Sborník příspěvků 2012 - Katedra hydromeliorací a krajinného ...

Katedra hydromeliorací a krajinného inženýrství, FSv ČVUT v PrazeVODA A KRAJINA 20123 METODIKA3.1 Fyzikálny model - WetSpaAko fyzikálny model bol použitý model WetSpa [2], ktorý bol vyvinutý na simuláciu a predpoveďprenosu vody a energie medzi pôdou, rastlinstvom a atmosférou (Water and Energy Transfer betweenSoil, Plants and Atmosphere - WetSpa). Povodie je v modeli rozdelené štvorcovou sieťou narovnomerné jednotky s rastrom (grid) 40 x 40 m, v ktorých sa zadávajú údaje a počíta hydrologickábilancia a z ktorých sa simuluje pohyb vody do záverečného profilu povodia. Jednotlivé zložkyhydrologickej bilancie tvoria tekuté a tuhé zrážky, intercepcia, pôdna vlhkosť, infiltrácia, aktuálnaevapotranspirácia, povrchový odtok, podpovrchový odtok v koreňovej zóne, priesak do podzemnýchvôd, podzemný odtok a zásoby podzemnej vody v zóne nasýtenia. Transformácia povrchového odtokuv povodí sa simuluje pomocou rovníc odvodených z difúznej vlny a na základe hydraulickýchcharakteristík prúdenia vody na svahoch a v riečnej sieti. Výpočet podpovrchového odtoku vychádza zDarcyho zákona a z metódy kinematickej vlny.Do modelu vstupujú tieto hydrometeorologické údaje: denné úhrny zrážok z bodových meraní vstaniciach, priemerné denné hodnoty teploty vzduchu z meraní v klimatologických staniciach,priemerné denné prietoky v záverečnom profile povodia. Klimatické a hydrologické údaje boli použitéz obdobia 1981 – 2009. Údaje tvorili denné úhrny zrážok z 5 zrážkomerných a priemerná dennáteplota vzduchu z 2 klimatických staníc; prietokové údaje tvorili priemerné denné prietoky v profileBelá – Liptovský Hrádok.Dáta v tejto práci boli použité z obdobia od 6.1.1981 do 31.10.2009. Na kalibráciu boli použitédáta od 1.1.1981 do 31.12.2000, teda v rozsahu 7306 dní, testovacie obdobie pre každý model bolo od1.1.2001 do 31.10.2009 t.j. 3227 dní.Zrážky sú v každej simulovanej časovej jednotke rozdelené do jednotlivých buniek povodiametódou Thiessenových polygónov. Teplota vzduchu je v každej bunke a časovej jednotke vypočítanána základe nadmorskej výšky bunky a regresného vzťahu založenom na aktuálnej teplote vzduchu vstaniciach.Digitálne priestorové údaje tvoria: digitálny model terénu, mapa pôdnych druhov, mapa využitiazeme, geografická lokalizácia zrážkomerných, klimatických a vodomerných staníc. Z digitálnehomodelu reliéfu sa v prostredí GIS odvodzujú ďalšie vrstvy, potrebné pre simuláciu pohybu vody vpovodí, a to mapa smerov odtoku, riečna sieť, poradie tokov, mapa sklonov svahov povodia a riečnejsiete, mapa hydraulického polomeru pre svahy povodia a riečnu sieť pre vybraný výpočtový prietok,mapa subpovodí a index oslnenia svahov. Z mapy pôdnych druhov sa vytvoria mapy parametrov pôdy,ako sú koeficient nasýtenej hydraulickej vodivosti, pórovitosť, poľná vodná kapacita, reziduálnapôdna vlhkosť, index pórov v pôde podľa ich veľkosti, vlhkosť pôdy na bode ich vädnutia a začiatočnávlhkosť pôdy. Z mapy využitia krajiny sa vytvoria mapy nasledovných parametrov: hĺbka koreňovejzóny, maximálna a minimálna kapacita intercepcie a Manningov súčiniteľ drsnosti pre svahy a riečnusieť.Okrem priestorovo rozčlenených fyzicko-geografických parametrov pracuje model s 12globálnymi parametrami, ktoré sú konštantné pre celé povodie a sú predmetom kalibrácie.Z tohto popisu je zrejmá údajová náročnosť fyzikálneho modelovania a jeho veľká závislosť naich dostupnosti.17