A Magyar Hidrológiai Társaság XXXI. Országos Vándorgyűlése (Gödöllő, 2013. július 3-5.)
5. szekció. TERÜLETI VÍZGAZDÁLKODÁS - 11. Kozma Zsolt (BME) - Muzelák Bálint (Generalcom Mérnöki Kft.) - Koncsos László (BME): A belvízi jelenségek integrált hidrológiai modellezése - Tapasztalatok a Szamos-Kraszna közi mintaterületen
hidrológiai-hidrodinamikai számítások szükségesek. Az egyszerűsítés lehetősége nagyban függ az árvíz-belvíz kapcsolat súlyától. A kérdés tisztázására két összehasonlító számítást végeztünk, amelyekben (i) a mért vízhozam-vízállás adatok mellett (ii) azok mediánját vettük fel hidrodinamikai peremfeltételként. 3.1. ábra - Érzékenységvizsgálat: módosított csapadék- és vízjárás peremekkel számolt elöntési idősorok Az eredmények csapadék szempontjából a várakozásnak megfelelően alakultak (3.1. ábra). Ezzel szemben a Szamos és a Kraszna vízjárása a felszíni elöntés területét csak lokálisan és kis mértékben (átlagosan 3%-kal) módosítja. Az árhullámok a felszín alatti vízkészletre még a jelentősen megnövekvő hidraulikai gradiens ellenére sem hatnak olyan mértékben, hogy az elöntést számottevően befolyásoló érdemi távolhatás alakuljon ki. Ezt az alacsony vízvezető képesség mellett az árhullámok aránylag gyors levonulása magyarázza. Ugyanakkor a szivattyús átemelés esetén a vízjárás hatása kiugróan magas (két év átlagában -56% a referenciához képest). Ez megfelel a várakozásnak és a modell realisztikus működésére utal. Az eredmények alapján az éghajlati forgatókönyvek esetében mellőztük a Szamos, Kraszna és Tisza teljes vízgyűjtőjére kiterjedő bonyolult és időigényes csapadék összegyülekezési szimulációkat. Ehelyett a peremi adatokat AR(1) modellen alapuló módszerrel állítottuk elő. 3.2. Kalibráció és validáció A kalibráció és a validáció integrált hidrológiai modellezés esetén összetett feladat. A felmerülő problémák a teljesség igénye nélkül: a részmodulok külön kalibrálása ritkán lehetséges, ezért az egyes modulokhoz tartozó paraméterek kalibrálása összefügg, nagy mennyiségű mérési adat szükséges, ezek bizonytalansággal terheltek, túlparametrizált a rendszer, stb. A viszonylag nagy számítási időigény az autokalibráció lehetőségét kizárja. Ugyanakkor a belvizek hidrológiai sajátosságai miatt az elöntési szélsőséget a síkvidéki vízgyűjtőről kilépő vízhozam idősor mellett hagyományosan számos más időfüggő változóval szokás jellemezni. Ilyen adatok a vízzel borított terület nagysága, csatornabeli vízállások és vízhozamok, szivattyús átemelés, talajvízszintek, párolgásmérő kádak alapján a nyíltvíz evaporációja, pontbeli telítettség mérések, illetve a műhold alapú távérzékelés elterjedése óta a közepesen/erősen átnedvesedett talajok területe. Az észlelési típusok nagy száma jelentősen javítja a belvizek szimulációjához használt osztott paraméteres modellek kalibrálhatóságát. 3.2.1 Kalibráció A modell beállítását öt mérési adatcsoport segítségével végeztük el. Ezek: (i) a mintaterületen található 5 talajvízkút észlelései, (ii) a műholdfelvételek alapján becsült vízborítás összegzett területe és térbeli eloszlása, (iii) a szivattyúzott vízmennyiség, (iv) a Vámosorosziban található párolgásmérő kád 2000-re vonatkozó mért evaporációja, valamint (v) a Szamos és a Kraszna mért vízállásai. Ezek közül itt csak néhányra térünk ki. Talajví^s^intek A talajvíz szimuláció a belvíz modellezés egyik központi eleme: anyagáram szintjén közvetlen kapcsolatban áll a folyókkal, a háromfázisú zónával, a párolgással és egyes esetekben a felszínnel, továbbá a közvetett kapcsolatok révén a meteorológiai peremeknek is nagy hatása van a talajvízmozgásra. A 3.3. Táblázat a számított talajvízszintek minőségét jellemző három mutatót tartalmaz. Ezek a Pearson-féle korrelációs tényező (R2), az átlagos négyzetes hiba (RMSE) és a hidrológiában elterjedt Nash-Sutcliffe modellhatékonysági mutató (NSME). Az R2 0,7 fölötti, illetve az NSME pozitív értékei a számítások kiemelten jó megbízhatóságát jelzik. Az aggregált mutatók mellett a mért és számított adatok összehasonlítását mutatja be a 3.2. ábra. 6
