SbornÃk pÅÃspÄvkÅ¯ 2012 - Katedra hydromelioracÃ a krajinnÃ©ho ...

More documents

Recommendations

Info

Katedra hydromeliorací a krajinného inženýrství, FSv ČVUT v PrazeVODA A KRAJINA 20122.1 Teorie možnostiPro řešení dané problematiky byl zvolen přístup s využitím teorie možnosti. V následujícím textuje pouze krátké přiblížení principiálního základu teorie možnosti tak, jak je uvádějí odborné publikace[2], [3], [4], [5].Teorie možnosti vznikla koncem 70. let 20. století jako jedna z dalších teorií neurčitosti, kterávycházela z teorie fuzzy množin. Jejím cílem je odhad nastání různých neurčitých jevů, a toi v případě, kdy je lze popsat jen lingvisticky. Pro vodní hospodářství je tato teorie přitažlivápředevším tím, že umožňuje formalizovat neurčité úlohy, které byly dosud prakticky neřešitelné,a řešit je podle přijatých předpokladů s jistou mírou spolehlivosti.Teorie možnosti rozšiřuje původní teorii fuzzy množin o řešení možnosti nastání neurčitých jevů,které nelze zachytit pomocí pravděpodobnosti. Jde o další druh neurčitosti, která se zkoumá tak, žeprůběh funkce příslušnosti se ztotožní s rozložením možnosti a odhadne se možnost nastání hledanéhodnoty. Pro vodní hospodářství je lákavý především odhad nastání extrémních hodnothydrologických veličin. Nejjednodušším postupem, jak takové možnosti různých jevů nebo událostíodhadnout, je jejich ztotožnění s funkcí příslušnosti fuzzy množiny. Pak tzv. distribuční funkcemožnosti Π x = π x je numericky definována jako ekvivalent funkce příslušnosti F, tj.π x = μ F . (1)Z toho plyne: možnost, že X = u, je rovna µ F (u). Proměnná π x (u) se nazývá stupeň možnosti, kterýmůže nabývat jakékoli hodnoty na intervalu [0,1].Sestavovaný model se zabývá pouze reálnými kombinacemi stavů, přičemž eliminace těchtonereálných kombinací je provedena pomocí potlačení pravidel v matici báze pravidel, a to výraznýmsnížením vah daných pravidel (ve třetí optimalizační fázi kalibrace modelu).2.2 Sestavení modeluModel je sestavován v programovém prostředí MATLAB, a to s využitím Fuzzy Logic Toolboxu[6]. Model predikuje míru odtoku z malého povodí po dopadu přívalové srážky. Vstupními veličinamijsou základní geografické parametry každého povodí a parametry příčinné srážky: plocha povodí – P [km 2 ], sklonitost povodí – SK [-], lesnatost povodí – LES [%],doba trvání srážky – T [min], intenzita srážky – IN [mm.hod -1 ].Obr. 10 Základní schéma modelu108
Katedra hydromeliorací a krajinného inženýrství, FSv ČVUT v PrazeVODA A KRAJINA 2012Výstupní veličinou modelu je kulminační průtok Q [m 3 .s -1 ]. Model je kalibrován pomocíoptimalizačních procesů s využitím reálných srážkových epizod nebo odvozených dat. Cílem jevytvoření modelu s takovými vlastnostmi a parametry, aby výstupní hodnoty průtoků modelu conejvíce korelovaly s hodnotami průtoků, dle kterých je model kalibrován. Takto nakalibrovaný modelpak může být použit pro určení možnosti ohrožení povodněmi z přívalových srážek i na jinýchpovodích.Model pracuje se vstupními a výstupními veličinami, které jsou popsány pomocí distribučníchfunkcí možnosti (obdoba fuzzy množin). K popisu jednotlivých univerz jsou použity různé počtyfunkcí možnosti, jejichž počet a kombinace jsou v průběhu kalibrace optimalizovány tak, aby modelco nejlépe vystihoval srážkoodtokovou reakci povodí. Bylo pracováno se dvěma typy tvaru funkcímožnosti – trojúhelníkový tvar a gaussovský tvar. S rostoucím počtem těchto množin pak rostei složitost modelu a časová náročnost kalibrace. Úspěch kalibrace pak přímo ovlivňuje možnostipoužití modelu pro určení možnosti ohrožení i u jiných povodí. Pro sestavení kvalitního modelu je paknutné věnovat dostatečnou pozornost i věrohodnosti vzorových dat pro kalibraci. Optimalizace počtua definice vstupních a výstupních veličin modelu bude náplní následujících prací.2.3 Charakteristika vzorových datJako vzorová data pro kalibraci modelu sloužila v prvém případě reálná data. Jedná se o soubor 72srážkových epizod na dohromady 46 malých povodích v povodí Moravy a Odry. V druhém případěpak byla pro kalibraci modelu použita odvozená data – soubor odvozených dat obsahuje 154 malýchpovodí rovněž z povodí Moravy a Odry.3 KALIBRACE MODELUKalibrace modelu probíhá ve třech krocích, a to tak, že jsou postupně optimalizovány dílčí částimodelu – báze pravidel, poloha funkcí možnosti a váhy jednotlivých pravidel. Model je opakovaněspouštěn (jako vstupy slouží hodnoty ze vzorových dat) se změněnými parametry a výsledné hodnotykulminačních průtoků jsou porovnávány s odpovídajícími průtoky ze vzorových dat. Po každémzopakování je vypočtena hodnota optimalizačního parametru a dílčí složky modelu jsou měněny tak,aby docházelo k postupné minimalizaci parametru.Pro optimalizaci byly zvoleny 2 varianty optimalizačního parametru:(2), (3)kde Q m je hodnota kulminačního průtoku odvozená modelem, Q r je hodnota reálného čiodvozeného průtoku ze vzorových dat.4 TESTOVÁNÍ SOUBOREM SRÁŽEKPředchozí práce ukázaly, že model, který byl nakalibrován dle vytvořených algoritmů, poměrnědobře reaguje na data, která byla součástí vzorových dat. Problematickou skutečností je však fakt, žepokud byl model testován souborem srážek, nevykazoval relevantní výsledky. Pro potřeby testováníbyl sestrojen soubor 24 návrhových srážek o rostoucí době trvání a intenzitě dle tab. 1 (hodnotyv tabulce představují parametry testovacích srážek pro testování modelu, který byl kalibrován dlereálných srážkových událostí; při kalibraci modelu dle odvozených dat měly testovací srážky jinéhodnoty, ale obdobný průběh).109
Page 3:
SBORNÍK PŘÍSPĚVKŮ KONFERENCE V
Page 6 and 7:
Katedra hydromeliorací a krajinné
Page 8 and 9:
Page 10 and 11:
=>=>Katedra hydromeliorací a kraji
Page 12 and 13:
Page 14 and 15:
Page 16 and 17:
Page 18 and 19:
Page 20 and 21:
Page 22 and 23:
Page 24 and 25:
Page 26 and 27:
Page 28 and 29:
Page 30 and 31:
Page 32 and 33:
Page 34 and 35:
Page 36 and 37:
Page 38 and 39:
Page 40 and 41:
Page 42 and 43:
Page 44 and 45:
Page 46 and 47:
Page 48 and 49:
Page 50 and 51:
Page 52 and 53:
Page 54 and 55:
Page 56 and 57:
Page 58 and 59:
Page 60 and 61: Katedra hydromeliorací a krajinné
Page 160 and 161:
Page 162 and 163:
Page 164 and 165:
Page 166 and 167:
Page 168 and 169:
Page 170 and 171:
Page 172 and 173:
Page 174 and 175:
Page 176 and 177:
Page 178 and 179:
Page 180 and 181:
Page 182 and 183:
Page 184 and 185:
Page 186 and 187:
Page 188 and 189:
Page 190 and 191:
Page 192 and 193:
Page 194 and 195:
Page 196 and 197:
Page 198 and 199:
Page 200 and 201:
Page 202 and 203:
Page 204 and 205:
Page 206 and 207:
Page 208 and 209:
Page 210 and 211:
Page 212 and 213:
Page 214 and 215:
Page 216 and 217:
Page 218 and 219:
W [cm]I.II.III.IV.V.VI.VII.VIII.IX.
Page 220 and 221:
W [cm]W [cm]I.I.II.II.III.III.IV.IV
Page 222 and 223:
Page 224 and 225:
Page 226 and 227:
Page 228 and 229:
Page 230 and 231:
Page 232 and 233:
Page 234 and 235:
Page 236 and 237:
Page 238 and 239:
Page 240 and 241:
Page 242 and 243:
Page 244 and 245:
Page 246 and 247:
Page 248 and 249:
Page 250 and 251:
Page 252 and 253:
Page 254 and 255:
Page 256 and 257:
Page 258 and 259:
Page 260 and 261:
Page 262 and 263:
Page 264 and 265:
Page 266 and 267:
Page 268 and 269:
Page 270 and 271:
Page 272 and 273:
Page 274 and 275:
Page 276 and 277:
Page 278 and 279:
Page 280 and 281:
Page 282 and 283:
Page 284 and 285:
Page 286 and 287:
Page 288 and 289:
Page 290 and 291:
Page 292 and 293:
Page 294 and 295:
Page 296 and 297:
Page 298 and 299:
Page 300 and 301:
Page 302 and 303:
Page 304 and 305:
Page 306 and 307:
Page 309:
ISBN 978-80-01-05107-8
show all

SbornÃ­k pÅÃ­spÄvkÅ¯ 2012 - Katedra hydromelioracÃ­ a krajinnÃ©ho ...

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?

SbornÃk pÅÃspÄvkÅ¯ 2012 - Katedra hydromelioracÃ a krajinnÃ©ho ...