Rain @ FSv ČVUT v Praze
Vliv variability krátkodobých srážek a následného odtoku v malých povodích České republiky na hospodaření s vodou v krajině


Aktuálně

15. 3. 2021

Došlo k nasazení nové generace poskytovaných webových služeb WMS, WFS a WPS. Zároveň byla aktualizována webová aplikace Průběhy 6hodinových návrhových srážek na povodí IV. řádu. Případné problémy prosím nahlašte na e-mailové adrese martin.landa fsv.cvut.cz.

5. 5. 2020

Upozorňujeme uživatele, že naše WPS služby zatím nejsou dostupné prostřednictvím QGIS nejnovějších verzí 3.X kvůli chybějícímu WPS klientovi. Dále probíhají vývojářské práce a testování služeb, pokud opakovaně narazíte na nefunkční služby, prosíme dejte vědět autorům.

17. 10. 2019

V letošním druhém čísle časopisu Pozemkové úpravy vyšel článek Návrhové krátkodobé srážky pro vodohospodářské stavby v krajině, který je zaměřen na představení některých výsledků projektu.

6. 2. 2019

Byl zahájen pokračující projekt  "Předchozí nasycenost a návrhové srážkové intenzity jako faktory odtokové odezvy na malých povodích".

16. 10. 2018

Byla dokončena sekce Datové podklady. Nyní jsou všechny dostupné služby plně zdokumentované. Pro více informací vyhledejte citovanou literaturu nebo kontaktujte řešitelský tým. Přejeme uživatelům příjemnou práci a těšíme se na Vaši zpětnou vazbu.

Průběhy srážek a jejich zastoupení

Jako vstupní data pro studium časových průběhů krátkodobých srážek sloužily hodnoty 10minutových srážkových intenzit z měsíců květen až září za desetileté období (2002 až 2011) s horizontálním rozlišením 1 km. Intenzity byly určeny z radarových měření jejich adjustací denními úhrny srážek ze srážkoměrných stanic v ČR metodou Sokola (2003). Podrobný popis tvorby vstupního datového souboru byl publikován Bližňákem a kol. (2018).

Pro vlastní analýzu průběhů intenzit bylo nutné zvolit vhodnou maximální délku časového intervalu. Ta může být v zásadě jakákoliv, testovány byly intervaly od 3 do 24 hodin. Jako optimální byl vybrán interval o délce 6 hodin, neboť zaznamenané intenzivní srážky většinou neměly delší trvání a zároveň tato délka umožňuje popsat hlavní rysy vnitřní struktury srážkových událostí. Proto jsou odvozené hyetogramy označovány jako šestihodinové, přestože zkoumaný dataset obsahoval srážkové události i mnohem kratší. O delších srážkových událostech už z provedených analýz není možné nic usuzovat.

Postup odvození hyetogramů typů A-F je stručně popsán v metodice (2018), podrobněji jej publikuje Müller a kol. (2018). Těchto šest typizovaných hyetogramů je využito v Mapové aplikaci - průběhy 6hodinových srážek a v processingové službě (WPS) ve dvou nástrojích d-rain6h-timedist a raintotal6h-timedist. Ve všech případech je různým způsobem získaný návrhový úhrn (viz níže) rozložen v čase dle těchto typizovaných průběhů.

Intenzivní srážkové události v každém bodě rastru radarových odrazivostí byly klasifikovány dle doby opakování jejich úhrnu (viz níže) a typu časového průběhu. Pro každou dobu opakování pak byla ve všech bodech určena relativní četnost výskytu každého z šesti typů průběhů srážek. Tato plošně distribuovaná data jsou využívána v Mapové aplikaci - průběhy 6hodinových srážek a dále v processingové službě (WPS) v nástroji d-rain6h-timedist. V obou případech jsou z rastru vypočteny průměrné četnosti výskytu každého z šesti typizovaných průběhů srážek pro řešené území. To v případě mapové aplikace je pevně určeno na povodí IV. řádu, v případě WPS služby si jej uživatel definuje sám pomocí vstupního polygonu nebo bodu.

Srážkové úhrny

6hodinové maximální úhrny

Odhady 6hodinových maximálních úhrnů byly odvozeny frekvenční analýzou stejných vstupních dat, která byla použita pro analýzu časových průběhů, tedy řad adjustovaných radarových 10minutových srážkových intenzit z měsíců květen až září za desetileté období (2002 až 2011) s horizontálním rozlišením 1 km. V jednotlivých pixelech byly odvozeny distribuční funkce, které popisují rozdělení pozorovaných vysokých srážkových úhrnů, a to pro každý z typických průběhů srážek A-F zvlášť i bez ohledu na průběh srážek.

Pro popis statistického rozdělení vysokých srážkových úhrnů bylo zvoleno tříparametrické zobecněné rozdělení extrémních hodnot (GEV). Parametry GEV byly určeny z hodnot výběrových L-momentů rozdělení ročních maxim adjustovaných úhrnů srážek standardizovaných střední hodnotou maxim v období 2002 až 2011. Výběrové L-momenty pro daný pixel byly spočteny tzv. ROI metodou („region-of-influence“) z bodových odhadů L-momentů v pixelech uvnitř statisticky homogenní oblasti příslušející tomuto pixelu. Použití metody ROI umožňuje provést robustnější odhad parametrů GEV, který je vhodný zejména v případech poměrně krátkého referenčního období.

Výše popsaná metoda frekvenční analýzy byla testována na analogicky odvozených distribučních funkcích pro vysoké jednodenní srážkové úhrny ve více než pěti stech pixelech, v nichž se nacházejí srážkoměrné stanice. Odvozené úhrny specifických dob opakování v těchto pixelech byly porovnány s hodnotami ze staničních měření spočtenými s využitím stejného regionálního přístupu, avšak z podstatně delších časových řad za období 1961 až 2010 (Müller a Kašpar 2014). Výsledky porovnání potvrdily validitu aplikované metody frekvenční analýzy.

I přes prokázanou spolehlivost metody bylo přistoupeno k její dílčí optimalizaci porovnáním radarových a staničních měření. Porovnání se omezilo na návrhové úhrny s dobou opakování 100 roků, pro kterou jsou rozdíly obecně největší. Pro podrobnější popis optimalizace odkazujeme čtenáře na Metodiku (2018) a v ní citovanou literaturu. Po optimalizaci dosáhla střední kvadratická chyba standardizovaná specifickými návrhovými úhrny na stanicích hodnoty 15,6 % a korelační koeficient hodnoty 0,8.

Uvedeným způsobem získané rastry 6hodinových návrhových úhrnů jsou využity v Mapové aplikaci - průběhy 6hodinových srážek a dále v processingové službě (WPS) v nástroji d-rain6h-timedist. V obou případech jsou z rastru vypočteny průměrné hodnoty úhrnů zvolené doby opakování pro řešené území. To v případě mapové aplikace je pevně určeno na povodí IV. řádu, v případě WPS služby si jej uživatel definuje sám pomocí vstupního polygonu nebo bodu. Nástroj raintotal6h-timedist poskytovaný přes WPS službu nepracuje s žádnými odvozenými úhrny ani konkrétní lokalitou, slouží pouze pro rozložení uživatelem zadaného úhrnu do vybraných typických průběhů.

Návrhové úhrny volitelné doby trvání

Hodnoty návrhových úhrnů pro deště o délce trvání definované uživatelem jsou odvozovány ve třech nástrojích poskytovaných processingovou službou (WPS) - d-rain-shp, d-rain-csv a d-rain-point a ve Webové miniaplikacibodový výpočet návrhové srážky. Nástroje neposkytují časové průběhy srážek, neboť analýzy průběhu dešťů jiných délek trvání než 6 hodin na našem území dosud nebyly provedeny. Volba časového rozložení získaných úhrnů je tak zcela ponechána na uživateli.

Návrhové úhrny jsou ve vyjmenovaných nástrojích vyčíslovány Hrádkovou metodou (1994) redukce denních úhrnů. Tato metoda vychází ze statistického zpracování maximálních intenzit vydatných dešťů publikovaného Truplem (1958). Tato analýza pracuje jednak se značně neaktuálními daty a relativně krátkými časovými řadami a dále popisuje pouze průměrnou intenzitu nejvydatnějších částí srážek. Upozorňujeme tedy uživatele, že touto metodou získané úhrny pravděpodobně neodpovídají skutečným charakteristikám intenzivních srážek v dané lokalitě. Je také vysoce pravděpodobné, že vyčíslenému úhrnu předchází nenulový předchozí úhrn, stejně tak že po něm srážka dále pokračuje. Pro realistické výpočty je tedy vhodné uvažovat více bodů IDF křivky a vyčíslit návrhové úhrny i pro delší doby trvání, než je kritická délka deště.

Podkladové rastrové vrstvy denních úhrnů dob opakování 2-100 let s prostorovým rozlišením 1 km byly odvozeny metodou vícerozměrné regresní analýzy příslušných hodnot vyčíslených v 579 stanicích Šamajem (1985). Postup digitalizace, lokalizace, korekcí a regresní analýzy podrobně popisuje Kavka, Strouhal a kol. (2016). Pro odvození hodnot mezi stanicemi byly jako prediktory použity morfologické a polohopisné charakteristiky. Jelikož samotná vstupní data jsou poměrně neaktuální a pro plošnou interpolaci byl použit jednoduchý přístup, upopzorňujeme uživatele, že ve výpočtech použité hodnoty denních úhrnů se mohou lišit např. od hodnot získaných od ČHMÚ. Popis a mapa odchylek byly rovněž publikovány v Kavka, Strouhal a kol. (2016).

Literatura

BLIŽŇÁK, V., KAŠPAR, M., MÜLLER, M., 2018: Radar-based summer precipitation climatology of the Czech Republic. Int. J. Climatol., 38,
677–691. B.m.: John Wiley and Sons Ltd. ISSN 08998418. [online].

BURN, Donald H., 1990. Evaluation of regional flood frequency analysis with a region of influence approach. Water Resources Research [online]. 26(10), 2257–2265
[vid. 2018-02-13]. ISSN 00431397. Dostupné z: doi:10.1029/WR026i010p02257

HRÁDEK, F; KOVÁŘ, P. Výpočet náhradních intenzit přívalových dešťů. Vodní hospodářství. 1994, roč. 11, s. 49.

KAVKA, P; STROUHAL, L; LANDA M.; et al. Nástroj pro odvození návrhových srážkových úhrnů na území ČR. Vodní hospodářství. 2016, roč. 66, č. 8, s. 9–15. [online].

KAVKA, P; MÜLLER, M; STROUHAL, L; et al. Krátkodobé srážky pro hydrologické modelování a navrhování drobných vodohospodářských staveb v krajině. 2018. Dostupné z: [ResearchGate].

MÜLLER, Miloslav; KAŠPAR, Marek. Event-adjusted evaluation of weather and climate extremes. Natural Hazards and Earth System Sciences. 2014, roč. 14, č. 2, s.473–483. [online].

MÜLLER, Miloslav; BLIŽŇÁK, Vojtěch; KAŠPAR, Marek. Analysis of rainfall time structures on a scale of hours. Atmospheric Research [online]. 2018, roč. 211, s. 38–51. [online].

SOKOL, Z, 2003. The Use of Radar and Gauge Measurements to Estimate Areal Precipitation for Several Czech River Basins. Studia Geophysica et Geodaetica [online]. 47(3), 587–604.55 ISSN 1573-1626. [online].

ŠAMAJ, F; VALOVIČ, Š; BRÁZDIL, R. Denné úhrny zrážok s mimoriadnou výdatnosťou v ČSSR v období 1901 - 1980. In ŠAMAJ, F (ed.). Zborník prác Slovenského hydrometeorologického ústavu. Bratislava : ALFA, 1985.

TRUPL, J. Intensity krátkodobých dešťů v povodích Labe, Odry a Moravy. Práce a studie VÚV Praha. Praha : VÚV Praha, 1958.