Hidrológiai Közlöny, 2015 (95. évfolyam)
2015 / 4. szám - Rátky István: Módszer az árvízi szükségtározók térfogatának és vízkivételének hidraulikai méretezéséhez
RATKY I.: Módszer az árvízi szükségtározók 39 ’Tágas’ típusú generált árhullámok becslése Az 1999. évi H(t) viszonyítva a 2001. évihez kisebb intenzitású, laposabb, ezért ’Tágas’ típusúnak neveztük. Az 1999. márciusi, 7/max = 662 cm-es árhullám H> 550 cm-es tartományát egy 6-od fokú polinommal közelítettük. A polinom segítségével ’Tágas’ típusú //mas 7 = 800, 850, 870 és 890 cm-el tetőző H(t)T árhullámokat generáltunk. (A t alsó index a ’Tágas’ típusra utal.) A generált H(t)T árhullámokhoz tartozó generált Q(t)r jelleggörbéket az 1999. évi adott vízhozam jelleget közelítve határoztuk meg. Az adott (2(f)1999-et Q> 1800m3/s- os tartományban 6-od fokú polinommal közelítettük, majd ezt a polinomot alkalmaztuk a vízhozamidősorok előállításához. Elfogadva a becsült ’Normál’ alakú árhullámoknál kapott Qmax.N értékeket, a 6-od fokú polinom a- lapján határoztuk meg a ’Tágas’ típusú Q{t)j árhullámokat. Az 5. ábrán mutatjuk be a generált árhullámok H(t)r és Q(t)r idősorainak H > 800 cm-nél nagyobb szakaszát. Az összehasonlítás érdekében egy ’Normál’ típusú vízhozam-idősort, (Q_H&7OVt is feltüntettünk az ábrán. Az előkészítő munka után rendelkezésünkre állt 6 generált árhullám H(t) és Q(t) idősora. Fentebb már részletezett módon, ezekhez előállítottuk a Hma = 803 cm vízállás tartáshoz szükséges Q, ,„ax és Vigény értékeket. A Q, mi„ í!max és 3 Qtmax Qfh.maxx Valamint a 1 igény i !nm\ OS Vigény-Q/h.max kapcsolatokat a 6. ábrán szemléltettük. A kapott jellemzőket a 2. táblázatban foglaltuk össze. 2. táblázat. Generált árhullámoknál 803 cm vízállástartása esetén a tározóba bevezetett maximális vízhozam és a betározott vízmennyiség Hmax Q1hmax Típus Qt,max ... Yigény cm m’/sm7s íoW 850 4260 N 301 46 870 4379 N 426 79 890 4495 N 555 120 850 4262 T 234 70 870 4381 T 321 120 890 4497 T 402 175 Ha biztosítani akarjuk, hogy az 1997. évi 1 %-os, - az akkori MÁSZ-nak megfelelő - szintet ma csak 1 % valószínűséggel haladja meg a folyó alvízszintje, akkor egy ~100 106m3 térfogatú tározót és a vízbevezető műtárgy kapacitását -400 m3/s-ra ajánlott kiépíteni. A 6. ábra alapján látható, hogy ’Tágas’ típusú, 870 cm-rel tetőző árhullám érkezése esetén a kívánt - 803 cm-t 1 %-os valószínűséggel meghaladó - vízszint biztosításához több, mint 120 106m3 tározó térfogat szükséges, ugyanakkor a bevezetés kapacitásigénye csak ~320m3/s. Az 5. ábrán bemutattuk, hogy a ’Tágas’-nak minősített árhullámok valóban mennyire tágasak (a magas vízállások fölötti tartósságuk igen nagy). Tekintve az eddig előfordul nagyvízi árhullám alakokat (7 ábra), nem valószínű, hogy egy Hmax ~ 660 cm-rel tetőző árhullám alakja, 2 m-rel magasabban tetőző árhullámoknál is hasonló.(Ha csak a vízgyűjtőn és a lefolyásban drasztikus változást nem tételezünk fel.) A felvett magas vízállásoknál ilyen nagy tartartósság valószínűleg nem — vagy csak igen-igen ritkán — fordulhat elő. A ’Tágas’ típusú árhullámokra számított értékeket a kiépítendő mű jellemzőinek becslésénél kisebb súllyal vettük figyelembe. A feltételezett kiindulási adatok és a számítások alapján a -100 106m3-es térfogatú tározó és a ~400m3/s maximális kapacitásra kiépített — vízszinttartással üzemelő — vízkivételi mű a 3,1 %-ot meghaladó, de az 1 %-os valószínűséget meg nem haladó vízszinteket 803em-en tudja tartani, de az I %-nál ritkább előfordulású (-870 cm-nél nagyobb) árhullámok 803 cm feletti részéből csak V- 100 1 06m3-t tud betározni. Ez utóbbi e- setben a vízszinttartó-üzem ellenére az alvízben 803 cm-t meghaladó maximális vízállás fog kialakulni, melynek tetőző értéke ASM számítással határozható meg. Megjegyezzük, hogy a 6. ábrán látható pontsorok a- lapján nem szabad azt a következtetést levonni, hogy mindig ilyen szabályos (és lineáris) trendet kapunk. Ez az alkalmazott árhullám generálás és a Q,mia és V,gé„y értékek egyszerüsítet meghatározási módja miatt van így. A 2. ábra mutatja, hogy több árhullám és árhullám-típus esetén nem ilyen szabályos a változás. Fontossága miatt megismételjük', a vízkivételi mű számított vízszállító-képességének biztosításával, és ha a tározó-térfogat ehhez elégséges, el lehet érni 803 cm-es szint tartásával azt, hogy (Záhonynál) a ma érvényes 1 %-os árvízszint az 1970-es években elhatározott és azóta (nagyrészt) megvalósított töltésmagasságok mellett biztonsággal levonulhasson. Általánosítva', a Tisza teljes hazai szakaszán az 1997. évi 1 -%-os szintek tartását biztosítani képes tározó-térfogatokkal és a megfelelő' vízhozam kapacitásra kiépített vízkivételi-míívekkel el lehet érni, hogy a ma érvényes 1 %-os árvízszintek (BM 2014) töltésmagasítás nélkül levezethetők legyenek. Az 2014. évi 1 %-os és az 1997. évi 1 %-os szintek helytől függő különbsége miatt természetesen a helytől függ az, hogy hova mekkora tározót és vízkivételi kapacitást kell tervezni. Példánknál vízszint-tartásos üzem ideje alatt a folyóban a műtárgyhoz érkező árhullám maximális vízhozama 4000<xQß,max^4400m3/s között várható. Ezekhez a hozamokhoz múltbeli adatokra szerkesztett eloszlásfüggvény alapján megállapítható előfordulásuk valószínűsége. Az 1970-2004 évek adataiból becsült eloszlásfüggvény alapján ( Szigyártó 2015) a vízhozamok meghaladásának valószínűsége: p » 2 % és p ° ö / y=4000 ' {>=440(1 »0,95 %. Tehát vízhozamok tekintetében -2-0,95 % közötti meghaladási valószínűségű tetőzővízhozammal érkező árhullámokat tudja a kívánt célnak megfelelően kezelni a tározó. A vízhozam statisztikák bizonytalanságát hangsúlyozandó (ami nem a statisztikai módszerek bizonytalanságából, hanem az adatok hibájából ered) említjük meg, hogy az általunk hozzáférhető OVH (2014) a- datok alapján p <0,5% és p <0,1 %. 5. Általános megjegyzések, előnyök, hátrányok A mintapéldák eredményeivel kapcsolatban a következőket kell megemlíteni: — A bemutatott példákkal a módszer megértését kívántuk elősegíteni, nem volt célunk, - a rendelkezésre álló adatok mennyisége és minőség miatt sem - egy konkrét tározó tervezéséhez alapokat adni. — A példánknál egyszerűsítettük az NSM leglényegesebb lépését, az összetett tározási jelenség numerikus, determinisztikus szimulációját. A folyó, a tározó vala-
