Hidrológiai tájékoztató, 2011
ÁLTALÁNOS VONATKOZÁSÚ CIKKEK - Zsóri Edit: Hullámtéri beépítettség nagyvízi áramlási viszonyokra kifejlesztett hatásának numerikus modellvizsgálata
Hullámtéri beépítettség nagyvízi áramlási viszonyokra kifejtett hatásának numerikus modellvizsgálata ZSÓRI EDIT Előzmények Az elmúlt évtizedben több extrém méretű árviz vonult le a Tiszán vagy mellékfolyóin, amelyek jelentős anyagi kárral jártak és felhívták a figyelmet az árvízvédelmi fejlesztések fontosságára és arra, hogy különös hangsúlyt kell fektetni a hullámterek árvíz leveztető képességének számszerűsítésére, vizsgálatára. Bevezetés A hullámtéri beépítettségnek jelentős hatása van nagy vízi áramlási viszonyokra. A 2010-es Tudományos Diákköri Konferenciára készített munkámban azt vizsgáltam, hogy milyen módszerrel tehető pontosabbá a hullámtéri beépítettség hatásának leképzése kétdimenziós numerikus modellezési feladatokban. Az elmúlt évtizedben több tanulmány is foglalkozott városi környezetre készitett kétdimenziós hidraulikai modellekkel. Ezek közül emelnék ki párat, amelyeket az alábbiakban sorolok fel. Julien et al. 2006-ban megjelent tanulmánya szerint a városi környezetre a nagy-felbontású modellek alkalmazása egy lehetséges alternatíva, mert a beépített területek leírásához megkívánt részletességű háló problémája áthidalható a porozitás figyelembevételével. Munkájukban egy kisminta és egy numerikus modell párhuzamos alkalmazásával mutatták ki a beépítettség hatását az áramlás leírása során. A porozitás fogalmát először Hervout et al. (2000) és Delfina et al. (2004) mutatták be. Hervouet et al. tanulmánya a terepakadályok jelenlétét, úgymint épületek, magas fák, két módon vette figyelembe, porozitás beépítésével a leíró egyenletekbe és Manning-féle k simasági tényező paraméterezésével, majd ezeket tesztfeladaton alkalmazták. A kétféle leírási mód a tesztek alapján jól alkalmazhatónak bizonyult. A beépítettség áramlási viszonyokra kifejtett hatásának kifejezésére további lehetőséget fogalmazott meg Néelz és Pender, 2006-ban megjelent cikkükben. Ok nagyon részletes lézerszkennelések (LIDAR) alapján, ártéri elöntések esetén vizsgálták az épületek hatását. Az általam használt numerikus modell nem képes a porozitás figyelembevételére, ezért én a beépített területek zónaként való definiálásával, egy makroérdesség értékkel való jellemezésével dolgoztam, amellyel a kiválasztott üdülőterületen lévő épületek okozta energiaveszteséget vettem figyelembe. A különböző hullámtéri beépítettségek esetén az épületek geometriájának pontos leképzésével, és így egy nagyon finom felbontású rácshálóval a terepakadályok visszaduzzasztó hatásának elemzését végeztem el egy kisméretű mintaterületen. A kapott eredményekből Manning-féle k simasági együtthatókat számítottam vissza, amelyek már nagyléptékű és így durvább felbontású valós feladatokban megalapozottan alkalmazhatók a beépített területek összefüggő zónaként való figyelembevételére. A vizsgált terület Az általam vizsgált terület a Tisza folyó 175,5-178,2 fkm közötti folyószakasza, amely Szeged város közigazgatási területén található. A vizsgált Tisza szakasz 177,0 fkm szelvényénél baloldalról torkollik be a Maros folyó, ezt a 2D modellezési feladat során vettem figyelembe. Az alkalmazott numerikus modell ismertetése A hullámtéri vízszállításra vonatkozó előzetes vizsgálathoz, illetve a kiválasztott mintaterület (üdülőterület) beépítettségének az áramlásra kifejtett hidraulikai ellenállásának meghatározásához a DHI cég MIKE 21 FM szoftverét használtam (DHI 2009a, 2009b). Numerikus megoldás A MIKE 21 FM modell használatával a kiválasztott terület háromszöghálóval került lefedésre, majd az áramlást leíró egyenletek e rácshálón vannak megoldva véges térfogat módszerrel. A vízszint és fajlagos vízhozam területi eloszlását így véges felbontással, a területet lefedő rácsháló celláin határozza meg. Az időbeli alakulást is véges lépésközzel, diszkrét időszinteken képezi le (DHI 2009b). Peremfeltételek A számítási tartományt az előzetes, nagyléptékű vizsgálatok során a Tisza folyó 175,5-178,2 fkm közötti folyószakasza és a hozzátartozó hullámtér, valamint a Maros folyó torkolattól mért kb. 1 km-es folyószakasza és hullámtere képezi. A határvonalra eső cellaoldalak zárt peremnek vannak tekintve, ahol a merőleges fajlagos vízhozam nulla. Az előzetes vizsgálatok részeként háromféle határfeltétel rendszerrel dolgoztam: az eddig mért legnagyobb vízállást produkáló 2006-os árvízszinttel, illetve a 2000es és 1999-es árvízi eseményekkel. Mindhárom esetben vízhozam típusú peremfeltételt (Q Tisz a és Q Maro s) adtam meg a befolyási szelvényeknél: a Tisza 178,2 fkm-nél és a Maros 1,5 fkm-nél, valamint vízszint típusú peremfeltételt (z Tisz a) a kifolyási szelvényben a Tisza folyó 175,5 fkm-nél. Ezeket a peremfeltételeket az 1. táblázatban foglaltam össze. 1. táblázat. Az előzetes vizsgálathoz használt peremfeltételek 2006 2000 1999 Qtísz* — 2761 m 3/s 2788 m 3/s 2315 m 3/s QMaros 778 m 3/s 522 m 3/s 276 m 3/s ^Tisza 83,98 m 83,18 m 81,96 m 75
