A BELVÍZI JELENSÉGEK INTEGRÁLT HIDROLÓGIAI MODELLEZÉSE Tapasztalatok a Szamos-Kraszna közi mintaterületen Kozma Zsolt1, Muzelák Bálint2, Koncsos László1 1Budapesti
Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék
[email protected], 06 1 4632955 2Generalcom Mérnöki Kft.
1. BEVEZETÉS
1.1.
Problémafelvetés
A belvíz a hazai vízgazdálkodás különleges, egyben talán legellentmondásosabb szélsősége. Stratégiai fontosságát számos elemzés, adat támasztja alá (pl. Rakonczai et al., 2001; Pálfai, 2004; Somlyódy, 2011). A felhalmozott óriási méretű tudás és szakmai tapasztalat ellenére mégis több nyitott kérdés fogalmazható meg. Bár az elmúlt 10-15 év technológiai fejlődése új fejezetet nyitott a belvíz leírásában, ennek ellenére a jelenség – akár terepi, akár távérzékeléses – mérése országos viszonylatban továbbra is jelentős bizonytalansággal terhelt (Rakonczai et al., 2003; Pálfai, 2004; Kozák, 2009; van Leeuwen, 2012). Emiatt a tájékoztató becsléseknél pontosabban nincs tisztázva, hogy a belvízi elöntések alakulásában mekkora szerepe van a természetes vízfolyások vízjárásának, az evapotranszspirációnak, a beszivárgásnak, a különböző léptékű felszín alatti áramlási rendszereknek (Sophocleous, 2002; Mádlné és Tóth, 2007), valamint a gravitációs és szivattyúzásos vízelvezetésnek. A belvízi védekezés hatékonysága és jelentősége szakmai vita tárgya. A védelmi rendszer egyértelműen pozitív megítélését a 1999-2000-es, majd a 2010-2011-es országos belvizek és a védekezés tapasztalatai jelentősen árnyalták (Ijjas, 2002; Somlyódy, 2011; VKKI, 2011; Dajka és Bacskai, 2012). Kozák (2006) rámutatott, hogy a védelmi rendszer az elöntések csúcsértékét kevésbé befolyásolja és elsősorban a tartósság csökkentését teszi lehetővé. Ennek mértéke azonban nem ismert. Hasonló megállapítás tehető a belvízhez köthető károk értékelése kapcsán is. Közgazdaságilag még a közvetlen hatások jó része is nehezen számszerűsíthető (pl. hordalék lerakódás, erózió, járványügyi problémák, stb.; Vámosi, 2002). Tudományosan megalapozott gazdasági elemzés alig található (Ijjas, 2002; Pinke, 2012/a). Hatványozottan igaz ez a belvizek pozitív vonatkozásaira (Pinke 2012/b; Ungvári et al., 2012/b). A fenti kérdések nem csak a négy-ötévente (legutóbb idén) kialakuló jelentősebb országos elöntések miatt aktuálisak. Magyarországnak EU-s kötelezettsége a belvízi veszélyeztetettség- és kockázattérképezés (2007/60/EK Árvízi Irányelv „Az árvízkockázatok értékeléséről és kezeléséről”, továbbiakban: ÁKK). A hosszú távú stratégiai tervezéshez szintén szükséges a jelenség hidrológiájának megértése, illetve a különböző tervezési variánsok tanulmányozása. A céltól függetlenül a megalapozott, adatokkal támogatott matematikai eszköztár nélkülözhetetlen. A belvízkutatás módszertani szempontból hagyományosan két fő ágra oszlik1: 1. Öblözet-szintű hidrológiai elemzések: A jelenséget jellemző különböző, általában térben és időben aggregált mutatók és hidrológiai változók kapcsolatának elemzése. Ilyenek a lefolyás becslő összefüggései, a lefolyási jelleggörbe, a várható elöntés súlyosságát jellemző belvíz index, valamint az elöntés, a tartósság és a lefolyás előfordulási valószínűségeire levezetett függvények (lásd. Pálfai, 2004; Koncsos és Balogh, 2009). 2. Térképezési eljárások: Tomor (2007) és van Leeuwen (2012) is rámutat, hogy a belvíztérképezés és a veszélyeztetettség vizsgálata további két csoportba sorolható: •
Tisztán tapasztalati alapú, az elöntések terepi bejárásra vagy távérzékelésre (légi fotó, műholdkép) alapuló „direkt” térképezése (pl. Thyll és Bíró, 1999; Tomor, 2007);
•
A statikus és dinamikus hatótényezők, valamint esetleg az elöntési adatok segítségével, regressziós elemzések útján előállított szintetikus térképek (pl. Pálfai et al., 2004).
A két módszertani irány a tér- és időbeliség leírásában kiegészítő viszonyban állnak egymással. Az öblözetek hagyományos hidrológiai elemzéseiből készíthetők ugyan térképek, de ezek léptéke maga a síkvidéki vízgyűjtő lesz. A térképi eljárások célja épp a területi változatosság nagy felbontású jellemzése, ezek azonban az
1 Természetesen nem lehet minden elemzést ebbe a két kategóriába besorolni. Ilyenek pl. a különböző lokális talajtani elemzések. Ettől függetlenül a két megadott irány módszertanilag jól lefedi a hazai belvízkutatás múltját, jelenét.
1
időbeliség leírására nem alkalmasak. A szervesen összefüggő két sajátosság ilyen szintű módszertani szétválasztása mindenképp előnytelen. Ennek megoldására a közelmúltban több új megközelítést is publikáltak (térinformatikai alapú egyszerűsített anyagmérleg számítások: Tomor, 2007; Szabó, 2010).
1.2.
Célkitűzés
Az említett módszertani irányok alternatívája a folyamatalapú matematikai modellezés. Ez nem csak a fenti eljárások előnyeit egyesíti, hanem új utat nyithat a kockázattérképezés és a tervezési variánsok elemzése terén is. A belvíz szempontjából meghatározó tér- és időbeli változások szimulációjára az osztott paraméterű, integrált hidrológiai modellek a legalkalmasabbak (Thompson et al., 2004; Daniels et al., 2011). Ezek algoritmus szinten kapcsolják össze a területi jellegű2 3D és a mederbeli 1D folyamatok dinamikus leírását. Bár a folyamatalapú matematikai modellezés jelentős hazai iskolával rendelkezik, a belvizek dinamikus, osztott paraméteres modellezése eddig nem terjedt el. Kutatómunkánk során ennek lehetőségét vizsgáltuk. A cikkben a saját fejlesztésű WateRisk integrált hidrológiai modellen alapuló módszert ismertetjük, ami lehetőséget ad (i) a belvíz – és egyéb hidrológiai folyamatok – eddigieknél részletesebb tanulmányozására, (ii) különböző forgatókönyvek elemzésére, valamint (ii) a veszélyeztetettség- és kockázattérképezésre (Bakonyi et al., 2009; Koncsos és Balogh, 2009). A bemutatott módszerrel a Szamos-Kraszna-közi belvízvédelmi szakaszra végeztünk részletes esettanulmányt, melynek céljai: 1. A modell kalibrálása, validálása, a bemenő adatok érzékenységvizsgálata; 2. A belvíz részletes hidrológiai elemzése (dinamikus hatótényezők, okok, időbeli lefutás); 3. Éghajlati és vízkormányzási forgatókönyvek értékelése a belvízi szélsőségek valószínűségi és kockázat szempontú jellemzésével. A fenti célok megvalósítása egyben a szimulációra alapuló eljárás alkalmazhatóságát is igazolja. 2.
MÓDSZERTAN
2.1.
WateRisk modell
A WateRisk integrált hidrológiai modell (Kozma és Koncsos, 2011; Kozma és Parditka, 2011; Jolánkai et al., 2012) a lokális-regionális vízkörforgás folyamatait térinformatikai és matematikai eszközök – különböző léptékű, fizikai alapú modellek – segítségével írja le. A számítások eredményeként grid-sorozatok, hosszszelvények és idősorok formájában nagy mennyiségű, térben és időben változó, illetve aggregált vízháztartási adat áll elő. A modell a hidrológiai jellemzők változását az alábbi feltételekkel képes meghatározni (zárójelben a mintaterületi tapasztalataink szerepelnek): nagy kiterjedésű területekre (~50-5000 km2) és hosszabb időszakokra (1-50 év); kellően részletes tér- és időbeli (0,25-25 ha, illetve perc-óra) felbontással; mindezt nagy számítási sebességgel valósítja meg (a cellaszámtól függően a futásidő/szimulált idő arány az 1:1000-1:15000 tartományban mozog).
• • •
A számításba bevont hidrológiai folyamatok a következők: csapadék (léghőmérséklettől függően eső vagy hó), intercepció, evapotranszspiráció, felszíni lefolyás és tározás, mederbeli áramlás, valamint vízmozgás a talaj telítetlen és telített tartományában (pontosabban a háromfázisú zónában és a sekély talajvízben). Az ezekre kidolgozott részmodellek kapcsolatrendszerét és a külső peremfeltételeket a 2.1. ábra mutatja be. A számítási modulok elméleti besorolása: (i) Hidrodinamikai alapú3 • Mederbeli lefolyás (ML): 1D dinamikus/Saint-Venant egyenletek, • Talajvízmozgás (TV): 2D mélység mentén integrált/Boussinesq alapegyenlet, • Terepi lefolyás (TL): 2D sekélyvízi hullámegyenletek (opcionális); (ii) Egyszerűsített hidrodinamikai alapú4 •
Háromfázisú zóna (HFZ): 1D Richards egyenlet közelítő megoldása lineáris tározókkal,
Általában: csapadék, evapotranszspiráció, felszíni lefolyás, és felszín alatti vízmozgás a telítetlen és telített zónákban. A leíró alapegyenletek elméleti szempontból egzakt alakjának numerikus megoldását megvalósító. 4 A leíró alapegyenletek elméleti szempontból egyszerűsített alakjának numerikus megoldását megvalósító. 2 3
2
• Terepi lefolyás (TL): kontinuitási egyenlet közelítő megoldása lineáris kaszkád modellel (opcionális); (iii) Tapasztalati hidrológiai alapú • • •
Csapadék (P) Intercepció (I): lineáris tározó modell Evapotranszspiráció (ET) módosított, transzspirációval bővített Varga-Haszonits formula;
A modell a felszíni és a felszín közeli vízkészletek leírására korlátozódik. Vagyis a számítások nem terjednek ki (1) a légköri folyamatok többségére (légkör hő- és vízháztartása, csapadékképződés, légmozgás, stb.), valamint (2) az erősen háromdimenziós intermedier és regionális felszín alatti mélységi áramlási rendszerekre. Ezek a nem szimulált hatások a számítások peremfeltételeibe épülnek a feladat megfogalmazásától függően. Kezdeti- és peremfeltételek
Számítási modulok
Kezdeti- és peremfeltételek
Csapadék
Hőmérséklet
Csapadék Evapotranszspiráció
Páratartalom
Intercepció
2D terepi lefolyás modell 1D háromfázisú zóna modell
2D talajvíz modell
1D csatornamodell
Vízhozamok és vízállások Vízkormányzás
Vízkivételek és Potenciálszintek
Mélységi perem
2.1. ábra– A WateRisk integrált hidrológiai modell elvi felépítése. Folytonos nyíl: peremi vízforgalom (bordó szín – külső/felhasználó által definiált; kék szín – belső/szimulált); Szaggatott nyíl: egyéb hatás.
A szimulációk jelentős mennyiségű bemenő adatra alapulnak, melyeket a vizsgált terület térinformatikai adatmodellje tartalmaz. A bemenő adatok öt csoportba sorolhatók: geometria, paraméterezés, kezdeti- és peremfeltételek és mért adatok. Az adatmodell ismertetése meghaladja jelen cikk kereteit, az olvasó a részletekről tájékozódhat: Jolánkai et al., (2011), Koncsos (2011), Jolánkai et al. (2012), Kozma et al. (2012/a).
2.2.
Forgatókönyv elemzés
Az adatmodell (elsősorban a peremfeltételek és a paraméterezés) módosításával a jelenlegitől lényegesen eltérő viszonyok vizsgálata is lehetséges. Így mód van a vízkészletek jövőjére vonatkozó feltételezések elemzésére is: a „mi történne, ha…” jellegű felvetések megválaszolása jelentősen elősegítheti a stratégiai tervezést. Leegyszerűsítve az ilyen kérdéseket, azaz a hatótényezők jövőbeli alakulására tett feltevések összességét értelmezhetjük vízgazdálkodási forgatókönyvként (SCENES, 2011). Ezek értékelésére háromlépéses forgatókönyv-elemzési módszert dolgoztunk ki (Kozma et al., 2012/a), ami (i) a vízkészletek matematikai szimulációján alapul és (ii) a belvízi események leválogatása (lásd. következő pont), illetve a mezőgazdasági károk becslése (Kozma et al., 2012/b) alapján lehetővé teszi a tervezési variánsok hidrológiai-gazdasági összehasonlító értékelését. Az erre vonatkozó elemzéseinek a cikk 5. fejezete tartalmazza.
2.3.
Belvizek leválogatása
Az elöntési folyamatok hidrológiai és valószínűségi értékeléséhez szükséges az algoritmus által számolt eredmények utólagos feldolgozása. A gyakorlatban alkalmazott döntően minőségi jellegű meghatározások5 és
5 Példaként néhány jellemző megfogalmazás: magas talajvízállás, káros víztöbblet, közepesen/erősen túlnedvesedett talaj, illetve nagy területre kiterjedő, tartós nyílt vízborítás;
3
a hidrológiai-hidrodinamikai változók idősoraiból álló szimulációs eredmények6 között átjárást kell teremteni. Emellett ahhoz, hogy bármilyen elemzés szisztematikusan elvégezhető legyen, első lépésben szükséges a belvizes időszakokat a szimulációs eredmények folytonos idősorából leválogatni. A szűrés során alkalmazott feltételrendszer akár a belvíz egy új, szimulációs szempontú definíciójának is felfogható. A jelenség fogalmi meghatározása meglehetősen nehéz és bizonytalan. Ez hatványozottan igaz a modelleredményekre megadott definíció esetén: ehhez ugyanis térben és időben változó, gyakorlati szempontból tetszőleges pontosságú, folytonos mennyiségekre kell küszöbértékeket meghatározni. Számos szempont (tér- és időbeliség, felszíni és felszín alatti készletek, hőmérséklet és halmazállapot, egyéb elméleti és gyakorlati vonatkozások) mérlegelése alapján az alábbi meghatározás mellett döntöttünk: A hidrológiai modell szimulációs eredményei alapján az az időszak tekintendő belvízi eseménynek, melyre 1. az A fajlagos elöntés értékének ∆tvb napos mozgóátlaga és τ tartóssága is meghaladja Akrit, illetve τkrit küszöbértéket, 2. továbbá a Tlég léghőmérséklet ∆tlég napos mozgóátlaga Tkrit fölötti. A meghatározásban szereplő ∆tvb és ∆tlég intervallumok, illetve az Akrit, τkrit és Tkrit küszöbértékek megválasztása terület- és feladatfüggő, értékük a leválogatás eredményét nagyban befolyásolja. Az adatok szűrése történhet teljes mértékben automatizált módon, de bizonyos esetekben szükség lehet az eredményül kapott idősor manuális korrekciójára is.
2.4.
Mintaterület
A módszer teszteléséhez számos érv miatt a Szamos-Kraszna közi belvízvédelmi szakaszt választottuk kiemelt mintaterületnek7. Ez a szakasz az ország belvízzel leginkább veszélyeztetett területei közé tartozik (Pálfai, 2004), ahol a szélsőséges víztöbblet gyakori kialakulásának minden feltétele adott. A régió természeti sajátosságai és a kiterjedt védelmi rendszer számos vízkormányzási-területhasználati variáns elvi vizsgálatát teszi lehetővé (VITUKI és ÖKO Rt. 2005; Váti 2005; Váradi, 2010). A 2.2. ábra a védelmi szakasz domborzati viszonyait, csatornahálózatát és a hosszú ideje üzemelő talajvízészlelő kutak helyét mutatja be.
2.2. ábra – A Szamos-Kraszna közi belvízvédelmi szakasz átnézeti térképe
6 Az előző lábjegyzetben felsoroltaknak megfelelő szemléltető (nem valós eredményekhez kapcsolódó) számpéldák: adott időlépésben és cellában a talajvíztükör a 1.73 m méylségben van, a 0.8 m vastag termőrétegben az átlagos telítettség 87%, a terepi vízborítás mélysége 1.43e-3 m, illetve a területen és időszakban a 6500 ha-t meghaladó vízborítás 12,73 napnyi tartósságú volt. 7 Hasonló belvizes modellelemzések további három területen (Nagykörű, Makó és a Hanyi-Tiszasülyi tározó térsége) zajlottak/zajlanak.
4
A mintegy 510 km2 területű, kis esésű (0,25 m/km) terepfelszínt elsősorban a Tisza és mellékfolyói formálták. A szabályozott Szamos és Kraszna vízjárása rendkívül szélsőséges, az árhullámok nagy kilengésűek és gyors lefutásúak. A kiépített csatornahálózat hossza 961 km (2,31 km/km2-es fajlagos sűrűség). A vízkormányzást 26 tiltó és zsilip, valamint 7 szivattyútelep (5 átemelő, 2 esésnövelő) biztosítja. A fajlagos kiépítettség elvben 59 l/s/km2 gravitációs, és 51 l/s/km2 szivattyús vízelvezetést tesz lehetővé. A talajadottságok mellett a klimatikus viszonyok és a vízellátottság sem kedvez a szántóföldi művelésnek. Mindezek ellenére az uralkodó területhasználati forma a kis- és nagytáblás szántóföldi művelés (területi arányuk 70% fölötti). 3. A MODELL BEÁLLÍTÁSA
3.1.
Érzékenységvizsgálat
A hidrológiai modellszámítások hibái négy okra vezethetőek vissza (Pechlivanidis et al., 2011). Ezek a természeti rendszer, a bemenő adatok, a paraméterek és a modell bizonytalanságai. A pontatlanságok kiszűrését nehezíti, hogy azok forrásai gyakran kapcsolódnak egymáshoz. Például (i) a természeti rendszer korlátozott ismerete miatt téves lehet a modell koncepcionális felépítése (pl. az alulbecsült hatótényezők elhanyagolása a matematikai leírás során), illetve (ii) a hibával terhelt bemenő peremi adatok (pl. térben ritka csapadékészlelés) vagy a hibásan definiált modellstruktúra miatt a kalibráció nem optimális paraméterkombinációra vezethet. A kérdés egyszerűsíthető az okok két csoportra (adat- és modellbizonytalanság) bontásával. A bizonytalanság mértékét érzékenységvizsgálattal elemeztük. Ehhez referenciaként egy realisztikusan beállított modellszámítást alkalmaztunk. Az érzékenységvizsgálat során szimulált modellfutások eredményeinek részletes bemutatására terjedelmi okok miatt nincs lehetőség, azokat csak összefoglalóan közöljük (3.1. Táblázat, 3.2. Táblázat). A két táblázat megadja a legfontosabb modellparaméterek és a kezdeti- és peremfeltételek viszonylagos érzékenységét. Térbeli felbontás csúcsérték Elöntés
átlagos
tartósság Szivattyús átemelés Evapotranszspiráció Talajvízszint
+ +
Kezdeti feltétel Talajvízszint 0
Peremfeltételek Vízfolyás Csapadék Páratartalom + + + + +
+ + +
+
+
+ + +
+ +
+
0
+ + +
+
-
0
+ + +
+ + +
0
+
-
+
+
+ + +
+
átlag
+ + +
+
+
+ + +
+
szórás
+ + +
0
0
0
0
+ + +
0
+
+ + + +
+
Eredő érzékenység
3.1. Táblázat – A térbeli felbontás, kezdeti feltétel és a legfontosabb peremek viszonylagos érzékenysége (jelölők: [-]: nem érvényes; [0]: nem érzékeny; [+]-ok száma: érzékenység mértéke) Kapillaritás csúcsérték Elöntés
átlagos tartósság
Szivattyús átemelés Evapotranszspiráció Talajvízszint
+ +
Szivárgási tényező Horizontális Vertikális + + + + + +
+ + +
+ + +
+ + +
Felszíni tározási tényező +
+ + +
+ +
+ +
+
+
+
+ +
+
+ +
+
+
0
átlag
+ + +
+
+
0
szórás
+ +
+
+
0
+ + +
+ +
+ +
+
Eredő érzékenység
3.2. Táblázat – A legfontosabb modellparaméterek viszonylagos érzékenysége
Az érzékenységvizsgálat eredményei közül a peremfeltételek hatását emeljük ki. Egyrészt a csapadékadatok jelentősége vitán felüli. Ennek bizonyítására az alapesetben alkalmazott kisvárdai állomás mellett számítást végeztünk a napkori csapadékadatokkal is. Másrészt: a folyókon levonuló árhullámok hatása elvi szinten könnyen belátható8, de számszerűen nincs kellően leírva. A témakörnek az éghajlati forgatókönyvek elemzése külön jelentőséget ad: a vízjárás peremek előállításához elméleti szempontból a teljes vízgyűjtőre elvégzett
8
A hullámtér vagy szélső esetben a mentett ártér felszíni elöntése, emelkedő talajvízszint, gátolt gravitációs elvezetés.
5
Fajlagos elöntés [ha km-2]
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. Referencia Csapadék: Napkor Vízjárás: medián
20 16 12 8 4 0 1998.12
1999.03
1999.06
1999.09
1999.12
2000.03
2000.06
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. Talajvízszintek 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
Talajvízkút Kocsord Nagyecsed Tyukod Porcsalma Csengeruj
Pearson-korreláció (r2) 0.78 0.81 0.92 0.84 0.70
RMSE 0.87 0.46 0.40 0.67 0.64
NSME -0.04 +0.38 +0.80 -0.20 +0.31
3.3. Táblázat – Kalibráció: a 1993-2000 közti számított talajvízszintek jóságának mutatói
Talajvízszint [mBf.]
113
Számított Mért
112 111 110 109 108 1992.05
1994.05
1996.05
1998.05
2000.05
3.2. ábra – Kalibráció: Mért és számított talajvízszintek összehasonlítása (észlelés helye: Tyukod, TV-3)
A belvíz kiterjedése 1999 műhold
2000
számított
műhold
számított
-2
Fajlagos elöntés [ha km ]
3.3. ábra – Kalibráció: Mért (műhold) és számított vízborítás térképek összehasonlítása (bal: 1999.03.20, jobb:2000.04.18.)
20
számított
16
műhold
12 8 4 0 1998.12
1999.03
1999.06
1999.09
1999.12
2000.03
2000.06
3.4. ábra – Kalibráció: a 1999-2000-es belvizek mért és számított fajlagos elöntései
A számított felszíni vízborítás a belvízmodellezés egyik legfontosabb eredménye. A mért adatok és a számítás pontosságát is több bizonytalanság terheli, ezért pontos – hektáronkénti, parcellánkénti – egybeesés az észlelt 7
és a modellezett adatok között nem volt várható. Ezek ellenére a modell kalibrációja a térbeli eloszlás (3.3. ábra) és az összegzett elöntés (3.4. ábra) esetén is sikeresnek tekinthető. A belvízvédelmi szakaszon belül a terület kisebb részeit egységként kezelve jó egyezést mutat a modell eredménye a műholdas adatokkal. Szivattyúzott vízmennyiség
számított mért számított (k) mért (k)
3
1.E+06 8.E+05
15E+06 12E+06
6.E+05
09E+06
4.E+05
06E+06
2.E+05
03E+06
0.E+00
00E+00
02.02
03.01
03.29
04.26
Kumulatív szivattyúzás [m3]
Napi szivattyúzás [m ]
A mért adatoktól a szimuláció egyedül a szivattyúzott vízmennyiségek esetében mutat jelentős eltérést A modell – különösen a nagyobb csúcsok esetében – alulbecsli a szivattyús átemelés térfogatát. Ez vélhetően egyaránt visszavezethető a modell- és adatbizonytalanságokra is.
3.5. ábra – Kalibráció: Mért és számított szivattyús átemelés összehasonlítása (2000 tavasz)
3.2.2 Validáció
Talajvízszint [mBf.]
A kalibrációhoz hasonlóan az igazolás is a fenti öt adattípusra történt. Ezek közül itt csak kettőt (talajvízszintek és evapotranszspiráció) emelünk ki. A mért és számított talajvíz adatok idősoros, illetve aggregált összehasonlítását a 3.6. ábra és 3.4. Táblázat mutatja be. Az R2 kis mértékű csökkenése mellet az eredmények a kalibrációhoz hasonlóan jó illeszkedést tükröznek. 113
számított mért
112 111 110 109 108 1985.05
1987.05
1989.05
1991.05
3.6. ábra – Validáció: Mért és számított talajvízszintek összehasonlítása (észlelés helye: Tyukod, TV-3)
Talajvízkút Kocsord Nagyecsed Tyukod Porcsalma Csengeruj
2
Pearson-korreláció (r ) 0.69 0.60 0.72 0.81 0.73
RMSE 0.65 0.43 0.47 0.50 0.42
NSME -1.21 -0.12 +0.51 +0.12 +0.49
3.4. Táblázat – Validáció: a 1985-1993 közti számított talajvízszintek jóságának mutatói
Mivel a tényleges evapotranszspiráció (ET) mérésére csak speciális körülmények között van mód, a modellszámításokat irodalmi adatokkal vetettük össze. Az egyik viszonyítási alap Kovács (2011) komplementer elméletre alapuló empirikus becslése volt, amit országosan, kilométeres/havi léptéken végzett 8
el a 2000-2008-as időszakra (3.7. ábra). A különbségek oka nyilvánvalóan a felbontás, illetve a figyelembe vett folyamatok és tényezők közti eltérések. A területi átlagok 533 mm (Kovács), illetve 602 mm (WateRisk). Az eltérés lehetséges oka a belvízi víztöbblet eltérő kezelése. A nagyobb átlagos párolgás értéket támasztja alá, hogy a VITUKI (2005) becslése alapján az átlagos évi ET a területen 595 mm. A 30 éves szimulációnk alapján ez az érték 580 mm. Ezek alapján az ET számításaink közelítőleg egyeznek más becslésekkel, ugyanakkor sokkal jobb felbontású, a lokális körülményeket jobban figyelembevevő ET térkép készíthető. (a)
(b)
1000 350
3.7. ábra – A 2000-2008 időszak átlagos éves evapotranszspiráció térképe (a) Kovács (2011) és (b) a számítások alapján
-2
Fajlagos elöntés [ha km ]
A modell igazolására nem állt rendelkezésre a kalibrációnál használt, műholdképek kiértékelése után nyert összegzett elöntés idősor. Ahogy a Bevezetőben említettük, a két módszerrel előállított vízborítás idősorok közti igen nagy különbségeket már többen kimutatták. A 3.8. ábran látható, hogy a kalibrációhoz képest kevésbé jó az egyezés, aminek oka lehet az említett probléma is9. Az adatbizonytalanság csökkentéshez hosszabb vízborítás idősorra lenne szükség. A térinformatika és a távérzékelés fejlődése folytán, ehhez mind a műholdképek, mind a módszertan (pl. van Leeuwen, 2012) rendelkezésre áll. 20
Számított Terepi bejárás
16 12 8 4 0 2010.01
2010.03
2010.05
2010.07
2010.09
2010.11
2011.01
3.8. ábra – A 2010-es év számított és mért (terepi bejárásra alapuló) fajlagos elöntés idősorai
4. BELVIZEK HIDROLÓGIÁJA A SZAMOS-KRASZNA KÖZBEN
4.1.
Belvizek leválogatása
A hidrológiai elemzések első lépését a belvízként figyelembe vett események leválogatása jelenti. A leválogatás a korábban említett három kritérium szerint zajlik: a fajlagos elöntés Akrit = 2 ha/km2-es kiterjedése és τkrit = 10 napos tartóssága, valamint a Tkrit = 0ºC léghőmérséklet alapján. A szimulációs definícióban használt mozgóátlagok intervallumai esetében ∆tvb = 7 és ∆tlég = 3 értékeket alkalmaztunk. Minden küszöbértéket elvi megfontolások, a számítási eredmények értékelése és manuális érzékenységvizsgálat alapján határoztunk meg. A szimulált idősor februári csúcsértékével egy időben a mért adatsorban szakadás látható. A hőmérséklet ekkor fagypont alatti volt, vélhetően az FETIVIZIG munkatársai a megfagyott felszíni készletet ezért nem vették belvízként figyelembe. A nyári elöntéseket a modell nem írja le jól.
9
9
Fajlagos elöntés [ha km-2]
20 Leválogatott belvíz
Fajlagos elöntés
16 12 8 4 0
Fajlagos elöntés [ha km-2]
1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995
20 Leválogatott belvíz
Fajlagos elöntés
16 12 8 4 0 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
4.1. ábra – Az 1980-2010 időszakra elvégzett számítások alapján leválogatott belvízi események
A 1980-2010 közötti időszakra vonatkozóan a szimulált fajlagos elöntés és a leválogatott belvizek idősorait a 4.1. ábra mutatja be. Az eredmények ellenőrzésére korlátozottan volt módunk. Ehhez sajnos csak a kalibráció-validáció során használt 1999-2000-es és a 2010-es belvizes időszakok elöntési adatai álltak rendelkezésünkre (FETIVIZIG, elektronikus adatközlés, 2010). Megjegyzendő ugyanakkor, hogy (i) a terepi bejáráson alapuló elöntési adatok – azok ismert bizonytalansága miatt – tájékoztató jelleggel alkalmasak a modell ellenőrzésére, (ii) másrészt további távérzékeléses adatok alapján a modell gond nélkül pontosítható. A modellszámítás és a leválogatás az 1998-1999-es időszakra egy évet meghaladó belvizet eredményezett. A két időszak eltérő hidrometeorológiai körülményei miatt ezek elkülönített elemzése mellett döntöttünk.
4.2.
Hidrológiai mérlegelemzések
A tudományos megértés és az operatív védekezés szempontjából is az egyik legfontosabb kérdéskör a belvizek keletkezését és megszűnését kiváltó hatótényezőkhöz kapcsolódik. Ezek súlyának helyes becslése különösen fontos lehet az előrejelzés és az alkalmazkodás szempontjából. A következőkben az időfüggő/dinamikus hatótényezőket (készletváltozás, csapadék, párolgás, elvezetés, stb.) vizsgáljuk a térfogati mérlegre levezetett aggregált hidrológiai mutatókkal/indikátorokkal. Ezek a modellváltozókra számított tér- és időfüggő eredményeket egy-egy könnyen értelmezhető számadatba tömörítik (pl. cellánkénti térfogatáram idősorok helyett a teljes időszakra és területre vonatkozó összegzett mennyiségek). A mérlegegyenlet számításokat három részre bontva mutatjuk be: (i) a felszínen tárolt víz térfogatára, illetve a (ii) teljes modellezett térrészre felírt mérlegegyenletek, valamint (iii) a megszűnés természeti és mesterséges okainak összehasonlítása. Az eredmények abszolút és relatív értelemben ábrázolva is szemléletesek. Terjedelmi korlátok miatt ezek közül mindig csak az egyik esetet mutatjuk be. 4.2.1 Felszíni tározás A felszíni tározásra felírt térfogatos mérleg a belvízzel kapcsolatban megfogalmazott egyik legalapvetőbb kérdésre adhat választ: „Milyen folyamatok okozzák közvetlenül a terepen megjelenő elöntések kialakulását és megszünését?”. Az erre felírt mérlegegyenlet az alábbi: dVTL + dVhó = (Q eső + Q hó ) - (Q TL −HFZ + Q Evap + Q TL− TV + Q TL − ML )
(4.1)
Ahol dVTL és dVhó a felszínen tárolt víz- és hókészlet megváltozása. Qeső és Qhó a csapadék, QTL-HFZ a felszíni beszivárgás a talaj mélyebb rétegeibe. A QEvap evaporáció tartalmazza a növények felszínén, a terep-felszínen és a talaj legfelső rétegében tárolt vizek fizikai párolgását. QTL-TV a talajvízbe történő direkt beszivárgás, míg
10
QTL-ML a felszín és a csatornák közti nettó vízforgalom. A tárolt készletváltozás és a vízforgalom is térfogatosan (mm-ben) van kifejezve.
dV: hó Q: hó Q: Terep-Talajvíz Q: Terep-Evap
dV: vízborítás Q: eső Q: Terep-HFZ Q: Terep-Meder
-700 -525 -350 -175 0 175 350 525 700 351 302 264 138 133 120 111 110 101 79 77 66 63 60 57 34 33 31 29 23 17 13 12
Kialakulás (+) és megszűnés (-) okai [mm]
A mérlegegyenletet a leválogatott idősorra alkalmazva adódik a 4.2. ábra, mely abszolút értékben adja meg az egyes tagokat. A különböző hosszúságú belvizek során a felszíni vízforgalom közel két nagyságrendet felölelő skálán mozog. Az időtartam és a vízmozgás közti kapcsolat nem lineáris és nem is monoton. Ez akkor is igaz, ha a belvíz mértékét az időtartam helyett a felszíni tározással vagy az elöntés területével jellemezzük.
Időtartam [nap]
4.2. ábra – Anyagmérleg számítások: a terepfelszínre vonatkozó abszolút anyagmérleg
Sem a kialakulás, sem a megszűnés okai kapcsán nem lehet egyértelmű szabályszerűségről vagy trendről beszélni. Ami biztonsággal kijelenthető: (i) A teljes vízforgalom abszolút értéke mellett a domináns hatótényezők relatív súlya is szélsőséges értékek között mozog: a tartomány az evaporáció (ábrán Q: Terep-Evap) és a beszivárgás (Q: Terep-HFZ) esetén hozzávetőlegesen 5-85%, míg a kiváltó okoknál (hóolvadás – dV: hó; csapadék – Q: eső, Q: hó) 0-100% közti. (ii) A rövidebb, egy hónap körüli időtartamú, jellemzően tavasz elején jelentkező elöntések esetében a hóban tárolt vízkészletnek (kiváltó ok), valamint a beszivárgásnak (megszűnés oka) jut döntő szerep. (iii) Bár az időtartam hosszabbodása előtérbe helyezi az esőként jelentkező csapadék (kiváltó ok) és az evapotranszspiráció (megszűnés oka) hatását, a kezdeti hókészlet a több hónapos események során is jelentős hatótényező lehet. A beszivárgás egy kivételtől eltekintve minden esetben meghatározó (> 24%). (iv) A teljes terület szintjén a terep-talajvíz és a terep-meder közvetlen kapcsolat súlya általában néhány százalékos. Az itt be nem mutatott térképes elemzések alapján ugyanakkor lokálisan ezek sok esetben számottevő hatások. A fentiek összefoglalásaként elmondható, hogy a felszíni tározás kapcsán megfogalmazott kérdésre nem adható egyértelmű válasz. A gyakorlati tapasztalatokkal összhangban (Dajka és Bacskai, 2012) a belvíz kialakulására általános forgatókönyv nem állítható fel. Az esemény lezajlása, időbeli kiterjedése, a kiváltó és megszüntető tényezők abszolút mértéke és relatív súlya rendkívül változó lehet. Az adatok átlagolása csak átfogó képet adhat, amelyet a 4.1. Táblázat tartalmaz: Abszolút [mm] Relatív [%]
dVTL
dVhó
Qeső
Qhó
QTL-HFZ
QEvap
QTL-TV
QTL-ML
-8 -30
-19 -70
110 91
11 9
-71 -48
-66 -45
-3 -2
-8 -5
4.1. Táblázat – Anyagmérleg számítások: a terepfelszínre vonatkozó átlagos anyagmérleg
Ez alapján a meghatározó kiváltó ok készlet oldalon a hóolvadás (-70%), a peremi tagok közül az eső (92%), míg a megszűnés elsősorban a felszíni beszivárgáshoz (-49%), és a párolgáshoz (-45%) köthető.
11
4.2.2 Teljes felszíni-felszín alatti tartomány A felszíni anyagmérleg alapján az elöntésben tárolt vízkészlet döntő része általában a felszín alá távozik. A háromfázisú zónába került vízkészlet sorsa azonban nem egyértelmű. Az ennek megfelelő vízmennyiség akár hosszabb távon is tározódhat a telítetlen vagy a telített zónában. Fizikai vagy biológiai párolgás útján elhagyhatja a modellezett rendszert. Vagy a talajvízbe jutva pótolhatja azt a vízmennyiséget, amelyet a csatornák vagy maguk a befogadók a talajt megcsapolva a területről elvezetnek. De hosszabb belvizek esetén a felszín alatti összegyülekezés révén – a talaj befogadóképességét lokálisan csökkentve – akár kedvezőtlenül is hozzájárulhat a mélyen fekvő területeken kialakult elöntések tartós fennmaradásához. Vagyis a felszíni anyagmérleg ugyan tisztázza azt, hogy a belvíz megszűnése közvetlenül mivel magyarázható, de nagyobb léptéken nem ad megnyugtató választ a kérdésre. Az egész mintaterületre felírt anyagmérleg megoldást jelenthet. Itt a tárolt készletváltozás (dVTeljes) magában foglalja az összes modellezett közeget (intercepció, felszín, telítetlen és telített zóna, medertározás), míg a peremi vízforgalom négy elemre oszlik: csapadék (Qeső+Qhó), összes evapotranszspiráció (QET), talajvíz mélységi feláramlás (QKi-TV) és nettó kifolyás (QML-Ki) a felszíni vízfolyásokra (beleértve a belvízvédelmi rendszert és a természetes víztesteket is). dVTeljes = (Q eső + Q hó + Q Ki −TV ) - (Q ET + Q ML− Ki )
(4.2)
dV: teljes
Q: eső + hó
Q: Meder-Perem
Q: Talajvíz-perem
Q: ET
100% 80% 60% 40% 20% 0% -20% -40% -60% -80% -100% 351 302 264 138 133 120 111 110 101 79 77 66 63 60 57 34 33 31 29 23 17 13 12
-100% -80% -60% -40% -20% 0% 20% 40% 60% 80% 100%
Megszünés okai [%]
Kialakulás okai [%]
A mérlegegyenlet relatív eredményeit a 4.3. ábra adja meg. Ez alapján megállapítható, hogy az esetek közel kétharmadában a teljes tározott készlet kisebb-nagyobb mértékű csökkenése következett be. A csökkenés oka döntően az evapotranszspiráció, de a területről a vízfolyásokon keresztül kilépő víz aránya is számottevő: a vízfolyások átlagos csökkentő hatása 24%. A tárolt készlet csökkenését több dolog is előidézheti, az nem feltétlen az aktív vízelvezetés eredménye. Ennek eldöntésére több elemzést végeztünk, amik alapján azonban egyértelmű trend nem adódott. A kérdést legnagyobb biztonsággal a különböző vízkormányzást feltételező forgatókönyvek összehasonlításával lehet megválaszolni.
Időtartam [nap]
4.3. ábra – Anyagmérleg számítások: a teljes mintaterületre vonatkozó relatív anyagmérleg
A felszíni mérleghez hasonlóan itt is megadhatóak az összes eseményre vonatkozó átlagos értékek (4.2. Táblázat). Ebből kitűnik, hogy a terület vízkészlete a belvizek során, ha csak kis mértékben is (-19 mm), de negatív mérlegű. A kilépő vízmennyiség átlagosan 31%-a távozik a Szamoson és a Krasznán keresztül. Abszolút [mm] Relatív [%]
dVTeljes
Qeső + Qhó
QKi-TV
QET
QML-Ki
-19 100
161 92
15 8
-137 69
-61 31
4.2. Táblázat – Anyagmérleg számítások: a mintaterületre vonatkozó átlagos anyagmérleg
4.2.3 Természetes és mesterséges hatótényezők összehasonlítása A fentiek során már többször felmerült, mekkora a szerepe a három legfontosabbnak tartott tényezőnek, a beszivárgásnak, a párolgásnak és a belvízvédelmi rendszernek. Erre a levezetett mérlegegyenlet komponensekkel adható válasz. A 4.4. ábra utóbbiak relatív értékeit hasonlítja össze. Fontos megjegyezni, 12
hogy ebben az esetben zárt mérlegegyenlet nem írható fel, mert a beszivárgó és a csatornákban elvezetett térfogatok részben átfednek. Q: Terep-HFZ
Q: Terep-Evap
Q: grav
Q: sziv
100% 90% 80% Súly [%]
70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 12
13
17
23
29
31
33
34
57
60
63
66
77
79
101
110
111
120
133
138
264
302
351
0%
Időtartam [nap]
4.4. ábra – Anyagmérleg számítások: a természetes és mesterséges okokra felírt relatív anyagmérleg (a kék vonal a természetes és mesterséges hatótényezők összes eseményre vett átlagát jelzi)
A védelmi rendszer a vizsgált összes vízforgalom átlagosan 22%-át teszi ki. Ezen belül a szivattyús átemelés és a gravitációs elvezetés aránya egy a kettőhöz. Érdemi trendről sem az időtartam, sem a készletváltozás függvényében nem beszélhetünk. Utóbbi abszolút értéke általában többszörösen meghaladja az elvezetett vízmennyiséget.
4.3.
Belvízi tározási hurokgörbe
Bizonyos esetekben a lefolyás napi idősora a fajlagos elöntés függvényében sajátos módon alakul. A jelenségről Pálfai (2004) írt, és arra – az árvízi hidrológiából ismert fogalom analógiájaként – belvízi/lefolyási hurokgörbeként hivatkozott. Hasonló nemlineáris kapcsolatot fedeztünk fel a fajlagos elöntés és a tározott térfogat szimulált idősorai között is (4.5. ábra). Ennek elnevezésére a belvízi tározási hurokgörbét javasoljuk. 15
35
(a)
(b) Apadás
3
Tározás [1e6 m ]
3
Tározás [1e6 m ]
30
12 9 6 3
Elöntés 25 20 15 10 5
0
0
0
4
8
12
0
16 -2
5
10
15
20 -2
Fajlagos elöntés [ha km ]
Fajlagos elöntés [ha km ]
4.5. ábra – Tározás a fajlagos elöntés függvényében: (a) egy konkrét eseményre, (b) a teljes Jelen forgatókönyvre
A lefolyási görbéhez hasonlóan a tározási hurokgörbe is a síkvidéki vízgyűjtők nemlineáris viselkedésének következménye. Alakulása a belvízi öblözetre/védelmi rendszerre jellemző: a terepfelszín geometriája és a csapadékeseményeket követő összegyülekezés előre haladottsága együttesen határozzák meg azt, hogy adott térfogatú víz mekkora elöntést okoz. Elméleti és valós vízgyűjtőkön végzett számítások segítségével kimutatható, hogy a hurokgörbe és így maga a jelenség is hiszterézis jellegű: az elöntési folyamatok alakulása erősen függ a megelőző állapotoktól. Emiatt elöntési hullámok sorozata egymásba ágyazódó görbékhez vezet. A tározás és elöntés közti jellegzetes kapcsolatra a tapasztalati térfogatadatok időbeli felbontása és pontatlansága miatt érthető módon hosszú időn keresztül nem derült fény. Mára a jelenség pl. a térfogat műholdfelvételekre alapozott becslésével közelítő jelleggel igazolható (Derts, 2013).
13
5. KOCKÁZATALAPÚ FORGATÓKÖNYV ELEMZÉS
5.1.
A kidolgozott forgatókönyvek
A belvízi szélsőségek hidrológiai és statisztikai tulajdonságai, illetve gazdasági vonatkozásai a jövőben potenciálisan három fő hatótényező miatt változhatnak: (i) módosuló vízkormányzás, (ii) éghajlatváltozás, valamint (iii) területhasználat-váltás. Korábbi elemzéseink (Jolánkai et al., 2012, Kozma et al., 2012) során már körvonalazódott, hogy a vízvisszatartásra és az alkalmazkodó területhasználatra egyaránt támaszkodó szcenáriók a jelenlegi gyakorlatnál hidrológiai és gazdasági szempontból is kedvezőbbek lehetnek (a közelmúltbeli és módosult éghajlat mellett is). Ezért az itt bemutatott forgatókönyv-elemzések során arra kerestük a választ, hogy az éghajlatváltozás várhatóan kedvezőtlen hatásai mérsékelhetőek-e csak a vízrendezés átalakításával. Ehhez összesen 12 forgatókönyvet modelleztünk, amelyek a meteorológiai és a vízkormányzási peremfeltételeikben különböznek egymástól. A négy alkalmazott éghajlati variánsból egy a közelmúltban mért adatokra, míg három az IPCC által javasolt kibocsátási forgatókönyvekre támaszkodik (IPCC SRES, 2000, illetve PRUDENCE10 projekt). Utóbbiak közül a referenciaként szolgáló Kontrol, valamint az A2 (legpesszimistább) és B2 (mérsékelten optimista, reális) szcenáriókat választottuk ki. Ezek a 1961-1990 és 2071-2100 közti időszakok feltételezett csapadék és hőmérséklet idősorait adják meg. A vízkormányzás kapcsán három lehetőséget vizsgáltunk: (1) a jelenlegi, alapvetően vízelvezetésre alapuló megközelítés (FETIVIZIG, 2008), (2) a védekezés egyik legköltségesebb elemét jelentő szivattyús átemelés elhagyása, valamint (3) az aktív belvízvédelem felhagyása (~vízvisszatartás). A (2) opció esetén a modellben csak az átemelő és esésnövelő szivattyúzást kapcsoltuk ki, a befogadóba történő gravitációs elvezetést továbbra is lehetővé tettük. Ezzel szemben a (3) esetben a zsilipek üzemrendjét úgy módosítottuk, hogy gravitációs lefolyás is csak az Sz-1 szivattyúnál és a Szamos Holtág végén található zsilipnél alakulhat ki (2.2. ábra). Emellett a rendszer belső zsilipjeit nyitott állapotba állítottuk, így azok a víz mozgását egyik irányban sem korlátozzák. Továbbá a vízvisszatartásos forgatókönyvekben a karbantartás hiányának reprezentálásaként a Manning-féle érdességi tényező értékét az összes belvízvédelmi csatornában kétszeresére növeltük. #
Leírás
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.
Jelen Jelen Jelen Klíma Klíma Klíma Klíma Klíma Klíma Klíma Klíma Klíma
Azonosító
szivattyúzás nélkül vízvisszatartás kontrol kontrol szivattyúzás nélkül kontrol vízvisszatartás A2 A2 szivattyúzás nélkül A2 vízvisszatartás B2 B2 szivattyúzás nélkül B2 vízvisszatartás
Jelen Jelen-sziv Jelen-alt Kontrol Kontrol-sziv Kontrol-alt A2 A2-sziv A2-alt B2 B2-sziv B2-alt
Időszak
Meteorológia
Szivattyús Vízvisszaátemelés tartás
19802010
Mért
-
19611990
Kontrol
-
20712100
A2
-
20712100
B2
-
-
5.1. Táblázat – A vizsgált mintaterületi forgatókönyvek
5.2.
Valószínűségi és hidrológiai jellemzés
A hidrológiai vizsgálatokhoz hasonlóan a különböző fajlagos elöntésű és tartósságú belvizek előfordulási valószínűségeinek meghatározása is az események leválogatására alapul. A különböző kiterjedésű és tartósságú belvizek relatív tapasztalati gyakorisága meghatározható a teljes idősor többszöri szűrésével úgy, hogy közben az Ap(i) és a τp(j) küszöbértékeket lépcsőzetes változtatjuk. A forgatókönyvekre minden esetben ugyanazokkal a beállításokkal végeztük el a leválogatást. Ezeket az 5.2. Táblázat tartalmazza. A tér- és időbeli határértékek függvényében adódik a különböző mértékű elöntések előfordulási valószínűségeinek mátrixa, melyet grafikusan négy forgatókönyvre az 5.1. ábra szemléltet.
10 PRUDENCE: Prediction of Regional Scenarios and Uncertainties for Defining European Climate Change Risks and Effects http://prudence.dmi.dk/http://www.springerlink.com/content/wg0w3m16w4150838/
14
Kritérium Ap(i) [ha km-2] τp(j) [nap]
Alsó határ 0,25 2
Felső határ 20 320
Lépésköz 0,25 2
Lépések száma 0,25 2
5.2. Táblázat – Belvizek valószínűségeinek meghatározásához alkalmazott határértékek tartományai
Az ábrák szürkeárnyalatos színkitöltése a modelleredmények leválogatásával előállított tartósság-fajlagos elöntés határérték párokhoz rendelt tapasztalati valószínűségekre utal. Az ezekre illesztett burkoló- vagy kontúrgörbék a védelmi rendszerek méretezése során alkalmazott valószínűségekhez tartoznak. Az ábrák segítségével meghatározható, hogy adott kiterjedésű és tartósságú vízborítás milyen valószínűséggel – 100 éves időszakban átlagosan hány évente – alakul ki. Például az (a) esetet tekintve: a mintaterület legalább 3%ára kiterjedő elöntés tízévente (10%-os kontúr) mintegy húsz napos, ugyanakkor húszévente (5%-os kontúr) már közel 80 napos tartózkodással fordul átlagosan elő. 15 1%
12
2%
9 5%
6
10%
3 20% 50%
0
Jelen-alt
2%
12
9 5%
6
10%
3
20% 50%
0 0
60 120 180 Tartósság [nap]
240
0
15
60 120 180 Tartósság [nap]
240
Fajlagos elöntés [ha km ]
15
12
9
1% 2%
6 5%
3
A2
-2
Kontroll
-2
Fajlagos elöntés [ha km ]
1%
-2
Fajlagos elöntés [ha km ]
Jelen
-2
Fajlagos elöntés [ha km ]
15
10% 20%
0
12
9
6
3 1% 2%
5%
0 0
60 120 180 Tartósság [nap]
240
0
60 120 180 Tartósság [nap]
240
5.1. ábra – A Szamos-Kraszna mintaterületre szimulációs úton levezetett előfordulási valószínűségek a fajlagos elöntés és a tartósság függvényében a négy szemléletesség kedvéért választott forgatókönyvre
A szimulációkra alapuló valószínűségi ábráknak külön jelentőséget ad az, hogy segítségükkel hidrológiai szempontból rendkívül szemléletesen hasonlíthatóak össze a különböző forgatókönyvek eredményei. A szemléletesség kedvéért kiválasztott négy eset (5.1. ábra) kapcsán a következők állapíthatók meg: (i) A várakozásnak megfelelően az aktív védekezést mellőző Jelen-alt szcenárióra a belvizek kiterjedése és tartóssága is növekszik. Példaként említhető, hogy a 90 napos tartósságú elöntések gyakorisága közel duplázódik. (ii) A szakmai feltevésekkel (Kozák, 2006) összhangban a belvízvédekezés mellőzése elsősorban a tartósságot növeli. Ugyanakkor kisebb mértékben, de a fajlagos elöntés nagysága is növekszik. (iii) A mért peremfeltételekre alapuló Jelen és a generált Kontrol forgatókönyvek közti eltérés markáns. Ez külön kiemeli 15
a referencia szcenárió jelentőségét: a jövőbeli feltételezett éghajlati forgatókönyvek összevetése csak ezzel helytálló, és nem pedig a mért adatokkal. (iii) A pesszimista A2 esetben a belvíz gyakorlatilag eltűnik a területről. Ennek közvetlen gazdasági következményei akár kedvezőek is lehetnek (lásd. lentebb), de hidrológiai szempontból mindenképp kétséges lehet a feltételezett trend megítélése. A valószínűségi ábrák összefoglalásaként a 5.3. Táblázatában minden szcenárióra feltüntettük a 2%-os fajlagos elöntéshez és 10 napos tartózkodáshoz tartozó valószínűségeket. A táblázat a forgatókönyvek további hidrológiai mutatóit is megadja. Számos megállapítás tehető, itt csak a következőt emeljük ki: A teljes mintaterületre leválogatott belvizek összegzett időtartama alapján a szivattyús átemelés csak 4-6%-kal csökkenti a tartósságot. Ez összhangban van a korábban bemutatott mérlegegyenlet elemzésekkel is. Ezzel szemben a vízkormányzás elhagyásának hatása igen markáns: a bemenő meteorológiai adatoktól függetlenül 40%-ot meghaladóan növeli a belvizes napok számát. Belvizes napok száma #
Azonosító
Tényleges 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.
Jelen Jelen-sziv Jelen-alt Kontrol Kontrol-sziv Kontrol-alt A2 A2-sziv A2-alt B2 B2-sziv B2-alt
1863 1962 2699 1417 1472 2113 32 94 453 728 808 1452
Diff.
Valoszínűség (10 napos 2%-os fajl. elöntés)
Tényleges
ref 5% 45% ref 4% 49% -98% -93% -68% -49% -43% 2%
17% 18% 21% 12% 13% 17% 1% 1% 4% 6% 7% 9%
Diff. ref 1% 4% ref 1% 4% -11% -11% -9% -6% -6% -3%
Talajvíz mélység átlag
szórás
2.31
66
2.66
58
3.49
54
2.96
61
5.3. Táblázat – Forgatókönyvek aggregált hidrológiai és valószínűségi mutatói (a Diff. oszlopok a választott referencia forgatókönyvhöz képesti változást adják meg százalékosan)
5.3.
Kockázatalapú értékelés
A mezőgazdasági kockázat számítása a belvíz mellett az aszály miatti terméskiesésre is kitér. A módszer alapja a szántóföldi növények hozamának becslése, ami jellegéből fakadóan meglehetősen bizonytalan (Penning et al., 1989; Tarnawa et al., 2010), de a kérdéskör szempontjából nélkülözhetetlen szakterület. A kifejlesztett becslő módszer elméleti szempontból egyszerűsített: a vízellátottságon kívül a termőhely egyéb sajátosságait csak aggregált módon, a paraméterként megadott átlagos terméshozam formájában veszi figyelembe (Kozma et al., 2012/a). A két szélsőség leírásához számos bemenő agroökológiai adatra van szükség. Ezek az irodalomból származó összegzett/átlagos jellemzők. Vagyis a számított eredményeket modell- és adatbizonytalanság is terheli, amik mérséklése túlmutat a cikk keretein. Ezért a kockázatszámítás kapcsán szintén érvényes, hogy az elsősorban a forgatókönyvek összehasonlítását teszi lehetővé. A mezőgazdasági kockázatok meghatározásához a területen legnagyobb arányban termelt búza és kukorica hozambecslését végeztük el. A két növény arányát a KSH megyei bontású adatai alapján egyszerűsítve 30:70%-ra állítottuk be. A vízigényesebb búza tenyészideje az év korábbi szakaszára (március-június) esik, míg a szárazságtűrőbb kukoricáé (május-szeptember). Az 5.2. ábra a jelenlegi éghajlat esetén mutatja be a vízelvezetésre (Jelen) és a vízvisszatartásra (Jelen-alt) alapuló forgatókönyvek kockázattérképeit. Az 5.4. Táblázat az összes vizsgált forgatókönyv kockázatalapú összehasonlítását adja meg. Az ebben feltüntetett összegzett kockázat a 30 évre meghatározott kár éves átlagos értéke a teljes mintaterületre. Ennek megváltozása mellett az utolsó oszlopban a víztöbblethez és vízhiányhoz köthető károk arányát is feltüntettük. A mutató egyenesen arányos a belvíz-, illetve aszálykárok hányadosával, pozitív értéke azt jelzi, hogy a mezőgazdasági kár elsősorban a víztöbblet miatt alakult ki.
16
(a)
(b)
5.2. ábra – A jelen állapot (Jelen) és a vízvisszatartásos (Jelen-alt) forgatókönyvek kockázattérképei
A Jelen forgatókönyv aggregált kockázatát irodalmi adatokkal (Pinke, 2012/b) vetettük össze, az átlagos éves kár hasonlóan több száz mFt-os tartományban mozog. A jelenlegi és feltételezett kontrol éghajlati viszonyok mellett a vízelvezetés megszüntetésével a kockázat egyértelműen növekszik. A hidrológiai értékelés tapasztalataihoz hasonlóan pusztán a szivattyúzás elhagyása nem okoz jelentős változást. Az éghajlati viszonyok jelentős módosulása a kockázatra sajátos módon hat. A mezőgazdasági károk szempontjából a legpesszimistább, jelentős felmelegedéssel járó A2-es forgatókönyvek bizonyultak a legkedvezőbbnek – a referenciához (4. Kontrol) képest a kockázat közel 9-16%-kal csökkent. Ennek oka a gyakorlatilag megszűnő belvízi veszélyeztetettség (a 30 év alatt egy hónapnyi belvíz adódott – 5.3. Táblázat). A terület vízkészlete azonban nem csökken olyan mértékben, hogy az az aszálykár jelentős növekedését okozná. Utóbbi értékét a vízvisszatartás hatása tovább csökkenti, így a számítások alapján a 9. számú A2-alt forgatókönyv bizonyult a legkedvezőbbnek. Aggregált kockázat #
Azonosító
[mFt/év] 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.
Jelen Jelen-sziv Jelen-alt Kontrol Kontrol-sziv Kontrol-alt A2 A2-sziv A2-alt B2 B2-sziv B2-alt
diff
598 611 654 594 602 646 535 538 499 563 575 601
ref 2.9% 10.1% ref 1.3% 8.8% -9.9% -9.4% -16.0% -5.2% -3.2% 1.2%
Veszteségek okainak aránya (+): Belvíz (-): aszály +0.3 +2.9 +0.6 -0.1 +1.7 +0.2 -0.9 -0.9 -0.8 -0.4 -0.3 -0.1
5.4. Táblázat – A Szamos-Kraszna Köz aggregált mezőgazdasági kockázatának mutatói
17
A kockázatra kapott eredmények eltérnek az előzetes várakozástól (ami szerint a vízvisszatartás kedvező, az éghajlatváltozás kedvezőtlen lenne). Ez több dologgal magyarázható. Először is természetesen elképzelhető, hogy lokálisan, adott mintaterület esetén a belvíz visszaszorulása a jelenlegi területhasználati szerkezet mellett mezőgazdasági szempontból valóban kedvező. Emellett az eredmények arra utalnak, hogy pusztán a vízkormányzás átalakítása nem vezet optimális kockázatszintre. Ehhez az alkalmazkodó területhasználat kidolgozása nélkülözhetetlen, amit a javasolt módszer szintén lehetővé tesz (Koncsos, 2011, Kozma et al., 2012). Végül a növényzet víz- és szárazságtűrését leíró paraméterek pontos meghatározására, kalibrálására nem volt mód, így azok az irodalmi adatokra alapuló becslésből származnak. Vagyis az aszályra és belvízre való viszonylagos érzékenység bizonytalan. Ennek pontosítása mezőgazdász szakértő bevonásával számottevően változtathat az eredményen. 6. ÖSSZEGZÉS, KÖVETKEZTETÉSEK A belvízzel kapcsolatos tudás jelentősen bővíthető az ismertetett, integrált hidrológiai modellezésre és forgatókönyv elemzésre támaszkodó módszer segítségével. Ennek szemléltetésére mutattuk be a SzamosKraszna közi mintaterületre elvégzett esettanulmányunkat. Az eredmények hozzájárultak a belvízvédelmi rendszerrel, az éghajlat-változással, az integrált hidrológiai modellezéssel és az ezzel összefüggő adatigénnyel kapcsolatos tudás mélyítéséhez. A módszer lehetőséget nyújt a jelen állapot és a különböző tervezési variánsok elemzésére is. Az egyes forgatókönyvek összehasonlítására több indikátort dolgoztunk ki. A vizsgálatunk eredményeit az alábbi pontokban foglaljuk össze: Az integrált hidrológiai modellezés általános tapasztalatai (a) Az érzékenységvizsgálatból kiderült, hogy a peremfeltételekre érzékeny a modell, ami hangsúlyozza a mérések nélkülözhetetlenségét. Fontos tapasztalat, hogy a felszíni vízjárás hatása csak a szivattyúzás esetében számottevő. Ezzel szemben az elöntés tekintetében igen mérsékelt, a csapadék jelentőségéhez képest elhanyagolható. Az érzékeny paraméterek közül a kapillaritás hatása a legnagyobb. (b) A kalibráció sikeres volt: a felszíni vízjárás, a talajvíz és a vízborítás mért és számított idősorai jó egyezést mutattak. A belvíz térbeli kiterjedése cellaszinten nem pontos, de a terület kisebb alegységeivel már megfelelő az egybeesés, ezért az eredményeket is célszerű ezen a léptéken értelmezni. (c) A kalibráció pontosítható további mérési adatokkal és adott esetben a számítási modell továbbfejlesztésével. A terepi adatok közül a legfontosabbak: műholdképekből származtatott vízborítás térképek és idősorok, talajnedvesség mérések, talajvízforgalmi számítások vagy mérések, részletesebb meteorológiai adatbázis. A mintaterületi hidrológiai mérlegelemzések fontosabb tanulságai (a) A síkvidéki vízgyűjtőkre hiszterézis jellegű kapcsolat – belvízi tározási hurokgörbe – mutatható ki. A görbék sokasága az elöntés és a tározás közti nemlineáris összefüggést jellemzi: adott térfogathoz tartozó vízborítás annak függvénye, hogy apadási vagy elöntési szakaszról van-e szó. (b) A vízmérleg elemzésekkel az eddiginél pontosabban becsülhető a védekezés hatékonysága. A SzamosKraszna mintaterületre a mesterséges (gravitációs és szivattyús elvezetés) és természetes (párolgás, beszivárgás) hatások viszonya 1:4. A mesterséges elvezetésben belül a szivattyúzás aránya 20-50%. A forgatókönyv-elemzés eredményei (a) A hidrológiai elemzések alapján az átlagos talajvízszint bizonyult az egyik fontos indikátornak. Erre a peremeknek nagy hatása van, ami az éghajlat-változási forgatókönyvek eredményeiből jól látszódik: az eredmények alapján a jövőben akár 30-85 cm-es talajvízszint csökkenés is várható. (b) Minden forgatókönyvre megállapítottuk az előfordulási valószínűségeket a fajlagos elöntés és a tartósság függvényében. Az eredményt grafikusan is ábrázoltuk, amiből többek között arra következtethetünk, hogy a belvízvédekezésnek a tartósságra nagyobb hatása van, mint a belvíz kiterjedésére. Szintén valószínűségi elven kimutattuk, hogy az éghajlatváltozás hatására várhatóan a belvizek kiterjedése és tartóssága is jelentősen csökken. (c) A belvíz gazdasági szempontú értékeléséhez cella és mintaterület léptéken is számszerűsítettük az aszály/belvíz eredetű mezőgazdasági károkat. A cellaszintű kárbecslés lehetővé teszi belvízi kockázattérképek készítését, amire két példát mutattunk be. Az eredmények alapján az éghajlatváltozás 18
feltételezett forgatókönyvei esetén a belvízkár várhatóan csökken, ami viszont együtt jár az aszály miatti terméskiesés növekedésével. Utóbbi mérsékelhető vízvisszatartással, ami felhívja a figyelmet az esetleges tájhasználat váltás szükségességére. Ennek vizsgálata a kidolgozott módszerrel lehetséges. Az eddigi eredmények a módszer egy továbbfejlesztési irányát is kijelölik – megjegyzendő, hogy ez már túlmutat a mérnöki/modellezői szakterületen. A kockázati tételek további bővítésével (pl. védekezés költségei, belterületi kárbecslés, beárazott ökoszisztéma szolgáltatások) becsülhetővé válik a belvízvédelmi rendszer költséghatékonysága. A védekezés költségeinek és az elhárított károk aránya a vízrendezési-területhasználati tervek hasznos mérőszáma lehet. 7. IRODALOM [1] Bakonyi, P., Bálint, G., Józsa, J., Koncsos, L., Krámer, T., Szilágyi, J., 2009. Az elöntési veszélytérképezés metodikája. MHT 27. Országos Vándorgyűlés, Baja. ISBN 978-963-8172-23-5 [2] Dajka, I., Bacskai, A., 2012. A belvízvédekezés tapasztalatai 2009-2011 között, a FETIVIZIG működési területén. MHT 30. Országos Vándorgyűlése, Kaposvár, 2012. július 4-6. ISBN 978-963-8172-29-7 [3] Daniel, E.B., Camp, J.V., LeBoeuf, E.J., Penrod, J.R., Dobbins J.P., Abkowitz, M.D., 2011. Watershed Modeling and its Applications: A State-of-the-Art Review. The Open Hydrology Journal, 2011, 5, 26-50. [4] Derts, Zs., 2013. Estimation of water volume from excess water coverage observations by using GIS tools. Second Conference of Junior Researchers in Civil Engineering, 17-18 June 2013, Budapest, Hungary (accepted) [5] European Union Sixth Framework Program, Water Scenarios for Europe and for Neighbouring States (SCENES), SCENES Webservice, 2011. http://www.1stcellmedia.de/customer/uni/cms/ [6] Felső-Tisza-vidéki Környezetvédelmi és Vízügyi Igazgatóság, 2008. A 07. 11. számú Szamos-Kraszna közi belvízvédelmi szakasz védelmi terve. Mátészalka, 2008. [7] Ijjas, I., 2002. Területi vízgazdálkodás. In: Somlyódy, L. (Szerk.) A hazai vízgazdálkodás stratégiai kérdései. Magyar Tudományos Akadémia, Budapest. ISBN: 963 508 333 5 [8] Jolánkai, Zs., Kozma, Zs., Muzelák, B., Koncsos, L., 2011. Alternatív tájgazdálkodási forgatókönyvek vizsgálata Nagykörű térségében a WateRisk hidrodinamikai modellrendszer segítségével. A Magyar tudomány ünnepe „Összhang – Tudomány a gazdaságban és a társadalomban” VII. Alföldi Tudományos Tájgazdálkodási Nap, Barancsi Á. és Hernyák G. (Szerk.), pp. 35-40., Szolnoki Főiskola, Szolnok 2011. ISBN 978-963-89339-1-1 [9] Jolánkai Zs., Kardos M, Koncsos L., Kozma Zs., Muzelák B., 2012. Pilot Area Studies in Hungary with a Novel Integrated Hydrologic Model – WateRisk. Proceedings of the 6th IWA International Conference for Young Water Professionals, 10-13 July 2012, Budapest, Hungary, (CD id: IWA-9840) [10] Koncsos, L., Balogh, E. 2009. Belvízkockázatok számítása korszerű hidroinformatikai eszközökkel. MHT 27. Országos Vándorgyűlés, Baja. ISBN 978-963-8172-23-5 [11] Koncsos L. (szerk.) 2011. Jövőképtől a vízkészlet kockázatig, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék, ISBN 978-963-313-060-5. [12] Kozák, P. 2006. A belvízjárás összefüggéseinek vizsgálata az Alföld délkeleti részén, a vízgazdálkodás európai elvárásainak tükrében. Doktori értekezés, Szegedi Tudományegyetem, Szeged, 2006. [13] Kozák, P. 2009. Belvízi kockázat térképezés végrehajtásának eddigi tapasztalatai. MHT 27. Országos Vándorgyűlés, Baja. ISBN 978-963-8172-23-5 [14] Kozma, Zs., Koncsos, L., 2011. Methodological Overview of a Coupled Water Resources Management Model System – Proceedings of the Thirteenth International Conference on Civil, Structural and Environmental Engineering Computing, B.H.V. Topping and Y. Tsompanakis, (Editors), Civil-Comp Press, Stirlingshire, United Kingdom, paper 157, 2011. doi:10.4203/ccp.96.157. [15] Kozma, Zs., Parditka, G. 2011. A WateRisk Integrált Hidrológiai Modell. In: Koncsos L. (szerk.) 2011. Jövőképtől a vízkészlet kockázatig, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék, Budapest, ISBN 978-963-313-060-5. [16] Kozma, Zs., Koncsos, L., Jolánkai, Zs., Kardos, M., Koncsos, T., Muzelák, B., Parditka, G., Liska, B., Derts, Zs., 2012/a. Overview of risk based water resources scenario analysis – the WateRisk decision support system. Proceedings of the 6th IWA International Conference for Young Water Professionals, Budapest, Hungary, (CD id: IWA-9847) [17] Kozma, Zs., Derts, Zs., Kardos, M., Koncsos, L., 2012/b. A mezőgazdasági termelés mint ökoszisztéma-szolgáltatás értéke: hidrológiai modellhez kapcsolt számítási módszertan. Tájökológiai lapok, 10.(1): 55-69. 19
[18] Körösparti, J., Bozán, Cs., Pálfai, I., Orlóci, I., Kuti, L.,Pásztor, L. 2007. A belvíz-veszélyeztetettség térképezésének fejlődése. TSF Tudományos Közlemények, 2007. Tom. 7. sz. 1. 3. kötet. pp. 611-615. [19] van Leeuwen, B., 2012. Mesterséges neurális hálózatok és földrajzi információs rendszerek használata a belvízosztályozásban. Doktori (PhD.) értekezés. Szegedi Tudományegyetem, Szeged, 2012. [20] Mádlné Szőnyi, J., Tóth, J. 2007. „A Duna-Tisza köze vízföldtani típusszelvény” és a szikesedés összefüggései. Földrajzi Közlemények, 131. évf. 55. köt. 4. sz, pp. 343-360. [21] Pálfai, I., Bozán, CS., Herceg, Á., Kozák, P., Körösparti, J., Kuti, L., Pásztor, L. 2004. Komplex Belvízveszélyeztetettségi Mutató (KBM) és Csongrád megye ez alapján szerkesztett belvíz-veszélyeztetettségi térképe. II. Magyar Földrajzi Konferencia: A magyar földrajz kurrens eredményei, Szeged 2004. ISBN:963 482 687 3 [22] Pálfai, I., 2004. Belvizek és Aszályok Magyarországon. Hidrológiai tanulmányok. Vituki, Budapest [23] Pechlivanidis, I.G., Jackson, B.M., Mcintyre, N.R., Wheater, H.S. 2011. Catchment scale hydrological modelling: a review of model types, calibration approaches and uncertainty analysis methods in the context of recent developments in technology and applications. Global NEST Journal, Vol 13, No 3, pp 193-214, 2011 [24] Penning de Vries F.W.T., Jansen D.M., ten Berge H.F.M., Bakema A. 1989. Simulation of ecophysiological processes of growth in several annual crops. Centre for Agricultural Publishing and Documentation (Pudoc), Wageningen, the Netherlands, 1989. ISBN 90-220-1000-7. [25] Pinke, Zs. 2012/a. Aszály-, belvízkárok és az árvízvédelmi ökoszisztéma szolgáltatás értékelésének szerepe a belvizes területek vizes élőhellyé alakításában. Tájökológiai Lapok 10. (2): 271–286. [26] Pinke, Zs. 2012/b. A költség alapú értékelés és a szabályozó ökoszisztéma szolgáltatások szerepe a belvizes területek vizes élőhellyé alakításában. Természetvédelmi Közlemények 18: 425-434. [27] Rakonczai, J., Mucsi, L., Szatmári, J., Kovács, F., Csató Sz. 2001. A belvizes területek elhatárolásának módszertani lehetőségei. Magyar Földrajzi Konferencia, Szeged 2001. ISBN 963 482 544 3 [28] Rakonczai, J., Csató, Sz., Mucsi, L., Kovács, F., Szatmári, J., 2003. Az 1999. és 2000. évi alföldi belvízelöntések kiértékelésének gyakorlati tapasztalatai. In: Szlávik, L. (szerk.), Vízügyi Közlemények Különszám: Tiszavölgyi árvizek és belvizek a XX. és XXI. század fordulóján, VITUKI 2003, 4. 317-336. [29] Somlyódy, L. 2011. Magyarország vízgazdálkodása: helyzetkép és stratégiai feladatok. Budapest: Magyar Tudományos Akadémia, Köztestületi Stratégiai Programok. [30] Sophocleous, M., 2000. Interactions between groundwater and surface water: the state of the science. Hydrogeology Journal (2002) 10:52–67. [31] Szabó, Zs. 2010. Belvízcsatorna-rekonstrukciós munkálatok hatásainak térinformatikai elemzése síkvidéki mintaterületen. Agrárinformatika, 1(3):40-47. [32] Tarnawa Á., Klupács H., Balla I., Jolánkai M., 2010. Szántóföldi növények termésstabilitásának klimatikus tényezői. A XX. Keszthelyi Növényvédelmi Fórum kiadványa, pp. 152-156. [33] Thompson, J.R., Sørensonb, H.R., Gavina, H., Refsgaardb, A. 2004. Application of the coupled MIKE SHE/MIKE 11 modelling system to a lowland wet grassland in southeast England. Journal of Hydrology 293 (2004) 151–179. [34] Thyll, Sz., Bíró, T., 1999. A belvízveszélyeztetettség térképezése. Vízügyi Közlemények, 81 (4): 709-718. [35] Tomor, T. 2007. Térinformatika alkalmazási lehetőségei a környezeti konfliktusok kezelésében. Doktori (PhD) disszertáció, Debreceni Egyetem, Debrecen, 2007. [36] Ungvári, G., Molnár, Zs., Varga, Gy. Ellison, D. 2012. Ökoszisztéma-szolgáltatások nagyságrendi becslése vízgyűjtő szinten a vízkörforgást leíró vízháztartási jellemzők alapján. Műhelytanulmány. Regionális Energiagazdálkodási Kutatóközpont, Budapest. http://unipub.lib.uni-corvinus.hu/560/ [37] Vámosi, S. 2002. A belvizek hatása az alföldi régiók fejlesztésére. Doktori (PhD) értekezés, Debreceni Egyetem, Debrecen, 2002. [38] Váradi, J., 2010. Az árvízkockázat kezelés metodikája. (előadás diái). http://www.label-eu.eu/uploads/media/Horkai_Varadi.pdf [39] VÁTI Magyar Regionális Fejlesztési és Urbanisztikai Kht, 2005. A termőhelyi adottságokhoz igazodó agrárstruktúra-váltás lehetőségei. Budapest, 2005. [40] VITUKI CONSULT Rt., ÖKO Rt. 2005: A Szamos-Kraszna közi árapasztó tározó előzetes környezeti tanulmánya. http://ktvktvf.zoldhatosag.hu/vasarhelyi/Szamos_Kraszna/Szamos_Kr_00_t.htm [41] Vízügyi és Környezetvédelmi Központi Igazgatóság (VKKI), 2011. Tájékoztató a 2010-2011 évi belvízi helyzetről. http://www.vizugy.hu/index.php?module=content&programelemid=1&id=280
20
