Bilance průtoků Extrémní průtoky

Bilance průtoků Extrémní průtoky

Vyhodnocení průměrných průtoků Pro statistiku – průměrné hodnoty za t (den, měsíc, rok) Průměrný denní průtok 1.průměrný vodní stav → z konzumční křivky průměrný Q Hd → Qd   pro kolísání vodních stavů nepřesné 2. z konzumční křivky určíme jednotlivé průtoky odpovídající jednotlivým vodním stavům → průměrný Q H=f(t) překreslíme pomocí konzumční křivky na Q=f(t) → plocha

 

přesnější

O proteklé množství

t



O   Q  dt

plocha pod křivkou

0 i

O   Qi  ti

nemáme potřebné údaje

1

O  Q t Z průměrných denních Qd → průměrné měsíční Qm → průměrné roční Qr

Vyhodnocení průměrných průtoků průměrný měsíční průtok

Qd Qm

měsíc

Qm

průměrný roční průtok

Qr

rok

Bilance průtoků Qa – dlouhodobý průměrný roční průtok  

aritmetický průměr průměrných ročních průtoků Q r za dlouhé období pozorování základní charakteristika odtokových poměrů toků

Způsoby stanovení Qa 1. 2.

Přímé – měření a vyhodnocení z vodočetných stanic Nepřímé – tam, kde měření chybí, znalosti o zákonitostech v koloběhu vody a) Interpolací činitelů, které odtok formují – klimatické, zeměpisné, orografické,…

b) Qr - je veličina nahodilá Potřebný počet let pro pozorování závisí na  požadované přesnosti σx – chyba aritmetického průměru (směrodatná odchylka)  odchylkách ročních hodnot vzhledem k průměru tedy na cv - variační koeficient chyba v % aritmetického průměru řady o počtu let N

c  x  v 100 N

N

10 4.cv

x

2

2

N - požadovaný počet let pozorování

Čím je rozkolísanější tok a čím menší chybu aritmetického průměru, tedy větší přesnost vyžadujeme, tím delší dobu pozorování potřebujeme

Bilance průtoků c)

analogie – vybereme si jako vzor stanici na toku podobného režimu, kde Qa známe a odvozujeme hlavně z chodu srážek na daném území

Zkoumané povodí : Hs X - dlouhodobá průměrná roční srážková výška – můžeme zjistit měřením Ho X - dlouhodobá průměrná roční odtoková výška v uzávěrovém profilu Analogické povodí : Hs A - dlouhodobá průměrná roční srážková výška – můžeme zjistit měřením QaA  T A A Ho - dlouhodobá průměrná roční odtoková výška v uzávěrovém profilu - známe H o  a  F





H sX  H vA  k  H sA  H vA  k

H oX  k  H oA

- výparnou výšku zjišťujeme těžko, dopočítáme a předpokládáme, že je pro obě povodí stejná

H vA  H sA  H oA Objem vody, který odteče z daného povodí :

HoX  F H  F  Q .T  Q  a  T X o

X a

X a

T – počet sekund v průměrném roce a – přepočítávací faktor pro jednotky

Bilance průtoků d)

Z map izolinií průměrných specifických odtoků

Specifický odtok dlouhodobého průměrného průtoku qa = průměrný odtok z jednotky povodí [l/(s.km2)] Mapa izolonií qa  Qa v jednotlivých vodoměrných profilech vztáhneme k jednomu časovému období  vypočítáme odpovídající qa Qa  mapa izolinií

qa 

F

 Qa  qa  F

Z mapy izolinií můžeme určit qa pro místa, kde nemáme pozorování Q  malé povodí – těžiště povodí – izolonie jím procházející  velké povodí – prochází víc izolinií –výpočetní nebo graficko-početní způsob jako u určování srážkové výšky pomocí hyetografické křivky přesnost mapy  na hustotě vodoměrných stanic  na spolehlivosti jejich údajů

Bilance průtoků Hodnocení toků podle Qr  z dlouhodobých pozorování  vodnost určitého toku    

zdroji vodnosti (srážky, podzemní voda) klimatických poměrech geografických podmínkách půdních a vegetačních poměrech

statistické zpracování středních ročních průtoků Qr

Kr 

Qr 1%  Qr 99%) 

Qr

klasifikace toků podle Kr = 1,5 – 3 vyrovnané toky Kr = 3 – 6 průměrně vyrovnané toky nevyrovnané toky Kr > 6

P - pravděpodobnost překročení N - průměrná doba opakování – počet let ( doba, v jejímž průběhu je hodnota dosažena nebo překročena jednou) N- průměrná doba opakování – reciproční hodnota pravděpodobnosti překročení

Maximální průtoky - povodně Povodeň výrazné přechodné zvýšení hladiny vodního toku • •

http://www.ct24.cz

v důsledku náhlého zvětšení průtoku (např. v důsledku dešťových srážek nebo tání sněhu), zmenšením průtočnosti koryta (ledovou zácpou, ucpáním mostních otvorů apod.) – nemá hydrologický význam

Záplava – vylití vody z koryta v důsledku povodně.

http://portal.cenia.cz

Pojišťovny rozlišují povodně a záplavy jinak Povodeň je zaplavení území vodou, která se vylila ze břehů vodních toků nebo vodních nádrží (přehrad a rybníků), nebo která tyto břehy a hráze protrhla. Záplava je vytvoření souvislé vodní plochy, která po určitou dobu stojí nebo proudí a může být způsobena z jiných zdrojů než vodních toků, např. dešťovými srážkami, táním sněhu, z vodovodních zařízení apod. Povodňové mapy slouží k vyhodnocení pravděpodobnosti výskytu povodní na celém území České republiky. Členské pojišťovny ČAP využívají systém při stanovení pojistných nebezpečí a kalkulaci cen pojistného u majetkového pojištění v místě polohy objektu. Ochrana před povodněmi - Výstavba nádrží - Výstavba podélných ochranných hrází - Úprava koryta toku vedoucí k větší kapacitě koryta http://www.thedailygreen.com

Hlásná a předpovědní povodňová služba http://hydro.chmi.cz/hpps/index.php

1.stupeň - stav bdělosti nastává při nebezpečí záplav. Situaci na vodním toku nebo vodním díle je třeba věnovat zvýšenou pozornost, zahajuje se hlídková služba. 2.stupeň - stavu pohotovosti nastává v případě, že již nebezpečí přerostlo do skutečné záplavy. Při jeho vyhlášení se aktivizují orgány protipovodňové ochrany a provádějí se opatření podle povodňového plánu. 3.stupeň - stav ohrožení se vyhlašuje při nebezpečí vzniku škod většího rozsahu nebo ohrožení životů a majetku v záplavovém území. Probíhají zabezpečovací a případně i záchranné a evakuační činnosti. Není definován žádný „nultý stupeň“, který by popisoval normální stav bez hrozícího nebezpečí

Maximální průtoky Povodňová vlna = průtoková vlna s charakterem povodně N-letý průtok – např. 100letá voda – je taková povodeň, jejíž kulminační průtok je v dlouhodobém průměru dosažen nebo překročen 1x za 100 let Reciproční hodnota 100leté je vody je periodicita 0,01, tzn., že průtok této velikosti nebo větší má pravděpodobnost výskytu 1% v každém běžném roce. Jednoletý průtok má pravděpodobnost překročení 100 %, 1000letý průtok 0,1 %

Důležité charakteristiky :  objem povodňové vlny – návrh retenční nádrže  kulminační průtok – stavby na toku – mostní propusti,..  tvar povodňové vlny Horské toky – úzká a symetrická Toky v nížinách – široká základna a větev poklesu je výrazně delší než větev vzestupu

Transformace povodňové vlny max. objem zadržené vody v nádrži

Q p  Qo 

dV 0 dt

dV  QP  QO   dt transformační účinek nádrže závisí na  tvar přítokové vlny  počáteční úroveň hladiny v nádrži  kapacitě vypouštěcího zařízení

Hráz Orlické přehrady http://www.fop.trigas-geo.cz/excurs/ex20060827/index.htm

http://www.raft.cz/clanek.aspx?ID_clanku=978

http://abc.blesk.cz

Minimální průtoky Způsobují problémy  vzrůstá koncentrace znečištění – vliv na organismy  je snížená samočisticí schopnost vody  může být omezena plavba  omezeny odběry vody na závlahy apod. Jsou tím nižší čím  déle trvá období sucha  menší jsou aktuální zásoby podzemních vod na počátku období sucha

Minimální průtoky Klimatické sucho – definováno srovnáním srážkových poměrů a dalších meteorologických prvků (teplota, výpar, rychlost větru,..) aktuálního období k období dlouhodobému Půdní sucho – nedostatek vody v kořenové vrstvě půdního profilu, který způsobuje poruchy ve vodním režimu zemědělských plodin i volně rostoucích rostlin Hydrologické sucho – následek nedostatku srážek projevující se nedostatkem zdrojů povrchových a podzemních vod. Je ovlivněno i odběrem vody, takže může být prohloubeno lidským působením

4.8.2015

Minimální průtoky O režimu minimálních průtoků rozhodují  orografické a geologické poměry  půdní poměry  



vegetační pokryv 



nížiny x strmá a nezalesněná povodí

klimatické poměry 



podloží – propustné x nepropustné podloží druh pozemku – zastavěné plochy, asfalt, beton x zelené plochy, lesy

období dešťů x období sucha

činnost člověka  

výstavba přehrad čerpání podzemní vody

Minimální průtoky Základní charakteristiky Období nízkých průtoků  

nížiny - konec léta, začátek podzimu horské oblasti - únor, březen – leží sníh

Vyhodnocení  

ne okamžité nejnižší hodnoty – minimální Q jsou citlivé na zásahy člověka ale průměrné denní průtoky - reprezentativnější

Minimální průtok – MQ – nejnižší pozorovaný průtok v daném časovém období - zabezpečuje nároky toku – zachování podmínek pro  

normální biologický život v toku a jeho okolí obecné užívání vody bez nutnosti povolení správních orgánů – koupání, provozování vodních sportů, drobné odběry apod.

Minimální průtok – základní charakteristiky Minimální přípustný průtok – MPQ – zabezpečuje nároky toku a nároky lidí • požadavky na MQ • ostatní požadavky • • • • •

Provozování osobní a nákladní lodní dopravy Využití vody k energetickým účelům Hromadná rekreace K udržení potřebné úrovně hladiny podzemní vody v přilehlém území Větší odběry – povolení správních orgánů

Absolutní minimální průtok  nejnižší průměrný denní průtok pozorovaný v dlouhém období  jeho hodnota je požadována  

při projektech staveb pro zásobování vodou zajišťujících čistoty toků

Minimální průtok – základní charakteristiky Průměrný minimální průtok za N-leté období pozorování = průměr ročních minimálních průtoků za toto období N

Qmin, a 

Q

min, i

1

N

M-denní průtoky • •

z čáry překročení průměrných denních průtoků udává počet dnů v roce, kdy je daný průtok pravděpodobně překročen MQ = Q355 znamená, že po dobu 355 dní je průtok s průměrnou pravděpodobností překročen nebo dosažen a po zbytek (10 dní) je nižší.

Průměrná čára překročení průměrných denních průtoků (za 1 rok)

pravděpodobnost výskytu je 97,3 %

Minimální průtok – základní charakteristiky Minimální průtok MQ úseky s regulovaným odtokem – přehradní profily MQ = Q355  ostatní úseky MQ = (Qmin,měs. + Qmin,100)/2 Qmin,měs - průměrný minimální měsíční průtok s vysokým stupněm zabezpečení obvykle 98% Qmin,100 - nejmenší průměrný denní průtok s výskytem 1x za 100 let (ze statistiky) 

Doba trvání malých průtoků vedle absolutní hodnoty mimimálních průtoků nejdůležitější charakteristika  pro zásobování vodou  pro lodní dopravu období sucha – průtok klesne pod Q355 nepřetržitě po dobu alespoň 4 dnů