Hidrológiai tájékoztató, 2012

DIPLOMAMUNKA PÁLYÁZATOK - Hangyál András: A 2.37. sz. ártéri öblözet lokalizációs tervének fejlesztése 2D modellezéssel

sával írják le. Előnye a 2D modellhez képest kisebb adatigény és a gyors eredmény. Alkalmazhatósága a hazai töltésezett ártéri öblözetekben korlátozott, mivel az elöntés terjedése 2D-s jellegű, általában nem jellemezhető egyetlen hossztengellyel. 2.3. 2D hidrodinamikai modell. Az elöntés fizikai folyamatát jobban közelítő modell, a vízmozgást (a mélység mentén integrálva) vízszintes síkban, a teljes impulzusegyenlet megoldásával számítják. A domborzati és a simasági viszonyok területi eloszlása közvetlenül leképezhető. A pontosabb fizikai modellezésnek az ára a jelentős adatigény és a részletes szimuláció futtatásának időigénye. Az öblözet sajátosságait figyelembe véve a 2D hidrodinamikai modell mellett döntöttem. A modellezésre a FLO-2D nevű programot használtam, a Bajai Eötvös József Főiskola licencével. 3. A 2.37. sz. öblözet Digitális Terep Modellje és a modellezéshez használt árhullámkép 3.1. Adatforrások, adatok előállítása. Az öblözet DTM-jét a vízügyi térképszerverről letöltve az ÉKÖVÍZIG (2012.01.01. óta ÉM-VIZIG) Informatikai Osztálya bocsátotta rendelkezésemre, miként a terület 2005-ös orthofotóit is. A modelltér felépítéséhez szükséges további adatokat az ÉKÖVIZIG Gyöngyösi Szakaszmérnökségén fellelhető dokumentációkból gyűjtöttem össze. 4. A FLO-2D - a modellezésre használt program A kereskedelmi forgalomban kapható program nyílt felszínű vízmozgások és hordalékszállítás modellezésére alkalmas. Négyzetrács háló celláiban számítja diszkrét időpillanatokra a vízborítás magasságát és a víz sebességét. Komplex hidrológiai-hidraulikai szimulációk végezhetők vele. A teljes hidrodinamikai egyenletek megoldására első lépésben a diffuz-hullám közelítéssel határozza meg a sebességet a cellák közötti szintkülönbség és a Manningféle összefüggés alapján, s ezzel a közelítő sebességértékkel a Newton-Raphson-módszert alkalmazva jut a kellő pontosságú sebesség értékhez. Az időlépések 0,1-tői 30 másodpercig változnak (kezdeti érték 1 mp), a számítások stabilitásának biztosítására. A térfogat-állandóság jó jelzője a stabilitásnak. A beviteleknek (befolyás és csapadék összege) és a kiviteleknek (területi- és csatorna-tározódás, beszivárgás, evapotranspiráció és kifolyás összege) egyenlőnek kell lennie. Ha a bevitelek és a kivitelek különbsége kisebb, mint a bevitel 0,001 %, a szimuláció jónak tekinthető. Az egyes cellák sokféle paraméterrel rendelkezhetnek. Magasság, Manning-féle érdesség, beszivárgási tényező, területcsökkentési tényező (pl. a cellán álló épületek alapterülete nem kerül elöntésre), lehet a cellán burkolt felület (Street), vízlevezető csatorna - többféle keresztmetszettel, gátelem - vízfolyási akadály (Levee). A gát lehet stabil, vagy instabil (pl. meghágás esetén elmosással tönkremenő). A cellában lehet vízbefolyás (Inflow) és vízkifolyás (Outflow). A víz forrása lehet csapadék (Rainfall) és/vagy vízhozam-adatokkal jellemzett vízbevitel (Inflow with Hydrograph). 5. Modell futtatások, kiértékelés, grafikus megjelenítés A modell segítségével meghatározható a hullámfront érkezésének időpontja, a maximális vízborítás mértéke és bekövetkezésének időpontja, vízborítási tartósságok, levonulás várható időpontja. A modellezés fontos lépése a modell kalibrálása. Az elöntési modell érdességi kalibrációja céljából a 2.42. sz. Borsóhalmi öblözet elöntési szimulációját hasonlítottam össze az 1999-es és 2010-es elárasztások (Tarna árvízcsúcs-csökkentő vésztározása) során nyert adatokkal. Megállapítottam, hogy a Manning-féle érdességet 0,2, illetve 0,3 értékkel felvéve az elöntés sebessége és területe nem változik jelentősen, így a 2.37. sz. öblözet elöntési modelljében az időelőny szempontjából kritikusabb, ezzel nagyobb biztonságra szorító 0,2-es értékkel számoltam. A modell segítségével a vizsgált öblözet bármely pontjában, bármely időpillanatra interpolációval előállíthatók a szükséges adatok. A modelltér georeferáltnak tekinthető, az elöntési kép orthofotóval kombinálható. Lehetővé válik a víz levonulásának nyomon követése, meghatározható a településeket fenyegető elöntés mértéke és várható ideje. Az orthofotók viszonylag aktuális (jelenleg 2005-ös) településképet mutatnak, szemben a rendelkezésünkre álló 1:10 000 léptékű topografikus térképekkel, melyek az 1980-as évek állapotát rögzítik. Végkövetkeztetés A szimulációk szerint a mértékadó szakadási helyekről induló árhullámok levonulása térben és időben távolról sem hasonlít az 1979-es lokalizációs tervben leírtakkal. A vasútvonal, mint lokalizációs vonal, elfogadható, de a régi Tisza gátnak a védelme nem látszik ésszerűnek. A tervben közölt kazetta feltöltődési idők gyakorlatilag nem értelmezhetők, mivel a víz útja pl. az 1. sz. szakadási helytől az 1. sz. kazettáig kb. 23 km-es, a modellben számolt elérési idő meghaladja a 120 órát. A Borsóhalmi-öblözet 2010-es elöntési határai és a megnyitási helyek Az öblözetben található települések védelme szempontjából nagy jelentősége lehet a (mind részletesebb) modellezéssel kapott adatok elemzésének. Pl. Tamabod község az 1. sz. szakadási helyen bekövetkező árvízi katasztrófa esetén eséllyel védheti meg a területét, ha felkészül egy lokalizációs terelőfal kiépítésére (anyag, eszközigény, szükséges létszám védekezési tervben szerepeltetésével). 30