A nemzetközi Rába előrejelző modell működési tapasztalatai és célszerű fejlesztési irányai MHT XXXIII. Országos Vándorgyűlés 2015. Július 1-3. Szombathely Szerzők: Somogyi Péter, Sütheő László, Juhász István Nyugat-dunántúli Vízügyi Igazgatóság Észak-dunántúli Vízügyi Igazgatóság
A Rába előrejelző modell 3 éve működik folyamatosan, és eredményeivel hozzájárul a NYUDU- és ÉDUVIZIG riasztási, döntéstámogatói és rövidtávú hidrológiai előrejelzési feladatainak sikeres ellátásához. A 2011- ben üzembeállított rendszer működési tapasztalatairól, üzemeltetési problémáiról, az elvégzett javításokról és a jövőbeni fejlesztési irányokról szeretnénk átfogó képet adni azért, hogy megosszuk az ismereteinket a hasonló rendszereket üzemeltetni szándékozók számára. Tárgyalt témakörök: - a modell áttekintő ismertetése - üzemeltetési jellemzők - a modell funkciói - használat sajátosságai, korlátok - Üzemeltetési tapasztalatok, modell javítások adatasszimiláció biztosítása, példák - Fejlesztési irányok proraaba-ii projekt proraaba-iii projekt - Összegzés
Modell ismertetés A Rába vízgyűjtője Nemzetközi vízgyűjtő Hegy-, dombvidéki-, síkvidéki terület (3084 4734 5566 10113 km2) Nagy sűrűségű vízfolyáshálózat Extrém lefolyási körülmények Heves árvizek Ausztriából (Szentgotthárd: Q1%=900 m3/s, Körmend 989 m3/s, Sárvár 928m3/s) Magyar felső Rába-szakasz természetközeli, Gyakori völgyi elöntések, Kis időelőny az árvízi intézkedésekre, Alsó szakasz töltésezett, a szükségtározó igénybevétel lehetséges, az itt lévő települések körtöltéseit meg kell építeni, Duna visszahatás.
Modell ismertetés Modell felépítés A modell moduláris felépítésű, 3 részből épül fel: - Csapadék-lefolyás modellek, - 1D hidrodinamikai modellek, - Előrejelző modell, az előrejelzett értékeket a megfigyelt értékekhez igazítva (adatasszimiláció) 95 db előrejelzési pont 78 db adatasszimilációs pont 74 db részvízgyűjtő
Rendszer ismertetés A rendszer működése
Rendszer ismertetés Központi web-oldal
Üzemeltetés Főbb jellemzők Kiváló riasztó és előrejelző döntéstámogató szakértői rendszer! Általános modell jellemzők - egységes modell (4 országgal közös) - operatív, automatikus működés - 6 napos előrejelzés - központi modell: automatikus előrejelzés - helyi modellek: lehetőség szcenáriók készítésére - eredmények internetes szétosztása - vízállapotok grafikus megjelenítése - hullámtéri elöntési területek megjelenítés - MIKE-11, Mike Flood Watch A központi rendszer AUTOMATIKUS, ROBUSZTUS működésű: - on-line, ellenőrizetlen adatokkal dolgozik, - az éppen rendelkezésre álló adattömeggel, - a mindenkori stabilitást és működőképességet fenntartva. Magyarországi árvízi előrejelzés: - felelősei a területileg illetékes VIZIG-ek, - az Igazgatóságoknak ellenőrizni kell az automatikus előrejelzéseket, - szükség esetén meg kell javítani az automatikus előrejelzést, - HIVATALOS előrejelzés írott formában a VHSZ előírása szerint.
Üzemeltetés On-line adatellátás biztosítása I. OVF-OVSZ OVF
Üzemeltetés On-line adatellátás biztosítása II. Technikai jellegű folyamatos feladatok: - folyamatos terepi mérések biztosítása az adatasszimilációs pontokban (távmérés, GPRS), - állomások működő képességének folyamatos ellenőrzése, biztosítása (távmérő központban rendszer figyelés), - automatikus adattovábbítás biztosítása az OVF SQL szerverére, - a Q-H és az R-tényezős görbék naprakész tartása (MAHAB), - az előrejelzéshez szükséges hardver/internetes eszközök biztosítása, - automatikus adatkonverzió és adatküldés Grácba (OVF), - hibafigyelés (riasztás: e-mail, SMS) (OVF), - 24 órás ügyeletben hibaelhárítás (OVF) A rendszer folyamatosan, esetenkénti pár órás megszakításokkal folyamatosan működik 3 és fél éve!!
Üzemeltetés Helyi szcenáriók készítése - Floodwatch
Funkciók Döntéstámogatói képességek A Rába modell 3 és fél éve működik folyamatosan, és eredményeivel hozzájárul a NYUDU- és ÉDUVIZIG riasztási, döntéstámogatói és rövidtávú hidrológiai előrejelzési feladatainak sikeres ellátásához! Részvízgyűjtőnként területi csapadékátlag (2 nap mért- 6 nap előrejelzett)
Használati sajátosságok, korlátok Használati sajátosságok, használati módok - modell folyamatos figyelése szükséges, változások nyomon követése fontos megbízhatóság ellenőrzése - 2 napra vissza a mért csapadék területi megoszlásban nyomon követhető mérésként fogadható el - 6 napig a csapadék előrejelzés bizonytalan, csak tájékoztató jellegű esetleg riasztás - hó vízegyenérték csak tájékoztató jellegű a várható olvadás tényét valószínűsíti - léghőmérséklet nyomon követése hasznos információt ad a várható hóolvadásról - a területi lefolyás szélsőségeit esetenként ki kell szűrni és becsléssel kompenzálni kell - vízállás előrejelzéshez mindig az előrejelzett vízhozamot és az aktuális Q-H görbét használjuk - az előrejelzett idősorok információt adnak az árhullám alakjáról, tömegéről, levonulásáról - szcenáriók alkalmazása, regresszió használata előrejelzett tetőző értékből Alkalmazás korlátai - a modell nem tökéletes. Finomítható, de egy határon túl számottevően nem pontosítható Rábára van kidolgozva, mellékvízfolyások geometriája vázlatos - meteorológiai modellek előrejelzési bizonytalanságai (csapadék, léghőmérséklet) - koncentrált paraméterű csapadék-lefolyás modellek - 1D HD modellek - adatasszimilációhoz vízhozamot használ, melyet távmért vízállásból származtatunk - csapadékra alapuló vízállás előrejelzés csak tájékoztató jellegű - hidrodinamikára alapuló előrejelzések 10-30 cm pontosak lehetnek a geometriai adatok jóságának függvényében, ésszerű vízhozam asszimilációval - a Rába természetes folyó, változó vízlevezetési képességekkel (időszakos simasági tényezők stb.) - az árvizek a széles völgyben terülnek el és tározódnak 1D modellel nehezen megfogható - ha külföldről rossz előrejelzett vízhozam folyik be a határon, akkor a magyar területen sem lesz jó - hóolvadás modell a felhalmozódás miatt jelentősen elcsúszhat - időszakos simasági tényező állapota, szivárgási, talajnedvességi viszonyok bizonytalansága
Üzemelési tapasztalatok Kiértékelések, garancia Magyar-Osztrák közös kiértékelés (üzemeltetés, modell működés) Üzemeltetés - Zavartalan, folyamatos, maximum pár órás kiesésekkel. Modell működés A vízállás előrejelzések pontatlansága legnagyobb részt a meteorológiai előrejelzés pontatlanságából származik. Továbbá: - hóolvadási modellek pontatlanságából, - koncentrált paraméterű hidrológiai modellek pontatlanságától, - 1D HD modellek széles völgyekben való számítási pontatlanságából, - elavult medergeometria, - erőltetett adatasszimiláció. Garanciális javítások: A magyar részen 2 javítás/újra kalibrálás történt a nagyobb árhullámokra: - 2012 decemberben: Rába völgy vízmegosztásának pontosítása, - 2014 április: Magyar Rába-szakasz és Pinka HD modelljének pontosítása, frissítése.
Példa: 2015. május 22-25 Tetőzések: Szentgotthárd: 05.23 13:15, 242 cm Körmend: 05.24 18:00, 316 cm Sárvár: 05.25 23:30, 65 cm 05.23 5:00 05.23 13:00 45 mm 15 mm 05.23 5:00 05.23 13:00 05.22 5:00
Példa: 2013. február 26-28 Tetőzések: Szentgotthárd: 02.26 23:00, 376 cm Körmend: 02.27 14:00, 504 cm Sárvár: 02.28 21:00, 415 cm 02.25 6:00 02.26 6:00 02.27 6:00
Példa: 2014. szeptember 12-18 Tetőzések: Szentgotthárd: 09.13 19:00, 402 cm Körmend: 09.14 17:00, 491 cm Sárvár: 09.16 20:00, 399 cm 09.12 6:00 09.13 6:00 09.14 6:00
Erőltetett adatasszimilációból származó hibák
Fejlesztési irányok ProRaaba II. projekt - megvalósult 1. csomag: A grázi központi számítógép MIKE CUSTOMIZED feldolgozó és megjelenítő szoftverének frissítése. A helyi számítógépek MIKE CUSTOMIZED feldolgozó és megjelenítő szoftverének frissítése (csak Steyermark és Burgenland) és képzés. 2. csomag: Az osztrák oldali hidrológiai modellek újrakalibrálásának és adaptálásának megvalósítása (központi szerver és Steyermark és Burgenland). A magyar partnerek (Szombathely és Győr) szakértői munkával és teszteléssel, illetve szakmai tapasztalatcserével támogatták az osztrák oldali munkálatokat.
Fejlesztési irányok ProRaaba III. projekt - tervezett Fejlesztési célok és megvalósítási irányok, tervek I. Döntéstámogató funkciók erősítése - hidrológiai: többféle előrejelzési változat előállítása, raszter adatok képi ábrázolása (MIKE Customized), - védekezési: elöntési lehetőségek, intézkedési csomagok. Előrejelzések pontosítása - meder és völgyi geometria pontosítása felmérések, - műtárgyak szélesebb körű, kidolgozottabb megjelenítése a modellben, - finomhangolás, kalibrálás a legújabb árvízi eseményeken (2014 évi árvizek), - hóolvadási, felszín alatti/szivárgási folyamatok pontosítása a modellben (pl. Marcal, Rába-völgy), - linearizált regresszió továbbfejlesztése a modelleredmények beépítésével. Lefolyást befolyásoló szezonális hatások/paraméterek operatív figyelembevétele - többféle előrejelzési változat előállítása előkészített paraméterkészlettel (MIKE Customized).
Fejlesztési irányok ProRaaba III. projekt - tervezett Fejlesztési célok és megvalósítási irányok, tervek II. Ultrarövid idejű csapadék előrejelzések (nowcasting) beépítése a modellbe - INKA vagy egyéb alkalmas előrejelzés beépítése, harmonizálva az osztrák oldali meteorológiai előrejelzésekhez. Árvízi tározók rugalmasabb működtetése a modellben - egyszerű, operatív zsilip beállítások. ÁKK és NMKT eredményeihez való kapcsolódás az előrejelzés függvényében - elöntési térképek előállítása (katalógus), - védelmi intézkedések összeállítása (katalógus). Villám árvizekkel veszélyeztetett területeken, valós idejű 2D előrejelzési modell alkalmazási lehetőségének vizsgálata - kisebb, lakóterülettel érintett, dombvidéki mellékvízfolyásokon.
Összegzés Riasztó, előrejelző és döntéstámogató szakértői rendszer - Elengedhetetlen a hidrológusi szakértelem, az eredményeket folyamatában kell értelmezni. - Komplex hidrológiai információ nyerhető ki a rendszerből, órás gyakorisággal. - A lehullott/előrejelzett csapadék rendkívül pontos területi és időbeni megoszlásban érhető el. - Az eredmények automatikus változtatás nélküli publikálása nem járható út. - Az elemzéseket alapvetően vízhozam alapon kell végezni. - Adatasszimiláció csak pontosításra való, nem jelentős hibák eltüntetésére! - Fel kell ismerni a modell aktuális pontatlanságait (hóolvadás, szivárgás, simaság stb.). - A felismert hibákat becsléssel kompenzálni lehet és kell is (pl. vízhozamokat). - A kinyert adatok alapján lehet írásos előrejelzést adni. - Szükség szerint szcenáriókat lehet futtatni pontosításért (pl. adatasszimiláció nélkül). - Tetőzések pontosított előrejelzése pl. regresszióval. Rendszer erősségei: - csapadék adatok felbontása, - órás frissülés, automata gyors futtatás, modell robosztussága, - Komplex hidrológiai adattömeg/információ kinyerése, áttekinthetősége, megjeleníthetősége. Rendszer gyengeségei: - csapadék előrejelzés bizonytalansága, 1D HD, koncentrált paraméterű hidrológiai modell, - hó, talaj, simaság, medergeometria aktuális állapota nem követhető folyamatosan. Szükségét érezzük a nyílt szakmai megbeszéléseknek a működő előrejelző rendszerekkel kapcsolatban!
Köszönöm a figyelmet!