Transcript CRWR-PrePro: A System of GIS Tools for HEC

Modelování stoku
přívalových srážek v povodí
Autor:
Stanislav Žitník
Vedoucí práce: doc. Ing. Petr Rapant, CSc.
Šumava
Úkoly
diplomové práce:
Povodeň 2002
Praha
• Vytvořit DMR povodí.
• Provést analýzu drenážní sítě.
• Namodelovat spad a odtok srážek s krokem jeden den.
• Porovnat max. předpokládaný průtok Prahou se skutečností.
Zimní povodeň
Dešťová prvého typu
Dešťová druhého typu
Povodeň
je způsobena:
-zvětšením průtoků
-zmenšením průtočnosti koryta
Meteorologický model
Příčiny povodně
roku 2002
Vb
8.
13.
12.
Vc
Va
7.
6.
5.
10.
11.
Vd
Výsledky předpovědních modelů
z předních evropských center a regionálních modelů
Družicové snímky
Data z radarů
Data z pozorovacích stanic
Znalosti a zkušenosti meteorologa
Meteorologická
předpověď
Hydrologický model
SRÁŽKY
Hydrologický
model
POVRCHOVÝ
ODTOK
INFILTRACE
HYPODERMICKÝ
ODTOK
Srážko-Odtokový
proces
PŘÍMÝ
ODTOK
POVRCHOVÁ
ZTRÁTA
PRŮSAK
ZÁKLADNÍ
ODTOK
PODZEMNÍ ODTOK MIMO
ZÁVĚROVÝ PROFIL NA TOKU
CELKOVÝ ODTOK Z POVODÍ
ZÁVĚROVÝM PROFILEM NA TOKU
ODTOKOVÁ
ZTRÁTA
Parametry srážko-odtokového procesu
Srážky
Výpar
Dynamické:
Množství srážek
Intenzita srážek
Posléze předchozí srážky
Statické:
Půda
Průsak
Hornina
Plocha povodí
Sklon svahů
Hustota sítě toků
Infiltrační dispozice
Vodní díla, jezera
Podzemní voda
Podklady hydrologických
parametrů
- plocha povodí
- reliéf povrchu
- síť vodních toků
- vodní nádrže
- sníženiny reliéfu
- způsob využití
pozemku
ZM ČR 10
resp. ZABAGED
- půda
- geologická
stavba povodí
Půdní mapa
Hydrogeologická mapa
ČGS, VÚMOP
Modelování povodně prostředky HEC
HEC-HMS
HEC-RAS
Časové data
toku
HEC-GeoHMS
CRWR-PrePro
Návrh
parametrů
Příčné
profily
ArcView
HEC-GeoRas
Profily
hladiny vody
78
72 69 71 58
74 67 56 49 46
DMR
69 53 44 37 38
64 58 55 22
68
61 47
31
21 16
Ukázka DMR
ARC ČR 500
Směr proudění
32
64
1
16
8
128
4
2
2
2
4
4
2
2
2
4
4
1
1
2
4
8
128 128
1
2
4
128 128
1
1
4
2
Kódování směrů
Ukázka směru toku
Akumulace vody v toku
0
0
0
0
0
0
1
1
2
1
0
3
8
5
2
0
1
1
20
0
0
0
0
1
24
Ukázka akumulace
vody v toku
Říční síť
Ukázka říční sítě
Proces vyplňování
prohlubní
Řeky a povodí
modelovaného
území
HEC-GeoHMS schéma povodí
HEC-HMS model povodí
Povodí
Řeky
Vodní nádrže
Soutoky řek
Diverze z řek
Přítoky
Odtok
HEC-HMS
elementy
povodí
HEC-HMS data
Specifikace dat
Definice časových
informací.
Data povodí
Definice hydrologických
prvků systému.
Data srážek
Definice hypotetických
srážek v místě a čase.
HEC-HMS
Analýza toku
Srážky
- po povrchu (SCS)
- řekou (Muskignum)
Výpočet odtoku srážek z povodí
SCS metodou
(ACRANi - IA)2
ACEXSi =
ACRANi – IA + R
ACEXSi
ACRANi
R
IA
velikost odtoku v součtu od počátku události po časový interval i (mm)
velikost srážky v součtu od počátku události po časový interval i
maximální retence povodí
R = (25400 – 254 x CN) / CN
počáteční ztráta na povodí
IA = n × R
kde n = 0,2
Čas odtoku srážek z povodí
100L0,8
tp =
1000
CN
1900S0,5
0,7
-9
tp:
L:
S:
CN:
čas zpoždění (min)
délka nejdelšího odtoku (m)
sklon nejdelšího odtoku (%)
průměrný Curve Number (70)
Výpočet odtoku vody řekou
Muskignum metodou
dS
dt
S:
K:
=I-Q
S = [XI + (1 - X) Q]
v klínu
X:
I:
Q:
∆t:
Ls:
Vs:
akumulace v řece
čas odtoku v řece
(součinitel úměrnosti)
parametr akumulace
přítok do řeky
výtok z řeky
časový krok analýzy
délka řeky (m)
rychlost v řece (m/s)
K
Přítok I
Průtok
v hranolu
Výtok Q
Ls
3600Vs
Vypočtené průtoky Prahou
Pro Muskignum
X = 0,4
Maximální průtok Prahou
je očekáván dne 14.8.
3 638,1 m3/s
X = 0,5
Maximální průtok Prahou
je očekáván dne 14.8.
4 079,9 m3/s
Skutečný průtok = 5 160 m3/s
(SCS + Muskignum)
Vypočtené průtoky Prahou
Pro Muskignum
X = 0,4
Maximální průtok Prahou
v průběhu 2. povodňové vlny
je očekáván dne 14.8.
5 039,9 m3/s
X = 0,5
Maximální průtok Prahou
v průběhu 2. povodňové vlny
je očekáván dne 14.8.
5 729,7 m3/s
Skutečný průtok = 5 160 m3/s
(Initial/Const + Muskignum)
HEC-RAS
Geometrická
data
GeoRAS
ArcView
HEC-RAS
Data toku
Data plánu
ArcView
Použitý software:
Datové zdroje:
•
•
•
•
•
•
ArcView 3.2
HEC-PrePro 2.0
HEC-GeoHMS 3.1
HEC-HMS 2.2.2
HEC-RAS 3.1
HEC-GeoRAS 3.1
• DMR (ARC ČR500)
• Průměrný denní úhrn srážek
od 6. do 15.8. 2002 (ČHMÚ)
• Časové záznamy průtoků
hydrologickou sítí Vltavy
Konec prezentace