A Tisza és mellékfolyóinak árvízjárta területei és árvízi kitörései a szabályozások előtt (Ihrig D.) 1816, 1830

Átírás

1 Meteorológiai előrejelzések hidrológiai alkalmazásai Dr. Koncsos László BME, Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tsz.

2 A Tisza és mellékfolyóinak árvízjárta területei és árvízi kitörései a szabályozások előtt (Ihrig D.) 1816, 1830

3 A Tisza árvízvédelmi töltéseinek magasítása a folyószabályozás óta A Tisza völgyben az első és másodrendű árvízvédelmi töltések hossza 1320 km, amelyekhez 119 km magasparti szakasz is tartozik. A magyarországi 600 km hosszú folyószakaszon a védvonalak jelenlegi hossza a folyó két partján 1085 km. A folyószabályozások során az eredeti árvédelmi töltéseken 1,5-2,5 m-t magasítottak, és szelvényprofiljukat is megváltoztatták.

4 Árvízvédekezésre fordított vízügyi kiadások [milliárd Ft] Évek Összese n: Jelenlegi kiépítettség mellett (tényleges költségek) Kiépített védvonalak esetén (számított költségek) ~0,15-0,3 ~0,75-1,5 ~1,35-2,7 ~0,65-1,3 ~2,9-5,8

5 Árvízi rekordok

6 Tározási alternatívák

7 Titel

8 Titel

9 Titel

10 Titel

11 Titel

12 Titel

13 Titel

14 Titel

15 Titel

16 Titel

17 Titel

18 Titel

19 Titel

20 Titel

21 Titel

22 tározók Titel

23 tározók Titel

24 tározók Titel

25 tározók Titel

26 tározók Titel

27 tározók Titel

28 tározók Titel

29 tározók Titel

30 tározók Titel

31 tározók Titel

32 tározók Titel

33 tározók Titel

34 tározók Titel

35 tározók Titel

36 tározók Titel

37 tározók 1-2 m Titel

38 vízszintcsökkenés [m] 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Cigándi-tározó és teszt-tározó hatása / q outmax =300 m 3 /s / szelvényszám 2 tározó összegzett hatása teszt-tározó hatása Cigándi-tározó hatása 2 tározó együttes hatása

39 v íz k iv é t e l v íz h o z a m a [ m 3 /s ] Optimalizált vízkivételek az árhullám levonulásához viszonyítva generált árhullám (2) - valós meder - Szamos-Kraszna-közi tározó idő [nap] Optimalizált vízkivételek az árhullám levonulásához viszonyítva generáltárhullám (1) - valós meder - Nagykörüi tározó v íz h o z a m [ m 3 /s ] Tározók optimális üzemrendje vízkivétel árhullám vízkivétel vízhozama [m 3 /s] vízhozam [m 3 /s] vízkivétel árhullám idő [nap]

40 200 km Záhony Tokaj Kockázat vizsgálata

41 A rendszer 100 éves várható költsége: valószínűség költség költség i-edik állapot k i idő [év] 100 K = ks i i S i

42 Meteorológiai input adatok (csapadék, hőmérséklet mérés, v. előrejelzés) Fizikai alapú csapadék-lefolyás modell (i vizgyűjtő) Q(t) vízhozam felső ill. oldal peremfeltétel Tisza Fizikai alapú csapadék-lefolyás modell (Mellékfolyók) 2D elöntési modell 1D Saint-Venant hidrodinamikai modell a folyó vízszintjeinek leírására (Tisza) Titel

43 Meteorológiai input adatok (csapadék, hőmérséklet mérés, v. előrejelzés) Fizikai alapú csapadék-lefolyás modell (i vizgyűjtő) Q(t) vízhozam felső ill. oldal peremfeltétel Tisza Fizikai alapú csapadék-lefolyás modell (Mellékfolyók) 2D elöntési modell 1D Saint-Venant hidrodinamikai modell a folyó vízszintjeinek leírására (Tisza) Titel

44 T<T cr Hó Csapadék Transpiráció Evaporáció Infiltráció Hó akkumuláció olvadás Lefolyás Evaporáció Lefolyás a folyóhálózaton Tározás Infiltráció Vízfelvétel Lefolyási terület Beszivárgási terület

45

46 RADAR - ALADIN - ECMWF ---> 6.5 nap

47 szimuláció radar mérések alapján számított értékek mért értékek időpont Q [m 3 /s]

48 szimuláció radar mérések alapján számított értékeke mért értékek időpont Q [m 3 /s]

49 Meteorológiai input adatok (csapadék, hőmérséklet mérés, v. előrejelzés) Fizikai alapú csapadék-lefolyás modell (i vizgyűjtő) Q(t) vízhozam felső ill. oldal peremfeltétel Tisza Fizikai alapú csapadék-lefolyás modell (Mellékfolyók) 2D elöntési modell 1D Saint-Venant hidrodinamikai modell a folyó vízszintjeinek leírására (Tisza) Titel

50 Meteorológiai input adatok (csapadék, hőmérséklet mérés, v. előrejelzés) Fizikai alapú csapadék-lefolyás modell (i vizgyűjtő) Q(t) vízhozam felső ill. oldal peremfeltétel Tisza Fizikai alapú csapadék-lefolyás modell (Mellékfolyók) 2D elöntési modell 1D Saint-Venant hidrodinamikai modell a folyó vízszintjeinek leírására (Tisza) Titel

51 Q Hernád Q Bodrog Q Sajó Q Tisza Q Szamos Q Körös Q Maros

52 tározók 1-2 m Titel

53 Meteorológiai input adatok (csapadék, hőmérséklet mérés, v. előrejelzés) Fizikai alapú csapadék-lefolyás modell (i vizgyűjtő) Q(t) vízhozam felső ill. oldal peremfeltétel Tisza Fizikai alapú csapadék-lefolyás modell (Mellékfolyók) 2D elöntési modell 1D Saint-Venant hidrodinamikai modell a folyó vízszintjeinek leírására (Tisza) Titel

54 Meteorológiai input adatok (csapadék, hőmérséklet mérés, v. előrejelzés) Fizikai alapú csapadék-lefolyás modell (i vizgyűjtő) Q(t) vízhozam felső ill. oldal peremfeltétel Tisza Fizikai alapú csapadék-lefolyás modell (Mellékfolyók) 2D elöntési modell 1D Saint-Venant hidrodinamikai modell a folyó vízszintjeinek leírására (Tisza) Titel

55 t=2h

56 t=24h

57 t=48h

58 t=72h

59 t=96h

60 t=120h

61 Töltésszakadások hatásainak szimulációja

62 Elárasztott lakások száma: Elárasztott lakások száma (h<0,5): Elárasztott vályoglakások száma: Elárasztott iparterület: Elárasztott erdőterület: Elárasztott gyepterület: Elárasztott szántóterület: Elárasztott vizes terület: Vízzel elöntött út: 8842 db 676 db 4185 db 213 ha 415 ha 712 ha ha 95 ha 74 km K22 katasztrófa-pont

63 mezőgazdasági kár átlaga ipari kar kat.pont szamitas alapjan [mill.ft]: utkar[mill.ft]: kitelepitesi ktsg[millio]: ingosagok kara[millio]: elarasztott teglalakas kar[millio]: elarasztott valyoglakas kar[millio]:

64 H Te Hm(t) H m* (t) H k He(t) t t+dt t+2dt t+3dt t 1.3 ábra: Vízszint előrejelzés időelőnye és pontossága

65 Meteorológiai input adatok (csapadék, hőmérséklet mérés, v. előrejelzés) Fizikai alapú csapadék-lefolyás modell (i vizgyűjtő) Q(t) vízhozam felső ill. oldal peremfeltétel Tisza Fizikai alapú csapadék-lefolyás modell (Mellékfolyók) 2D elöntési modell 1D Saint-Venant hidrodinamikai modell a folyó vízszintjeinek leírására (Tisza) Titel Dekompozíció-aggregáció módszere: egymásba ágyazás- peremfeltételek

66 Vízhozam napi átlagok és szórások idősora TISZA - TISZABECS Vízhozam napi átlagok és szórások idősora SZAMOS vízhozam [m 3 /s] Átlag Szórás vízhozam [m 3 /s] Átlag Szórás 0 j f m á m j j a s o n d 0 j f m á m j j a s o n d idő idő Q t s Qt = E( Qt 1) + ρ1 ( Qt 1 E( Qt 1 sq t 1 )) + a t = R t + a t Thomas-Fiering modell Determinisztikus tag Generátor: -vízhozam mérés -szimuláció (mért inputokból) -determinisztikus előrejelzés -Ensemble-előrejelzés Véletlen tag

67 Q Qm(t) Qp 2 (t) Qpe 2 (t) Qpe 1 (t) Qp 1 (t) Qp 3 (t) Előrejelzés időpontja t t+dt t+2dt t+3dt Thomas-Fiering modell Ensemble-előrejelzés vízhozam trajektóriái

68 -A determinisztikus előrejelzés hibáját legjobban a p:0.5 valószínűségi trajektória közelíti, de nem éri azt el. -Az előrejelzés időlépéseinek növelésével a hiba idősor autokorreláltsága csökken, szórása nő. -A p:0.95 trajektória a kisvizek tartományában erős felülbecslést mutat, míg az előrejelzés pontossága az árvízes időszakban javul. -Az autokorreláltság csökken az időlépések számának növelésével modellezett vízhozam tartománya < <Q<1000 r E(Qe) s(qe) E(a) s(a) lépéses előrejelzés hibája 1000<Q< Q> modellezett vízhozam tartománya R7,8 E(Qe) s(qe) E(a) s(a) < <Q< lépéses előrejelzés hibája 600<Q< Q>

69 Előrejelzés 1. hibátlan előrejelzés 2. előrejelzés hibája: szimulációs hiba 3. deteminisztikus előrejelzés (ECMWF, 4nap) 4.ensemble-előrejelzés (p:0.5) 5.ensemble-előrejelzés (p:0.75) Összkockázat (milliárd Ft) Tározás mg. kár(milliárd Ft) ensemble-előrejelzés (p:0.95) 7. előrejelzés nélküli működtetés Előrejelzési scenariok éves kockázatai (milliárd Ft/év) 0

70 Meteorológiai előrejelzések hidrológiai alkalmazásai Dr. Koncsos László BME, Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tsz.