam-görbe adatok (3. ábra). A vizsgált időtartamokra vonatkozó határfeltételeket (számított vízhozam-idősorok) a szeghalmi, berettyóújfalui és a pocsaji vízmércék-adatai alapján adtam meg. Medergeometriai adatok Mederérdességi adatok Hidrológiai határfeltételek 3. ábra: A hidrológiai modell input és output adatai Az adatbevitel első lépése a Berettyó vízrendszer vektoros modelljének elkészítése volt. A pontos adatbevitel és szemléltetés érdekében egy EOV-be transzformált ESRI ArcView shape-file adatréteget használtam. A keresztszelvények pontjainak X koordinátáit a GPS alappont és végpont között vettük fel. Ezen pontok koordinátáit áttranszformáltuk Egységes Országos Vetületi rendszerbe (EOV). Az Y (magassági) koordinátákat a Balti tenger feletti magasságban (mBf) adtuk meg. A hosszanti (Z) koordinátákat (a keresztszelvények egymáshoz viszonyított távolságát) a főmeder, a jobb és a bal part esetében is meghatároztuk. A koordináta-meghatározásokat a mérés pontosságának növelése érdekében szimultán módon két műszerrel hajtottuk végre (TRIMBLE Explorer és egy pontra állítható, stabil antennás terepi adatgyűjtővel kombinált JAVAD Legacy DGPS pozíciógyűjtés). A legnagyobb pontosságú JAVAD jelgyüjtését 500 kByte-ig (kb. 10 perc) végezve - 0,2 m pontosság érhető el, de a bázis és a mozgó (rover) vevő alkalmazásával a mérési pontosság centiméteres nagyságrendűvé emelkedett. Az alkalmazott rendszer a WGS-84 referencia rendszert alkalmazza, így az adatoknak az általunk használt EOV koordinátarendszerbe való transzformálása utófeldolgozással történt. A mérések részletes leírása Tamás és Lénárt (1999), valamint Tamás és Bíró (2001) munkáiban található. 2.3. Az értékelt hidraulikai jellemzők A medergeometriai adatok alapján a víztest alaktanilag jellemezhető az adott keresztszelvény esetében, egyben a leszármaztatott hidrológiai változók meghatározásához is szükségesek. A hagyományos alapadatok a geodéziai és hidrográfiai, valamint távérzékelési és térinformatikai módszerekkel egyaránt mérhetőek és ellenőrizhetők. A modellezett hidrológiai jellemzők az alábbiakban szerepelnek. Medergeometriai jellegű változók: - A vízszint tengerszint feletti magassága (m) mBf (Balti tenger feletti magasság) - Maximális medermélység (m) - Nedvesített keresztszelvény-terület (m

2) - Nedvesített keresztszelvény-kerület (Periméter) (m) - Víztükör-szélesség (m) - Hidraulikus sugár (m) = Nedvesített keresztszelvény-terület/nedvesített keresztszelvény-kerület - Hidraulikus mélység (m) = Nedvesített keresztszelvény-terület/víztükör-szélesség Az angolszász szakirodalom inkább a hidraulikus mélység fogalmát használja, a hazai a hidraulikus sugarat, ezért célszerű mindkét adatot bevonni az elemzésekbe. Széles vízfolyások esetében, amikor a víztükör-szélesség nagyobb, mint a maximális vízmélység 15—20 szorosa, azonosnak vehetjük a nedvesített keresztszelvény-kerületet (periméter = P) a víztükör-szélességgel (D), így a hidraulikus sugár megegyezik a hidraulikus mélységgel. A lefolyással kapcsolatos változók: Vízhozam (m

3/s): Mért, vagy a vízhozam-görbéből származó adat Jelentősége: a vízi élővilág és az ember sokféle használati és kockázati tényezője