Sborník příspěvků 2012 - Katedra hydromeliorací a krajinného ...

Katedra hydromeliorací a krajinného inženýrství, FSv ČVUT v PrazeVODA A KRAJINA 2012POROVNANIE RÔZNYCH MODELOVACÍCH METÓD PRI PREDIKCII PRIETOKOVCOMPARISON OF VARIOUS MODELING METHODS FOR FLOWJuraj Bezák 1 , Peter Rončák 2AbstractThe subject of this article is a comparison of flow forecasts using a physically-based and datadrivenmodel in the Bela river basin in Slovakia. The work also deals with a combined model withflows initially calculated by means of the physically-based model and the training of a data-drivenmodel for residuals between the actual flows and flows calculated by the physical model in the secondstep. The forecast is based on daily data from the streamflow gauging station in Liptovsky Hradok,Slovakia, data from five precipitation metering stations in a river basin and temperatures from fourclimatological stations. A WetSpa model developed for the simulation and forecasting of water andenergy transfers between soil, plants and the atmosphere on a regional scale or river basin scale wasused as the physically-based model. Data-driven models have recently undergone an increase in theirapplication to various problems. In water management their application is beneficial in a number ofareas – forecasting, regression, clustering, classification, etc. A Support Vector Machine (SVM) modelwith a high degree of effectiveness with regard to regression tasks as certified in the scientificliterature was used for this work. The article includes an evaluation of the reliability and applicationdomain of the various above-stated approaches with regard to flow modelling with a result whichindicates their mutual complementariness.Keywordsprediction of discharges, WetSpa, SVM, comparison of models, physical model, data-drivenmodel1 ÚVODModely môžu byť použité v hydrológii a vodnom hospodárstve pri testovaní rôznych zásahov,ktoré nemožno robiť priamo v skutočnom povodí, alebo na prognózu predpokladaných odoziev narôzne varianty ich manažmentu v budúcnosti. Predpoveď prietokov je dôležitá súčasť protipovodňovejochrany, preto sa jej výskum neustále venuje v snahe o získanie presnejších a hodnovernejších údajov.Matematické modely môžeme z hľadiska detailnosti v akej sa snažia postihnúť fyzikálnu podstatumodelovaných hydrologických procesov rozdeliť na:a) fyzikálne založené matematické modelyb) koncepčnéc) dátovo riadenéFyzikálne založené matematické modely vo väčšej alebo menšej miere presnosti opisujúmodelovaný fyzický systém, väčšinou pomocou napr. parciálnych diferenciálnych rovníc (Saint-Venantové rovnice, Richardsova rovnica ap.), ktoré vyjadrujú napríklad zákon zachovania hmotyalebo energie. Dôležitú úlohu pritom hrajú existujúce vedomosti o skúmaných procesoch v príslušnomvednom odbore a zväčša i značne detailné informácie o modelovanom systéme (vstupné údaje).Koncepčné modely používajú zjednodušenú reprezentáciu javov a procesov pomocoudiferenčných rovníc, empirické alebo poloempirické závislosti a rôzne koncepčné idey, ktoré redukujúpopis fyzikálnych procesov na algoritmické postupy, ktoré fyzikálne procesy transformujú do podoby,1 Juraj Bezák, Ing., STU v Bratislave, Stavebná fakulta, Katedra vodného hospodásrstva krajiny, Radlinského 11,813 68 Bratislava, juraj.bezak@stuba.sk2 Peter Rončák, Mgr., STU v Bratislave, Stavebná fakulta, Katedra vodného hospodásrstva krajiny, Radlinského11, 813 68 Bratislava, peter.roncak@stuba.sk15