Hidrológiai Közlöny 2012 (92. évfolyam)

3. szám - Széles Borbála–Torma Péter–Hajnal Géza: A Bükkös-patak vízgyűjtőjének hidrológiai vizsgálata

42 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2012. 92. ÉVF. 3. SZ. t (min) 5. ábra: 2006 májusában levonuló árhullám számított vízhozam-idősora. 2.4. Egységárhullám-kép előállítása Az egységárhullám előállításának kiindulási adatait a 2010. májusi árhullám fent leírt módon számított 15 perces vízhozam és az OMSZ-től kapott órás csapadék adatsorok képezték (6. ábra). Azért esett erre az árhullámra a választás a 14 árhullám közül, mert egyrészt 4 mm-t meghaladó, jelentősebb csapadékmennyiség csak ekkor esett (2008 májusában 11 mm volt a maximum, de ekkor időben az árhullám megjelenése túlzottan eltoltan követte a csapadékot), másrészt az árhullám tetőzése is időben megfelelő módon jelentkezett ebben az időszakban. 40 35 A vizsgált időszakban az árhullámot kiváltó csapadék és az árhullám megjelenése is 2010. május 15-17. között történt. Árhullámot kiváltó csapadéknak, a 2010.05.15-én 1417 óráig tartó minimális mennyiséget (előkészítő csapadék) nem számítva, a 17-24 óráig lehullott csapadék mennyiség számít. Az első négy órában összesen 24,3 mm, a rákövetkező négy órában 21,2 mm hullott le. Ez összeadva 45,5 mm. Tehát a lefolyásképző csapadék meghatározásakor az első négy órát (24,3/45,5=) 0,53-as, a második négy órát (21,2/45,5=) 0,47-es súllyal vettük figyelembe. Az árhullám szeparáláskor az oszcilláló egységárhullámgörbét kézzel közelítőleg kiegyenlítettük. A vízgyűjtő felszín alatti tulajdonságairól nem sok információval rendelkeztünk, emiatt az árhullám kezdetének időpontját a felszín közeli lefolyás végével kötöttük össze. A vonal alatti terület reprezentálta a felszín alatti lefolyást, illetve a vonal és az árhullám görbéje közötti terület a lefolyásra kerülő vízmennyiséget. A lefolyásra kerülő vízmennyiség számításakor a lefolyt vízhozam értékeket összegezhettük (73,2 m

3/s), az időtengely sűrű beosztása miatt. Az így kapott vízhozam összeget 4-3600 s-mal felszorozva, megkaptuk a lefolyt vízmennyiséget (a görbe alatti területet „téglalapok" összegzésével közelítettük). A lefolyási rétegvastagság a kapott 105 4080 m

3 és a terület (33 km

2) hányadosaként 31,94 mm-nek adódott. Ezután a hatékony csapadékot súlyozással számíthattuk h,=0,53-31,94=16,9 mm, h

2=0,47-31,94=15,0 mm. Az egységárhullám ordinátái a két hatékony csapadékmagassággal már könnyen számíthatók, a klasszikus módszer göngyölítéses eljárásával. Az ordináták között több is negatív értéknek adódott. Ezt ábrázolva egy időben „pulzáló" grafikont kaptunk, amelyet kézzel kiegyenlítettünk. A 7. ábra a kiegyenlített egységárhullám-képet mutatja. 1,2 05.15 05.18 05.21 05.24 6. ábra: 2010. május csapadék és számított vízhozam adatai A számított vízhozam nagyságrendi helyességét Chézyképlettel ellenőriztük, mivel ez a hozam a vízhozam-görbén már nem szerepel, azon extrapolációt kell végezni. Ebben a tartományban a görbe meredeksége kicsi, így az extrapoláció nagy bizonytalansággal jár. A vízmércénél egy vízhozam mérés alkalmával mederfelvételt is végeztünk (a meder méretei adottak voltak: trapéz alakú kiépített meder 60 cm széles fenékkel, 1,3-as rézsűhajlással, 2,18 m-es maximális vízmélységgel). Az esést egy Bükkös-patak geodéziai felméréséről szóló diplomamunkából (Hubina Máté, 2010) kerestük ki, amelyben a felmérés a torkolattól számítva csak a 2+260 szelvényig teijedt, 10,15 %o-es eséssel, de nagyságrendileg ez az érték a körülbelül 2 km-re lévő vízmércénél is elfogadhatónak mondható a helyszíni bejárások alapján. A képletben a simasági együttható értékét k= 35 m

1 /

3/s-ra becsültük. A vízhozam így 24,81 m

3/s-nak adódott, amely egyezik az általunk számított 25 m

3/s-mal. A 2010. májusi árhullám egy 12 napos idő-intervallumot ölel fel, így a kezelhetőbb számolás érdekében 4 órás egységárhullám előállítása mellett döntöttünk. 24 32 40 48 56 Idő (h) 7. ábra: Kiegyenlített, 4 órás egységárhullámkép, 2010. május. 3. A lefolyás számítása HEC-HMS modellel A HEC-HMS (Hydrologie Engineering Center's Hydrologic Modeling System) csapadék-lefolyás folyamatok szimulálására kifejlesztett vízgyűjtő modellező szoftver, amelyet a HEC már több mint 30 éve fejleszt. Fa alakú vízgyűjtő hálózattal rendelkező vízgyűjtő terület esetén számos hidrológiai és hidraulikai számítási módszer közül választva szimulálható a csapadék-lefolyás folyamata. A HMS modell fő részei: vízgyűjtő modell, meteorológiai modell, a bemeneti adathalmaz megadása, a model Iparaméterek beállítása. A vízgyűjtő (basin) modell fizikailag reprezentálja a vízgyűjtő területet. Többféle hidrológiai egység variálásából, összekapcsolásából tevődik össze (részvízgyüjtő, vízfolyás, gyűjtő, forrás, kifolyás, tározó, elvezető csatorna), melyek közül hármat alkalmaztunk a Bükkös-patak modelljében (részvízgyüjtő, vízfolyás, gyűjtő). A 8. ábra egyszerűsített vízgyűjtőt és a használt hidrológiai egységeket szemlélteti.