Matematické modelovanie dynamiky snehovej pokrývky v horskom povodí pre potreby operatívnej hydrológie.

Abstract

Cieľom tejto dizertačnej práce je overiť vhodnosť modelov a metód, ktorými disponujú k modelovaniu odtoku vody zo snehovej pokrývky pre operatívne účely. V tejto štúdii bol hodnotený jednak model HYDROG, ktorý sa využíva v operatívnej praxi v ČR a model HEC-HMS poskytujúci sofistikovanejšie riešenie danej problematiky. Pre porovnanie prístupu k modelovaniu odtoku vody zo snehu bol využitý aj model SWAT. Vyššie spomenuté modely využívajú k stanoveniu množstva vody uvoľnenej zo snehu metódu teplotného indexu, resp. ju rozširujú o ďalšie parametre, s cieľom lepšie napodobniť skúmaný proces. Ako záujmová oblasť bola vybraná horná časť povodia rieky Ostravice po profil Staré Hamry. Na základe výsledkov modelovania bolo zistené, že pomocou modelov HEC-HMS a HYDROG je možné pri kvalitných vstupných dátach a vhodnej parametrizácii dosiahnuť vo väčšine prípadoch vyhovujúce výsledky, čo sa týka simulácie prietoku k záverovému profilu povodia. Sofistikovanejšie prevedenie metódy teplotného indexu v modeli HEC-HMS sa prejavilo aj na celkových výsledkoch. Takmer vo všetkých epizódach sa prostredníctvom tohto modelu na danom území podarilo dosiahnuť väčšiu presnosť v zhode medzi simulovaným a meraným prietokom ako v modeli HYDROG. Využitie modelu SWAT, pri simulácii v dennom časovom kroku, sa na danom povodí a pri dostupných vstupných údajoch neosvedčilo. Samotná práca je rozdelená do štyroch častí. Prvá časť sa venuje súčasnému stavu danej problematiky so zameraním sa na modelovanie odtoku vody zo snehovej pokrývky pre potreby operatívnej hydrológie. V ďalšej časti sú definované ciele práce spoločne s vymedzením skúmaného územia a špecifikovaním použitých vstupných údajov. V tretej časti je priestor venovaný aplikácii vybraných modelov k modelovaniu odtoku vody zo snehovej pokrývky. Poslednú časť práce tvorí záver, v ktorom sú uvedené jednotlivé poznatky a prínosy dizertačnej práce a možnosti jej ďalšieho smerovania.

The aim of this dissertation is to verify the suitability of models and its methods, which are used to simulate runoff from snowmelt for operational purposes. Three models have been investigated, first HYDROG used within the application sphere in the Czech Republic, then HEC-HMS providing more sophisticated solution of the problem and finally SWAT model for a better result comparison. All mentioned models utilise temperature index method or a modification of it to compute the amount of water released from snow. Method modification differs in parameters which can be added in the equation. Ostravice upper river-basin (upstream the profile Staré Hamry) was selected as the research area. According to HEC-HMS and HYDROG results it is possible to model suitable stream flow outputs by using precise input data and appropriate values of parameters in most cases. The more sophisticated implementation of temperature index method in HEC – HMS is also significant in model results, where better results were achieved in comparing simulated and observed discharge values in HEC – HMS compared to HYDROG. The result of SWAT model did not fit the nature of the process at all. The dissertation is divided into four parts. First part deals with theoretical background of the problem with emphasis on runoff from snowmelt for operational purposes. Second part includes dissertation objectives, research area allocation, and input data specification. Third part contains application of models for runoff from snowmelt modelling. The last part is a summary, which is made of knowledge, conclusions, results and contribution of the dissertation to solving the problem. A part of it is a possibility of next extension of the research.