Projekt QD1368 Verifikace metod odvození hydrologických podkladů pro posuzování bezpečnosti vodních děl za povodní


doba řešení: 2001 - 2004

V roce 2004 byl ukončen grantový projekt výzkumu a vývoje v programu Ministerstva zemědělství, který tematicky navazoval na projekt VaV 510/3/97 „ Vývoj metod pro stanovení extrémních povodní". Nositelem a koordinátorem projektu byl Český hydrometeorologický ústav, spoluřešitelé byli ÚFA AV ČR, VÚV T. G. M., VÚMOP a VD TBD, a. s.

V rámci projektu byly vyvinuty a ověřeny nové metodiky pro odvozování extrémních teoretických povodňových vln statistickými a deterministickými přístupy sloužících k posuzování bezpečnosti vodních děl při povodních podle normy TNV 75 2935. Zároveň byla zpracována metodická příručka pro výběr a aplikaci vhodné metody odvození teoretických povodňových vln.

  1. Výzkum statistických přístupů byl zaměřen na vícerozměrnou analýzu charakteristik povodňových vln. Výsledkem řešení je nový metodický postup založený na aplikaci vícenásobné nelineární regrese. Byla vyvinuta nová metodika pro odvozování parametrů teoretických povodňových vln s využitím podmíněných pravděpodobností překročení objemu v závislosti na velikosti kulminačního průtoku a trvání povodňové vlny a ověřena na několika vodních dílech. Tato metoda s využitím podmíněné pravděpodobnosti překročení objemu umožňuje v porovnání s přiřazením „příslušného objemu“ ve smyslu normy ČSN 75 1400 „Hydrologické údaje povrchových vod“ exaktněji definovat vlastnosti teoretické povodňové vlny.

Nová metodika může být v současné době použita pouze v případě, že pro odvození existuje vhodný analogon, tj. vodoměrná stanice s dlouhou řadou pozorování průtoků. Metodika je adaptovaná na zpracování pozorovaných povodňových hydrogramů v denním kroku nebo v hodinovém kroku. Metodika využívající průměrné denní průtoky je vhodná pro povodí větší než cca 150 km2. Metodika využívající hodinové průtoky je vhodná i pro menší povodí, ale zpracování vyžaduje časově velmi náročnou přípravu pozorovaných hydrogramů v hodinovém intervalu.

  1. V rámci výzkumu deterministických přístupů, který tvořil podstatnou část tohoto grantového projektu, byla provedena nejprve rešerše tematicky zaměřená na stávající srážko-odtokové modely, přičemž pro zavedení do hydrologické praxe se ukázal jako nejvhodnější model HEC-1. Model HEC-1 je po programové stránce připraven, proto hlavní práce v projektu směřovaly k získání nových a kvalitnějších podkladových dat jako základních vstupů do tohoto modelu. 

Byly odvozeny nové hodnoty statistických charakteristik maximálních srážek daného trvání (viz obrázek dole) na základě verifikované a doplněné databáze maximálních srážek, která nyní pokrývá období 1890, 1895-2002. Tato databáze a statistické charakteristiky posloužily také jako podklad pro zpřesnění odhadu hodnot pravděpodobné maximální srážky. Pozornost byla věnována způsobu odhadu tzv. návrhového hyetogramu, což je časové rozložení celkového úhrnu návrhové N-leté maximální srážky do kratších intervalů. Klíčové je zejména určení délky trvání a hodinových intenzit  extrémní fáze hyetogramu, která má největší vliv na formování povodně a velikost kulminačního průtoku. Metoda určení návrhového hyetogramu je založená na 100letých hodinových intenzitách dle Trupla a na rozdělení území ČR do několika oblastí lišících se tvarem návrhového hyetogramu.

 

Dále byla v rámci projektu získána nová data o propustnosti a retenční vodní kapacitě zemědělsky využívaných i lesních půd (VÚMOP). Tyto půdní charakteristiky v kombinaci s daty o využívání území slouží k odvození parametrů srážko-odtokového modelu potřebného pro výpočet přímého povodňového odtoku (metoda CN-křivek). Jako důležitá součást přípravy vstupních dat do modelu byla vyvinuta aplikace pro odhad parametrů modelu HEC-1 v prostředí GIS na základě digitálního modelu terénu.

 

Metodický postup je použitelný spíše pro menší povodí (cca do 500 km2) horského a podhorského typu, příp. všude tam, kde jsou velikost a tvar povodňové vlny formovány morfologií terénu v povodí a hydraulicko-morfologické charakteristiky koryt a inundací hrají spíše podružnou roli.

Oba zmíněné metodické postupy  byly po ukončení práce na projektu využity k odvození teoretických povodňových vln pro konkrétní vodní díla.

 

maximální 100letá jednodenní srážka