Sborník příspěvků 2012 - Katedra hydromeliorací a krajinného ...

Katedra hydromeliorací a krajinného inženýrství, FSv ČVUT v PrazeVODA A KRAJINA 2012Pro modelování byly použity 4 datové sady, každé pro období o délce 22 let, celkověs přerušeními pokrývající období 1968-2098. První období je bráno jako referenční a bylo použito prokalibraci modelů. Další tři představují budoucí scénáře zahrnující postupnou změnu klimatu, přičemžjako vztažný okamžik, pro nějž byly vyčíslovány změny v klimatických parametrech, byly vzaty roky2025, 2055 a 2083. Referenčním rokem pro první, historické, období je rok 1975.Všechna data použitá pro modelování byla převzata z výstupů modelu BILAN a jedná sekonkrétně o řady měsíčních srážkových úhrnů, průměrných měsíčních teplot a měsíčních úhrnůpotenciální evapotranspirace pro uvedená období. Veškeré další uvedené údaje byly odvozenyautorem v rámci studie.3 METODIKA ZPRACOVÁNÍPrvním krokem bylo vyhodnocení pozorované řady průměrných měsíčních průtoků frekvenčníanalýzou. Bohužel byla k dispozici pouze 22 let dlouhá řada pozorování, což je chápáno jako citelnýnedostatek a odvozené hodnoty je nutné brát pouze jako orientační. Stejně jako v případě následnýchanalýz výstupů modelů byl proveden test dobré shody na předpoklad log-normálního rozděleníextrémů a ve všech případech tento předpoklad vyhověl.V druhé fázi byla pro referenční období 1968-1990 vyhodnocena shoda modelu BILAN s řadoupozorovaných průtoků pomocí koeficientu Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) [5]. Na pozorovanýchdatech (srážkových úhrnech a průměrných teplotách) a BILANem vypočtené potenciálníevapotranspiraci byl následně kalibrován model HBV. Ze tří testovaných modelových struktur bylyvybrány dvě, které vykazovaly s BILANEM srovnatelné hodnoty NSE – vždy o něco nižší, lepšíshody nebylo dosaženo ani v jednom případě.V hlavní fázi studie byly modelem HBV simulovány totožné scénáře jako v případě BILANu.Jelikož se jednalo o hypotetické scénáře bez reálných pozorovaných hodnot, byla pomocí NSEhodnocena alespoň shoda výstupů obou modelů mezi sebou navzájem pro určení podobnosti jejichchování. Pro každé období pak byly frekvenční analýzou stanoveny maximální N-leté měsíčníprůtoky, přičemž byl pro tuto dílčí studii vždy uvažován nejvyšší měsíční průtok v roce bez ohledu naměsíc výskytu.4 VÝSLEDKY A JEJICH DISKUZEFrekvenční analýzou maximálních měsíčních průtoků byly určeny N-leté hodnoty pro běžněpoužívané doby opakování pro řadu pozorování a výstupy obou modelů v daném období, v případěHBV pak pro obě varianty struktury modelu. Jak je zřejmé z Tab. 1, shoda všech tří modelůs pozorovanými hodnotami není zdaleka vynikající a i v rozmezí NSE několika procentních bodůkolísají vypočtené extrémní charakteristiky až o 45% (v případě Qa100), což naznačuje poměrněvolný vztah mezi přesností modelu jako takovou a jeho předpovědní schopností co se týče extrémníchjevů. Ve všech případech modely skutečné hodnoty podhodnocovaly, tuto skutečnost je vhodné mítnadále na paměti.N [let] 5 10 20 50 100 NSEQa max[mm/měsíc]Pozorované 134 164 194 235 267 1BILAN 113 133 153 179 199 0,55HBV – standard 103 124 145 172 193 0,52HBV – 3GWbox 94 109 122 140 153 0,51Tab. 1 N-leté maximální měsíční průtoky pro referenční období 1968-1990Špatná shoda modelů je zřejmě do značné míry způsobena hrubým výpočetním krokem –v měsíčním kroku se ztratí mnoho důležitých informací o srážko-odtokových událostech, zejména přiteplotách kolem bodu tání sněhové pokrývky. Vzhledem k podobné přesnosti BILANu a HBV bylastanovena shoda modelů mezi sebou navzájem, pro standardní strukturu činil NSE = 0,60 a 0,62 prostrukturu se třemi oddělenými lineárními nádržemi. Ani vzájemná shoda modelů tedy v případěměsíčního kroku nebyla ideální, z čehož lze usuzovat na významný rozdíl v popisu hydrologického239