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

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

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.

Árvízvédekezésre fordított vízügyi kiadások 1998-2001 [milliárd Ft] Évek 1998 1999 2000 2001 Összese n: Jelenlegi kiépítettség mellett (tényleges költségek) 1.5 7.5 13.5 6.5 29 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

Árvízi rekordok

Tározási alternatívák

tározók Titel

tározók 1-2 m Titel

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 / 1 51 101 151 201 251 301 351 szelvényszám 2 tározó összegzett hatása teszt-tározó hatása Cigándi-tározó hatása 2 tározó együttes hatása

v íz k iv é t e l v íz h o z a m a [ m 3 /s ] 600 500 400 300 200 100 0 Optimalizált vízkivételek az árhullám levonulásához viszonyítva generált árhullám (2) - valós meder - Szamos-Kraszna-közi tározó 0 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96 101 106 111 idő [nap] Optimalizált vízkivételek az árhullám levonulásához viszonyítva generáltárhullám (1) - valós meder - Nagykörüi tározó 2500 2000 1500 1000 500 v íz h o z a m [ m 3 /s ] Tározók optimális üzemrendje vízkivétel árhullám vízkivétel vízhozama [m 3 /s] 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 1 11 21 31 41 51 61 71 81 2500 2000 1500 1000 500 0 vízhozam [m 3 /s] vízkivétel árhullám idő [nap]

200 km Záhony Tokaj Kockázat vizsgálata

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

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

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

RADAR - ALADIN - ECMWF ---> 6.5 nap

600 500 400 300 200 100 0 -szimuláció radar mérések alapján 01.06.00 08.06.00 15.06.00 22.06.00 29.06.00 06.07.00 13.07.00 20.07.00 27.07.00 03.08.00 10.08.00 17.08.00 24.08.00 31.08.00 07.09.00 14.09.00 21.09.00 28.09.00 05.10.00 számított értékek mért értékek időpont Q [m 3 /s]

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 01.03.01 08.03.01 15.03.01 22.03.01 29.03.01 05.04.01 12.04.01 19.04.01 26.04.01 03.05.01 10.05.01 17.05.01 24.05.01 31.05.01 07.06.01 14.06.01 21.06.01 28.06.01 05.07.01 12.07.01 19.07.01 26.07.01 02.08.01 09.08.01 16.08.01 23.08.01 30.08.01 06.09.01 13.09.01 20.09.01 -szimuláció radar mérések alapján számított értékeke mért értékek időpont Q [m 3 /s]

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

tározók 1-2 m Titel

t=120h

Töltésszakadások hatásainak szimulációja

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 12126 ha 95 ha 74 km K22 katasztrófa-pont

160000 140000 120000 100000 80000 60000 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]: 40000 20000 0 24 20 22 10 30 16 7 19 18 5 1 11 4 21 3 15 6 12 17 23 2 27 28 14 29 9 13 8 26 25

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

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

Vízhozam napi átlagok és szórások idősora TISZA - TISZABECS Vízhozam napi átlagok és szórások idősora SZAMOS 800 500 vízhozam [m 3 /s] 600 400 200 Átlag Szórás vízhozam [m 3 /s] 400 300 200 100 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

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

-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 <500 500<Q<1000 r1 0.61 0.63 E(Qe) 58 71 s(qe) 54 63 E(a) 41 54 s(a) 43 41 1 lépéses előrejelzés hibája 1000<Q<2000 0.66 77 71 67 56 Q>2000 0.64 85 79 73 70 modellezett vízhozam tartománya R7,8 E(Qe) s(qe) E(a) s(a) <200 200<Q<600 0.54 0.59 93 97 81 85 77 95 66 88 8 lépéses előrejelzés hibája 600<Q<1000 0.66 112 94 102 91 Q>1000 0.61 121 99 112 110

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) 0.44 0.55 0.61 0.66 1.11 Tározás mg. kár(milliárd Ft) 0.038 0.044 0.09 0.27 0.67 6.ensemble-előrejelzés (p:0.95) 7. előrejelzés nélküli működtetés 1.75 3.45 1.22 Előrejelzési scenariok éves kockázatai (milliárd Ft/év) 0

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