Nejistoty v hydrologii Tomáš Vlasák ČHMÚ České Budějovice možnosti snižování nejistot hydrologických předpovědí při operativním provozu hydrologického modelu ukázka modifikací na konkrétních povodňových situacích

Možnosti snižování nejistot hydrologických předpovědí při operativním provozu hydrologického modelu Kontrola vstupních dat Modifikace vstupních hodnot Optimalizace počátečních podmínek Dočasná změna parametrů modelu Updating předpovědi

 Kontrola vstupních dat Doplnit chybějící data a opravit špatná data, tak aby se co nejvíce blížily skutečným hodnotám měřené veličiny

+  ≈  Kontrola vstupních dat - ucpaný srážkoměr - netaví tuhé srážky - systematická chyba srážkoměru - nefunkční přenos dat - porucha na přístroj - chybná měrná křivka - oprava průtoku při vzdutí

 Kontrola vstupních dat Ucpaný srážkoměr

 Kontrola vstupních dat Podezřelá hodnota

+  ≈  Kontrola vstupních dat - ucpaný srážkoměr - netaví tuhé srážky - systematická chyba srážkoměru - nefunkční přenos dat - porucha na přístroj - chybná měrná křivka - oprava průtoku při vzdutí

 Kontrola vstupních dat Systematická chyba srážkoměrů - poloha srážkoměru - mechanismus měření „Výsledky ukázaly, že člunkové srážkoměry je potřeba pravidelně staticky i dynamicky kalibrovat nejlépe 1* za 2 roky.“ Stránský D., Fatka P., Sýkora P., - Kalibrace srážkoměrů pražské srážkoměrné sítě - Vodní hospodářství 9/2005

 Kontrola vstupních dat Porovnání srážek z operativní sítě a z celkové sítě srážkoměrných a základních stanic Srážkoměrná síť ČHMÚ ČB Operativní srážkoměrná síť

Porovnání srážek z operativní sítě a z celkové sítě srážkoměrných a základních stanic

Porovnání srážek z operativní sítě a z celkové sítě srážkoměrných a základních stanic

Vstupní data – měřené hodnoty Rozdíl mezi operativními a režimovými průtokovými daty

Vstupní data – měřené hodnoty Rozdíl mezi operativními a režimovými průtokovými daty

 Modifikace vstupních hodnot provádí se až během výpočtu pomocí dočasné modifikace koeficientů PXADJ, TXADJ kritérium pro modifikaci je přiblížení se průměrným hodnotách srážky nebo teploty na povodí POZOR systematické chyby mohou mít řešeny už v rámci sady parametrů

- +  ≈  Modifikace vstupních hodnot nerovnoměrné rozložení srážek nevhodná poloha stanice při určitých situacích např. teplotních inverzích -

 Modifikace vstupních hodnot Korekce naměřených srážkových vstupů při nerovnoměrném rozložení srážek není prakticky možná

 Modifikace vstupních hodnot Vliv deficitu (přebytku) srážek na výsledky modelu v Neměticích Červen 2002 Červen 2004 Deficit srážek Leden 2003 Červenec 2004 Přebytek srážek

Neúspěšná simulace povodně na Lužnici z konce června 2006

Neúspěšná simulace povodně na Lužnici z konce června 2006 Podle kombinace radar - srážkoměr napadlo 120 mm - model z načtených stanic počítal s 65 mm !!!!

120/65 ~ 1,7 → PXADJ = 1,7

  Modifikace vstupních hodnot Povodí Vydry po Modravu Průběhy teplot vzduchu počítané AQUALOGEM z versus stanice Horská Kvilda a Velký Javor

 Modifikace vstupních hodnot Simulace tání sněhu pro Modravu 2003 - 2006 2003 2004 2005 2006

 Optimalizace počátečních podmínek počáteční podmínky vyjadřují stav povodí (nasycenost a sněhové zásoby) počáteční podmínky výpočtu jsou automaticky přebírány z předchozí simulace - tím se udržuje kontinuita nasycenosti povodí cílem úpravy počátečních podmínek je snížení vlivu nejistot z chybně simulovaných procese (zejména výpar, akumulace sněhu) nebo z špatných vstupy hlavním kritériem úpravy počátečních podmínek je porovnání simulovaných hodnot s reálnými

 Optimalizace počátečních podmínek byla úspěšná

 Optimalizace počátečních podmínek Simulace povodňových vln v profilu Heřmaň Červen 2004 Červenec 2005 Srpen 2005 Červenec 2006

 Optimalizace počátečních podmínek nebyla úspěšná

 Optimalizace počátečních podmínek Simulace průtoku v Klenovicích pro měsíc říjen 2001 2002 2004 2005

 Dočasná změna parametrů modelu dočasnou změnou parametrů je možné řešit nejistoty vznikající při situacích, které model z různých důvodů chybně simuluje i při dokonalých vstupech a počátečních podmínkách: v praxi se používá výjimečně nejčastěji upravované parametry: - PXADJ, TXADJ - MFC - PLWHC - PTIMP - UHGADJ

 Dočasná změna parametrů modelu LZFPM 280 → 180 PLWHC 0,05 → 0,3 MFC 1 → 1,2 + navýšení SVH o 40 %

Úprava jednotkového hydrogramu

UHGADJ - vertikální koeficient 1 → 5 Průměrné srážky na povodí v modelu 29 mm Průměrné srážky na povodí v modelu 17 mm UHGADJ - vertikální koeficient 1 → 5

 Updating propojení poslední měřené hodnoty se simulací v předpovědním intervalu standardně se používá horizontální posun, který ale za určitých okolností není vhodný modul UPDATE - nakresli si vlastní předpověď

 Updating

 Updating Simulace nástupů povodňových vln na Pilaři

Závěry vyhodnocování předpovědí a analýza simulovaných hydrogramů je klíčem ke kvalifikované obsluze hydrologického modelu nejúčinnějším a zároveň nejspolehlivějším nástrojem pro zlepšení předpovědi je důkladná kontrola vstupů a jejich modifikace při výpočtu s modelem změny počátečních podmínek by neměly být zásadní, tak aby se povodí dostalo do diametrálně odlišného stavu nasycení zvyšování úspěšnosti výsledků modelu dočasnou změnou parametrů je možné, nicméně vyžaduje značnou zkušenost a je otázkou, jestli by se tyto změny neměly spíše řešit překalibrováním modelu