A DDVIZIG Vízügyi Információs Rendszer (DDVIR) Árvízszámítási modul bemutatása
Készítettek: Pál Irina
Horváth Gábor 2016.
1
Tartalomjegyzék
Bevezetés ........................................................................................................................ 3 1. A Dél-dunántúli Vízügyi Információs rendszer főbb moduljai, elemei ..................... 3 2. Árvízszámítási modul ................................................................................................. 4 2.1 Alkalmazott számítási módszer ................................................................................ 4 2.2 Az "árvízszámítási segédlet" aktualizálása...........................................................................4
2.3.Árvízszámitási modszer alkalmazása a DDVIR-be…..............................................9 3. Összefoglalás……………………………………………………………………….11 Mellékletek ...…………………………………………………………………………………12
2
A DDVIZIG Vízügyi Információs Rendszer (DDVIR) Árvízszámítási modul bemutatása Pál Irina Horváth Gábor Dél-dunántúli Vízügyi Igazgatóság
Bevezetés Az igazgatóságunkon már a 2009 - 2010-es években szakmai igényként megfogalmazódott egy a vízgazdálkodásban dolgozók számára az operatív feladatokat segítő, döntéseket támogató, térinformatikai alapokon nyugvó információs rendszer kidolgozása. A szakágazataink, üzemeltetési egységeink megfogalmazták igényeiket a rendszerrel szemben. A DDVIR rendszer megvalósítására a KEOP-2.2.2/B/2F/09-2009-0001 projekt keretében volt lehetőségünk 2011. évben. Az ekkor elkészült rendszer elsősorban a vízgazdálkodásivízkészlet gazdálkodási és üzemeltetési feladatokat segítő modulokkal rendelkezett. A néhány éves használati tapasztalatok és további igények során a kidolgozott rendszeren folyamatos finomítások és fejlesztések történtek. Az elmúlt év legnagyobb fejlesztése az árvízi modul kidolgozása volt. A már létező modulok:
1. A "Dél-dunántúli Vízügyi Információs Rendszer" főbb moduljai, elemei:
„Karbantartási modul.” A vízfolyásokon a szakágazatok irányítása alatt dolgozó szakaszmérnökségek számára készített modulban a tervezett és megvalósított karbantartási, fenntartási munkálatokra vonatkozó adatok, adatbázisok és térképi nyilvántartások kerülnek tárolásra.
„Archívum modul” Ebben a modulban képek, videók, hanganyagok, térképek, dokumentumok, stb.. időrendi sorrendben kerülnek tárolásra az igazgatóság területén történt vízzel kapcsolatos eseményekről.
„Prezentáció” Segítséget add különböző előadások, tanulmányok, bemutatók készítéséhez.
„Lekérdezések” menü lehetőséget ad az adatbázisban a gyors és különböző szempontú keresésekre.
„Vízkészlet-gazdálkodási modul.” A domborzat alapján meghatározza a vízfolyás bármely pontjára a vízgyűjtő területét és a rendelkezésre álló készleteket, a vízhasználatok figyelembevételével. A modul alkalmas a vízfolyások vízgazdálkodási hosszszelvényének megjelenítése.
„Webkamera modul.” A modul alkalmas a Dráva, Duna folyók jellemző szelvényeiben telepített kamerák által sugárzott folyószakaszok képeinek megjelenítésére. A kamerák képei alapján információkhoz juthatunk a jégzajlás, lebegő szennyeződések megfigyelése, a jég- vagy szennyezettséggel való fedettség százalékos arányának becslésére.
3
„Publikációs modul.” Nagyméretű LCD képernyőkön - a Vízügyi Információs Központban (igazgatóság bejárata és ügyeleti szoba), előre beállított tartalmak, prezentációk folyamatosan frissülő bemutatása válik lehetővé (pld. vízállás adatok, webkamerák képei, árvízi adatok, képek, térképek…). Mint a bevezetőben olvasható volt az elmúlt években a folyamatos gondozás mellett fejlesztések is történtek. Ezen fejlesztések közül a legnagyobb és legjelentősebb a tavaly elkészült „árvízi számítás” modul volt. A dolgozat e modul elméleti számítási alapjait és a felépítését mutatja be.
2. Árvízszámítási modul 2.1. Alkalmazott számítási módszer A mértékadó vízhozamok számításához az OVF „Árvízszámítási segédlet a hazai hegy-és dombvidéki kisvízgyűjtők árvízhozamainak meghatározásához” című 2001-ben kiadott segédletét használtuk fel. Az árvízszámítási segédlet hidrológiailag feltáratlan magyarországi hegy-és dombvidéki kisvízgyűjtők vízfolyásain a különböző előfordulási árvízhozamok meghatározására használható. A módszer a 2 – 6000 km2 vízgyűjtőterületen használható. Nem alkalmazható a segédlet a teljesen sík, vagy belvízi öblözet jellegű területekre, kis esésű mesterséges csatornákra, vagy belvízcsatornákra. A segédlet 6 jól elkülönülő lefolyási régióra osztja fel a magyarországi hegy-és dombvidéki területeket. A számításoknak az alapja a p = 5%-os előfordulási valószínűségű, q5% (m3/s km2) fajlagos árvízhozam. A q5% ismeretében a p (%)-os előfordulási valószínűségű árvízhozam az alábbi képlettel számítható: Qp% = ai*q5%*A A lefolyási viszonyok elemzéséhez a vízgyűjtők geográfiai és fedettségi adatai, valamint egyéb, a lefolyás jellegét befolyásoló paraméterek szükségesek. 2.2. Az „árvízszámítási segédlet….” aktualizálása A fejlesztés hidrológiai alapja, mint az előző fejezetben olvasható az OVF által 2001-ben kiadott módszertan volt. Az előzőekben jeleztük, hogy a módszer a dombvidéki vízgyűjtőkre készült. Igazgatóságunk területe két hegy és dombvidéki régiókra osztható fel, a középdunántúli és a dél-dunántúli területekre. Az akkor elkészített anyag a korábbi, a vízgyűjtőkön lévő vízrajzi állomások adatait használta fel a fajlagos lefolyás becslésére. Igazgatóságunkon ezt az elméletet folytatva, a rendelkezésünkre álló újabb 15 évnyi adatsorral, a fent leírt metodika alapján meghatároztuk a két régióra jellemző vízhozamokat.
4
Az ország dombvidéki területeinek régiós lehatárolását az alábbi ábra mutatja:
A dél-dunántúli régióban 24 állomáson, a közép-dunántúli régióban 18 vízrajzi állomáson a „Műszaki Hidrológia” programcsomaggal, hidrológiai statisztikai módszerekkel újra számoltunk p = 1, 3, 5, 10, 20, 33, 50 %-os előfordulási valószínűségű árvízhozamokat. Az aktualizálás menetét egy konkrét állomás adatsorainak elemzésén, feldolgozásán keresztül mutatjuk be. A Karasica szederkényi vízrajzi állomás 65 év hosszúságú vízhozam adatsorán a szokásost homogenitás, függetlenségi, trendvizsgálat után a vízhozamok előfordulási valószínűségét határoztuk meg.
5
6
A régiókban található állomások eredményei az 1-2 mellékletekben láthatóak: Dél-dunántúli régió
1. Melléklet Táblázat
Közép-dunántúli régió 2. Melléklet Táblázat A friss számítások alapján újra meghatároztuk ap(-) valószínűségi szorzókat. A szakágazat részéről felmerült további igényeként az a33 és a50 valószínűségű értékek meghatározása is.
Valószínűségi szorzó 2001-es adatok Közép-dunántúli régió 2014 Dél-dunántúli régió
a1 1.7
a3 1.2
a10 0.8
a20 0.6
a33
a50
1.4 1.7
1.1 1.2
0.8 0.8
0.6 0.6
0.5 0.4
0.4 0.3
Ezt követően újra megszerkesztésre kerültek az említett régiók fajlagos árvízhozam q5%= f (A) függvényei.
7
A két régió függvényeit az alábbi ábrák mutatják:
Dél-dunántúli régió.
Közép-dunántúli régió.
8
2.3. Árvízszámitási módszer alkalmazása a DDVIR-be. A program első lépése a vízkészlet-számítási modullal analóg módon működik. A vizsgálandó vízfolyás kiválasztása után az adott patakszelvény 0,1 kilométer pontosságú megadása történik. Ekkor a program lehatárolja az adott szelvény felett a vízgyűjtő nagyságát. Vízgyűjtők lehatárolása a digitális domborzati modell 10 * 10 méteres terepmodell rácshálója alapján történik. A modul a vízhálózat bármely 100 méterenkénti szelvényére képes a terepmodell felhasználásával vízgyűjtő lehatárolást készíteni program segítségével. A következő lépés: a lehatárolt vízgyűjtő jellemző paramétereinek maghatározása (Alapadatok fül). A program a megadott függvények segítségével számolja a vízgyűjtő jellemző paramétereit, pl. hossz, szélesség, ezek aránya, geodéziai jellemzői, mellékágak hossza, vízfolyás sűrűség. Szintén megadja az adatbázisából a tavakkal kapcsolatos jellemzőket.
A művelési ágak fül megnyomása esetén a program a CORINE felszínborítási adatbázis adatai alapján legyűjti az adott vízgyűjtőn nyilvántartott művelési ágak, területhasználatok nagyságát km2 mértékegységben. Ezek az adatok a vízgyűjtő jellemzőinek megismeréséhez adnak információkat, amik a későbbiek során a kapott függvény érték elfogadását, vagy felül bírálatát segíthetik.
9
A két menüpontban megadott, a vízgyűjtőt jellemző pataméterek, adatok más célokra is felhasználhatóak pl. vízgyűjtő feltáráshoz, a VKI jelentéshez, … Az utolsó lépes: A kiválasztott vízfolyás, és megadott szelvényszámban meghatározott vízgyűjtő alapadatok ismeretében a fajlagos árvízhozam függvény fül lenyomásakor legördülő menüből kell jelölni a kívánt p = 1, 3, 5, 10, 20, 33, 50 %-os előfordulási valószínűségű függvényt. Ekkor a program automatikusan kiszámolja a megadott vízgyűjtőre a p%i értéket. Ez a grafikonon a kék függőleges (vízgyűjtő nagyság) és a sárga egyenes (p% valószínűség) metszéspontja. P1%-os előfordulási függvény
10
P50% -os előfordulási függvény
Abban az esetben, ha az automatikusan kiszámított eredmény „gyanúsnak” tűnik, lehetőség van alkalmazni „kézi módszert” is. A függőleges „vízgyűjtő nagyága” vonal mentén tetszőleges pontot lehet kijelölni, azt a pontot ahol megítélésünk szerint a fajlagos lefolyás értéke leginkább hasonló lehet a már feltárt, állomással rendelkező vízgyűjtőével.
Összefoglalás Az árvízszámító modell gyors műszaki becsléssel segíti a napi operatív munkát a vízügyi munkákban. A program tesztelése most történik. Előfordulnak még futatási és számítási hibák is. Megjegyezzük azonban, minden esetben a későbbiek során is fontos a paraméterek ellenőrzése. A gondolkodó, a vízgyűjtőt ismerő mérnök a programból nem hagyható ki. A vizsgált szelvény adatait célszerű a régióban hasonló adottságokkal rendelékező vízrajzi állomás adataival összevetni, esetlegesen kézi számításokkal történő korrigálás is indokolt lehet. A program mankó a vízügyi szakember számára, aki eldönti, hogy ezen gyorsan előállítható adatok ismeretében indokolnak tart-e további számításokat, vagy elfogadja modell által adott értékeket. Pécs, 2016. június 6.
11
MELLÉKLET
12
1.Melléklet Vízfolyás vízmérce
A km2
NQ1%
NQ3%
NQ5%
q5%) (m3/s km2
NQ10%
NQ20%
NQ33%
NQ50%
1
Hodácsi patak, Magyaregregy
4.4
5.74
3.49
2.72
0.6182
1.88
1.22
0.816
0.524
2
Ecseny-Diósi Somodor
22.4
2.536
2.296
2.143
0.0957
1.88
1.534
1.205
0.882
3
Orfűi patak, Orfű
26.26
5.72
3.86
3.17
0.1207
2.37
1.7
1.253
0.915
4
Völgységi, Magyaregregy
25.47
73.65
38.5
27.38
1.0750
16.29
8.76
4.948
2.74
5
Orfűi patak, Kovácsszénája
37.03
8.01
6.32
5.56
0.1501
4.57
3.53
2.748
2.07
6
Deseda, Somogyaszaló
52.5
4.238
2.754
2.226
0.0424
1.633
1.15
0.845
0.617
7
Csele patak, Mohács
94.65
9.539
5.826
4.59
0.0485
3.269
2.256
1.646
1.213
8
Surján patak, Szentbalázs
109.5
24.907
18.183
15.392
0.1406
11.907
8.725
6.53
4.815
9
Hábi csatorna, Csikostöttös
126.3
46.529
25.531
19.116
0.1514
12.664
8.057
5.478
3.742
10
Bükkösdi víz, Szentlőrinc
137
46.962
32.438
26.665
0.1946
19.718
13.68
9.731
6.802
11
Karasica, Kátoly
144.25
15.545
12.618
9.323
0.0646
7.184
5.271
3.953
2.897
12
Víiiányi-Pogány, Villány
202
10.648
7.402
5.714
0.0283
4.812
3.642
2.877
2.292
13
Karasica, Szederkény
204
21.745
14.045
11.247
0.0551
8.118
5.587
4.028
2.916
14
Taranyi Rinya, Háromfa
215
13.868
12.893
11.38
0.0529
10.022
8.402
6.948
5.493
15
Kis-Koppány, Ádand
262.5
18.207
13.169
11.093
0.0423
8.517
6.185
4.59
3.355
16
Nagy-Koppány, Törökkoppány
277
22.266
16.339
13.868
0.0501
10.773
7.735
5.967
4.422
17
Dombó, Somogyudvárhely
292.16
13.72
10.33
8.93
0.0306
7.17
5.53
4.38
3.45
18
Egyesült-Gyöngyös, Ketújfalu
430
33.27
24.18
20.52
0.0477
16.01
11.98
9.22
7.07
19
Baranya csatorna, Csikóstöttös
461
111.5
89.26
78.51
0.1703
63.48
47.88
35.88
25.77
20
Kapos folyó, Fészerlak
508
50.85
38.98
33.81
0.0666
27.8
20.65
15.98
12.14
21
Karasica, Villány
647
35.58
24.45
20.34
0.0314
15.54
11.47
8.8
6.74
22
Pécsi víz, Kémes
576
23.89
18.78
16.57
0.0288
13.67
10.83
8.71
6.93
23
Babócsai Rinya, Babócsa
813
73.61
55.8
48.33
0.0594
38.85
29.94
23.49
18.11
24
Fekete víz, Kémes
1185
70.49
58.18
52.39
0.0442
44.39
36.06
29.44
23.47
13
2.Melléklet NQ1%
NQ3%
NQ5%
q5%(m3/s km2)
NQ10%
NQ20%
NQ33%
NQ50%
19.42
1.48
1.18
1.04
0.0536
0.865
0.694
0.566
0.459
Köröshegyi Séd Balatonföldvár
36.8
1.307
1.126
1.035
0.0281
0.904
0.759
0.638
0.525
3
Jamai p. Balatonboglár
48
0.788
0.664
0.606
0.0126
0.525
0.442
0.375
0.315
4
Büdösgáti, Szólád
48.3
3.58
2.84
2.57
0.0532
2.14
1.7
1.359
1.1
5
Tetves p. Visz
79
9.049
6.428
5.406
0.0684
4.179
3.096
2.358
1.772
6
Burnót p. Ábrahámhegy
82.2
3.92
3.15
2.788
0.0339
2.287
1.766
1.351
0.978
7
Keleti Bozót Pamuk
110
6.866
5.497
4.854
0.0441
3.966
3.039
2.604
1.64
8
Boronkai vf.Boronka
126
5.6
4.888
4.472
0.0355
3.797
2.974
2.253
1.588
9
Határkülvíz Csömend
188
20.408
16.437
14.57
0.0775
11.992
9.305
7.17
5.245
10
Sári Boronka
215
13.868
12.893
11.38
0.0529
10.022
8.402
6.948
5.493
11
Völgységi p. Bonyhád
228
75.752
50.902
41.114
0.1803
29.372
19.364
13.022
8.493
12
Koppány Tamasi
656
26.52
19.53
16.61
0.0253
12.94
9.56
7.22
5.37
13
Dinnyés-Kajtori
923
16.205
10.891
8.782
0.0095
6.26
4.107
2.741
1.769
14
Nádor cs. Sarszentmihaly
1391
32.38
27.82
25.51
0.0183
22.12
18.33
15.12
12.07
15
Kapos Dombóvár
1942
97.1
87.6
82.08
0.0423
73.03
61.58
50.94
40.29
16
Kapos Kurd
2119
103.98
86.32
78.01
0.0368
66.55
54.6
45.1
36.54
17
Nádor cs. Cece
3131
39.96
30.19
26.25
0.0084
21.41
17.02
13.95
11.46
18
Kapos Pincehely
3210
107.78
86.28
76.75
0.0239
64.16
51.7
42.28
34.13
Vízfolyás
A
vízmérce
km2
1
Kőrőshegyi Séd, Kőröshegy
2
14
