Skip to content

MODSZERTAN.md

Latest commit

 

History

History
347 lines (260 loc) · 17.3 KB

MODSZERTAN.md

File metadata and controls

347 lines (260 loc) · 17.3 KB
Raw

A Középső-Duna-medence vízmérlege

Nyílt, provenance-címkézett monitorozási módszer

Papp László · EQUORA Institute · ORCID 0009-0005-6329-5808 Élő felület: https://basin.equora.institute

Összefoglalás

A Középső-Duna-medence vízmérlegét mutatjuk be nyilvános, óránként frissülő felületen. A medence hidrológiailag majdnem zárt doboz: a Duna Dévénynél belép, Baziásnál kilép, és a Tisza, a Dráva, a Száva meg a Morava vízgyűjtője teljes egészében belül marad. A mérleg minden tagja provenance-osztályt kap — helyszíni mérés, helyszíni adatból számított, műholdas becslés, számított vagy helyőrző —, és a hiányzó tudás a felületen külön számként jelenik meg. A módszer központi tervezési döntése, hogy a készletváltozás maradéktagként áll elő: így a mérlegben megjelenő eltérés azt méri, mennyire zárt a mérési rendszer.

1. A doboz

terület falak állapot
hu Magyarország 93 030 km² 11 belépő és 3 kilépő magyar mérce, órás hozammal aktív
mdb Középső-Duna-medence ~445 900 km² Duna, Dévény (SHMÚ) és Duna, Baziás (INHGA) falak bekötve, a doboz még nem aktív

A terület levezetése és a mért szelvény két különböző dolog. A ~445 900 km² a Vaskapu I. vízgyűjtőjéből (577 250 km²) mínusz a Duna dévényi vízgyűjtőjéből (~131 350 km²) áll elő — ez a szakirodalmi medencehatár. A ténylegesen mért kilépő szelvény ezzel szemben Baziás (fkm 1072), amely a Tisza, a Száva és a Velika Morava torkolata után, a Vaskapu gátja előtt van. A kettő közti szakasz hozzáfolyása a mérlegből kimarad; ez a nyitott tételek között szerepel.

A magyar doboz azért aktív, mert a területi tagok maszkja országhatárra készült. A csapadék és a párolgás területtel skálázódik, ezért a doboz átváltásához a maszkot vízgyűjtő-poligonra kell cserélni (HydroSHEDS/HydroBASINS). A második akadály a kadencia: a baziási hozam naponta jön, ezért az mdb doboz mérlege napi ütemű lenne.

A magyar doboz nyitott falai: Hernád, Kraszna, Fekete-Körös, Berettyó, valamint a határon átnyúló felszín alatti vízáramlás. Ezek a maradéktagban jelennek meg.

2. A mérlegegyenlet és az előjelek

P + Q_be − ET − Q_ki − kivétel_veszteség = ΔS

Előjel-konvenció: a dobozba érkező tételek pozitívak, a távozók negatívak. Az öt tag összege adja a készletváltozást.

A központi döntés: a ΔS maradéktagként áll elő. Ez a szokásos vízmérlegek fordítottja, és szándékos — így a mérlegben megjelenő eltérés megmondja, mennyire hihető a többi tag.

3. A tagok és az öt provenance-osztály

Tag Forrás Kadencia Osztály
Vízállás, vízhő OVF Országos Vízjelző Szolgálat órás helyszíni mérés
Vízhozam OVF, vízállásból vízhozamgörbével órás helyszíni adatból számított
Talaj vízhiánya OVF Aszálymonitoring, WD35 és WD80 napi helyszíni mérés
Csapadék GPM IMERG Early, 0,1° napi műholdas becslés
Párolgás EUMETSAT LSA SAF DMETv3, 0,05° napi műholdas becslés
Referencia-párolgás EUMETSAT LSA SAF METREF napi műholdas becslés
Készlet-anomália NASA/JPL GRACE és GRACE-FO mascon havi, 40–60 nap késéssel műholdas becslés
Medence falai SHMÚ Dévény, INHGA Baziás napi helyszíni adatból számított
Vízkivétel éves statisztika × havi profil × veszteséghányad napi számított
Paks hűtővíz blokkteljesítményből arányosítva 30 perc számított
Készletváltozás maradéktag napi számított

Az osztályok jelentése

  • helyszíni mérés — műszer mérte a helyszínen. Példa: a vízállás Paksnál, centiméterben.
  • helyszíni adatból számított — a folyók vízhozama: helyszíni vízállásból, kalibrált vízhozamgörbével. Külön osztályt kap, mert a görbe a mederbevágódással vándorol — ugyanaz a jelenség, amely a paksi szivattyúk szívócsonkját víz fölé emelte.
  • műholdas becslés — műholdas mérésekből modellel visszaszámítva. Példa: a párolgás a Meteosat sugárzási adataiból; a GRACE tömeganomália-inverzióból, kb. 300 km-es természetes felbontással.
  • számított — más tételekből, feltételezésekkel. Példa: az augusztusi öntözés az éves 154 millió m³ havi eloszlásából.
  • helyőrző — nagyságrendi becslés, amíg a forrás bekötésre vár.

Az osztály a forrásnál dől el, és a felület csak megjeleníti. Az egyes lekérő scriptek írják be a params.json-be; a fetch_data.py továbbadja, felülírás nélkül. Ez a szabály egy korábbi hiba után született (lásd a változásnaplót).

Három óra a fejlécben

A mérleg három sebességű adatból áll össze: órás (vízállás, hozam, vízhő), napi (csapadék, párolgás), havi (készletváltozás). A három számlap a fenntartás vizuális formája. Mindhárom dátum magából az adatból származik, ezért egy forrás leállása a fejlécben azonnal látszik.

A rendszer hibaként jelzi, ha a csapadék és a párolgás dátuma eltér: egy mérleg tagjai egyetlen naphoz tartoznak.

4. Területi átlagolás

A csapadék és a párolgás országhatár-maszkkal átlagolódik. A maszk a Natural Earth 10m közigazgatási határából készül, sugárvetéses pont-a-poligon eljárással, cellánként valódi gömbi területtel súlyozva.

Ellenőrzés: a maszkolt terület 0,05°-os rácson 93 218 km², a hivatalos 93 030-hoz képest 0,2% eltéréssel.

A korrekció nagysága: a korábbi befoglaló téglalap 223 000 km², vagyis a maszkolt terület annak 42%-a. A téglalap-átlag 58%-ban külföldi területet mért. A váltás a párolgás napi értékét 2,20-ról 1,90 mm-re módosította — 14% szisztematikus eltérés.

5. A teljes medence két fala

A kulfold.py két nyilvános forrásból olvassa a doboz falait:

Fal Forrás Formátum Példa (2026-08-07)
Belépő — Duna, Dévény SHMÚ napi jelentés táblázat: vízállás, hozam, vízhő 981,0 m³/s
Kilépő — Duna, Baziás INHGA napi bulletin próza 1 400,0 m³/s

A medence hozzáfolyása 419 m³/s — ennyit ad hozzá a Tisza, a Dráva, a Száva, a Morava és minden belső hozzáfolyás együttvéve, nagyjából 446 ezer km²-ről. A kilépő hozam a sokéves augusztusi átlag (3 900 m³/s) 36%-a.

Két fenntartás. Mindkét forrás operatív, korrekció nélküli adat; a SHMÚ ezt ki is mondja. A baziási hozam a bulletin szövegéből származik, ezért a minta törékeny — átfogalmazás esetén a script hangosan elhasal, ahelyett hogy csendben rosszat írna.

A dunai profil és a bősi hatás. A SHMÚ jelentéséből a magyar szakasz előtti profil is kiolvasható: Dévény 981 → Medve 722 → Komárom 761 → Párkány 790 m³/s. A Dévény és Medve közti 259 m³/s-os esés a bősi vízlépcső üzemrendjéből ered — a víz nagy része az üzemvízcsatornán halad. Üzemeltetési átrendezés, nem vízveszteség.

6. Paks mint küszöb-csomópont

Paks külön szekciót kap, mert ez az egyetlen pont az országban, ahol néhány centiméter vízszint és néhány tizedfok hőmérséklet korlátozhatja a blokkok termelését. A mérleg többi tétele mennyiségről szól; ez küszöbökről.

Két vízoldali fal: a szivattyúk szívócsonkjának magassága, és a 30 °C-os hőterhelési korlát a melegvíz-csatorna torkolatától 500 méterre.

A hűtővízkivétel állapotfüggő. A névleges üzem kondenzátorhűtése kb. 100 m³/s, a leállított blokkok fenntartó hűtése kb. 100 m³/perc — hatvanszoros különbség. A blokkteljesítmény kizárólag ezt az arányosítást szolgálja.

7. Vízkivétel: teljes kivétel és veszteség

Az éves statisztikai mennyiség havi profillal napi értékké alakul, majd veszteséghányaddal szorzódik.

Tétel Éves mennyiség Forrás Augusztusi kivétel Ebből veszteség
Halastavak 356 millió m³ ÁSZ, 2019–2023 átlag 22,6 m³/s 15,8
Mezőgazdasági öntözés 154 millió m³ ÁSZ, 2019–2023 átlag 13,8 m³/s 12,4
Lakossági ivóvíz 38,7 m³/fő/év KSH, 2022 12,9 m³/s 3,2
Ipar, Paks nélkül 290 millió m³ származtatott 9,0 m³/s 1,4
Paks hűtővíz állapotfüggő blokkteljesítményből 13,0 m³/s 0,0
Összesen 71,3 m³/s 32,8

A megkülönböztetés lényegi. A halastavakhoz vezetett víz bruttó szolgáltatott mennyiség: egy része leeresztéskor visszatér, más része talajvizet táplál. A mérlegbe kizárólag a veszteségrész számít — ami a vizsgált időszakon belül kívül marad a magyar vízrendszeren.

A veszteséghányadok feltételezések: öntözés 90%, halastavak 70%, ivóvíz 25%, ipar 15%. Mérési alapjuk hiányzik; a vízkészletjárulék-bevallások adnának helyettük tényadatot.

Az öntözési statisztika hiányos. A KSH kimondja, hogy az engedély nélküli vízkivételek kimaradnak belőle, és tanulmányok ezeket a bejelentett mennyiség duplájára becsülik.

8. A talaj rekesze és a tartózkodási idő

Az OVF aszálymonitoring-hálózata adja a talaj rekeszét: óránkénti talajnedvesség hat mélységben (10–75 cm), és napi vízhiány milliméterben (WD35, WD80).

Példa, 2026. augusztus 5.: a 80 cm-es rétegben Kiskunfélegyházán 35,0 mm, Apajon 34,7 mm, Csólyospáloson 18,3 mm hiányzik; öt állomás átlaga 26,6 mm.

Három rekesz, három nagyságrend:

  • napok — a folyó. A Duna nagyjából egy hét alatt halad át az országon.
  • hetek — a talaj. A fenti hiány ennyi idő alatt épült fel, és esőből ennyi alatt tölthető vissza.
  • évtizedek — a talajvíz. A Duna–Tisza közi hátságon 2–5 méterrel süllyedt az 1970-es évek óta, helyenként 10 méterrel.

A módszer egyik érdemi állítása ebből következik: a folyón átfolyó víz és az aszály két külön rekeszben van. A Duna vize a gyors rekeszben forog, a szárazság a lassúban mélyül.

A hiány és a napi párolgás hányadosa pótlási időegyenérték, nem tartózkodási idő: azt mondja meg, mekkora csapadék töltené vissza a gyökérzónát.

9. Öntözésigény kontra tényleges kivétel

ETc = Kc × ET_ref, hiány = max(0, ETc − ET_act), Kc tartományként (0,8–1,2).

Példa, 2026. augusztus 4.: referencia-párolgás 5,30 mm/nap, tényleges 1,92 mm/nap, vízstressz-index 0,36. A 4,3 millió hektár szántó vízhiánymentes ellátásához naponta 100–191 millió m³ víz kellene — nagyjából annyi, amennyi a folyókon beérkezik az országba.

Figyelemre méltó egybeesés: a vízstressz-index 36%, és a baziási hozam is a sokéves augusztusi átlag 36%-a. Két független mérés, azonos irány.

10. A számok érvényességi köre

  1. A doboz Magyarország területe. A teljes medence falai bekötve, a váltás a maszkon és a kadencián múlik.
  2. A mért kilépő szelvény Baziás, a területi levezetés a Vaskapué. A köztes szakasz hozzáfolyása a mérlegből kimarad.
  3. A vízkivétel számított. Az éves mennyiségek hivatkozott statisztikák; a havi eloszlás és a veszteséghányad feltételezés.
  4. Az ipari kivétel származtatott — a teljes nettó kivételből levonással.
  5. Az LKV frissessége tisztázásra vár. A „mérce a mindenkori kisvíz alatt" állítás azon áll, mikor frissítette az OVF ezeket az értékeket.
  6. A GRACE 300 km-es felbontású, 40–60 napos késéssel. Trendre alkalmas, egyetlen hónapra kevésbé. Tízéves meredekség: −1,30 km³/év, 257 havi pontból, 2002 áprilisától.
  7. A maszk országhatár. A vízgyűjtő-poligon a következő lépés.
  8. Az aszálymonitoring végpontja visszafejtett a lap JavaScriptjéből.
  9. A baziási hozam prózából származik, ezért a minta törékeny.
  10. A vízhozamgörbék a mederbevágódással vándorolnak.
  11. A két párolgásbecslés eltér. A különbség a felületen külön számként szerepel, és a mérési rendszer nyitottságát méri.
  12. A meder és a felszín alatti víz cseréje a dobozon belüli átrendezés, ezért a maradéktagot nem növeli — a határon átnyúló felszín alatti áramlás viszont igen, és azt nem mérjük.

11. Licencek

Elem Licenc
A kód MIT
A dokumentáció CC BY 4.0
Copernicus / ERA5-Land Copernicus-licenc, hivatkozási kötelezettséggel
EUMETSAT LSA SAF CC BY 4.0, Trigo et al. (2011) hivatkozással
NASA GPM IMERG, GRACE-FO nyílt, hivatkozási kötelezettséggel
holadelej.hu (paksi üzemállapot) CC BY 4.0
OVF, SHMÚ, INHGA adat tisztázás alatt — adatigénylés folyamatban

12. Reprodukálhatóság

./frissit.sh napi      # a teljes napi ciklus, hét forrásból
./frissit.sh oras      # csak a mércék

vagy egyenként:

python maszk.py            # határvonal és maszk
python imerg_precip.py     # csapadék (tartalék: era5_precip.py)
python lsasaf_et.py        # párolgás
python ontozesigeny.py     # referencia-párolgás, vízstressz
python aszaly.py           # talaj vízhiánya
python kivetel.py          # vízkivétel modell
python kulfold.py          # a teljes medence két fala
python grace.py            # készlet-anomália idősor, havonta
python fetch_data.py       # mércék és mérleg → data.json

A hitelesítés a ~/.netrc és a ~/.cdsapirc fájlokból érkezik; a kód kulcsot mellőz. A ciklus GitHub Actionsben óránként fut. Az archiv/ mappa a saját napi idősort gyűjti — ez az egyetlen adat, amely újraelőállításra alkalmatlan.

13. Változásnapló

v1.2.0 — a csapadék földi mérésre váltása, és két új keresztellenőrzés.

  • A csapadék elsődleges forrása az OMSZ (HungaroMet) földi mérőhálózata, 269 automata állomás, rácsos területi súlyozással. Korábban a GPM IMERG Early műholdas becslése adta a fő értéket. Az indok mérhető: 2026-08-17-re a műhold 3,92 mm/nap-ot adott, a földi hálózat 1,43-at — a váltás a mérleg le nem zárt tagját 4186-ról 1505 m³/s-ra vitte le. A műholdas becslés keresztellenőrzésként megmarad, mert az eltérés maga is adat.
  • Talajvíz-panel: 487 kút, a mai szint és a tíz évvel korábbi azonos naptári időszak (±15 nap) medián szintjének különbsége. Az eredmény 1,44 m medián süllyedés; 487 kútból 480 mélyült, 5 emelkedett. Az adat előjelét független forrással igazoltuk: az aszálymonitoring vízhiánya 46 párosított helyszínen együtt mozog a kútadattal, hatban ellentétesen.
  • Párolgás-keresztellenőrzés az ECMWF ERA5-Land reanalízisével. Ez csak akkor jelenik meg numerikusan, ha mindkét becslés ugyanarra a napra vonatkozik: az ERA5-Land öt-hat napos késéssel érkezik, és két különböző nap összevetése a becslések eltérése helyett az időbeli csúszást mérné.
  • Fogalmi pontosítás. A napi maradéktag neve napi zárási maradék (ΔS*), megkülönböztetve a GRACE műholdas készletanomáliájától. A kettő korábban ugyanazt a nevet viselte, pedig az egyik a mérleg zárásának maradéka, a másik mért mennyiség.

v1.1.0 — a mérleg egynapos konzisztenciája.

A mérleg korábban a mai órás vízhozamot adta össze a tegnapi csapadékkal és párolgással. Ez formálisan lefutott, fizikailag viszont értelmetlen. A javítás után minden tag a legutóbbi teljes napból származik; a beérkező hozamnál ez 1 337 helyett 1 034 m³/s-ot jelentett, a készletváltozásnál 1 679 helyett 1 392-t.

v1.0.0 — első nyilvános verzió.

Öt javítás érdemel említést, mert mindegyik nagyságrendi vagy bizalmi hibát szüntetett meg:

  • A területi átlagolás maszkra váltása. A befoglaló téglalap 58%-ban külföldi területet mért; a párolgás napi értéke 2,20-ról 1,90 mm-re módosult.
  • A veszteség-összegzés javítása. A mérleg korábban a teljes kivételt vonta le, és kizárólag az 50% fölött veszteséges tételeket vette figyelembe. A javított összeg 32,8 m³/s, és minden tétel veszteséghányada beleszámít.
  • A paksi hűtővíz állapotfüggővé tétele. A korábbi 100 m³/s a névleges üzem értéke; a mai, arányosított érték 226 MW mellett 13 m³/s.
  • A provenance-osztályok felülírásának megszüntetése. A fetch_data.py a vízkivétel osztályát helyőrző-re írta felül, holott a kivetel.py már számított-ként adta át. Innen a szabály: az osztályt a forrás írja, a felület csak megjeleníti.
  • Az ötödik osztály bevezetése. A folyók vízhozama korábban helyszíni mérés címkét kapott, holott vízállásból származik. Az új helyszíni adatból számított osztály ezt a különbséget teszi láthatóvá.

Hivatkozás

Papp L. (2026). Water balance of the Middle Danube Basin: an open, provenance-labelled monitoring method. EQUORA Institute. Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.21852060

Angol nyelvű kivonat: METHODOLOGY.md