Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Využití radarových dat hydrologických modelech Prezentace diplomové práce Zpracovatel: Vedoucí : Martin JONOV Mgr. Jan UNUCKA Prezentace diplomových prací.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Využití radarových dat hydrologických modelech Prezentace diplomové práce Zpracovatel: Vedoucí : Martin JONOV Mgr. Jan UNUCKA Prezentace diplomových prací."— Transkript prezentace:

1 Využití radarových dat hydrologických modelech Prezentace diplomové práce Zpracovatel: Vedoucí : Martin JONOV Mgr. Jan UNUCKA Prezentace diplomových prací VŠB-TUO | Institut Geoinformatiky | Ostrava, květen 2005

2 Cíle práce ₪ Zodpovězení otázky využití radarových odhadů srážek v hydrologickém modelování ₪ K zodpovězení by měly být využity výsledky, dosažené při simulačních epizodách S-O činnosti ₪ Zhodnocení použitelnosti radarových měření srážek Radarové odhady srážek v hydrologických modelech1

3 Harmonogram prací ₪ Pochopení S-O procesů a jejich modelování v mat. modelech ₪ Problematika radiolokačních zařízení srážkových objektů ₪ Tvorba schematizovaného modelového povodí ₪ Tvorba hydrologického modelu ₪ Testovací provoz vlastních simulací ₪ Zhodnocení výsledků a použitelnosti metodiky Radarové odhady srážek v hydrologických modelech2

4 Problematika modelování S-O vztahů ₪ Modelování S-O vztahů se snaží vyjádřit časové a prostorové závislosti určitých veličin, charakterizující hydrologický režim modelovaného objektu ₪ K vyjádření modelovaných závislostí se v praxi pro prognózní a návrhové účely, používají matematické S-O modely ₪ Matematický model představuje algoritmus řešení soustavy algebraických a diferenciálních rovnic, kterými je popsána struktura a chování modelovaného objektu ₪ Nejrozšířenější matematické modely jsou založeny na principech deterministických a nejčastěji používané jsou konceptuální modely. Přesnost >> kvalita vstupních dat Radarové odhady srážek v hydrologických modelech3

5 Problematika modelování S-O vztahů II. ₪ Konceptuální model je založen na vzájemném propojení jednotlivých komponent: » Modul transformace srážkových impulsů na povodí povrchové procesy (povrchová retence, evapotranspirace, intercepce ) podpovrchové procesy (infiltrace, půdní odtok) » Modul transformace (pohybu) vody v korytech toků korytové procesy (soustředěný odtok, transformace odtoku ) Matematická řešení: » Povrchové odtoky: jednotkový hydrogram, Mod Clark » Korytové odtoky: Kinematická vlnové aproximace, Saint Venant, Muskingum Cunge » Infiltrace: Green-Ampt a metoda CN křivek USSCS Radarové odhady srážek v hydrologických modelech4

6 Meteorologické radiolokátory ₪ Meteorologické radary: detekce srážkové oblačnosti intenzita srážkové činnosti získání 3D informace o rozložení cílů v atmosféře ₪ na našem území : Brdy-Prahy a Skalky Radarové odhady srážek v hydrologických modelech5

7 Meteorologické radiolokátory II. ₪ princip radaru: získání odražené energie od objektů v atmosféře ₪ Radiolokační odrazivost Z lze určit pomocí radarové rovnice ₪ Přepočet odrazivosti Z na intenzity srážek I : ₪ Rozpoznávaní typických tvarů objektů : meteo cíle: konvektivní / vrstevnatý charakter nemeteo cíle: rušivé a pozemní cíle Radarové odhady srážek v hydrologických modelech6 Z [dBZ] I [mm/h]

8 Klasická měření ₪ Uskutečňuje se ve srážkoměrných stanicích ₪ Síť srážkoměrných stanic ČHMÚ (hustota 1 stanice /80 km 2 ) »Výhoda srážkoměrů: poměrně značná přesnost v lokalitě měření »Nevýhoda srážkoměrů: problém reprezentativnosti pro okolí, malá operativnost »Stanice jsou připojeny k tel. síti Radarové odhady srážek v hydrologických modelech7

9 Multisenzorová analýza ₪ Radarová data jsou zatížena spoustou chyb ₪ bez korekcí by data byla pro hydrologické modely těžko použitelná >> M.a. ₪ metody korekcí dat : » výpočet adjustačních koeficientů – odstranění systematické chyby » kombinovaná analýza – vstup adjustov. radarových a dat ze srážkoměrných stanic Radarové odhady srážek v hydrologických modelech8

10 Multisenzorová analýza II. ₪ Kombinované odhady dávají poměrně přesné operativní odhady srážek a jsou tedy využitelné v hydrologických modelech ₪ s typem srážek a rozložení povodí se mění míra užitečnosti vlivu radarových odhadů ₪ systém do značné míry kontroluje měření srážkoměrných stanic Radarové odhady srážek v hydrologických modelech9

11 Data a program. prostředky ₪ Data srážkové činnosti a průtoků v závěrných profilech Dluhonice a Mikulovice ₪ DMT povodí (25m) ₪ Gridová vrstva CN (100m) ₪ Všechna data poskytl ČHMÚ Programové prostředky: ₪ ArcView 3.2 GIS a extenze HEC-GeoHMS a Add-In ₪ HEC-HMS Radarové odhady srážek v hydrologických modelech10

12 Schematizace povodí Bělé ₪ Pro účely práce bylo použito jako modelové povodí – povodí Bělé ₪ povodí Bělé je situováno v nejsevernější části Olomouckého kraje ₪ Bělá pramení na severních svazích pohoří Jeseníků a po 28,4 km dosahuje státní hranice a opouští území České republiky ₪ na povodí se nacházejí pouze 3 srážkoměrné stanice Radarové odhady srážek v hydrologických modelech11

13 Schematizace povodí Bělé II: Radarové odhady srážek v hydrologických modelech12 Bělá Produkt ArcView GIS 3.2 s extenzí HEC-GeoHMS › předzpracování hydrologického modelu: vycházíme z DMT > procedury vedoucí k tvorbě říční sítě a říč. úseků › určení závěrového profilu řešeného povodí › určení finální podoby členění povodí a říční sítě – zjednodušení › výpočet fyzicko-geografických charakteristik povodí › sestavení a export hydrologického modelu povodí pro HEC-HMS

14 Schematizace povodí Bělé III: Radarové odhady srážek v hydrologických modelech13 Bělá Produkt ArcView GIS 3.2 s extenzí HEC-GeoHMS Add-In Výpočet metod ztráty srážky na povodí › Doplnění holého modelu o další parametry › výpočet CN – parametr kterým se budou řídit výpočty pro odtokové ztráty ve S-O modelu (0-100) › počáteční ztráta na odtoku › doby koncentrace - čas, který je zapotřebí, aby voda z nevzdálenějšího místa povodí modelu dorazila do závěrného profilu povodí › CN proto, že zohledňuje hydrologické vlastnosti půd počáteční stav nasycenosti půdy způsob užívání půdy ovlivnění infiltrace

15 Modelování v systému HEC-HMS ₪ Systém k modelování simulací S-O vztahů ₪ © Hydrologic Engineering Centre US Army / 2001 » Basin model – import povodí, úprava všech import. charakteristik » Meteorologic model – vstup dat do systému (přiřazení srážkoměrných stanic/radarových odhadů jednotlivým subpovodím) » Control specifications – určení časového rozpětí pro který bude systém počítat Radarové odhady srážek v hydrologických modelech14

16 Schéma modelování a kalibrace HEC-HMS ₪ Optimalizační a kalibrační nástroje v HEC-HMS umožňují doladit výpočty průtoků ₪ parametry výrazně ovlivňující průtok na povodí jako: počáteční ztráta ze srážky a stanovení parametrů základního odtoku ₪ Závisí na efektivní srážce Radarové odhady srážek v hydrologických modelech15

17 Testovací provoz několika simulací HEC-HMS ₪ Průtoky vypočtené na základě radarových dat a srážkoměrných dat – dlouhý časový úsek - hydrogramy ukazující závislosti probíhající na daném území v určeném čase Radarové odhady srážek v hydrologických modelech16 Hydrogram – radarová data Hydrogram – srážkoměrná data

18 Testovací provoz několika simulací HEC-HMS ₪ Průtoky vypočtené na základě radarových dat a srážkoměrných dat – krátký časový úsek Radarové odhady srážek v hydrologických modelech17 Hydrogram – radarová data Hydrogram – srážkoměrná data

19 Systém HYDROG - ČHMÚ Platforma: MS DOS 5.0 / MS Windows 3.1 a vyšší Poslední verze: (MS Windows 9x / NT) Autor: Doc. Miloš Starý / Hysoft Brno ztráty na povodí infiltrací metodou Green & Ampt Schematizace diferencovaných úseků koryt pro změny drsností, sklonů, odtoků aj. Radarové odhady srážek v hydrologických modelech18 Povodí Bečvy

20 Systém HYDROG - princip výpočtu Radarové odhady srážek v hydrologických modelech19

21 provoz několika simulací - ČHMÚ Radarové odhady srážek v hydrologických modelech20 Hydrogram průtoku - srážkoměrná data Hydrogram průtoku - radarová data

22 Zhodnocení simulací ₪ HEC-HMS-lepší jsou krátké časové ₪ Statistické srovnání vstupních dat a predikovaných průtoků za výpočetní časový interval ₪ Koeficient determinace – míra těsnosti, závislosti ₪ HYDROG-umožňuje lepší nastavení charakteristik >> simulace odpovídají více skutečnému stavu >> lepší predikce průtoku Radarové odhady srážek v hydrologických modelech21 P: R 2 =( ) Q: R 2 =0.99

23 Zhodnocení využití ₪ Srážko-odtokový systém je především závislý na srážkových dotacích a nastavených parametrech charakteristik povodí ₪ využívání radarových odhadů srážek je i v operativní praxi na ČHMÚ zatím „v plenkách“ (pouze testovací provoz na pobočkách Brno a Ostrava) ₪ ačkoli simulace s využitím radarových odhadů nebyly natolik přesné, prokázaly potenciál pro použití v každodenní praxi ₪ simulací srážkoodtokových modelů jsou zatíženy tolika faktory, že ani u jedné z metod nemůžeme očekávat stoprocentně přesné výsledky ₪ zohlednit faktory chyb měřících zařízení a dále také předpovědi T a srážek, které jsou intervalového charakteru. ₪ i na detailně schematizovaném povodí osazeném hustou měřící síti můžeme mluvit pouze o pravděpodobnostních rozmezích predikovaných průtoků Radarové odhady srážek v hydrologických modelech22

24 Zhodnocení využití II ₪ Na základě zhodnocení modelovaných simulací můžeme usoudit, že operativní využití radarových distančních měření v hydrologické praxi (pro předpovědní povodňovou službu) je stejně dobře použitelné, jako využití stávajících stacionárních měření ₪ Obecně lze říci, že radarová měření nemohou konkurovat srážkoměrným stanicím ale i naopak. Je dobré, aby oba druhy se vzájemně doplňovaly a simulace, ale hlavně predikce takto vzniklé budou pro operativu kvalitnějšími podklady ₪ U nás používání radarových dat v praxi ještě není běžnou součástí (příčinou je vlastní charakter odhadů - nepřímé měření, složité zpracování dat a komplikované charakteristiky chyb radarových odhadů) Radarové odhady srážek v hydrologických modelech23

25 Použitá literatura [1]Beven, K. J.: Rainfall-runoff modelling. J. Wiley & Sons, 2001, 360 stran. ISBN [2]Briš R.: Speciální metody analýzy dat, Učební materiál, HGF VŠB-TU,Ostrava, [3]Cyhelský L., Kahounová J., Hindls R.: Elementární statistická analýza. Management Press, Praha 1996, 302 stran. ISBN [4]Havránek P.: Radiolokátor jako zdroj meteorologických dat. Školící seminář ČHMU, Radostovice, [5]Hrádek F., Kuřík.: Hydrologie. Skriptum ČZU Praha, 2002, 280 stran. ISBN [6]Kráčmar J.: Meteorologické radiolokátory. Interní materiál ČHMÚ, dostupné na [7]HEC-DSSVue User´s Manual. [PDF], Dostupné na [8]HEC-HMS Documentation. [PDF] Dostupné na [9]Novák R.: Radarová meteorologie. Interní materiál ČHMÚ, [10]Roub R.: Matematické modely. Interní materiál ČHMÚ, 2003 [11]Starý M.: Hydrog Manuál programu,Hysoft Brno1995. [12]Šálek M., Březková L., Unucka J.: Použití kombinované analýzy srážek z meteorologických radiolokátorů a pozemních srážkoměrných měření v hydrologických modelech. Interní materiál ČHMÚ, [13]Štorcl P.: Odvození fyzicko-geografických charakteristik povodí v GIS. Interní materiál ČHMÚ, [14]Unucka J.: Hydrologické modely a srážko-odtokový model Hydrog. Interní materiál ČHMÚ, Radarové odhady srážek v hydrologických modelech24

26 Děkuji za pozornost Martin


Stáhnout ppt "Využití radarových dat hydrologických modelech Prezentace diplomové práce Zpracovatel: Vedoucí : Martin JONOV Mgr. Jan UNUCKA Prezentace diplomových prací."

Podobné prezentace


Reklamy Google