Hidrológiai Közlöny, 2019 (99. évfolyam)

2019 / 2. szám

28

társai 2018). Az egyre nagyobb felbontású és rövidebb visszatérési idejű űrfelvételek feldolgozása révén jelentősen javult a jelenség dinamikájának nyomon követése, a nyílt vizes és átnedvesedett területek lehatárolása, továbbá a veszélyeztetettség tapasztalati térképezése (Csendes és Mucsi 2016, FÖMI 2017, URL1). A nagy mennyiségben elérhetővé váló környezeti adat pedig lehetővé tette a belvíz hatótényezőinek térinformatikai szintézisét, aminek kiemelkedő példája az országos léptéken alkalmazott komplex belvízveszélyeztetettségi valószínűség térkép (Bozán és társai 2018). A Mezőgazdasági Parcella Azonosító Rendszer (MePAR) és a Komplex Mezőgazdasági Kárenyhítési Rendszer (KMKR) által nyilvántartott támogatási és kárenyhítési igénylések pedig a belvízhez köthető mezőgazdasági károk feldolgozásában jelenthetnek támpontot.

A három felsorolt szakterület eredményei kedvező feltételeket biztosítanak a matematikai modellek egyre szélesebb körű alkalmazásához. Ez a belvíz esetén fontos fejlemény: a jelenség soktényezős, bizonytalanul mérhető, így a korrekt numerikus leírása során az adatellátottság és a technikai feltételek jelentik az egyik fő kihívást. Ugyanakkor a térben osztott, folyamatalapú hidrológiai modellezés ígéretes kutatási irány is: egyesíti a statikus térképi és dinamikus vízmérleg alapú módszerek előnyeit, továbbá új lehetőségeket biztosít a kockázattérképezéshez és a különböző tervezési variánsok, forgatókönyvek elemzéséhez is {Kozma és társai 2013).

Folyamatalapú modellek

A belvíz folyamatalapú, részletes térbeli vizsgálatára több, a hazai gyakorlatban elterjedt szoftver merülhet fel. Ilyenek pl. a^HEC-HMS (US ACE 2000), a HYDRUS (Simunek és társai 1998), a MODFLOW (McDonald és Harbaugh 1988) vagy a SWAT modell (Whittaker és társai 2010). Ezek alkalmazása egyes hidrológiai - és kapcsolódó vízminőségi - részfolyamatok jobb megértéséhez kifejezetten hasznos lehet, azonban a belvíz esetén összességében mégis jelentős kompromisszumot és elhanyagolásokat jelent. A HEC-HMS és a SWAT erőssége elsősorban a felszíni folyamatok, a párolgás, csapadék-összegyülekezés és mederbeli vízmozgás leírása. Mivel a működésük térbeli alapja a részvízgyűjtő/hidrológiai válaszegység, így nem képesek közvetlenül figyelembe venni a felszínen időszakosan kialakuló elöntések lefolyásra gyakorolt hatásait, továbbá a talajvíztükör térbeli változásait. A HYDRUS modellcsalád egy, két, vagy háromdimenziós változata a telítetlen talajokban végbemenő szivárgási folyamatok részletes elemzését teszi lehetővé. Segítségével vizsgálható pl. a talaj adottságok és a talajművelés hatása a felszíni vízborításra belvizes területen (Farkas és társai 2009, Kozma és társai 2014) vagy vizes élőhelyeken (Acs és Kozma 2017\ Decsi és társai 2017). Ugyanakkor dimenziószámtól függetlenül a HYDRUS csak egy-egy talajszelvényre, illetve lokális léptékre korlátozódik, emellett a felszíni és mederbeli összegyülekezés leírására nem használható. A MODFLOW algoritmusra épülő szabad és kereskedelmi szoftverek a talaj- és rétegvíz mozgások széleskörű számítására képesek, így például folyók, drénrendszerek és állóvizek is megadhatók külső, előre definiált peremfeltételként. A belvíz szempontjából mégis alapvető hátrányt jelent, hogy ezek figyelembevétele nem

dinamikusan történik, továbbá a MODLFOW nem kezelni a felszíni lefolyást.

Ezek a hiányosságok nem csak a síkvidéki elöntések, hanem más hidrológiai folyamatok leírása során is korlátot jelentenek. Ezért az elmúlt 10-15 évben komoly törekvések történtek a különböző részfolyamatokra, közegekre kidolgozott nagy múltú modellek integrációjára (pl. HYDRUS-MODFLOW, Twarakavi és társai 2008, HECRAS-MODFLOW, Rodriguez és társai 2008, SWATMODFLOW, Kim és társai 2008).

Integrált hidrológiai modellek

A fent említett fejlesztések mellett is megállapítható, hogy a belvízre jellemző tér- és időbeli változások teljeskörű szimulációjára az osztott paraméterű, integrált hidrológiai modellek (rövidítve IHM, Daniels és társai 2011) a legalkalmasabbak. Az ilyen típusú modelleket eleve azzal a szándékkal dolgozzák ki, hogy velük a hidrológiai körforgás folytonos kölcsönhatásban levő elemeit vízgyűjtő léptéken, szinkronizáltan, a felhasználó manuális beavatkozása nélkül lehessen vizsgálni. Az IHM-ek algoritmus szinten kapcsolják össze a területi jellegű (csapadék, intercepció, evapotranszspiráció, felszíni lefolyás, ill. felszín alatti vízmozgás a telítetlen és telített zónában) és a mederbeli folyamatok hidrológiai-hidrodinamikai leírását. Az egy-, két- és/vagy háromdimenziós alapegyenletek kapcsolt numerikus megoldásával jellemzően grid-sorozatok, hossz-szelvények és idősorok formájában nagy menynyiségű, térben és időben változó, illetve aggregált vízháztartási adat áll elő. Az eredményként kapott állapotváltozók és vízforgalmi elemek tipikusan: felszíni tározás (-vízborítás) és lefolyás, növényi intercepciós tározás, evapotranszspiráció, beszivárgás és talajnedvesség, felszín alatti szivárgás és nyomáseloszlás (-talajvíztükör), mederbeli vízszintek, vízhozamok, felszín-meder és talajvíz-meder vízforgalom. A modellek több esetben tartalmaznak a vízmennyiségi számításokra épülő eróziós és vízminőségi modulokat is. A nemzetközi irodalomban számos példát találhatunk szabad hozzáférésű vagy kereskedelmi forgalomban levő IHM-ekre. Néhány példa:

• Szakirodalmi áttekintést adó cikkek: Spanoudaki és társai (2009), Fatichi és társai (2016)

• Integrated Hydrologic Model (InHM): VanderKwaak és Loague (2001)

• LISEM modell: De Roo és társai (1998)

• MIKE SHE modell: Graham és Butts (2006)

• PAWS modell: Shen és Phanikumar (2010)

• WateRisk modell: Koncsos (2011), Kozma és Parditka (2011)

Az eltérő célokra kidolgozott algoritmusok közül csak néhány képes a belvízre jellemző sajátos elvárásoknak megfelelni. Ilyen hidrológiai-hidraulikai kritériumot jelent többek között: fizikai megalapozottság; a felszíni és felszín alatti vizek explicit, cellaalapú leírása; a felszíni öszszegyülekezés során a vízborítás, míg vízfolyásokban a hurkos, szárazra kerülő medrek kezelése; műtárgyak (átereszek, szivattyúk, zsilipek) figyelembevétele; a mederfelszíni víz és a meder-felszín alatti víz kapcsolatok leírása. A gyakorlati felhasználás pedig további számításiHidrológiai Közlöny 2019. 99. évf. 2. sz.