Hidrológiai modellezés a Fehértó-majsaifőcsatorna vízgyűjtőjén Benyhe Balázs Alsó-Tisza-vidéki Vízügyi Igazgatóság
Bevezetés Aszályok a Kárpát-medencében: növekvő gyakoriság növekvő intenzitás Kevés objektíven meghatározott adat Adatszolgáltatási kötelezettség lehetőségek: mérőállomások($$$) Hidrológiai modellezés Pai index 1961-2012
Célok Hidrológiai modellek tesztelése Budyko HEC-HMS MIKE SHE Kérdések: 1.A rendelkezésre álló adatok alapján hogyan becsülik a modellek a felszíni lefolyást? Mennyire pontosak a modellek? Melyik modell eredménye szolgáltatja a legjobb adatokat? 2. Mekkora a vizsgált vízgyűjtőről lefolyó víz mennyisége? Mennyi a párolgási és beszivárgási veszteség? 3. Milyen következtetéseket vonhatunk le a modellek működésére vonatkozóan?
Módszerek Térben osztatlan BUDYKO Empirikus modell Hidrológiai modell Fizikai törvényeken alapul Statisztikai, matematikai összefüggéseken alapul (regresszió stb.) Térben osztott BUDYKO Konceptuális (fizikai) modell HEC-HMS MIKE SHE
Vizsgált vízgyűjtő Fehértó-majsai-főcsatorna
BUDYKO modell R = P*exp[-B*(36400*T*P-1 + 104)] Térben osztott változat B=α/Rmean összegyülekezés kalibrációs paraméter T R éves középhőmérséklet éves csapadékösszeg
Budyko model α paraméter Ajánlott kalibrációs értékek (Keve-Nováky 2009) Lefolyás mértéke leírás α Nagyon gyenge Cella messze esik csatornától, erdő 2.9 gyenge Szántó, csatorna nélkül 2.8 közepes Szántó, csatorna van a cellában 2.7 jó Jelentős méretű csatorna van a cellában 2.5 Nagyon jó Több csatorna van 2.4 kiváló Beépített terület csatornákkal 2.3
Budyko modell Kétféle idősor alapján végzett vizsgálatok: 1.Éves idősor 2.Tíz éves (dekád) idősor Keve-Nováky (2009) ajánlásával év 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 csapadék [mm] Közép hőm. [ C] 405 11,6 636 10,3 477 11,6 434 10,7 413 12,2 591 10,6 572 9,5 542 10,1 602 10,9 α 2,7 2,7 2,7 2,7 2,7 2,7 2,7 2,7 2,7 dekád 1990-1999 1991-2000 1992-2001 1993-2002 1994-2003 1995-2004 1996-2005 1997-2006 1998-2007 Csapadék [mm] Közép hőm. [ C] 553 10,8 542 10,9 546 11 541 11 545 11 574 10,9 587 10,9 587 11 583 11,2 α 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 Átlagolt átlag értékek kisebb hiba Pontosabb vagy bizonytalanabb???
BUDYKO modell Eredmények A térben osztott és osztatlan modellváltozatok eredményei közötti eltérések
BUDYKO modell Eredmények Pontosság
BUDYKO modell Következtetések Erősség: Egyszerű (csak éves hőmérséklet és csapadék adat szükséges) A kalibráció gyors és egyszerű (regressziós vizsgálatokkal) Nagyobb léptékben a modell elfogadható eredményt ad Gyengeség: Nem alkalmas a tározott (vízkészletet módosító) mennyiségek megállapítására Az éves idősorok alapján számított lefolyás értékei pontatlanok Nincs összefüggés a csapadék intenzitása és a modell pontossága között A térbeliséget a modellező definiálja (az α paraméter változtatásával) Megállapítás: A lefolyás számítása nem lehetésges pusztán csapadék és hőmérséklet adatsorok alapján A felszín alatti tározás és vízmozgás szerepe feltehetően jelentősebb részfolyamat
HEC-HMS modell térbeliség: részvízgyűjtők dendrikus vízhálózat terepmodell???
HEC-HMS modell Eredmények Modell #1: Fizikai modell Modell #2: Félig-empirikus modell vízhálózat csapadék hőmérséklet evapotranspiráció párolgás lefolyási hányad Problémák: nincs felszín alatti vízmozgás nincs topográfia (lefolyás?) tározás Clark Unit Hydrograph újraszámítása csökkentett csapadék csökkentett lefolyás
HEC-HMS modell - Eredmények Fizikai modell
HEC-HMS modell - Eredmények Félig-empirikus változat
HEC-HMS modell - Eredmények Félig-empirikus változat
HEC-HMS modell - Eredmények Félig-empirikus változat
HEC-HMS modell - Eredmények Félig-empirikus változat
HEC-HMS modell - Eredmények Félig-empirikus változat
HEC-HMS modell Következtetések Az empirikus modellváltozat a csapadékos időszakokra értékelhető eredményt szolgáltat (de a pontosság csak a tendenciák kimutatására alkalmas) A pontosság nagymértékben csökken a száraz időszakok során A felszín alatti tározási és vízmozgási viszonyok legalább annyira jelentős részfolyamatok mint a csapadék időbeni eloszlása
MIKE SHE modell No other tool or combination of tools can match MIKE SHE in terms of seamless integration of all the important processes of the hydrologic cycle at catchment scale. (www.mikebydhi.com) Integrált hidrológiai modell Opcionális részfolyamat kezelési lehetőség (ismeretlen, vagy hibás adatok kizárhatóak) Dinamikus visszacsatolás a részfolyamatok egymásra hatása nyomon követhető és kalibrálható (pl. talajvíz és csatorna vízszint kapcsolata)
MIKE SHE modell
MIKE SHE modell
MIKE SHE modell
MIKE SHE modell - Eredmények
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!