Aplikovaný výskum metód na určovanie klimatických a hydrologických návrhových veličín
Intenzita
Partner projektu:
•
Slovenský hydrometeorologický ústav
Bratislava (SHMÚ)
Financovanie projektu:
Projekt je riešený v rámci
operačného programu Výskum a vývoj
Projekt je spolufinancovaný -
„Európskym fondom regionálneho
rozvoja“
Zameranie projektu
INTENZITA:
- integrovanie
poznatkov získaných
vedeckovýskumnými
inštitúciami v oblasti modelovania
klimatických a hydrologických javov v krajine do
jednotného užívateľsky komfortného
systému
- vývoj balíka nástrojov
(softvérová technológia) pre
simuláciu a modelovanie prispôsobený
slovenským podmienkam, uplatniteľný v praxi pri
riešení viacerých
aktuálnych problémov:
- stanovenie
pravdepodobnosti výskytu intenzívnych dažďov a
následného vzniku povodňových vĺn;
- návrh opatrení pre prevenciu a
zvládnutie povodňovej hrozby;
- stanovenie návrhových veličín pre
malé povodia.
Špecifické
ciele projektu INTENZITA:
1. Tvorba
databázy priestorových geografických,
klimatologických a hydrologických
údajov pre zabezpečenie plnej funkčnosti
vyvíjaných softvérových
nástrojov.
2. Tvorba metodiky výpočtu bodových a
priestorových charakteristík hodnôt
intenzity krátkodobých dažďov s rôznou
pravdepodobnosťou opakovania na území Slovenska.
3. Tvorba metodiky návrhových
hydrologických parametrov povodňových vĺn
prívalových povodní v
malých povodiach a stanovenie povodňového rizika
a hrozby v nich.
4. Vývoj a optimalizácia komplexného
súboru softvérových
nástrojov pre hodnotenie extrémnosti
vybraných klimatických, hydrologických
veličín a povodňového rizika.
Metodológia
projektu:
K dôležitým prvkom ochrany pred
účinkami povodní patrí určovanie
návrhových maximálnych prietokov,
ovplyvňujúcich dimenzovanie ochranných stavieb.
Príslušné technické normy
pritom zohľadňujú požadovanú bezpečnosť
chráneného územia a
ekonomické škody, ktoré by mohli byť
spôsobené zlyhaním
príslušného
protipovodňového opatrenia. Vo všeobecnosti sa
očakáva, aby výsledok odhadu
maximálnych prietokov bol čo
najjednoznačnejší. Ich určenie sa však
nedá považovať za výpočtový postup s
jednoznačným výsledkom. Je to v
dôsledku existencie rôznych použiteľných
metód, ktoré síce môžeme v
konečnom dôsledku považovať za rovnocenné, no
výsledné vypočítané
veličiny sa však môžu pohybovať v
širšom spektre.
K zložitostiam celej problematiky patrí aj to, že voľba
metódy určovania návrhových
veličín je vo veľkej miere závislá od
dostupnosti údajov. Tieto bývajú
zvyčajne umiestnené na rôznych miestach, v
rôznych formátoch a vyhotovené
sú v rôznej presnosti, takže neraz je
veľkým problémom nenáročne
získať potrebné a zároveň
kompatibilné údajové zdroje pre
spomenutý účel.
Pre úspešné zvládnutie
nástrah tejto problematiky sa teda ako nevyhnutné
javí vytvorenie originálneho riešenia,
ktoré prepojí odborný
výskum v problematike stanovenia
návrhových veličín s
realizáciou konkrétnych
užívateľských softvérových
riešení podložených na tento
účel vytvorenou údajovou základňou.
V rámci projektu je vyvíjaná
a odskúšaná optimálna
(operatívne) použiteľná metodika
bodového a priestorového
štatistického odhadu intenzít
krátkodobých dažďov s rôznou dĺžkou
trvania a rôznou periodicitou pre účely
klimatologického a hydrologického hodnotenia
extrémnych zrážok a prietokov. Zameriavame sa
pritom aj na aplikáciu nových
matematicko-štatistických postupov, ako je
metóda jednoduchého
škálovania zrážok.
Aplikovaný je tiež nový
matematicko-štatistický postup, akým
je metóda jednoduchého
škálovania zrážok. Táto
metóda umožňuje určiť návrhové
veličiny pre ľubovoľné trvania
zrážkových oddielov a pre zvolené
periodicity. Ďalším krokom bude vývoj
a otestovanie metód na priestorovú
interpretáciu stanovených
návrhových hodnôt extrémnych
krátkodobých dažďových
intenzít rôznej periodicity a trvania na
území Slovenska.
V nadväznosti na
predchádzajúcu aktivitu vyvíjame
nové metódy na odhad
návrhových hydrologických
veličín prívalových povodní
na malých povodiach. Riešenie je
postavené na nasledovných princípoch:
- rekonštruovať
významné historické povodne na
malých povodiach pre potrebu korekcie
štatistického odhadu
návrhových veličín pomocou
Bayesovských metód,
- lokalizovať a štandardizovať na slovenské
fyzicko-geografické pomery metódy
transformácie návrhových
zrážok na návrhový odtok, ako aj
hodnoty ich parametrov (napr. výpočet doby
koncentrácie odtoku, určovanie CN čísla a pod.)
- systematicky (celoplošne) overiť kompatibilitu
metód odhadu návrhových
veličín na malých povodiach
vychádzajúcich z intenzity zrážok s
regionálnymi a štatistickými
metódami najmä tam, kde končí rozsah
platnosti regionálnych metód,
- výsledky porovnania zohľadniť pri normalizácii
výpočtových metód na malých
povodiach v expertnom systéme tak, aby na
(subjektívne definovanom) rozhraní
používania regionálnych,
štatistických a empirických
metód boli výsledky z rôznych typov
metód na tom istom území
totožné.
Výstupom projektu bude komplexný súbor
softvérových nástrojov
umožňujúci objektívne určenie
návrhových charakteristík intenzity
krátkodobých dažďov, hydrologických
parametrov povodňových vĺn a hodnotenie
povodňového rizika a hrozby v malých povodiach
Slovenska, so zahrnutím neistôt
vyplývajúcich zo zložitosti vodného
cyklu a klimatickej zmeny. Systém bude
softvérovou implementáciou metodických
postupov vyvinutých v rámci
predchádzajúcich aktivít a jeho
súčasťou budú údajové
podklady priestorovej databázy spracovanej v
rámci projektu.
Vyvinutý
systém bude pozostávať ztroch
nezávislých častí:
1. nástroje na
výpočet bodových hodnôt intenzity
krátkodobých dažďov s rôznou
pravdepodobnosťou opakovania a priestorových
charakteristík intenzít
krátkodobých dažďov;
2. expertný systém pre výpočet
návrhových hydrologických parametrov
povodňových vĺn prívalových
povodní v v malých povodiach a pre stanovenie
povodňového rizika a hrozby v nich;
3. modul pre správu priestorových
údajov, priestorové analýzy,
geoprocesing, vizualizáciu a spracovanie výstupov;
Animácia
postupu povodňovej vlny spôsobenej 5
minútovým dažďom konštantnej
intenzity (územie zasiahnuté dažďom –
modrá plocha) za predpokladu úplného
nasýtenia povodia. Simulácia bola
vytvorená s využitím distribuovaného
zrážkovo-odtokového modelu s
výpočtovým krokom 5 minút.
Obdobie
realizácie: 2010 - 2014