Az Ipoly árvízi előrejelző rendszer Papanek László Katonáné Kozák Edit Pálfi Gergely
2015.06.02.
Magyar Hidrológiai Társaság XXXIII. Vándorgyűlés
A feladat közös, integrált, valós idejű hidrológiai előrejelző számítógépes rendszer fejlesztése az Ipoly vízgyűjtőjére. A rendszer kidolgozása a következő informatikai feladatok összehangolt kidolgozását igényli: - Az előrejelző rendszert kiszolgáló közös, integrált, operatív adatbázisának, és automatikus adatkezelő-feldolgozó informatikai rendszerének kialakítása, az adatok és információk on-line elérhetőségének biztosítása. - Térben osztott (legalább 500x500 méteres felbontású), fizikai alapú hidrológiai modellrendszert magában foglaló előrejelző számítógépi programrendszer fejlesztése/adaptálása órás időlépték figyelembevételével. - Integrált riasztási és tájékoztatási rendszer kialakítása, amely kielégítik a helyi, és a szlovák partner egyedi és közös igényeit.
Az Ipoly vízgyűjtőterülete
© DHI 2015
- Árvízi elemzés az Ipoly vízgyűjtőjére, extrém adatok kiértékelés, csapadékadatok kalibrálása és feldolgozása a hidrológiai és a hidrodinamikai modell számára, adatkapcsolati szakmai fejlesztések a riasztó és tájékoztató rendszer szlováki alkalmazásához.
MIKE CUSTOMISED - Modell szerver
Bemenő adatok
MIKE SHE
Adat bázis
Adatbázis
© DHI Group
Szimulációs eredmények MIKE CUSTOMISED
Tuesday, October 20, 2015
3
MIKE SHE Integrált vízgyűjtő modellezés
Vízkörforgás
© DHI
NASA Goddard
Felszíni és Felszín alatt lépték
© DHI
Környezeti Modellezés A Kumulatív Hatás mérhetősége és kezelhetősége érdekében a modelleket nem elég sorbakapcsolni - Integráltan kell kezelni őket Párolgás Felszíni lefolyás
Csapadék Hó felhalmozódás és olvadás Folyók és tavak Talajvíz
Hőmérséklet Beszivárgás
Környezeti Modellezés Miért fontos a dinamikus hatás? Városiasodás
Rétegvíz szivattyúzás
Vízzáró Vízadó réteg
Erdőirtás Városiasodás Megnövekedett lefolyás Wetland kialakulás Vegetáció változás
Szivattyú telepítése Nyomás csökkenése a vízadó rétegben Wetland kiszáradása és csökkenő alaphozamok Vegetáció változás
Talajvíz - Felszíni víz interakció
© DHI USGS
MIKE SHE – Integrált vízgyűjtő modellezés
Csapadék és hóolvadás
Integrált vízminőség
Igényvezérelt öntözés
Felszíni lefolyás és elöntés
Vegetáció a párolgás és beszivárgás alapján
Folyók és tavak (MIKE 11)
Telítetlen talajréteg Talajvízmozgás
MIKE SHE – rugalmas folyamatleírás
Legtöbb esetben nincs szükség az összes folyamat fizikai alapú megközelítésére
Water Quality
Az egyszerűbb megoldások gyorsabbak és kisebb az adatigényük
Ipoly vízgyűjtő modellezési terület 1. Vízgyűjtő terület: 5000 km2 2. 33 részvízgyűjtő 3. Térbeli felbontás: cellaméret 300 x 300m (57 288 számítási cella) 4. Dinamikus időlépés: max. órás
© DHI
Adatáramlás - általánosan Inputok: Előkészített adatok • Csapadék • Hőmérséklet • Potenciális evapotranspiráció Kezdeti feltételek: • hotstart az előző szimuláció eredményéből
Eredmények: • Vízhozam idősorok a vízfolyások meghatározott pontjain • Előre definiált hotstart-ok a következő
© DHI
Előrejelző modellezés általános eljárása Fő fókusz = árvízi előrejelzés Fő cél: • Órás időlépésben a meghatározott szelvényekben vízhozam előrejelzése • Kondíciók: Csapadék-lefolyás + vízhozam „válasz” megfelelősége Gyorsaság Hosszútávú modellezésnél való stabilitás Nagyvíznél is stabil modell Pontos vízmérleg
© DHI
© DHI
Steps of modelling passed General steps of modelling process, used for Ipoly river basin model 1. definition of aims of model 2. overview of data available 3. finding of main processess 4. Modelling concept establishing 5. Selection of (tools) and approximations inside of modelling system 6. setting of criteria for calibration and validation 7. setting of calibration and validation sets of data 8. data collection and processing 9. building of model set- up 10. finding proper calibration values via calibration process 11. validation of model performance using validation data set 12. improvement of the model 13. establishing of specific model set-up useful for forecasting system
© DHI
background idea: model calibrated on historical data can provide forecast of future river basin state sufficiently
Kalibráció és validáció 1. Vízhozamok a folyóhálózaton (mérési pontok közelében) detektált árvízi időszakokban 2. Fókusz a) vjzhozam csúcsértéke b) csúcs ideje c) csapadék lefolyásválaszának leképezése (vízállás növekedés kezdete)
© DHI
Adathasználat 1) Térképek 33 részvízgyűjtő Területhasználat: egyszerűsített Corine LU (7 kategória) Talajtérkép (6 talajtípusra eegyszerűsítve) DTM (interpolált) 2) Idősorok csapadék: radarkép és földi állomások kombinációja (polygonok) hőmérséklet: állomás (polygonok) párolgás: hőmérsékletből számítva Vegetációs paraméterek: LAI, RD dinamikus változás az év folyamán (database)
© DHI
Adathasználat 3) Más adatok Folyó keresztszelvény, nyomvonal Mérőállomások helye 4) Fő paraméterek Hidraulikus érdesség (folyóban és felszínen) Alapvető talajhidraulikai paraméterek
© DHI
Adatok kalibrációhoz és validációhoz Esemény: 5/2010 és 6/2010 model input: • csapadék (radarképek és felszíni állomások kombinációja) • hőmérséklet (állomásdadatok) • potential evapotranspiration (havi átlag számítva a hőmérséklet segítségével Modell eredmények: vízhozam 27 állomáson az Ipoylon és mellékvízfolyásain órás időlépésben
© DHI
Adatok a mindennapi futtatáshoz Minden órában új input a szimulációhoz: 1) csapadék • •
radar + állomás (observation) ECMWF modell előrejelzés
2) hőmérséklet • •
állomás (observation) ECMWF model előrejelzés
3) párolgás •
© DHI
Korreláció a hőmérséklettel
© DHI 2015
Adatigény • 1. VÍZGYŰJTŐT LEÍRÓ ADATOK • 1.1. HIDROLÓGIAI MODELL • 1.1.1. VÍZGYŰJTŐ LEHATÁROLÁSA • 1.1.2. DIGITÁLIS DOMBORZATI MODELL • 1.1.3. TERÜLETHASZNÁLAT • 1.1.3.1. VEGETÁCIÓS PARAMÉTEREK • 1.1.4. FELSZÍNI TALAJTÍPUSOK • 1.1.4.1. TALAJHIDRAULIKAI PARAMÉTEREK • 1.1.4.2. TALAJOK VÍZHÁZTARTÁSI PARAMÉTEREI • 1.1.5. HIDROGEOLÓGIAI TÉRKÉP • 1.1.5.1. TALAJHIDRAULIKAI PARAMÉTEREK • 1.2. HIDRAULIKAI MODELL • 1.2.1. FOLYÓHÁLÓZAT • 1.2.2. KERESZTSZELVÉNYEK • 1.2.4. TÁROZÓK PARAMÉTEREI • • 2. MÉRŐHÁLÓZAT © DHI 2012 • 2.1. METEOROLÓGIAI ÁLLOMÁSOK
© DHI 2015
Adatbázis
© DHI 2014
Modell
MIKE CUSTOMISED - Modell szerver
Bemenő adatok
Szimulációs eredmények
Adatbázis
© DHI Group
Adatbázis
Tuesday, October 20, 2015
27
MIKE Customised Real Time Google térkép alapú, táblázatos és grafikonos előrejelzés
MIKE CUSTOMISED Real Time – Lokális felhasználók Real Time
Szimulációs szerverek
Adatbázis Több felhasználó © DHI Group
Tuesday, October 20, 2015
30
MIKE Customised Real Time A MIKE Customized Real Time a valós idejű alkalmazások hatékony és könnyű üzemeltetését teszi lehetővé
MIKE Customised Real Time A Google térkép teljes funkciója elérhető (pl.: közelítés utcaszintre)
MIKE Customised Real Time Fedvények hozzáadása (csapadék, elöntés, részvízgyűjtők, folyók, tározók, stb.)
MIKE Customised Real Time Forgatókönyvek gyors és egyszerű összehasonlítása.
MIKE Customised Real Time Forgatókönyvek futtatása, például eltérő csapadékesemény vagy tározóüzemelés.
www.iper.vizugy.hu
Köszönöm a figyelmet! © DHI Group
Tuesday, October 20, 2015
37
