Nejistoty v hydrologii

Prezentace na téma: "Nejistoty v hydrologii"— Transkript prezentace:

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

2 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

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

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

5  Kontrola vstupních dat
Ucpaný srážkoměr

6  Kontrola vstupních dat
Podezřelá hodnota

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

8  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

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

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

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

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

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

14  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

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

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

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

18 Neúspěšná simulace povodně na Lužnici z konce června 2006

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

20 120/65 ~ 1,7 → PXADJ = 1,7

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

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

23  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

24

25

26  Optimalizace počátečních
podmínek byla úspěšná

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

28

29

30  Optimalizace počátečních
podmínek nebyla úspěšná

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

32  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

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

34 Úprava jednotkového hydrogramu

35 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

36  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

37  Updating

38  Updating Simulace nástupů povodňových vln na Pilaři

39 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