Esprit




Vzorové projekty:

Aplikovaný výskum metód na určovanie klimatických a hydrologických návrhových veličín

Intenzita



Partner projektu:
• Slovenský hydrometeorologický ústav Bratislava (SHMÚ)

Operacny program vyskum a vyvojEU
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

Koeficient povrchového odtoku stanovený pre každý typ hydro-ekologického komplexu. Vstup pre výpočet kulminačného prietoku

Koeficient povrchového odtoku stanovený pre každý typ hydro-ekologického komplexu. Vstup pre výpočet kulminačného prietoku

Vážená prispievajúca plocha vyjadruje spôsob integrácie odtoku v povodí

Vážená prispievajúca plocha vyjadruje spôsob integrácie odtoku v povodí

Rýchlosť prúdenia pre každý bod povodia

Rýchlosť prúdenia pre každý bod povodia

Čas koncentrácie pre každý bod povodia, vypočítaný integráciou časov dotoku pozdĺž najdlhšej dotokovej línie

Čas koncentrácie pre každý bod povodia, vypočítaný integráciou časov dotoku pozdĺž najdlhšej dotokovej línie

Kulminačný prietok m3.s-1 pre návrhový dážď s pravdepodobnosťou opakovania 10 rokov s intenzitou zodpovedajúcou času koncentrácie

Kulminačný prietok m3.s-1 pre návrhový dážď s pravdepodobnosťou opakovania 10 rokov s intenzitou zodpovedajúcou času koncentrácie