Diplomová práce Modelování vlivu lesního vegetačního krytu a lesní půdy na srážko-odtokové vztahy Vedoucí diplomové práce: Mgr. Jan Unucka Studijní obor: Geoinformatika Studijní skupina: G562, 5. ročník Školní rok: 2004/2005 Řešitel: Tomáš Böhmer

Úvod ve spolupráci s ČHMÚ v Ostravě-Porubě jaký vliv mají lesy při vzniku extrémních situacích(povodně) jaké množství srážek je schopen les zadržet oproti jinak využívaným plochám

Úkoly obecné zhodnocení vlivu lesního vegetačního krytu a lesní půdy na odtok sestavení modelu povodí Bělé a modelování vlivu změn land use na srážko-odtokové vztahy modelu povodí s využitím transformační metody CN(SCS) křivek modelování vlivu změn land use na srážko-odtokové vztahy pro model povodí Bečvy s využitím transformační metody Green-Ampt zhodnocení vlivů těchto změn

Srážko-odtokový proces-součást koloběhu vody

Faktory srážko-odtokového procesu 1 hlavní faktor – atmosférické srážky typy hydrologických půd rychlost infiltrace retence vody retardace vody vegetace druhová skladba stáří vegetace zdravotní stav plošné rozložení – hustota vegetace

Faktory srážko-odtokového procesu 2 transpirace – dýchání rostlin a následný výpar vody intercepce vegetace - množství zadržené vody povrchovým napětím rostlin (až 15% z úhrnu srážek) antropogenní vlivy lesní komunikace – jejich hustota odlesnění

Metody transformace srážko-odtokového procesu CN-křivky SCS vyvinuta v USA Službou pro ochranu půd (US SCS) nejpoužívanější metoda v srážko-odtokových modelech (využívána při predikci extrémních povodní) do velikosti plochy povodí 5 km2 provádí se na DMT vychází z hydrologické skupinu půdy (rychlost infiltrace) počáteční stav nasycenosti půdy (skupinu předchozích vláhových podmínek) způsob užívání půdy (land use) Green-Ampt hydraulické vodivost rychlosti poklesu infiltrace drsnosti zohledňuje pouze typ povrchu (land use)

Programové prostředky ArcView 3.2 extenze Spatial Analyst, HECGeoHms, HECGeoHms Add-in HEC-HMS 2.2.2 HYDROG

Data DMT odvozený z Dmú 25 grid CN-křivek pro povodí Bělé (100m) srážko-odtokový model povodí Bečvy ArcČR 500 bodová vrstva srážkoměrných stanic

Sestavení s-o modelu povodí Bělé - schematizace DMT + polygon povodí HECgeoHms  subpovodí modelu Bělé  HECGeohms Add-in+ grid CN  základní hydrologický model

Kalibrace modelu Bělé (HEC-HMS) kalibrace modelu pro přímý odtok infiltrace počáteční ztráta srážek, CN křivky, procentuální zastoupení nepropustných ploch (nastaveno schematizací) transformace srážky na odtok metoda transformace srážky na odtok, doba koncentrace, schopnost retence (nastaveno schematizací) parametry odtoku v korytech řek fyzické parametry říční sítě metoda pohybu odtoku v korytech kalibrace modelu pro základní odtok metoda základního odtoku

Nastavení modelu Bělé (HEC-HMS) vytvoření meteorologického modelu nalinkování srážková data přiřazení srážkoměrných stanic k jednotlivým subpovodím nastavení kontrolních specifikací časový interval určený pro modelování

Modelování metodou CN-křivek na povodí Bělé(HEC-HMS) Scénář Hodnota CN-křivky I – reálný stav 65-80 II – 100% les 60 III – 100% louky a pastviny 80 3 scénáře na povodí Bělé 15.4. – 6.5.2004 závěrový profil Mikulovice 1hodinový interval Hydrogram pro I Hydrogram pro II

Výsledky modelování metodou CN-křivek Naměřené hodnoty Scénář I – reálný stav Scénář II – 100% les Scénář III – 100% louky a pastviny Max. průtok (m3/s ) 32.4 43.9 28.4 58.3 Datum a čas 25.4. 13:00 25.4 16:00 25.4. 24:00 25.4. 15:00 Hodnoty v závěrovém profilu

Modelování metodou Green-Ampt na povodí Bečvy(HYDROG) 3 scénáře na povodí Bečvy závěrový profil Dluhonice 30.10 – 6.11.2004 – dešťové srážky 16.3. – 21.3.2005 – tání sněhu 1hodinový interval Scénář Drsnost Hydraulická vodivost [mm/h] Typ povrchu I 0.6 – 2.6 0.25 – 2 reálný stav povodí II 1.8 2 les na celé ploše povodí III 0.25 - 2 les v nadmořské výšce nad 600 m Nastavení parametrů metody pro jednotlivá subpovodí

Výsledky modelování metodou Green-Ampt 30.10 – 6.11.2004 Hydrogram pro I Hydrogram pro II Naměřené hodnoty Scénář I – reálný stav Scénář II – 100% les Scénář III – les v nadmořské výšce nad 600 m Max. průtok (m3/s ) 43 45.4 14.1 36.4 Datum a čas 1.11. 12:00 1.11. 14:00 1.11. 24:00 1.11. 15:00

Výsledky modelování metodou Green-Ampt 16.3 – 21.3.2005 Hydrogram pro I Hydrogram pro II Naměřené hodnoty Scénář I – reálný stav Scénář II – 100% les Scénář III – les v nadmořské výšce nad 600 m Max. průtok (m3/s ) 275 274 224 270 Datum a čas 19.3. 16:00 19.3. 19:00

Zhodnocení práce potvrzen největší vliv atmosférických srážek v srážko-odtokovém procesu v modelování srážko-odtokových poměrů nelze zohlednit všechny faktory vstupující do systému vliv lesa na odtok hraje důležitou roli (zpomalování odtoku, snižování maximálního průtoku), ovšem pro každé povodí má různě veliký význam při vzniku povrchového odtoku les nemá žádný vliv na odtok velikost vlivu lesa na odtok závisí také na formě srážek přesnějších výsledků nelze dosáhnout, kvůli heterogenitě celého systému

Zdroje informací Petr Kantor- Lesy a povodně František Hrádek – Hydrologie Alois Chlebek, Milan Jařabáč – 40 let lesnicko-hydrologického výzkumu v Beskydech 1953-1993 Ven Te Chow - Applied Hydrology http://www.hydromeliorace.cz/VUMOP/publikace/brno99/ http://www.dhi.cz

Děkuji za pozornost