A DDVIZIG Vízügyi Információs Rendszer (DDVIR) Árvízszámítási modul bemutatása Készítettek: Pál Irina Horváth Gábor 2016. 1
Tartalomjegyzék Bevezetés... 3 1. A Dél-dunántúli Vízügyi Információs rendszer főbb moduljai, elemei... 3 2. Árvízszámítási modul... 4 2.1 Alkalmazott számítási módszer... 4 2.2 Az "árvízszámítási segédlet" aktualizálása...4 2.3.Árvízszámitási modszer alkalmazása a DDVIR-be...9 3. Összefoglalás.11 Mellékletek... 12 2
A DDVIZIG Vízügyi Információs Rendszer (DDVIR) Árvízszámítási modul bemutatása Bevezetés Pál Irina Horváth Gábor Dél-dunántúli Vízügyi Igazgatóság Az igazgatóságunkon már a 2009-2010-es években szakmai igényként megfogalmazódott egy a vízgazdálkodásban dolgozók számára az operatív feladatokat segítő, döntéseket támogató, térinformatikai alapokon nyugvó információs rendszer kidolgozása. A szakágazataink, üzemeltetési egységeink megfogalmazták igényeiket a rendszerrel szemben. A DDVIR rendszer megvalósítására a KEOP-2.2.2/B/2F/09-2009-0001 projekt keretében volt lehetőségünk 2011. évben. Az ekkor elkészült rendszer elsősorban a vízgazdálkodásivízkészlet gazdálkodási és üzemeltetési feladatokat segítő modulokkal rendelkezett. A néhány éves használati tapasztalatok és további igények során a kidolgozott rendszeren folyamatos finomítások és fejlesztések történtek. Az elmúlt év legnagyobb fejlesztése az árvízi modul kidolgozása volt. A már létező modulok: 1. A "Dél-dunántúli Vízügyi Információs Rendszer" főbb moduljai, elemei: Karbantartási modul. A vízfolyásokon a szakágazatok irányítása alatt dolgozó szakaszmérnökségek számára készített modulban a tervezett és megvalósított karbantartási, fenntartási munkálatokra vonatkozó adatok, adatbázisok és térképi nyilvántartások kerülnek tárolásra. Archívum modul Ebben a modulban képek, videók, hanganyagok, térképek, dokumentumok, stb.. időrendi sorrendben kerülnek tárolásra az igazgatóság területén történt vízzel kapcsolatos eseményekről. Prezentáció Segítséget add különböző előadások, tanulmányok, bemutatók készítéséhez. Lekérdezések menü lehetőséget ad az adatbázisban a gyors és különböző szempontú keresésekre. Vízkészlet-gazdálkodási modul. A domborzat alapján meghatározza a vízfolyás bármely pontjára a vízgyűjtő területét és a rendelkezésre álló készleteket, a vízhasználatok figyelembevételével. A modul alkalmas a vízfolyások vízgazdálkodási hosszszelvényének megjelenítése. Webkamera modul. A modul alkalmas a Dráva, Duna folyók jellemző szelvényeiben telepített kamerák által sugárzott folyószakaszok képeinek megjelenítésére. A kamerák képei alapján információkhoz juthatunk a jégzajlás, lebegő szennyeződések megfigyelése, a jég- vagy szennyezettséggel való fedettség százalékos arányának becslésére. 3
Publikációs modul. Nagyméretű LCD képernyőkön - a Vízügyi Információs Központban (igazgatóság bejárata és ügyeleti szoba), előre beállított tartalmak, prezentációk folyamatosan frissülő bemutatása válik lehetővé (pld. vízállás adatok, webkamerák képei, árvízi adatok, képek, térképek ). Mint a bevezetőben olvasható volt az elmúlt években a folyamatos gondozás mellett fejlesztések is történtek. Ezen fejlesztések közül a legnagyobb és legjelentősebb a tavaly elkészült árvízi számítás modul volt. A dolgozat e modul elméleti számítási alapjait és a felépítését mutatja be. 2. Árvízszámítási modul 2.1. Alkalmazott számítási módszer A mértékadó vízhozamok számításához az OVF Árvízszámítási segédlet a hazai hegy-és dombvidéki kisvízgyűjtők árvízhozamainak meghatározásához című 2001-ben kiadott segédletét használtuk fel. Az árvízszámítási segédlet hidrológiailag feltáratlan magyarországi hegy-és dombvidéki kisvízgyűjtők vízfolyásain a különböző előfordulási árvízhozamok meghatározására használható. A módszer a 2 6000 km 2 vízgyűjtőterületen használható. Nem alkalmazható a segédlet a teljesen sík, vagy belvízi öblözet jellegű területekre, kis esésű mesterséges csatornákra, vagy belvízcsatornákra. A segédlet 6 jól elkülönülő lefolyási régióra osztja fel a magyarországi hegy-és dombvidéki területeket. A számításoknak az alapja a p = 5%-os előfordulási valószínűségű, q 5% (m 3 /s km 2 ) fajlagos árvízhozam. A q 5% ismeretében a p (%)-os előfordulási valószínűségű árvízhozam az alábbi képlettel számítható: Qp% = a i* q 5%* A A lefolyási viszonyok elemzéséhez a vízgyűjtők geográfiai és fedettségi adatai, valamint egyéb, a lefolyás jellegét befolyásoló paraméterek szükségesek. 2.2. Az árvízszámítási segédlet. aktualizálása A fejlesztés hidrológiai alapja, mint az előző fejezetben olvasható az OVF által 2001-ben kiadott módszertan volt. Az előzőekben jeleztük, hogy a módszer a dombvidéki vízgyűjtőkre készült. Igazgatóságunk területe két hegy és dombvidéki régiókra osztható fel, a középdunántúli és a dél-dunántúli területekre. Az akkor elkészített anyag a korábbi, a vízgyűjtőkön lévő vízrajzi állomások adatait használta fel a fajlagos lefolyás becslésére. Igazgatóságunkon ezt az elméletet folytatva, a rendelkezésünkre álló újabb 15 évnyi adatsorral, a fent leírt metodika alapján meghatároztuk a két régióra jellemző vízhozamokat. 4
Az ország dombvidéki területeinek régiós lehatárolását az alábbi ábra mutatja: A dél-dunántúli régióban 24 állomáson, a közép-dunántúli régióban 18 vízrajzi állomáson a Műszaki Hidrológia programcsomaggal, hidrológiai statisztikai módszerekkel újra számoltunk p = 1, 3, 5, 10, 20, 33, 50 %-os előfordulási valószínűségű árvízhozamokat. Az aktualizálás menetét egy konkrét állomás adatsorainak elemzésén, feldolgozásán keresztül mutatjuk be. A Karasica szederkényi vízrajzi állomás 65 év hosszúságú vízhozam adatsorán a szokásost homogenitás, függetlenségi, trendvizsgálat után a vízhozamok előfordulási valószínűségét határoztuk meg. 5
6
A régiókban található állomások eredményei az 1-2 mellékletekben láthatóak: Dél-dunántúli régió 1. Melléklet Táblázat Közép-dunántúli régió 2. Melléklet Táblázat A friss számítások alapján újra meghatároztuk a p (-) valószínűségi szorzókat. A szakágazat részéről felmerült további igényeként az a 33 és a 50 valószínűségű értékek meghatározása is. Valószínűségi szorzó a 1 a 3 a 10 a 20 a 33 a 50 2001-es adatok 1.7 1.2 0.8 0.6 Közép-dunántúli régió 2014 1.4 1.1 0.8 0.6 0.5 0.4 Dél-dunántúli régió 1.7 1.2 0.8 0.6 0.4 0.3 Ezt követően újra megszerkesztésre kerültek az említett régiók fajlagos árvízhozam q 5% = f (A) függvényei. 7
A két régió függvényeit az alábbi ábrák mutatják: Dél-dunántúli régió. Közép-dunántúli régió. 8
2.3. Árvízszámitási módszer alkalmazása a DDVIR-be. A program első lépése a vízkészlet-számítási modullal analóg módon működik. A vizsgálandó vízfolyás kiválasztása után az adott patakszelvény 0,1 kilométer pontosságú megadása történik. Ekkor a program lehatárolja az adott szelvény felett a vízgyűjtő nagyságát. Vízgyűjtők lehatárolása a digitális domborzati modell 10 * 10 méteres terepmodell rácshálója alapján történik. A modul a vízhálózat bármely 100 méterenkénti szelvényére képes a terepmodell felhasználásával vízgyűjtő lehatárolást készíteni program segítségével. A következő lépés: a lehatárolt vízgyűjtő jellemző paramétereinek maghatározása (Alapadatok fül). A program a megadott függvények segítségével számolja a vízgyűjtő jellemző paramétereit, pl. hossz, szélesség, ezek aránya, geodéziai jellemzői, mellékágak hossza, vízfolyás sűrűség. Szintén megadja az adatbázisából a tavakkal kapcsolatos jellemzőket. A művelési ágak fül megnyomása esetén a program a CORINE felszínborítási adatbázis adatai alapján legyűjti az adott vízgyűjtőn nyilvántartott művelési ágak, területhasználatok nagyságát km 2 mértékegységben. Ezek az adatok a vízgyűjtő jellemzőinek megismeréséhez adnak információkat, amik a későbbiek során a kapott függvény érték elfogadását, vagy felül bírálatát segíthetik. 9
A két menüpontban megadott, a vízgyűjtőt jellemző pataméterek, adatok más célokra is felhasználhatóak pl. vízgyűjtő feltáráshoz, a VKI jelentéshez, Az utolsó lépes: A kiválasztott vízfolyás, és megadott szelvényszámban meghatározott vízgyűjtő alapadatok ismeretében a fajlagos árvízhozam függvény fül lenyomásakor legördülő menüből kell jelölni a kívánt p = 1, 3, 5, 10, 20, 33, 50 %-os előfordulási valószínűségű függvényt. Ekkor a program automatikusan kiszámolja a megadott vízgyűjtőre a p% i értéket. Ez a grafikonon a kék függőleges (vízgyűjtő nagyság) és a sárga egyenes ( p% valószínűség) metszéspontja. P1%-os előfordulási függvény 10
P50% -os előfordulási függvény Abban az esetben, ha az automatikusan kiszámított eredmény gyanúsnak tűnik, lehetőség van alkalmazni kézi módszert is. A függőleges vízgyűjtő nagyága vonal mentén tetszőleges pontot lehet kijelölni, azt a pontot ahol megítélésünk szerint a fajlagos lefolyás értéke leginkább hasonló lehet a már feltárt, állomással rendelkező vízgyűjtőével. Összefoglalás Az árvízszámító modell gyors műszaki becsléssel segíti a napi operatív munkát a vízügyi munkákban. A program tesztelése most történik. Előfordulnak még futatási és számítási hibák is. Megjegyezzük azonban, minden esetben a későbbiek során is fontos a paraméterek ellenőrzése. A gondolkodó, a vízgyűjtőt ismerő mérnök a programból nem hagyható ki. A vizsgált szelvény adatait célszerű a régióban hasonló adottságokkal rendelékező vízrajzi állomás adataival összevetni, esetlegesen kézi számításokkal történő korrigálás is indokolt lehet. A program mankó a vízügyi szakember számára, aki eldönti, hogy ezen gyorsan előállítható adatok ismeretében indokolnak tart-e további számításokat, vagy elfogadja modell által adott értékeket. Pécs, 2016. június 6. 11
MELLÉKLET 12
1.Melléklet Vízfolyás A NQ1% NQ3% NQ5% q 5% ) NQ10% NQ20% NQ33% NQ50% vízmérce km2 (m3/s km2 1 Hodácsi patak, Magyaregregy 4.4 5.74 3.49 2.72 0.6182 1.88 1.22 0.816 0.524 2 Ecseny-Diósi Somodor 22.4 2.536 2.296 2.143 0.0957 1.88 1.534 1.205 0.882 3 Orfűi patak, Orfű 26.26 5.72 3.86 3.17 0.1207 2.37 1.7 1.253 0.915 4 Völgységi, Magyaregregy 25.47 73.65 38.5 27.38 1.0750 16.29 8.76 4.948 2.74 5 Orfűi patak, Kovácsszénája 37.03 8.01 6.32 5.56 0.1501 4.57 3.53 2.748 2.07 6 Deseda, Somogyaszaló 52.5 4.238 2.754 2.226 0.0424 1.633 1.15 0.845 0.617 7 Csele patak, Mohács 94.65 9.539 5.826 4.59 0.0485 3.269 2.256 1.646 1.213 8 Surján patak, Szentbalázs 109.5 24.907 18.183 15.392 0.1406 11.907 8.725 6.53 4.815 9 Hábi csatorna, Csikostöttös 126.3 46.529 25.531 19.116 0.1514 12.664 8.057 5.478 3.742 10 Bükkösdi víz, Szentlőrinc 137 46.962 32.438 26.665 0.1946 19.718 13.68 9.731 6.802 11 Karasica, Kátoly 144.25 15.545 12.618 9.323 0.0646 7.184 5.271 3.953 2.897 12 Víiiányi-Pogány, Villány 202 10.648 7.402 5.714 0.0283 4.812 3.642 2.877 2.292 13 Karasica, Szederkény 204 21.745 14.045 11.247 0.0551 8.118 5.587 4.028 2.916 14 Taranyi Rinya, Háromfa 215 13.868 12.893 11.38 0.0529 10.022 8.402 6.948 5.493 15 Kis-Koppány, Ádand 262.5 18.207 13.169 11.093 0.0423 8.517 6.185 4.59 3.355 16 Nagy-Koppány, Törökkoppány 277 22.266 16.339 13.868 0.0501 10.773 7.735 5.967 4.422 17 Dombó, Somogyudvárhely 292.16 13.72 10.33 8.93 0.0306 7.17 5.53 4.38 3.45 18 Egyesült-Gyöngyös, Ketújfalu 430 33.27 24.18 20.52 0.0477 16.01 11.98 9.22 7.07 19 Baranya csatorna, Csikóstöttös 461 111.5 89.26 78.51 0.1703 63.48 47.88 35.88 25.77 20 Kapos folyó, Fészerlak 508 50.85 38.98 33.81 0.0666 27.8 20.65 15.98 12.14 21 Karasica, Villány 647 35.58 24.45 20.34 0.0314 15.54 11.47 8.8 6.74 22 Pécsi víz, Kémes 576 23.89 18.78 16.57 0.0288 13.67 10.83 8.71 6.93 23 Babócsai Rinya, Babócsa 813 73.61 55.8 48.33 0.0594 38.85 29.94 23.49 18.11 24 Fekete víz, Kémes 1185 70.49 58.18 52.39 0.0442 44.39 36.06 29.44 23.47 13
2.Melléklet Vízfolyás A NQ1% NQ3% NQ5% q 5% (m 3 /s km 2 ) NQ10% NQ20% NQ33% NQ50% vízmérce km2 1 Kőrőshegyi Séd, Kőröshegy 19.42 1.48 1.18 1.04 0.0536 0.865 0.694 0.566 0.459 2 Köröshegyi Séd Balatonföldvár 36.8 1.307 1.126 1.035 0.0281 0.904 0.759 0.638 0.525 3 Jamai p. Balatonboglár 48 0.788 0.664 0.606 0.0126 0.525 0.442 0.375 0.315 4 Büdösgáti, Szólád 48.3 3.58 2.84 2.57 0.0532 2.14 1.7 1.359 1.1 5 Tetves p. Visz 79 9.049 6.428 5.406 0.0684 4.179 3.096 2.358 1.772 6 Burnót p. Ábrahámhegy 82.2 3.92 3.15 2.788 0.0339 2.287 1.766 1.351 0.978 7 Keleti Bozót Pamuk 110 6.866 5.497 4.854 0.0441 3.966 3.039 2.604 1.64 8 Boronkai vf.boronka 126 5.6 4.888 4.472 0.0355 3.797 2.974 2.253 1.588 9 Határkülvíz Csömend 188 20.408 16.437 14.57 0.0775 11.992 9.305 7.17 5.245 10 Sári Boronka 215 13.868 12.893 11.38 0.0529 10.022 8.402 6.948 5.493 11 Völgységi p. Bonyhád 228 75.752 50.902 41.114 0.1803 29.372 19.364 13.022 8.493 12 Koppány Tamasi 656 26.52 19.53 16.61 0.0253 12.94 9.56 7.22 5.37 13 Dinnyés-Kajtori 923 16.205 10.891 8.782 0.0095 6.26 4.107 2.741 1.769 14 Nádor cs. Sarszentmihaly 1391 32.38 27.82 25.51 0.0183 22.12 18.33 15.12 12.07 15 Kapos Dombóvár 1942 97.1 87.6 82.08 0.0423 73.03 61.58 50.94 40.29 16 Kapos Kurd 2119 103.98 86.32 78.01 0.0368 66.55 54.6 45.1 36.54 17 Nádor cs. Cece 3131 39.96 30.19 26.25 0.0084 21.41 17.02 13.95 11.46 18 Kapos Pincehely 3210 107.78 86.28 76.75 0.0239 64.16 51.7 42.28 34.13 14