Konference HYDROMODE Sborník abstraktů Kostelec nad Černými lesy

ˇ a zemˇedˇelsk´a univerzita v Praze Cesk´ Fakulta ˇzivotn´ıho prostˇred´ı

Konference

HYDROMODE 2013 Sborn´ık abstrakt˚ u

19.–20. 9. 2013 ˇ ymi lesy Kostelec nad Cern´

ˇ a zemˇedˇelsk´a univerzita v Praze Cesk´ Fakulta ˇzivotn´ıho prostˇred´ı

Konference

HYDROMODE 2013 Sborn´ık abstrakt˚ u

19.–20. 9. 2013 ˇ ymi lesy Kostelec nad Cern´

ˇ © CZU, Fakulta ˇzivotn´ıho prostˇred´ı, KVHEM

Editoˇri: Ing. Vojtˇech Havl´ıˇcek, Ph.D. Ing. Martin Hanel, Ph.D. Ing. Michal Kur´aˇz, Ph.D.

Sborn´ık abstrakt˚ u z konference HYDROMODE 2013

ISBN 978-80-213-2393-3

HYDROMODE 2013

Obsah Modelov´ an´ı transportu pˇ rirozen´ ych stopovaˇ c˚ u – porovn´ an´ı modelu se sdruˇ zen´ ymi parametry a numerick´ eho modelu Balv´ın A., Hokr M.

1

Robustn´ı odhady empirick´ ych semivariogram˚ u pro kriging ´ ca P., Pech P. Baˇ sta P., Ma

2

Porovn´ an´ı v´ ysledk˚ u z mˇ eˇ ren´ı pˇ r´ıstrojem FlowTracker 3D a hydrometrickou vrtul´ı OTT C2 ´ E. Hasn´ıkova

3

Moˇ znosti pˇ renosu model˚ u identifikovan´ ych genetick´ ym programov´ an´ım mezi povod´ımi ˇmanovsky ´ M. Her

4

Modelov´ an´ı hydrodynamick´ e zkouˇ sky na re´ aln´ ych vrtech Holub J.

5

V´ yvoj webov´ e aplikace poskytuj´ıc´ı pro vodohospod´ aˇ rsk´ e pl´ anov´ an´ı data o dopadech zmˇ eny klimatu ´c ˇek S., Hanel M. Hora

6

ˇ Moˇ zn´ e dopady klimatick´ e zmˇ eny na kvalitu ˇ r´ıˇ cn´ı vody v Cesk´ e republice Hrdinka T.

8

Vyhodnocen´ı pilotn´ı studie – p´ıskov´ eho modelu koˇ renov´ eˇ cist´ırny odpadn´ıch s vyuˇ zit´ım syntetick´ e odpadn´ı vody Huˇ sek O.

9

Citlivostn´ı anal´ yza geologick´ ych parametr˚ u ovlivˇ nuj´ıc´ı bezpeˇ cnost hlubinn´ eho u ´ loˇ ziˇ stˇ e vyhoˇ rel´ eho jadern´ eho paliva Chudoba J.

10

HYDROMODE 2013 Porovn´ an´ı tˇ r´ı metod stanoven´ı nasycen´ e hydraulick´ e vodivosti v eluvi´ aln´ı vybˇ elen´ e vrstvˇ e podzolov´ e p˚ udy na lokalitˇ e um´ıstˇ en´ e v centr´ aln´ı ˇ ˇ c´ asti NP Sumava ˇka L., Pavla ´ sek J. Jac

12

Program Agros2D a jeho pouˇ zit´ı pro modelov´ an´ı v hydrologii ˚ Karban P., Kus P.

13

An Application of the Schwarz Domain Decomposition Method on the Nonlinear Richards Equation Problem ´ˇ Kura z M., Mayer P.

14

Vliv stoupaj´ıc´ı teploty vzduchu na extr´ emn´ı sr´ aˇ zkov´ e ud´ alosti ´ M. a Hanel M. Mart´ınkova

15

Vliv pˇ r´ıtomnosti tˇ eˇ zk´ ych kov˚ u nav´ azan´ ych na prachov´ e ˇ c´ astice na mnoˇ zstv´ı chlorofylu v listech tˇ rtiny kˇ roviˇ stn´ı ´ E., Vachova ´ P. Najnarova

16

ˇ Zmˇ eny ve sr´ aˇ zkov´ ych u ´ hrnech na u ´ zem´ı CR dle nov´ ych simulac´ı glob´ aln´ıch klimatick´ ych model˚ u ´ ´ Pavlaskova A., Hanel M.

17

Model vodn´ı bilance jezera Chabaˇ rovice (Milada) ˇ´ıha J. R

19

Bouˇ rky v ˇ cesk´ ych zem´ıch A.D. 1783 v historick´ em dokument´ arn´ım z´ aznamu ´ J. Soukupova

20

Anal´ yza ˇ casoprostorov´ e korelace mˇ es´ıˇ cn´ıch sr´ aˇ zkov´ ych u ´ hrn˚ u v mˇ eˇ r´ıtku Kr´ alov´ ehradeck´ eho kraje Svoboda V.

22

ˇ ´ Ostrava Pˇ redpovˇ ed’ pr˚ utok˚ u na toc´ıch v r´ amci poboˇ cky CHM U ´ A. T´ıˇ zkova

23

HYDROMODE 2013 Anal´ yza geomorfologick´ ych charakteristik povod´ı pomoc´ı vytvoˇ ren´ eho Toolboxu pro ArcGIS a porovn´ an´ı z´ avislost´ı parametr˚ u modelu BILAN ˇ Vizina S.

24

Vyuˇ zit´ı DAE-solver˚ u pro simulaci reakˇ cn´ı ˇ c´ asti probl´ emu ˇ s´ıˇ ren´ı kontaminace podzemn´ı vodou. Zedek L.

25

HYDROMODE 2013

Modelov´ an´ı transportu pˇ rirozen´ ych stopovaˇ c˚ u– porovn´ an´ı modelu se sdruˇ zen´ ymi parametry a numerick´ eho modelu Aleˇs Balv´ın, Milan Hokr Abstrakt Pˇredkl´ adan´ a studie se soustˇred´ı na vyhodnocen´ı st´aˇr´ı vody v ˇzulov´em masivu, mˇeˇren´eho jako ˇcas od infiltrace na povrchu do pr˚ usaku v podzemn´ıch prostor´ach. Sledovanou lokalitou je 2600 m dlouh´ y vod´arensk´ y tunel v Bedˇrichovˇe v Jizersk´ ych hor´ach, ˇc´ asteˇcnˇe vrtan´ y (900 m) a ˇc´asteˇcnˇe stˇr´ılen´ y (1700 m) v letech 1980–82 a s maxim´aln´ı hloubkou 150 m. St´aˇr´ı vody je modelov´ ano ve dvou softwarech s rozd´ıln´ ym pˇr´ıstupem k modelov´an´ı: (1) Je uvaˇzov´ an dvoudimenzion´ aln´ı numerick´ y model (2DM) v softwaru FLOW123D, kter´ y je vyv´ıjen´ y na naˇs´ı univerzitˇe. (2) D´ale je pouˇzit standardn´ı software FLOWPC, jeˇz implementuje metodu sdruˇzen´ ych parametr˚ u (LPM). V´ ypoˇcet je zaloˇzen na implementaci konvoluˇcn´ıho integr´ alu s rozptylovou funkc´ı. Jako transportn´ı medium jsou pouˇzita voda s pˇrirozen´ ymi stopovaˇci a to konkr´etnˇe stabiln´ımi izotopy vod´ıku (2 H, tj. deuterium) a kysl´ıku (18 O) v molekule vody. Zm´ınˇen´e izotopy jsou pˇrirozenou souˇc´ast´ı molekuly vody a ovlivˇ nuj´ı jej´ı hmotnost a chov´ an´ı v pˇr´ırodˇe. Pomˇer zastoupen´ı tˇeˇzk´ ych a lehk´ ych izotop˚ u je urˇcen zejm´ena podm´ınkami kondenzace v atmosf´eˇre a typicky se mˇen´ı v roˇcn´ım cyklu podle teploty. Tyto zmˇeny jsou pouˇzity k v´ ypoˇctu odhadu st´aˇr´ı vody. Mˇeˇren´ı koncentrace ve sr´ aˇzk´ach je prov´adˇeno na experiment´aln´ım povod´ı Uhl´ıˇrsk´a. Pr˚ utok vody v tunelu a koncentrace izotop˚ u jsou mˇeˇreny a vzorkov´any ve ˇctrn´actidenn´ım intervalu od u ´nora 2010 u sedmi samostatn´ ych v´ yvˇer˚ u a ve sbˇern´em kan´alu na zaˇc´ atku a konci tunelu. V´ yvˇery jsou rozdˇeleny na kapaj´ıc´ı (oznaˇcen´e V1– V3) a tekouc´ı (V4–V7). Prvn´ı v´ ysledky pomoc´ı disperzn´ıho modelu v programu FLOWPC ud´avaj´ı dobu transportu pro mˇelk´e v´ yvˇery v ˇr´adu 30–40 mˇes´ıc˚ u. Pro hlubˇs´ı v´ yvˇery d´av´a LPM modelov´ an´ı horˇs´ı v´ ysledky, coˇz je zp˚ usobeno pravdˇepodobnˇe vˇetˇs´ım m´ıch´an´ım se starˇs´ı vodou. Dvoudimenzion´ aln´ı numerick´ y model ukazuje vˇetˇs´ı rozsah st´aˇr´ı vody v z´avislosti na hloubce tunelu. Kl´ıˇcov´ a slova: st´ aˇr´ı vody, pˇrirozen´e stopovaˇce, stabiln´ı izotopy, model se sdruˇzen´ymi parametry, FLOW123D, FLOWPC, tunel Bedˇrichov, ˇzulov´y masiv, Jizersk´e hory, pr˚ usak do tunelu

Kontakt: Ing. Aleˇs Balv´ın, Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborov´ ych studi´ı, Technick´a univerzita v Liberci, Studentsk´ a 1402/2, Liberec, 461 17, [email protected]

1

HYDROMODE 2013

Robustn´ı odhady empirick´ ych semivariogram˚ u pro kriging Petr Baˇsta, Petr M´aca, Pavel Pech Abstrakt Kriging je geostatistick´ a interpolaˇcn´ı technika vhodn´a k modelov´an´ı prostorov´ ych jev˚ u. Obecn´ ym konceptem t´eto metody je prostorov´a autokorelace veliˇciny, kter´a je charakterizov´ ana empirick´ ym semivariogramem. Empirick´ y semivariogram determinuje pr˚ umˇernou odliˇsnost mezi p´ary bod˚ u um´ıstˇen´ ych ve specifick´e vzd´alenosti. Nejzn´ amˇejˇs´ım modelem empirick´eho semivariogramu je pˇredpis dle Matherona, v nˇemˇz jsou hodnoty semivariance definov´any jako polovina rozptylu mezi hodnotami z kaˇzd´eho p´ aru bod˚ u. Protoˇze je ale tento model semivariogramu citliv´ y na vliv odlehl´ ych bod˚ u v prostoru, vznikla ˇrada robustnˇejˇs´ıch model˚ u a tato studie si klade za c´ıl je porovnat. Aplikov´ any byly n´ asleduj´ıc´ı modely empirick´ ych semivariogram˚ u: (1) Matheron, (2) Cressie & Hawkins I (zaloˇzen´ y na pr˚ umˇeru), (3) Cressie & Hawkins II (zaloˇzen´ y na medi´ anu), (4) Dowd, (5) Genton a (6) modely tzv. useknut´ ych pr˚ umˇer˚ u (5, 10 a 25 %). Vstupn´ı data pˇredstavoval soubor 3250 v´ yˇskopisn´ ych bod˚ u z experiment´aln´ıho povod´ı KVHEM Modrava 2, pˇriˇcemˇz do v´ ypoˇctu empirick´ ych semivariogram˚ u bylo postupnˇe zahrnuto n´ ahodnˇe vybran´ ych 200, 400, 800 a 1600 bod˚ u (kaˇzd´ y z tˇechto v´ ybˇer˚ u a n´ asledn´ ych v´ ypoˇct˚ u semivariogramu probˇehl 50kr´at pro doc´ılen´ı nestrannosti v´ ybˇeru). Pro vz´ ajemn´e porovn´an´ı a t´eˇz zhodnocen´ı u ´spˇeˇsnosti jednotliv´ ych druh˚ u empirick´ ych semivariogram˚ u byly tyto semivariogramy aplikov´any pˇri krigov´an´ı povrchu ter´enu formou cross-validace typu jack-knife. Ke cross-validaci byl pouˇzit Willmott˚ uv index shody (W I). V´ ysledky cross-validace se na z´akladˇe pouˇzit´eho empirick´eho semivariogramu v´ yraznˇe neliˇs´ı, nicm´enˇe lepˇs´ıch v´ ysledk˚ u lze pozorovat pˇri pouˇzit´ı empirick´ ych semivariogram˚ u typu Cressie & Hawkins II, Dowd a u useknut´ ych pr˚ umˇer˚ u s 5% hranic´ı, pˇriˇcemˇz nejvyˇsˇs´ıch hodnot W I kriging dos´ahl pˇri interpolaci ze ˇctyˇr aˇz sedmi okoln´ıch bod˚ u (W I > 0,95). Kl´ıˇcov´ a slova: empirick´y semivariogram, robustn´ı odhad, kriging, geostatistika

ˇ Cesk´ ˇ a zemˇedˇelsk´a univerzita v Praze, Kam´ Kontakt: Ing. Petr Baˇsta, KVHEM, FZP, yck´a 129, Praha 6 – Suchdol, 165 21, [email protected]

2

HYDROMODE 2013

Porovn´ an´ı v´ ysledk˚ u z mˇ eˇ ren´ı pˇ r´ıstrojem FlowTracker 3D a hydrometrickou vrtul´ı OTT C2 Eliˇska Hasn´ıkov´a Abstrakt Pˇr´ıspˇevek je zamˇeˇren na vyhodnocen´ı porovn´avac´ıho mˇeˇren´ı dvˇema pˇr´ıstroji urˇcen´ ymi ke stanoven´ı bodov´ ych rychlost´ı v otevˇren´ ych korytech mal´ ych vodn´ıch tok˚ u. Obsahuje pˇrehled souˇcasn´eho v´ yzkumu v dan´e oblasti a jeho hlavn´ı ˇc´ast´ı je prezentace vlastn´ıch v´ ysledk˚ u. Jedn´ım z mˇeˇric´ıch pˇr´ıstroj˚ u je hydrometrick´a vrtule, kter´a v souˇcasnosti hraje prim mezi pˇr´ıstroji vhodn´ ymi pro zjiˇst’ov´an´ı pr˚ utoku mal´ ych vodn´ıch tok˚ u. Je vyn´aˇ lezem star´ ym v´ıce neˇz 200 let a pro mˇeˇren´ı s n´ı existuj´ı normy, v Cesk´e republice je ˇ hlavn´ı platn´ a norma CSN EN ISO 748 z roku 2008. Bodovou rychlost lze nyn´ı urˇcit tak´e relativnˇe novˇe dostupn´ ym pˇr´ıstrojem vyuˇz´ıvaj´ıc´ı principu Dopplerova efektu. Zdroj pˇr´ıstroje vys´ıl´ a a jeho senzor pot´e pˇrij´ım´a ultrazvuk. Frekvence zvukov´ ych vln je pˇri pˇr´ıjmu zmˇenˇena pˇr´ımo u ´mˇernˇe rychlosti a vzd´alenosti ˇc´astice, od kter´e se vyslan´ y ultrazvuk odrazil. Takov´a ˇc´astice se pohybuje v proudu v tˇesn´e bl´ızkosti senzoru pˇr´ıstroje. Pro hydrometrickou vrtuli je ˇz´adouc´ı co nejmenˇs´ı mnoˇzstv´ı plavenin, pro dopplerovskou technologii je naopak urˇcit´e mnoˇzstv´ı plaven´ ych ˇc´astic nezbytn´e. ˇ ´ Mˇeˇric´ı kampaˇ n uskuteˇcnˇen´ a na nˇekolika profilech, pˇrev´aˇznˇe na profilech CHM U v oblasti Fr´ ydlantsk´eho v´ ybˇeˇzku, vede k zisku dat pro porovn´an´ı dvou pˇr´ıstroj˚ u zahrnuj´ıc´ıch zm´ınˇen´e pˇr´ıstroje dostupn´e na Katedˇre vodn´ıho hospod´aˇrstv´ı a enˇ CZU ˇ vironment´ aln´ıho modelov´ an´ı FZP v Praze. Jde o hydrometrickou vrtuli C2 firmy OTT um´ıstˇenou na hydrometrick´em soutyˇc´ı a akustick´ y pˇr´ıstroj FlowTracker Handheld-ADV firmy SonTek ve verzi 3D um´ıstˇen´ y tak´e na vlastn´ım soutyˇc´ı. Hodnoty jsou z´ aznamem n´ızk´ ych stav˚ u tok˚ u. Zpracov´an´ı v´ ysledk˚ u zahrnuje statistick´e charakteristiky dat, porovn´ an´ı jednotliv´ ych bodov´ ych rychlost´ı, stˇredn´ıch profilov´ ych rychlost´ı, pr˚ utok˚ u a nejistot mˇeˇren´ı. Kl´ıˇcov´ a slova: ADV, bodov´ a rychlost, mal´y vodn´ı tok, metoda mˇeˇren´ı pr˚ utoku

Podˇekov´ an´ı: Tento pˇr´ıspˇevek vznikl s podporou Intern´ı grantov´e agentury Fakulty ˇzivotn´ıho prostˇred´ı, reg. ˇ ´ poboˇcky Jablonec nad Nisou ˇc. projektu 20134246, a CHM U ˇ Cesk´ ˇ a zemˇedˇelsk´a univerzita v Praze, Kam´ Kontakt: Ing. Eliˇska Hasn´ıkov´ a, KVHEM, FZP, yck´a 129, Praha 6 – Suchdol, 165 21, [email protected]

3

HYDROMODE 2013

Moˇ znosti pˇ renosu model˚ u identifikovan´ ych genetick´ ym programov´ an´ım mezi povod´ımi Martin Heˇrmanovsk´ y Abstrakt Pˇr´ıspˇevek je zamˇeˇren na moˇznosti pˇrenosu model˚ u identifikovan´ ych metodou genetick´eho programov´ an´ı mezi povod´ımi. V´ ybˇer povod´ı, jejichˇz modely, byly pouˇzity k simulaci odtoku na nepozorovan´em povod´ı byl zaloˇzen na regionalizaˇcn´ım pˇr´ıstupu fyzik´aln´ı podobnosti povod´ı. Studie byla provedena na souboru 199 povod´ı projektu MOPEX. V r´ amci studie byl testov´an vliv pˇr´ıstupu jednoho donor povod´ı a v´ıce donor povod´ı. Celkov´ y odtok na nepozorovan´em povod´ı byl ˇreˇsen formou pr˚ umˇerov´ an´ı v´ ystup˚ u. K vyhodnocen´ı simulaˇcn´ı u ´ˇcinnosti identifikovan´ ych model˚ u a regionalizaˇcn´ıch v´ ysledk˚ u byl pouˇzit Nash-Sutclife˚ uv koeficient shody (NS). Ze z´ıskan´ ych v´ ysledk˚ u je zˇrejm´ y pozitivn´ı vliv zvyˇsov´an´ı poˇctu pouˇzit´ ych deskriptor˚ u povod´ı na proces identifikace nejpodobnˇejˇs´ıch donor povod´ı k nepozorovan´emu povod´ı, kter´ y se projevil postupn´ ym zvyˇsov´an´ım hodnoty medi´anu NS. V´ ysledky tak´e ukazuj´ı v´ yrazn´ y pokles simulaˇcn´ı u ´ˇcinnosti na nepozorovan´em povod´ı pokud bylo pouˇzito dva a v´ıce model˚ u z deskriptorovˇe nejpodobnˇejˇs´ıch donor povod´ı k simulaci odtoku na nepozorovan´em povod´ı. D´ale byl zaznamen´an v´ yrazn´ y vliv poˇctu zvolen´ ych donor povod´ı na identifikaci optim´aln´ı sady deskriptor˚ u povod´ı. Kl´ıˇcov´ a slova: genetick´e programov´ an´ı, regionalizace, deskriptor povod´ı

ˇ Cesk´ ˇ a zemˇedˇelsk´a univerzita v Praze, Kam´ Kontakt: Ing. Martin Heˇrmanovsk´ y, Ph.D., KVHEM, FZP, yck´ a 129, Praha 6 – Suchdol, 165 21, [email protected]

4

HYDROMODE 2013

Modelov´ an´ı hydrodynamick´ e zkouˇ sky na re´ aln´ ych vrtech Jiˇr´ı Holub Abstrakt Hydrodynamick´ a zkouˇska patˇr´ı mezi z´akladn´ı metody pro zjiˇst’ov´an´ı hydraulick´ ych charakteristik zvodnˇel´ ych vrstev. Tyto parametry jsou urˇcuj´ıc´ı pˇri projekˇcn´ı ˇcinnosti, stanoven´ı optim´ aln´ıho odeb´ıran´eho mnoˇzstv´ı vody z kolektoru a hraj´ı z´asadn´ı roli pˇri modelov´ an´ı pohybu polutant˚ u ve zvodnˇel´e vrstvˇe. Pˇri vyhodnocov´an´ı hydrodynamick´ ych zkouˇsek je v dneˇsn´ı praxi povaˇzov´an vrt za ide´aln´ı“ to zna” men´a, ˇze jsou zanedb´ any dodateˇcn´e odpory a vlastn´ı objem vrtu. Tato skuteˇcnost sebou pˇrin´ aˇs´ı vˇsak znaˇcnou m´ıru nepˇresnosti a celou ˇcerpac´ı zkouˇsku m˚ uˇze tak zcela z´asadnˇe znehodnotit, coˇz n´ aslednˇe m˚ uˇze m´ıt dalˇs´ı dopad na navazuj´ıc´ı ˇreˇsen´ı transportu polutant˚ u v podzemn´ıch vod´ach. V pˇr´ıpadˇe vyuˇzit´ı aplikaˇcn´ıho softwaru, kter´ y ˇreˇs´ı proudˇen´ı podzemn´ıch vod na z´akladˇe ˇreˇsen´ı z´akladn´ı parci´aln´ı diferenci´aln´ı rovnice axi´ alnˇe-symetrick´eho proudˇen´ı, jiˇz nedoch´az´ı k zanedb´an´ı dodateˇcn´ ych odpor˚ u a jedn´ a se tud´ıˇz o vrt re´ aln´ y. Laplaceova rovnice, kter´ a popisuje rozloˇzen´ı hydraulick´ ych v´ yˇsek v z´ajmov´e oblasti. Patˇr´ı mezi nejv´ıce vyuˇz´ıvan´e rovnice pˇri modelov´an´ı podzemn´ıch vod, kde ˇcasto vystupuje jako ˇr´ıd´ıc´ı rovnice. Analytick´e ˇreˇsen´ı se tak m˚ uˇze st´at n´astrojem pro vyhodnocov´ an´ı proudˇen´ı podzemn´ıch vod. V roce 1970 bylo publikov´ano teoretick´e ˇreˇsen´ı radi´alnˇe-symetrick´eho proudˇen´ı k re´aln´emu vrtu pomoc´ı Laplaceovy transformace, kter´a je jednou ze z´ akladn´ıch integr´aln´ıch tranformac´ı uˇz´ıvaj´ıc´ı se pˇri ˇreˇsen´ı diferenci´aln´ıch rovnic. Stehfest˚ uv algoritmus je jednou ze z´akladn´ıch metod vyuˇz´ıvaj´ıc´ı Laplaceovu tranformaci k ˇreˇsen´ı proudˇen´ı podzemn´ıch vod. V´ ysledky z Laplaceovy transformace za pouˇzit´ı Stehfestova algoritmu budou pˇredmˇetem t´eto prezentace. Kl´ıˇcov´ a slova: hydrodynamick´ a zkouˇska, re´ aln´y vrt, Laplaceova transformace, Stehfest˚ uv algoritmus 368

ˇ Cesk´ ˇ a zemˇedˇelsk´a univerzita v Praze, Kam´ Kontakt: Ing. Jiˇr´ı Holub, KVHEM, FZP, yck´a 129, Praha 6 – Suchdol, 165 21, [email protected]

5

HYDROMODE 2013

V´ yvoj webov´ e aplikace poskytuj´ıc´ı pro vodohospod´ aˇ rsk´ e pl´ anov´ an´ı data o dopadech zmˇ eny klimatu Stanislav Hor´aˇcek, Martin Hanel Abstrakt V minul´ ych dvou desetilet´ıch bylo zpracov´ano mnoˇzstv´ı studi´ı, kter´e se zab´ yvaj´ı ˇ e republice. moˇzn´ ymi dopady zmˇeny klimatu na hydrologick´ y reˇzim povod´ı v Cesk´ Vzhledem k nejednotnosti pouˇz´ıvan´ ych metod a datov´ ych podklad˚ u vˇsak v´ ystupy tˇechto studi´ı netvoˇr´ı ucelenou sadu. Projekt s n´azvem Podpora dlouhodob´eho pl´a” nov´an´ı a n´ avrhu adaptaˇcn´ıch opatˇren´ı v oblasti vodn´ıho hospod´aˇrstv´ı v kontextu ˇ si klade za c´ıl pˇripravit zmˇen klimatu,“ financovan´ y Technologickou agenturou CR, metodiku pro hodnocen´ı dopadu zmˇeny klimatu na hydrologick´ y cyklus a zpˇr´ıstupnit jej´ı v´ ystupy pro odbornou veˇrejnost tak, aby byly vyuˇziteln´e jako referenˇcn´ı pˇri dlouhodob´em vodohospod´ aˇrsk´em pl´ anov´an´ı. Metodika bude zahrnovat v´ ybˇer v´ ystup˚ u klimatick´ ych model˚ u (jako prvn´ı byl zvolen model ALADIN-CLIMATE/CZ), tvorbu sc´en´aˇr˚ u zmˇeny klimatu pro z´ ajmov´e u ´zem´ı, hydrologick´e modelov´an´ı a doporuˇcen´ı pro pouˇzit´ı v´ ystup˚ u. V r´ amci projektu bude spuˇstˇen webov´ y port´al, kter´ y bude kromˇe informaˇcn´ı ˇc´ asti obsahovat aplikaci poskytuj´ıc´ı pˇr´ısluˇsn´a data. Pˇri jej´ım n´ avrhu byly zohlednˇeny hlavn´ı poˇzadovan´e funkce: ˆ zobrazen´ı mapov´ ych podklad˚ u a na jejich z´akladˇe v´ ybˇer z´ajmov´eho u ´zem´ı (bod, ˇctverec odpov´ıdaj´ıc´ı v´ ypoˇcetn´ımu bodu klimatick´eho modelu, vyhodnocen´e povod´ı 3. ˇr´ adu, pˇr´ıpadnˇe uˇzivatelem definovan´e u ´zem´ı ˇci povod´ı) ˆ pro zadan´e u ´zem´ı z´ısk´ an´ı mˇes´ıˇcn´ıch ˇcasov´ ych ˇrad, resp. dlouhodob´ ych charakteristik meteorologick´ ych a hydrologick´ ych veliˇcin (sr´aˇzky, teplota vzduchu, potenci´ aln´ı evapotranspirace, pro vyhodnocen´a povod´ı skuteˇcn´a evapotranspirace a celkov´ y a z´ akladn´ı odtok), a to pro 30let´a obdob´ı v r˚ uzn´ ych ˇcasov´ ych horizontech (od 60. let 20. stolet´ı do konce 21. stolet´ı) ˆ vizualizace tˇechto dat, u charakteristik tak´e ve formˇe zmˇeny oproti pozorovan´ ym obdob´ım, a moˇznost jejich staˇzen´ı

Po technick´e str´ ance byly upˇrednostnˇeny otevˇren´e aplikace a knihovny, pˇri v´ ybˇeru byla ovˇeˇrov´ ana jejich vhodnost, zejm´ena zhl´ednut´ım jiˇz realizovan´ ych aplikac´ı. V nˇekter´ ych pˇr´ıpadech otevˇrenost umoˇznila nezbytnou u ´pravu zdrojov´ ych k´od˚ u. Z´asadn´ı volbu pˇredstavovalo nasazen´ı plnohodnotn´eho geografick´eho informaˇcn´ıho syst´emu na stranˇe serveru (konkr´etnˇe syst´emu GRASS), vedla k tomu nutnost propojit datab´ azi veliˇcin s geografick´ ymi daty a moˇznost vyuˇz´ıt geografick´e anal´ yzy pˇri stanovov´ an´ı z´ ajmov´eho u ´zem´ı. Funkce a data GRASSu jsou pˇr´ıstupn´e pomoc´ı PyWPS, pythonovsk´e implementace WPS (Web Processing Service), standardu pro zpracov´ an´ı proces˚ u pracuj´ıc´ıch s geodaty. Na ni navazuj´ı na stranˇe klienta skripty vyuˇz´ıvaj´ıc´ı javascriptovou mapovou knihovnu OpenLayers, kter´e zajiˇst’uj´ı vykreslov´an´ı mapov´ ych podklad˚ u v prohl´ıˇzeˇci a vol´an´ı proces˚ u WPS. Uˇzivatel v prohl´ıˇzeˇci zad´ a z´ ajmov´e u ´zem´ı a spust´ı proces, kter´ y na serveru uloˇz´ı odpov´ıdaj´ıc´ı data veliˇcin. Ta jsou d´ale zpracov´ana aplikac´ı spuˇstˇenou v r´amci Shiny

6

HYDROMODE 2013

serveru, kter´ y je urˇcen pro snadnou tvorbu webov´ ych aplikac´ı v jazyku R; z´aroveˇ n je d´ıky nˇemu zpˇr´ıstupnˇen velk´ y potenci´al tohoto jazyka a jeho knihoven pro pˇr´ıpadn´e dalˇs´ı datov´e anal´ yzy. Data jsou v prohl´ıˇzeˇci zobrazena pomoc´ı knihovny ggplot2 a lze je st´ahnout v podobˇe textov´ ych soubor˚ u. V souˇcasn´e dobˇe je pˇripravena z´akladn´ı verze aplikace, kter´a je d´ale vyv´ıjena s ohledem na postupnˇe pˇrid´ avan´e dalˇs´ı typy dat. Koneˇcn´a verze obsahuj´ıc´ı veˇskerou funkcionalitu by mˇela b´ yt pˇripravena do konce roku 2013, jej´ı odladˇen´ı a zveˇrejnˇen´ı se pl´anuje na rok 2014. Kl´ıˇcov´ a slova: zmˇena klimatu, sc´en´ aˇre, vodohospod´ aˇrsk´e pl´ anov´ an´ı, webov´ a aplikace, GRASS, Web Processing Service, PyWPS, OpenLayers, Shiny server

Kontakt: Ing. Stanislav Hor´ aˇcek, Ph.D., oddˇelen´ı hydrologie, V´ yzkumn´ y u ´stav vodohospod´aˇrsk´ y T. G. Masaryka, v. v. i., Podbabsk´ a 30/2582, Praha 6, 160 00, stanislav [email protected]

7

HYDROMODE 2013

Moˇ zn´ e dopady klimatick´ e zmˇ eny na kvalitu ˇ r´ıˇ cn´ı vody ˇ v Cesk´ e republice Tom´aˇs Hrdinka Abstrakt Studie se zab´ yv´ a dopady zmˇen teploty vody a pr˚ utoku na vybran´e ukazatele ˇ e republiky jako jeden kvality vody v antropogennˇe m´ alo ovlivnˇen´ ych povod´ıch Cesk´ z dopad˚ u klimatick´e zmˇeny. Tento dopad se odrazil ve zv´ yˇsen´ı teploty ˇr´ıˇcn´ı vody pozorovan´ ych neovlivnˇen´ ych tok˚ u o 1,15 °C za 28 let. Vybran´e ukazatele kvality vody byly z´ avisl´e na pr˚ utoc´ıch, s aˇz desetin´asobnˇe zv´ yˇsen´ ymi koncentracemi amoniak´aln´ıho dus´ıku, fosforu a chlorofylu-a bˇehem zmˇeˇren´ ych pr˚ utokov´ ych minim. V povod´ıch s pˇrevl´ adaj´ıc´ımi bodov´ ymi zdroji zneˇciˇstˇen´ı bylo pozorov´ano signifikantn´ı zneˇciˇstˇen´ı amoniak´ aln´ımi dus´ıkem. Vliv zv´ yˇsen´e teploty vody na jej´ı kvalitu byl ve srovn´an´ı s pˇr´ım´ ym vlivem pr˚ utoku m´enˇe v´ yznamn´ y, a s v´ yjimkou koncentrace chlorofylua sp´ıˇse pozitivn´ı. Z hlediska souˇcasn´eho hospod´aˇrsk´eho vyuˇzit´ı tˇechto povod´ı budou m´ıt oˇcek´ avan´e ˇcastˇejˇs´ı extr´emn´ı zmˇeny pr˚ utoku mnohem podstatnˇejˇs´ı vliv na kvalitu ˇr´ıˇcn´ı vody neˇz teplota vody samotn´a. Kl´ıˇcov´ a slova: amoniak´ aln´ı dus´ık, fosfor, klimatick´ a zmˇena, kvalita vody, sucho, teplota vody

Kontakt: RNDr. Tom´ aˇs Hrdinka, Ph.D., oddˇelen´ı hydrologie, V´ yzkumn´ y u ´stav vodohospod´aˇrsk´ y T. G. Masaryka, v. v. i., Podbabsk´ a 30/2582, Praha 6, 160 00, tomas [email protected]

8

HYDROMODE 2013

Vyhodnocen´ı pilotn´ı studie – p´ıskov´ eho modelu koˇ renov´ eˇ cist´ırny odpadn´ıch s vyuˇ zit´ım syntetick´ e odpadn´ı vody Ondˇrej Huˇsek Abstrakt Projekt byl zamˇeˇren na anal´ yzu migraˇcn´ıch zkouˇsek, u ´ˇcinnosti ˇciˇstˇen´ı pouˇzit´e konstrukce a n´ asledn´ a verifikace v´ ysledk˚ u s vyuˇzit´ım metod matematick´eho modelov´an´ı, se zamˇeˇren´ım na anal´ yzu a prostorov´e vyuˇzit´ı pouˇzit´e konstrukce koˇrenov´e ˇcist´ırny ˇ odpadn´ıch vod. V pr˚ ubˇehu provozu koˇrenov´e ˇcist´ırny odpadn´ıch vod (KCOV) doch´az´ı k zar˚ ust´ an´ı vegetac´ı a tak´e ke zmˇenˇe hydraulick´ ych a transformaˇcn´ıch proces˚ u. T´ım ˇ se mˇen´ı i efektivita ˇciˇstˇen´ı KCOV v prostoru a ˇcase. Vzhledem k vyuˇzit´ı odliˇsn´eho filtraˇcn´ıho m´edia bylo doc´ıleno vyˇsˇs´ıho hydraulick´eho vyuˇzit´ı a n´aslednˇe i vyˇsˇs´ı u ´ˇcinnosti ˇciˇstˇen´ı. Z bezpeˇcnostn´ıch a zdravotn´ıch d˚ uvod˚ u, stejnˇe jako pro srovn´an´ı opakov´ an´ı byla vyuˇzita syntetick´a odpadn´ı voda, kterou byla simulov´ana odpadn´ı voda. Syntetick´ a odpadn´ı voda byla pˇripravena dle standardu OECD o odpadn´ıch vod´ach. Mezi sledovan´e parametry patˇrilo CHSK5, BSK5, NO2 , NO3 , PO4 , pH a hydraulick´ a vodivost. D´ ale byly provedeny migraˇcn´ı zkouˇsky za pouˇzit´ı slouˇceniny bromu. Kl´ıˇcov´ a slova: HYDRUS, koˇrenov´ a ˇcist´ırna, odpadn´ı voda, transformaˇcn´ı procesy

ˇ Cesk´ ˇ a zemˇedˇelsk´a univerzita v Praze, Kam´ Kontakt: Ing. Ondˇrej Huˇsek, KVHEM, FZP, yck´a 129, Praha 6 – Suchdol, 165 21, [email protected]

9

HYDROMODE 2013

Citlivostn´ı anal´ yza geologick´ ych parametr˚ u ovlivˇ nuj´ıc´ı bezpeˇ cnost hlubinn´ eho u ´ loˇ ziˇ stˇ e vyhoˇ rel´ eho jadern´ eho paliva Josef Chudoba Abstrakt Pˇri hodnocen´ı bezpeˇcnosti hlubinn´eho u ´loˇziˇstˇe vyhoˇrel´eho jadern´eho paliva (d´ale ´ HU) [1] je nutn´e prok´ azat v dlouhodob´em horizontu jeho bezpeˇcnost, a pˇredevˇs´ım ˇze nedojde k ohroˇzen´ı biosf´ery radioaktivn´ımi l´atkami. Pomoc´ı geolog˚ u byl vypracov´an model hypotetick´e oblasti (melechovsk´ y masiv), kter´ y popisuje jej´ı geologick´e (38 druh˚ u hornin s odliˇsnou hydraulickou vodivost´ı v z´avislosti na hloubce) a hydrogeologick´e parametry [2]. Model m´a plochu asi 100 km2 , hloubku do -600m a byl matematicky vys´ıt’ov´ an 37 000 elementy. Proudˇen´ı podzemn´ı vody a transport l´atek se urˇcuje pomoc´ı softwaru Flow123D [3], kter´ y je vyvinut na Technick´e univerzitˇe v Liberci. Software umoˇzn ˇuje v´ ypoˇcet proudˇen´ı a transportu na 3D geometrii oblasti, ˇc´ımˇz se odliˇsuje od obdobn´ ych softwar˚ u. V´ ysledkem u ´lohy je stanoven´ı koncentrace transportovan´ ych l´atek na jednotliv´ ych elementech v oblasti v z´ avislosti na ˇcase, kter´e se zobraz´ı bud’ graficky, nebo ve formˇe map. Nev´ yhodou modelu je, ˇze vˇsechny vstupn´ı parametry jsou deterministick´e [4]. Tento probl´em se snaˇz´ı vyˇreˇsit prov´adˇen´e citlivostn´ı anal´ yzy. Bud’ zmˇenou vstupn´ıch parametr˚ u, nebo pomoc´ı metody Monte Carlo [5]. Citlivostn´ı anal´ yza zmˇenou vstupn´ıch parametr˚ u spoˇc´ıv´a na definovan´e zmˇenˇe urˇcit´ ych vstupn´ıch parametr˚ u, jako jsou hydraulick´a vodivost jednotliv´ ych typ˚ u hornin, rozevˇren´ı puklin, porozita a sorpˇcn´ı parametry transportovan´ ych l´atek. T´ım se vytvoˇr´ı sada nov´ ych u ´loh, jejichˇz transport se n´aslednˇe vypoˇcte. V´ ysledky koncentrac´ı r˚ uzn´ ych radionuklid˚ u na urˇcit´e podoblasti (povrchov´e elementy, urˇcit´ y element, oblast) v z´ avislosti na ˇcase se vz´ajemnˇe porovnaj´ı. N´aslednˇe se stanov´ı ty parametry (hydraulick´ a vodivost urˇcit´e horniny nebo pukliny, rozevˇrenost puklin, porozita a sorpˇcn´ı parametry), kter´e nejv´ıce ovlivˇ nuj´ı hodnotu koncentrace na dan´e podoblasti. Tyto parametry je nutn´e sledovat, protoˇze lze z nich zjistit ty, kter´e mohou nejv´ıce ovlivˇ novat transport l´ atek pˇri jak´ekoliv zmˇenˇe geologick´ ych parametr˚ u. Citlivostn´ı anal´ yza metodou Monte Carlo je zaloˇzena na definovan´ ych zmˇen´ach vstupn´ıch parametr˚ u, u kter´ ych se pˇredpokl´ad´a jejich stochastiˇcnost. V tomto pˇr´ıpadˇe je nutn´e zn´ at stˇredn´ı hodnotu, rozptyl a typ pˇredpokl´adan´eho statistick´eho rozdˇelen´ı, kter´ y popisuje dan´ y parametr. Nov´e vstupn´ı parametry u ´lohy se definuj´ı pomoc´ı gener´ator˚ u n´ ahodn´ ych ˇc´ısel, kde se pouˇzije typ rozdˇelen´ı, stˇredn´ı hodnota a rozptyl parametru. Nov´ a u ´loha obsahuje odliˇsn´e vstupn´ı parametry od sv´e p˚ uvodn´ı u ´lohy. Vytvoˇren´ım sad u ´loh, kde kaˇzd´ a m´a zmˇenˇen´e vstupn´ı parametry, a jejich n´asledn´ ym vypoˇcten´ım se z´ısk´ a mnoˇzina rozd´ıln´ ych v´ ysledk˚ u koncentrace radionuklid˚ u na jednotliv´ ych elementech v oblasti. Z v´ ysledk˚ u lze stanovit statistick´e rozloˇzen´ı koncentrac´ı na urˇcit´em elementu (podoblasti) v z´avislosti na ˇcase a n´aslednˇe zjistit pravdˇepodobnost, s jakou bude pˇrekroˇcena na dan´em elementu (podoblasti) kritick´a koncentrace. Dalˇs´ım zp˚ usobem jak interpretovat v´ ysledky je urˇcit kvantil, a sledovat na vybran´ ych elementech koncentraci l´atky. Obdobnˇe lze vizualizovat v´ ysledky do formy map bud’ povrchov´ ych element˚ u, nebo element˚ u s urˇcitou nadmoˇrskou v´ yˇskou.

10

HYDROMODE 2013

V r´ amci pˇr´ıspˇevku bude pops´ana hypotetick´a oblast melechovsk´eho masivu a vysvˇetlen postup pˇri tvorbˇe citlivostn´ı anal´ yzy na jej´ım re´aln´em pˇr´ıkladu. Budou uvedeny re´ aln´e v´ ysledky, kter´e dokumentuj´ı potˇrebnost ˇreˇsit danou problematiku. Kl´ıˇcov´ a slova: hlubinn´e u ´loˇziˇstˇe vyhoˇrel´eho jadern´eho paliva, melechovsk´y masiv, Flow123D, citlivostn´ı anal´yza, Monte Carlo

Literatura: [1] www.surao.cz [2] Rukaviˇckov´ a L. et al.: Pˇr´ıprava vstupn´ıch geologick´ych dat (v ˇsirˇs´ım slova smyslu) pro matematick´e modelov´ an´ı transportu a geochemick´e interakce v horizontu stovek tis´ıc˚ u let (DZZ 4.2.), d´ılˇc´ı z´avˇereˇcn´ a ´ vyhoˇrel´eho jadern´eho paliva a vysoce zpr´ ava projektu V´ yzkum proces˚ u pole vzd´alen´ ych interakc´ı HU ” ˇ aktivn´ıch odpad˚ u.“ CGS Praha, 2008, 42 s. [3] http://www.nti.tul.cz/cz/Hydra/flow123d/#Aktu.C3.A1ln.C3.AD konfigurace a verze ˇ [4] Maryˇska J., Hokr M., Kr´ alovcov´ a J., Sembera J.: Modelov´ an´ı transportn´ıch proces˚ u v horninov´em prostˇred´ı, Technick´ a univerzita v Liberci, 2010, ISBN 978-80-7372-571-6 [5] Chudoba J.: Citlivostn´ı anal´yza vstupn´ıch parametr˚ u pˇri modelov´ an´ı transportu kontaminant˚ u v hypotetick´e lokalitˇe hlubinn´eho u ´loˇziˇstˇe, Zpr´ava projektu BPMAT, Liberec 2010, 83 s. ˇ e republiky, Podˇekov´ an´ı: Tento pˇr´ıspˇevek byl vytvoˇren s finanˇcn´ı podporou Technologick´e agentury Cesk´ projekt ˇc´ıslo TA01021331 – V´ yvoj modelovac´ıch n´astroj˚ u predikce rozvoje THC proces˚ u a jejich vlivu na migraci radionuklid˚ u v geosf´eˇre. ´ Kontakt: Ing. Josef Chudoba, Ph.D., Ustav pro nanomateri´aly, pokroˇcil´e technologie a inovace, Technick´ a univerzita v Liberci, Studentsk´ a 1402/2, Liberec, 461 17, [email protected]

11

HYDROMODE 2013

Porovn´ an´ı tˇ r´ı metod stanoven´ı nasycen´ e hydraulick´ e vodivosti v eluvi´ aln´ı vybˇ elen´ e vrstvˇ e podzolov´ e p˚ udy ˇ na lokalitˇ e um´ıstˇ en´ e v centr´ aln´ı ˇ c´ asti NP Sumava Luk´aˇs Jaˇcka, Jirka Pavl´asek Abstrakt Nasycen´ a hydraulick´ a vodivost (Ks) je d˚ uleˇzit´ ym vstupn´ım parametrem do fyzik´alnˇe zaloˇzen´ ych hydrologick´ ych a hydropedologick´ ych model˚ u. Znalost hodnot Ks je kl´ıˇcov´ a pro ˇradu inˇzen´ yrsk´ ych u ´loh (z´avlahy, odvodnˇen´ı, pr˚ usaky hr´az´ı, stanoven´ı efektivn´ıho deˇstˇe). Existuje ˇrada ˇsiroce pouˇz´ıvan´ ych a dobˇre zaveden´ ych metod mˇeˇren´ı Ks. R˚ uzn´e metody vˇsak vedou k rozd´ıln´ ym v´ ysledk˚ um a nav´ıc porovn´an´ı metod vykazuj´ı rozd´ıln´e trendy v z´avislosti na p˚ udn´ıch vlastnostech. Ks patˇr´ı mezi nejobt´ıˇznˇeji mˇeˇriteln´e charakteristiky p˚ udn´ıho prostˇred´ı a vykazuje vysokou prostorovou, ˇcasovou a experiment´ aln´ı variabilitu. V tomto pˇr´ıspˇevku je prezentov´ano porovn´an´ı tˇr´ı zn´am´ ych a odliˇsn´ ych metod: Geulphsk´ y permeameter (GP), jednov´alcov´ y infiltrometr (SR) a laboratorn´ı permeameter (LP) pouˇzit´ y k mˇeˇren´ı neporuˇsen´ ych p˚ udn´ıch vzork˚ u. Tyto metody jsou porovn´ any ve specifick´ ych a hydrologicky v´ yznamn´ ych podm´ınk´ach horsk´ ych podzol˚ u. Z d˚ uvodu sn´ıˇzen´ı vlivu prostorov´e variability byl odhad Ks proveden pro jednu v´ yraznˇe odliˇsnou vybˇelenou podzolovou vrstvu a na jedn´e lokalitˇe. Hodnoty geometrick´ ych pr˚ umˇer˚ u obdrˇzen´e tˇremi testovan´ ymi metodami byly n´asleduj´ıc´ı: GP −6 −1 −6 −1 4.41 × 10 ms , SR - 3.20 × 10 ms , LP - 7.09 × 10−6 ms−1 . Pr˚ umˇern´e hodnoty z´ıskan´e poln´ımi metodami nebyly statisticky odliˇsn´e. Pr˚ umˇern´e hodnoty mˇeˇren´e LP byly vyˇsˇs´ı, z hydropedologick´eho hlediska vˇsak tento rozd´ıl nebyl v´ yrazn´ y. Vyˇsˇs´ı hodnoty mˇeˇren´e s pouˇzit´ım LP mohou b´ yt vysvˇetleny vyˇsˇs´ım stupnˇem nasycen´ı vzork˚ u, eliminac´ı vlivu uzavˇren´eho vzduchu v p´orech a preferenˇcn´ım proudˇen´ım v umˇel´ ych a pˇr´ırodn´ıch makrop´ orech (vytvoˇren´ ych napˇr´ıklad pˇri odbˇeru vzork˚ u, ˇcinnost´ı pedofauny nebo koˇreny rostlin). Pouˇzit´e metody jsou zaloˇzen´e na rozd´ıln´e geometrii proudˇen´ı a liˇs´ı se tak´e vzorkovac´ım objemem. Podobnost mˇeˇren´ ych pr˚ umˇern´ ych hodnot m˚ uˇze b´ yt zp˚ usobena izotropi´ı Ks v mˇeˇren´em p˚ udn´ım horizontu. Kl´ıˇcov´ a slova: ter´enn´ı mˇeˇren´ı, laboratorn´ı mˇeˇren´ı, horsk´e podzoly, lesn´ı p˚ udy, hydraulick´e vlastnosti, porovn´ an´ı rozd´ıln´ych metod

ˇ Cesk´ ˇ a zemˇedˇelsk´a univerzita v Praze, Kam´ Kontakt: Ing. Luk´ aˇs Jaˇcka, KVHEM, FZP, yck´a 129, Praha 6 – Suchdol, 165 21, [email protected]

12

HYDROMODE 2013

Program Agros2D a jeho pouˇ zit´ı pro modelov´ an´ı v hydrologii Pavel Karban, Pavel K˚ us Abstrakt Agros2D je open-source projekt vyv´ıjen´ y na katedˇre teoretick´e elektrotechniky fakulty elektrotechnick´e Z´ apadoˇcesk´e univerzity v Plzni. Jeho c´ılem je zpˇr´ıstupnit modern´ı numerick´e algoritmy vyv´ıjen´e v akademick´em prostˇred´ı pro pouˇzit´ı v ˇsirok´e ˇsk´ale inˇzen´ yrsk´ ych aplikac´ı. V´ ypoˇcetn´ı j´adro programu je zaloˇzeno na knihovnˇe Hermes, kter´ a implementuje hp-adaptivn´ı metodu koneˇcn´ ych prvk˚ u, kˇrivoˇcar´e elementy, pouˇzit´ı v´ıce s´ıt´ı a m´ a ˇradu dalˇs´ıch unik´atn´ıch vlastnost´ı. Program Agros2D je zamˇeˇren na ˇreˇsen´ı neline´ arn´ıch multifyzik´ aln´ıch u ´loh a to nejenom v oblasti elektrotechnick´eho modelov´ an´ı. Prezentace bude zamˇeˇrena na sezn´amen´ı s vlastnostmi programu a jeho pouˇzit´ım pro ˇreˇsen´ı nˇekolika vybran´ ych u ´loh od n´avrhu geometrie, definici materi´al˚ u a tvorbu s´ıtˇe aˇz po zpracov´ an´ı z´ıskan´eho ˇreˇsen´ı. V z´avˇeru budou pˇredvedeny prvn´ı ˇc´asteˇcn´e v´ ysledky z modulu urˇcen´eho pro ˇreˇsen´ı Richardsovy rovnice, jehoˇz v´ yvoj byl pr´avˇe zapoˇcat. Kl´ıˇcov´ a slova: h a hp adaptivita, Hermes knihovna, hanging nodes

Kontakt: doc. Ing. Pavel Karban, Ph.D., Fakulta elektrotechnick´a, Z´apadoˇcesk´a univerzita v Plzni, Univerzitn´ı 26, 306 14 Plzeˇ n, [email protected]

13

HYDROMODE 2013

An Application of the Schwarz Domain Decomposition Method on the Nonlinear Richards Equation Problem Michal Kur´aˇz, Petr Mayer Abstrakt Modeling of the transport processes in a vadose zone is an important role for predicting the reactions of soil biotopes to anthropogenic activity, e.g. modeling the contaminant transport, effect of soil water regime to changes in soil structure and composition, etc. The water flow is governed by Richards equation, the constitutive laws are typically supplied by van Genuchten’s model, that could be understood as a pore size distribution function. Certain material with dominantly uniform pore sizes (e.g. coarse-grained material) could exhibit ranges of the constitutive function values within several orders of magnitude, possibly beyond the computer real numbers length. And thus the numerical approximation of Richards equation often requires solving the systems of equations that cannot be solved on a computer arithmetic. An appropriate decomposition of the domain into sub-domains that cover only a limited range of the constitutive function values, and that will adaptively change reflecting the time progress of the model, will enable an effective and reliable solution of this problem. This problem has been already partially treated in Kuraz et. al. [1]. This paper is focused to improving the performance of the nonlinear solver by locating the areas with abrupt changes in the solution. Kl´ıˇcov´ a slova: nonlinearities in Richards equation, Picard method, wetting front

Literatura: [1] Kuraz M., Mayer P., Havlicek V., Pech P.: Domain decomposition adaptivity for the Richards equation model. Computing, In Press. ˇ Cesk´ ˇ a zemˇedˇelsk´a univerzita v Praze, Kam´ Kontakt: Ing. Michal Kur´ aˇz, Ph.D., KVHEM, FZP, yck´a 129, Praha 6 – Suchdol, 165 21, [email protected]

14

HYDROMODE 2013

Vliv stoupaj´ıc´ı teploty vzduchu na extr´ emn´ı sr´ aˇ zkov´ e ud´ alosti Marta Mart´ınkov´a, Martin Hanel Abstrakt ˇ vypl´ Z anal´ yzy ˇcasov´ ych ˇrad z teplotn´ıch pozorovac´ıch stanic v CR yv´a, ˇze doch´az´ı ke zvyˇsov´ an´ı teploty vzduchu. D´ a se pˇredpokl´adat, ˇze v d˚ usledku tohoto jevu doch´az´ı ke zvyˇsov´ an´ı intensity a ˇcastˇejˇs´ımu v´ yskytu extr´emn´ıch sr´aˇzkov´ ych ud´alost´ı a s t´ım spojen´ ym ˇcastˇejˇs´ım v´ yskytem povodn´ı a zv´ yˇsen´ ym erozn´ım nebezpeˇc´ım. Z tzv. Clausius-Clapeyronovy rovnice (C-C) vypl´ yv´a, ˇze maxim´aln´ı obsah vlhkosti ve vzduchu stoup´ a pˇribliˇznˇe o 7 % na jeden stupeˇ n stoupaj´ıc´ı teploty. V posledn´ı dobˇe byly ale publikov´ any studie, kter´e uv´adˇej´ı pozorov´an´ı tzv. super C-C ˇsk´alov´an´ı, kter´e je zhruba dvakr´ at vˇetˇs´ı neˇz C-C. Super C-C je vysvˇetlov´ano v souvislosti se zv´ yˇsen´ ym v´ yskytem konvektivn´ıch sr´ aˇzek. ˇ jsou zde pouˇz´ıv´ana Pro v´ yzkum vlivu stoupaj´ıc´ı teploty na extr´emn´ı sr´aˇzky v CR data z pluviograf˚ u v ˇcasov´em kroku 10 min v obdob´ı od kvˇetna do z´aˇr´ı s d´elkou ˇcasov´e ˇrady minim´ alnˇe 30 let. Data jsou analyzov´ana pro kaˇzdou z 25 zkouman´ ych ˇ stanic zvl´ aˇst’ a d´ ale ve skupin´ ach pro z´apadn´ı a v´ ychodn´ı u ´zem´ı CR. Tato studie pouˇz´ıv´ a metodiku, kter´a navazuje na dˇr´ıve publikovan´e pr´ace. Nejprve jsou z´ısk´ any maxim´ aln´ı hodinov´e sr´aˇzky v tzv. vlhk´ ych dnech, tj. ve dnech kdy denn´ı sr´ aˇzky byly vyˇsˇs´ı neˇz 0,1 mm. Tyto hodnoty jsou n´aslednˇe pˇriˇrazeny do p´ar˚ u s odpov´ıdaj´ıc´ı pr˚ umˇernou denn´ı teplotou. Tyto p´ary jsou pak um´ıstˇeny do ˇsestn´acti skupin podle hodnoty pr˚ umˇern´e denn´ı teploty, tak aby ve skupin´ach byl stejn´ y poˇcet p´ar˚ u. Pro kaˇzdou skupinu je urˇcena pr˚ umˇern´a teplota a pr˚ umˇern´e sr´aˇzky. Vztahy mezi sr´ aˇzkami a teplotou jsou pak analyzov´any pomoc´ı line´arn´ı regrese zvl´aˇst’ pro teploty vzduchu do 10 °C a nad 10 °C. Analogick´ y postup je pak pouˇzit pro anal´ yzu vztah˚ u mezi sr´aˇzkami a teplotou rosn´eho bodu, tak aby mohly b´ yt posouzeny vztahy mezi extr´emn´ımi sr´aˇzkami a vlhkost´ı vzduchu. K v´ yˇse popsan´ ym p´ar˚ um je tak´e pˇriˇrazen typ poˇcas´ı z dan´eho dne, tak aby mohly b´ yt posouzeny vztahy mezi typy poˇcas´ı a v´ yskytem extr´emn´ıch sr´aˇzek. Kl´ıˇcov´ a slova: extr´emn´ı sr´ aˇzky, trend, teplota rosn´eho bodu, klimatick´ a zmˇena

ˇ Cesk´ ˇ a zemˇedˇelsk´a univerzita v Praze, Kam´ Kontakt: Mgr. Marta Mart´ınkov´ a, KVHEM, FZP, yck´a 129, Praha 6 – Suchdol, 165 21, [email protected]

15

HYDROMODE 2013

Vliv pˇ r´ıtomnosti tˇ eˇ zk´ ych kov˚ u nav´ azan´ ych na prachov´ eˇ c´ astice na mnoˇ zstv´ı chlorofylu v listech tˇ rtiny kˇ roviˇ stn´ı Eva Najnarov´a, Pavla Vachov´a Abstrakt V´ yznamn´ ym polutantem v ovzduˇs´ı jsou prachov´e ˇc´astice. Mohou absorbovat a pˇren´ aˇset kontaminuj´ıc´ı l´ atky jako jsou tˇeˇzk´e kovy. Usazen´e na vegetaci sniˇzuj´ı tok foton˚ u potˇrebn´ ych pro fotosynt´ezu, ovlivˇ nuj´ı r˚ ust a prosp´ıv´an´ı rostlin. Maj´ı nepˇr´ızniv´ y vliv nejen na vegetaci, ale i na lidsk´e zdrav´ı. Nejv´ıce kontaminovan´e rostliny se vyskytuj´ı v bl´ızkosti frekventovan´ ych silnic. Vzhledem k vysok´e pravdˇepodobnosti v´ yskytu byla jako reprezentativn´ı druh zvolena tˇrtina kˇroviˇstn´ı (Calamagrostis epigejos). Pro sbˇer dat byly vybr´ any dvˇe lokality. V kaˇzd´e lokalitˇe bylo odebr´ano 25 vzork˚ u. Z toho10 vzork˚ u pˇr´ımo u silnice, 10 vzork˚ u 50 metr˚ u od silnice. Posledn´ıch 5 vzork˚ u bylo odebr´ ano v lokalitˇe vzd´ alen´e od komunikace tak, aby nebyla zasaˇzena impakty tuh´ ych zneˇcist’uj´ıc´ıch l´ atek a tyto sbˇery byly pouˇzity jako kontroln´ı vzorek. Vzorky byly uloˇzeny do litrov´ ych lahv´ı a pˇrid´ana destilovan´a voda. V´ yluh odpov´ıdaj´ıc´ı prachov´ ym ˇc´ astic´ım, v r˚ uzn´e m´ıˇre fixovan´ ych na povrchu rostlin, byl analyzov´an pomoc´ı AAS (atomov´ a absorpˇcn´ı spektrometrie). Je to jedna z nejrozˇs´ıˇrenˇejˇs´ıch analytick´ ych metod, kter´ a vyuˇz´ıv´ a jako analytickou vlastnost absorpci z´aˇren´ı voln´ ymi atomy sle´ dovan´eho elementu. Ubytek prim´arn´ıho z´aˇren´ı je m´ırou koncentrace voln´ ych atom˚ u prvku, kter´ y z´ aˇren´ı absorboval. Obsah chlorofylu v listech byl stanovov´an spektrometricky. Listy z jednotliv´ ych rostlin byly extrahov´any v dimethylsulfoxidu. Vznikl´e v´ yluhy byly zmˇeˇreny spektrofotometrem pˇri vlnov´ ych d´elk´ach 480, 649, 665 a 750 nm. Z´ıskan´ a data byla statisticky vyhodnocov´ana za pomoci DCA, One-way ANOVA, Tukey HSD test a line´ arn´ı regresn´ı anal´ yzy. Kl´ıˇcov´ a slova: prachov´e ˇca ´stice, AAS, chlorofyl

ˇ Cesk´ ˇ a zemˇedˇelsk´a univerzita v Praze, Kam´ Kontakt: Ing. Eva Najnarov´ a, KVHEM, FZP, yck´a 129, Praha 6 – Suchdol, 165 21, [email protected]

16

HYDROMODE 2013

ˇ dle Zmˇ eny ve sr´ aˇ zkov´ ych u ´ hrnech na u ´ zem´ı CR nov´ ych simulac´ı glob´ aln´ıch klimatick´ ych model˚ u Alena Pavl´askov´a, Martin Hanel Abstrakt Hodnocen´ı dlouhodob´ ych zmˇen charakteristik klimatu, jako jsou napˇr. zmˇeny ve v´ yskytu extr´emn´ıch sr´ aˇzkov´ ych ud´alost´ı, je d˚ uleˇzit´ ym procesem, jehoˇz v´ ysledky mohou b´ yt d´ ale pouˇzity jako vstupy do hydrologick´ ych model˚ u a tud´ıˇz slouˇzit pro hodnocen´ı hydrologick´e bilance, pr˚ utok˚ u, povodˇ nov´ ych rizik nebo ˇreˇsen´ı problematiky sucha v mˇeˇr´ıtku jednotliv´ ych povod´ı. Novou metodou pro vyhodnocen´ı dlouhodob´ ych zmˇen v datech sr´aˇzkov´ ych u ´hrn˚ u a teplot dle simulac´ı glob´ aln´ıch klimatick´ ych model˚ u je pokroˇcil´a pˇr´ır˚ ustkov´a metoda (Advanced Delta Change Method) vyvinuta na Holandsk´em meteorologick´em u ´stavu. Pokroˇcil´ a pˇr´ır˚ ustkov´ a metoda je zaloˇzena na principu neline´arn´ı transformace historick´ ych dat dle v´ ystup˚ u klimatick´ ych model˚ u. Bere v u ´vahu jak prostorovou tak ˇcasovou variabilitu v´ yskytu extr´emn´ıch sr´aˇzkov´ ych ud´alost´ı. Dalˇs´ı v´ yhodou pokroˇcil´e pˇr´ır˚ ustkov´e metody je vyuˇzit´ı hodnot 90%, 60% kvantilu a m´ıru pˇrekroˇcen´ı 90% kvantilu sr´ aˇzkov´ ych u ´hrn˚ u, kter´e l´epe vystihuj´ı extremitu sr´aˇzkov´ ych ud´alost´ı, oproti klasick´e pˇr´ır˚ ustkov´e metodˇe, kter´a vyuˇz´ıvala pouze pr˚ umˇern´e hodnoty sr´aˇzkov´ ych u ´hrn˚ u. Pro tuto studii byla vyuˇzita historick´a data 1-denn´ıch sr´aˇzkov´ ych u ´hrn˚ u z meteorologick´ ych stanic z ˇcasov´e periody 35 let (1961–1995) interpolovan´a do praviˇ ve 131 v´ deln´e s´ıtˇe pokr´ yvaj´ıc´ı u ´zem´ı CR ypoˇcetn´ıch buˇ nk´ach o rozmˇeru 25×25 km. Transformace byla provedena dle posledn´ıch simulac´ı glob´aln´ıch klimatick´ ych model˚ u z projektu CMIP5 (Coupled Model Intercomparison Project Phase 5) pro dvˇe ˇcasov´e periody – bl´ızkou (2021–2050) a vzd´alenou budoucnost (2071–2100). Glob´aln´ı klimatick´e modely byly simulov´any dle ˇctyˇr r˚ uzn´ ych hodnot radiaˇcn´ıho p˚ usoben´ı vyj´adˇren´eho pomoc´ı reprezentativn´ıch trajektori´ı koncentrac´ı radiaˇcn´ıho p˚ usoben´ı v roce 2100, tzv. Representative Concentration Pathways (RCPs) – 2.6, 4.5, 6.0 a 8.5 W/m2 . Jedn´ a se o nov´ y pˇr´ıstup simulace glob´aln´ıch klimatick´ ych model˚ u, kdy jsou vytvoˇreny reprezentativn´ı koncentraˇcn´ı trajektorie hlavn´ıch radiaˇcn´ıch faktor˚ u ovlivˇ nuj´ıc´ı klimatickou zmˇenu – emise a koncentrace sklen´ıkov´ ych plyn˚ u, koncentrace zneˇciˇst’uj´ıc´ıch l´ atek v ovzduˇs´ı a zmˇeny ve vyuˇzit´ı krajiny. Transformace historick´ ych dat byla provedena pomoc´ı 30 glob´aln´ıch klimatick´ ych ’ model˚ u, celkovˇe tedy pro 382 simulac´ı pro r˚ uzn´e hodnoty RCP. Pravideln´a s´ıt simulac´ı glob´ aln´ıch klimatick´ ych model˚ u byla v menˇs´ım rozliˇsen´ı neˇz s´ıt’ historick´ ych dat. Proto byla historick´ a data transformov´ana pomoc´ı spoleˇcn´e s´ıtˇe pouˇz´ıvan´e pro ˇ bylo v´ glob´aln´ı modely a cel´e u ´zem´ı CR yslednˇe pokryto pouze ˇsesti v´ ypoˇcetn´ımi buˇ nkami o rozmˇeru 1.25° zemˇepisn´e ˇs´ıˇrky a 2° zemˇepisn´e d´elky. Pro v´ ysledn´e porovn´ an´ı a hodnocen´ı zmˇeny sr´aˇzkov´ ych u ´hrn˚ u bylo vybr´ano ˇctrn´act model˚ u (28 simulac´ı) zahrnuj´ıc´ı simulace pro vˇsechny ˇctyˇri hodnoty RCP. Byly hodnoceny zmˇeny v sez´ onn´ıch a roˇcn´ıch pr˚ umˇerech 1-denn´ıch sr´aˇzkov´ ych u ´hrn˚ u, zmˇeny maxim´ aln´ıch 1-denn´ıch sr´aˇzkov´ ych u ´hrn˚ u v r´amci jednotliv´ ych sez´on i rok˚ u.

17

HYDROMODE 2013

Kl´ıˇcov´ a slova: pokroˇcil´ a pˇr´ır˚ ustkov´ a metoda, CMIP5, RCP, klimatick´ a zmˇena

ˇ Cesk´ ˇ a zemˇedˇelsk´a univerzita v Praze, Kam´ Kontakt: Ing. Alena Pavl´ askov´ a, KVHEM, FZP, yck´a 129, Praha 6 – Suchdol, 165 21, [email protected]

18

HYDROMODE 2013

Model vodn´ı bilance jezera Chabaˇ rovice (Milada) ˇ ıha Jakub R´ Abstrakt V pˇr´ıspˇevku bude pˇribl´ıˇzena problematika v´ ypoˇctu vodn´ı bilance jezera Chabaˇrovice (Milada), kter´e vzniklo hydrickou rekultivac´ı zbytkov´e j´amy po tˇeˇzbˇe hnˇed´eho uhl´ı. Zvl´ aˇstn´ı d˚ uraz bude kladen na obdob´ı samotn´eho napouˇstˇen´ı jezera (2001 2010), kdy bylo jezero bezodtok´e. Model vodn´ı bilance m´ a fungovat v r´amci Informaˇcn´ıho syst´emu pro podporu rozhodov´ an´ı o vyuˇzit´ı krajiny po rekultivaci, v´ ypoˇcty a interpretace v´ ysledk˚ u tak mus´ı prob´ıhat automaticky nad datab´az´ı. Pro kvalitu v´ ystup˚ u je kl´ıˇcov´ a co moˇzn´a nejpˇresnˇejˇs´ı reprezentace objektu jezera, tvorbˇe jeho DEM je tedy tˇreba vˇenovat n´aleˇzitou p´eˇci. DEM n´aslednˇe slouˇz´ı k v´ ypoˇctu plochy hladiny jezera a jeho objemu z mˇeˇren´e k´oty hladiny. Nejvˇetˇs´ı nezn´ amou v bilanci jezera je pˇr´ıtok z vlastn´ıho povod´ı. Tento prvek bilance bude modelov´ an pomoc´ı CN kˇrivek. V´ ystup modelu m˚ uˇze m´ıt ˇsirok´e vyuˇzit´ı napˇr´ıklad jako vstup pro model kvality vody v jezeˇre. Lze z nˇej tak´e vyj´ıt pˇri snaze predikovat, nebude-li jezero v pˇr´ıpadˇe moˇzn´e klimatick´e zmˇeny trpˇet nedostakem vody. Kl´ıˇcov´ a slova: vodn´ı bilance, rekultivace, informaˇcn´ı syst´em

ˇ e republiky Podˇekov´ an´ı: Tato pr´ ace byla podpoˇrena Ministerstvem ˇskolstv´ı, ml´adeˇze a tˇelov´ ychovy Cesk´ v r´ amci projektu SGS ˇc´ıslo 78001/115 Technick´e univerzity v Liberci. ˇ ıha, Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborov´ Kontakt: Ing. Jakub R´ ych studi´ı, Technick´a univerzita v Liberci, Studentsk´ a 1402/2, Liberec, 461 17, [email protected]

19

HYDROMODE 2013

Bouˇ rky v ˇ cesk´ ych zem´ıch A.D. 1783 v historick´ em dokument´ arn´ım z´ aznamu Jana Soukupov´a Abstrakt Rok 1783 byl podivuhodn´ y sledem pˇr´ırodn´ıch ud´alost´ı. Pˇr´ıspˇevek je zamˇeˇren na poˇc´atek l´eta 1783, kter´ y pˇrinesl do Evropy neb´ yvale tepl´e poˇcas´ı, sucho a katastrofick´e bouˇrky se vˇsemi dopady – silnou aktivitou blesk˚ u a n´asledn´ ymi poˇz´ary, kroupami, vˇetrem a m´ıstn´ımi z´ aplavami. Teploty i bouˇrkov´e ud´alosti zes´ılila puklinov´a erupce sopky Laki na Islandu, kter´ a zaˇcala 8. ˇcervna roku 1783. Oblak jej´ıch zplodin proˇsel Evropou a zmˇenil chemick´e a mikrofyzik´aln´ı vlastnosti ovzduˇs´ı. O mnoha ud´alostech A.D. 1783 existuj´ı z´ aznamy ve velmi cenn´ ych dokument´arn´ıch pramenech jako jsou kroniky a osobn´ı den´ıky. Bouˇrky nejsou v naˇsich kraj´ıch zvl´aˇstˇe v letn´ım obdob´ı neobvykl´e. V dokument´ arn´ıch z´ aznamech se tedy o nich doˇcteme pouze v pˇr´ıpadech, kdy jsou nˇeˇc´ım pro pozorovatele v´ yznamn´e – svou ˇcetnost´ı v dan´em obdob´ı, silnou bleskovou aktivitou, ˇskodami v podobˇe zap´alen´ı bleskem, zabit´ı dobytka, kroupami ˇci m´ıstn´ımi povodnˇemi, vˇetrem ale hlavnˇe pokud pˇri bouˇrk´ach pˇriˇsel o ˇzivot ˇclovˇek. Pro struˇcnost uv´ ad´ım pouze nˇekter´e ˇcesk´e z´aznamy. Latinsky zaznamenal pr˚ ubˇeh poˇcas´ı kolem roku 1783 Karel Bernard Hein, far´aˇr v Hodonic´ıch. Tak´e u nˇeho najdeme z´aznamy o bouˇrk´ ach, napˇr´ıklad v noci z 22. na 23. ˇcervenec, spojenou na Znojemsku i se siln´ ym pˇr´ıvalem deˇstˇe. Celkem Hein uv´ad´ı 17 dn˚ u s bouˇrkami na Znojemsku od ˇcervna do srpna 1783. Dalˇs´ım pˇr´ıkladem skvˇel´eho lidov´eho den´ıku jsou z´apisky, kter´e jsem nalezla v datab´ azi urb´ ann´ı historiografie Moravy, autorem je obuvnick´ y mistr ˇ ˇ Simon Spaˇcek: V tom roce v mˇes´ıci juni a juli skoro 4 t´ydnˇe byly velik´e stˇriˇzahy ” jako mlhy ve dne v noci, takˇze slunce m´ alo sv´ıtilo, takˇze p˚ ul druh´e hodiny po v´ychodu a 2 hodiny pˇred z´ apadem nebylo vidˇet a mˇes´ıc byl tmav´y a ˇcerven´y. Taky z toho lidi mnoho soudili a taky velik´e bouˇrky a hromobit´ı byly. A nejv´ıce k Holomouci se to t´ ahlo a mnoho lid´ı pobilo. U n´ as v Pˇrerovˇe dne 12. juli taky do dvou dom˚ u udeˇrilo na Kopci, do V´ıtˇezov´yho pod podom´ı a na Doln´ım Rynku do Pauperov´yho, tam ale 4 lidi otˇreˇstil, ale nezap´ alil.“ Zn´ am´e jsou pamˇeti autora Jana Frantiˇska Vav´aka, lidov´eho p´ısm´aka a spisovatele. Bouˇrky jmenuje ˇcastˇeji, vybrala jsem z´apisek, t´ ykaj´ıc´ı se 4. ˇcervence: Na den podivn´eho rodiˇce a patrona naˇseho sv. Prokopa, bouˇrka v tˇech mlh´ ach pˇriˇsla ” a z n´ı hrom ve vsi Lstiboˇri do chalupy Hr´ azsk´yho udeˇril, od ˇcehoˇz t´yˇz Hr´ azsk´y - hospoda - a Dorota Vav´ akov´ a, po m´em bratru Jiˇr´ım Vav´ akovi, vdova, vyhoˇreli. V tyto dny veˇrejnˇe z Prahy (kamˇzto vˇsechny vrchnosti poznamen´ an´ı od hroma zabit´ych lid´ı daly) prohl´ aˇseno jest, ˇze jiˇz od jara aˇz do posledn´ıho ˇcervna 416 osob v cel´e zemi od toho Boˇz´ıho posla zachv´ aceno bylo. V sam´em kouˇrimsk´em kraji, jeˇz nejmenˇs´ı jest, 50 osob zabit´ych se poˇc´ıt´ a. Ohˇ n˚ u hromov´ych onde i onde zhusta se stalo.“ Lidov´a kronika ˇ rodiny Sebest˚ u z Klatovsk´eho kraje popisuje bouˇre v roce 1783 takto: L´eta 1783, 29 ” juni povstalo velmi straˇsliv´e povˇetˇr´ı, kter´e dosti tvrdˇe srdce k strachu pˇriv´esti muselo, menovitˇe na sv. Petra a Pavla zaˇcalo se tak lejt, jak by vˇedrem lil, pˇritom takov´e hromobit´ı a bouˇr v jednom kuse od hodiny s poledni aˇz do veˇcera trvala, tak ˇze v´ıce neˇz-li stokr´ at hrom uˇcinil, pˇritom uhodil do staroˇzitn´eho kostela svat´yho Vojtˇecha, kde 12 cent´yˇr˚ u prachu leˇzelo pro bezpeˇc´ı, ˇze tam ˇz´ adn´y oheˇ n nemoh, takov´y zap´ alil od toho cel´y dosti pevn´y kostel aˇz do gruntu rozhozen.“ Historick´e popisy Klatov se skuteˇcnˇe

20

HYDROMODE 2013

zmiˇ nuj´ı o stˇreln´em prachu, schovan´em v kryptˇe kostela a jeho v´ ybuchu. Zm´ınka o katastrofˇe v Klatovech je dokonce i v anglick´ ych novin´ach Gentleman´s Magazine, mˇesto je tam jmenov´ ano Klattau a nesouhlas´ı mˇes´ıc ud´alosti, nicm´enˇe jde o jednu a tu samou ud´ alost: The city of Klattow, in Germany, on the 29th of May was ” thrown into the utmost dread. The lighting fell upon the church of st. Albert, set fire to the powder magazine, and totally destroyed the church of st. John, with the houses round it.“ Pˇri p´ atr´ an´ı ve star´ ych kronik´ach jsem objevila dalˇs´ı pˇr´ıpad nesm´ırnˇe sugestivn´ıho popisu bouˇrek : Roku 1783 na den Svat´ych Apoˇstol˚ u Petra a Pavla, ” tj. dne 29. Juny okolo 3 hodiny z poledne stala jest se such´ a bouˇrka ve kter´e B˚ uh to neˇstˇest´ı na Mˇesteˇcko Zahr´ adku dopustil, ˇze v t´e sam´e (ˇcehoˇz B˚ uh uchovej) udeˇril Hrom do zdejˇs´ı Hospody po doln´ı stranˇe tam zap´ alil, shoˇrelo to cel´e doln´ı staven´ı pak n´ asleduj´ıc´ı...“ Jedn´ a se o rukopisnou kroniku zaloˇzenou na poˇc´atku 19. stolet´ı. Autory je nˇekolik p´ısaˇr˚ u – pouze jeden se v textu zaznamenal: Frantiˇsek Kostka. Pˇri proˇc´ıt´ an´ı u ´ˇzasn´ ych historick´ ych z´aznam˚ u ˇclovˇek poc´ıt´ı u ´ctu k prost´ ym kronik´aˇr˚ um, p´ısm´ak˚ um a uˇcenc˚ um, kteˇr´ı se chopili pera a d˚ uleˇzit´e momenty podivuhodn´eho l´eta 1783 zaznamenali. Je nutno si uvˇedomit, co pˇrinesly takov´eto katastrofy prost´emu lidu – strach, materi´ aln´ı ˇskody a mnohdy pak b´ıdu a nedostatek, pokud shoˇrel d˚ um ˇci u ´roda. Nejhorˇs´ı byly ztr´ aty na lidsk´ ych ˇzivotech. Z´avˇerem je nutn´e se zamyslet, co by se stalo dnes po tak rozs´ ahl´e vulkanick´e erupci. Jsme velmi zraniteln´ı, pro pˇr´ıklad – v roce 2010 sopka Eyjafjallaj¨ okull ochromila leteck´ y provoz nad Atlantikem a nad Evropou a zp˚ usobila miliardov´e ˇskody. Pˇritom patˇrila k mal´ ym erupc´ım. Vulkanick´a ud´alost tak rozs´ ahl´ a jako Laki by znamenala nejen zastaven´ı leteck´e dopravy, ale tak´e ohroˇzen´ı obyvatel, ztr´ aty v zemˇedˇelstv´ı, obchodu, tis´ıce pojistn´ ych ud´alost´ı pokud by ji doprov´ azely ˇziveln´e katastrofy v podobˇe bouˇr´ı, krupobit´ı a z´aplav a pravdˇepodobnˇe by byly i ztr´ aty nejhorˇs´ı – na lidsk´ ych ˇzivotech. Nejsme a ani nem˚ uˇzeme b´ yt na tuto ud´alost dostateˇcnˇe pˇripraveni. Kl´ıˇcov´ a slova: Laki, vysok´e teploty, bouˇrky, dokument´ arn´ı prameny, kroniky

ˇ Cesk´ ˇ a zemˇedˇelsk´a univerzita v Praze, Kam´ Kontakt: Ing. Jana Soukupov´ a, KVHEM, FZP, yck´a 129, Praha 6 – Suchdol, 165 21, [email protected]

21

HYDROMODE 2013

Anal´ yza ˇ casoprostorov´ e korelace mˇ es´ıˇ cn´ıch sr´ aˇ zkov´ ych u ´ hrn˚ u v mˇ eˇ r´ıtku Kr´ alov´ ehradeck´ eho kraje Vojtˇech Svoboda Abstrakt Prostorov´ a korelaˇcn´ı struktura sr´aˇzkov´ ych pol´ı je d˚ uleˇzitou vstupn´ı informac´ı pro ˇradu hydrologick´ ych a meteorologick´ ych aplikac´ı. V mˇes´ıˇcn´ım ˇcasov´em mˇeˇr´ıtku je prostorov´ a korelaˇcn´ı struktura sr´ aˇzkov´ ych u ´hrn˚ u d˚ uleˇzit´a zejm´ena pro potˇreby v´ yzkumu zmˇeny klimatu, pro monitorov´ an´ı moˇzn´ ych klimatick´ ych zmˇen, vyhodnocen´ı simulac´ı klimatick´ ych model˚ u a nejistot klimatick´ ych sc´en´aˇr˚ u nebo kalibraci satelitn´ıch dat. Pˇr´ıspˇevek zkoum´ a prostorovou korelaˇcn´ı strukturu sr´aˇzkov´ ych u ´hrn˚ u z pohledu pozemn´ıch mˇeˇren´ı, kdy bylo vyuˇzito dostupn´ ych dat z 38 stanic provozovan´ ych v kraji ˇ ´ Pro vyj´adˇren´ı odhadu mezistaniˇcn´ı korelace na Kr´alov´ehradeckou poboˇckou CHM U. z´akladˇe mˇes´ıˇcn´ıch sr´ aˇzek v pr˚ ubˇehu 31 let (1981–2011) bylo vyuˇzito tˇr´ı pˇr´ıstup˚ u, Pearson˚ uv korelaˇcn´ı koeficient, Spearman˚ uv koeficient poˇradov´e korelace a Kendall˚ uv koeficient konkordance a pomoc´ı neline´arn´ı metody nejmenˇs´ıch ˇctverc˚ u bylo identifikov´ ano ˇsest teoretick´ ych parametrick´ ych korelaˇcn´ıch model˚ u. Jednoparametrick´ y odmocnin´ y, reciproˇcn´ı a exponencialn´ı model, dvouparametrick´ y exponenci´aln´ı a mat´ern˚ uv model a tˇr´ıparametrick´ y exponenci´aln´ı model. Z porovn´an´ı pouˇzit´ ych model˚ u podle smˇerodatn´e odchylky je nejpˇresnˇejˇs´ıho proloˇzen´ı dosahov´ano dvouparametrick´ ym exponenci´ aln´ım modelem. Model m´a dva parametry, range, kter´ y charakterizuje pokles korelace se vzd´alenost´ı a shape, jenˇz ovl´ad´a chov´an´ı modelu v mal´ ych vzd´ alenostech, tyto parametry mezi sebou vykazuj´ı silou exponenci´aln´ı ˇ z´avislost. Casov´ a promˇenlivost korelace ukazuje trend zmˇeny bˇehem zkouman´eho obdob´ı, kdy range parametr roste, zat´ımco shape kles´a. V sez´onn´ım porovn´an´ı je mezistaniˇcn´ı korelace sr´ aˇzek vyˇsˇs´ı na podzim a v zimˇe, coˇz se projevuje znateln´ ym zv´ yˇsen´ım range parametru v tˇechto obdob´ıch. Korelaˇcn´ı strukturu ovlivˇ nuje tak´e nadmoˇrsk´ a v´ yˇska v podobˇe vlivu na shape parametr, kter´ y s rostouc´ı nadmoˇrskou v´ yˇskou kles´ a. Kl´ıˇcov´ a slova: prostorov´ a z´ avislost, mˇes´ıˇcn´ı sr´ aˇzkov´e u ´hrny, teoretick´y korelaˇcn´ı model, Kr´ alov´ehradeck´y kraj

ˇ Cesk´ ˇ a zemˇedˇelsk´a univerzita v Praze, Kam´ Kontakt: Ing. Vojtˇech Svoboda, KVHEM, FZP, yck´a 129, Praha 6 – Suchdol, 165 21, [email protected]

22

HYDROMODE 2013

Pˇ redpovˇ ed’ pr˚ utok˚ u na toc´ıch v r´ amci poboˇ cky ˇ ´ Ostrava CHM U Alena T´ıˇzkov´a Abstrakt ˇ e republice jsou povodnˇe, pˇri Jedn´ım z nejrizikovˇejˇs´ıch pˇr´ırodn´ıch ˇzivl˚ u v Cesk´ kter´ ych doch´ az´ı k velk´ ym ˇskod´ am na zdrav´ı a majetku obyvatel. Ned´ılnou souˇc´ast´ı zm´ırˇ nov´ an´ı povodˇ nov´ ych ˇskod pˇredstavuje vˇcasn´e varov´an´ı pˇred povodnˇemi. ˇ y hydrometeorologick´ Cesk´ yu ´stav m´a dle z´akona 254/2001 Sb., o vod´ach a zmˇenˇe nˇekter´ ych z´ akon˚ u (vodn´ı z´ akon) povinnost zajiˇst’ovat Hl´asnou a pˇredpovˇedn´ı povodˇ novou sluˇzbu (HPPS) ve spolupr´aci se spr´avci povod´ı. Jednou z hlavn´ıch ˇcinnost´ı HPPS je vyd´ av´ an´ı modelov´ ych hydrologick´ ych pˇredpovˇed´ı pr˚ utok˚ u pro vybran´e vodomˇern´e stanice na 48 hodin dopˇredu. V pˇr´ıspˇevku bude tato ˇcinnost uk´az´ana v r´amci ˇ ´ Ostrava, kter´e dennˇe vyd´av´a pˇredRegion´ aln´ıho pˇredpovˇedn´ıho pracoviˇstˇe CHM U povˇedi pr˚ utok˚ u v 18 sv´ ych profilech (9 profil˚ u v povod´ı Odry a 9 v povod´ı horn´ı Moravy a Beˇcvy). Poboˇcka Ostrava vyuˇz´ıv´ a pro modelov´e pˇredpovˇedi pr˚ utok˚ u sr´aˇzkoodtokov´ y model HYDROG. Tento hydrologick´ y pˇredpovˇedn´ı syst´em poˇc´ıt´a, jak velk´a ˇc´ast sr´aˇzkov´e vody z krajiny odteˇce bezprostˇrednˇe po sr´aˇzce a jak rychle se koncentruje do vodn´ıch tok˚ u. V´ ystupy v podobˇe hydrogram˚ u jsou d´ale publikov´any. Ned´ılnou souˇc´ ast´ı modelu je pˇr´ıprava vstupn´ıch dat. Ta se na poboˇcce dˇeje pˇres intern´ı datab´ azovou aplikaci SOMDATA, kter´a je napojena na datovou z´akladnu ˇ ´ – CLIDATA. V pˇr´ıspˇevku budou uk´az´any jednotliv´e kroky pˇri tvorbˇe pˇredCHM U povˇedi pr˚ utok˚ u, od pˇr´ıpravy a kontroly vstupn´ıch dat, pˇres samotn´ y v´ ypoˇcet aˇz po tvorbu v´ ystup˚ u a distribuci uˇzivatel˚ um. Na z´ akladˇe pˇredpovˇed´ı pr˚ utok˚ u a zhodnocen´ı meteorologick´e situace vyd´av´a ˇ ´ v´ CHM U ystrahy pˇred bl´ıˇz´ıc´ım se nebezpeˇcn´ ym meteorologick´ ym nebo hydrologick´ ym jevem (Syst´em integrovan´e v´ ystraˇzn´e sluˇzby – SIVS), v naˇsem pˇr´ıpadˇe povodnˇemi. Vzhledem k tomu, ˇze hydrologick´ y model navazuje na model meteorologick´ y, velkou roli pˇri v´ ypoˇctu hraje velikost predikovan´e sr´aˇzky. Na vybran´em ˇcasov´em obdob´ı v povod´ı Bˇel´e bude uk´ az´ an vliv pˇredpov´ıdan´ ych a spadl´ ych sr´aˇzek na tvorbu pˇredpovˇedi a role obsluhuj´ıc´ıho hydrologa. Z´avˇer bude vˇenov´ an dalˇs´ımu pl´anovan´emu rozvoji modelov´ ych pˇredpovˇed´ı pr˚ utok˚ u na poboˇcce Ostrava. Kl´ıˇcov´ a slova: SOMDATA, HYDROG, modelov´ a pˇredpovˇed’ pr˚ utok˚ u

ˇ ´ poboˇcka Ostrava K Myslivnˇe Kontakt: Mgr. Alena T´ıˇzkov´ a, Region´ aln´ı pˇredpovˇedn´ı pracoviˇstˇe, CHM U, 3/2182, 708 00 Ostrava-Poruba [email protected]

23

HYDROMODE 2013

Anal´ yza geomorfologick´ ych charakteristik povod´ı pomoc´ı vytvoˇ ren´ eho Toolboxu pro ArcGIS a porovn´ an´ı z´ avislost´ı parametr˚ u modelu BILAN ˇ ep´an Vizina Stˇ Abstrakt Projekt prezentovan´ y na studentsk´e konferenci HYDROMODE 2013 se zab´ yv´a anal´ yzou 252 r˚ uznˇe velk´ ych povod´ı velikosti od 3 do cca 13000 km2 , kter´e pokr´ yvaj´ı ˇ t´emˇeˇr cel´e u ´zem´ı CR. Pˇredmˇetem projektu je stanoven´ı r˚ uzn´ ych morfologick´ ych a morfometrick´ ych charakteristik povod´ı a v´ ypoˇcet tˇr´ı nejzn´amˇejˇs´ıch pomˇer˚ u vych´azej´ıc´ıch z Hortonov´ ych z´ akon˚ u. Jsou jimi Z´akon o poˇctu ˇr´ıˇcn´ıch u ´sek˚ u, Z´akon o d´elce ˇr´ıˇcn´ıch u ´sek˚ u a Z´ akon o ploˇse povod´ı. Tyto charakteristiky a pomˇery jsou n´aslednˇe propojeny s parametry modelu BILAN a s reˇzimovou datab´az´ı povrchov´ ych ´ vod provozovanou VUV TGM v Praze Podbabˇe a jsou provedeny statistick´e a regresn´ı anal´ yzy jednotliv´ ych z´ avislost´ı. ´ Uˇcelem projektu je mimo jin´e automatizace procesu odvozen´ı charakteristik prostˇrednictv´ım vytvoˇren´eho Toolboxu v prostˇred´ı ModelBuilderu a v jazyce Python, kter´ y je urˇcen v´ yhradnˇe pro program ArcGIS. D´ıky tomu je umoˇznˇena citlivostn´ı anal´ yza na r˚ uznˇe pˇresn´e vstupy v podobˇe digit´aln´ıch model˚ u ter´enu (DTM) a prahov´e hodnoty definuj´ıc´ı hustotu ˇr´ıˇcn´ı s´ıtˇe. T´ım bude nav´az´ano v r´amci projektu IGA 2013, kde je jedn´ım z v´ ystup˚ u pr´avˇe zm´ınˇen´a citlivostn´ı anal´ yza na 3 povod´ıch ve ˇ ˇ spr´avˇe KVHEM FZP CZU v Praze. Budou analyzov´any nejpˇresnˇejˇs´ı dostupn´e DTM v podobˇe LiDARov´ ych dat, DTM zamˇeˇren´e pomoc´ı referenˇcn´ı GPS a bˇeˇznˇe dostupn´e DTM interpolovan´e z vrstevnic ˇci z projektu SRTM. V bl´ızk´e budoucnosti je poˇc´ıt´ano tak´e se sestaven´ım Geomorfologick´eho jednotkov´eho hydrogramu pro vybran´a povod´ı, kter´ y bude vych´ azet z vypoˇc´ıtan´ ych charakteristik. V r´ amci pˇr´ıspˇevku jsou pˇredstaveny pˇredbˇeˇzn´e v´ ysledky, kter´e byly z´ısk´any z anal´ yzy charakteristik povod´ı. Sestaven´ y Toolbox umoˇzn ˇuje odvozen´ı charakteristik i pro jak´akoliv dalˇs´ı nemˇeˇren´ a povod´ı za vyuˇzit´ı minim´aln´ıho poˇctu vstupn´ıch dat a navazuje t´ım na iniciativu PUB – Prediction in Ungauged Basins.“ ” Kl´ıˇcov´ a slova: geomorfologick´e charakteristiky, povod´ı, ArcHydro tools, GIUH, DTM, BILAN

ˇ ep´ ˇ Cesk´ ˇ a zemˇedˇelsk´a univerzita v Praze, Kam´ Kontakt: Ing. Stˇ an Vizina, KVHEM, FZP, yck´a 129, Praha 6 – Suchdol, 165 21, [email protected]

24

HYDROMODE 2013

Vyuˇ zit´ı DAE-solver˚ u pro simulaci reakˇ cn´ı ˇ c´ asti probl´ emu ˇ s´ıˇ ren´ı kontaminace podzemn´ı vodou. Luk´aˇs Zedek Abstrakt Probl´em efektivn´ı simulace reakˇcn´ıho transportu kontaminace podzemn´ı vodou je i pˇres rostouc´ı v´ ypoˇcetn´ı v´ ykon poˇc´ıtaˇc˚ u pro model´aˇre neust´avaj´ıc´ı v´ yzvou. Pˇredevˇs´ım ˇreˇsen´ı model˚ u region´ aln´ıho rozsahu m˚ uˇze b´ yt st´ale velmi ˇcasovˇe n´aroˇcn´e. Jednou z cest jak zrychlit cel´ y v´ ypoˇcet je urychlen´ı jeho d´ılˇc´ıch ˇc´ast´ı (reakˇcn´ı a transportn´ı). V prezentaci budou pops´ any simulace rozpouˇstˇen´ı kalcitu podzemn´ı vodou popsan´e soustavou algebraick´ ych a obyˇcejn´ ych diferenci´aln´ıch rovnic. K proveden´ı zm´ınˇen´ ych simulac´ı bylo vyuˇzito nˇekolik ˇreˇsiˇc˚ u, kter´e jsou bud’ pˇr´ımo implementovan´e (dsolve, daspk) nebo dodateˇcnˇe pˇripojen´e (IDA, octave-sundials) k v´ ypoˇcetn´ımu prostˇred´ı Octave (Matlab). V´ ystupy simulac´ı za pomoci DAE-solver˚ u byly porovn´any s v´ ysledky z´ıskan´ ymi s vyuˇzit´ım rozˇs´ıˇren´eho modelovac´ıho n´astroje The Geochemist’s Workbench a byla pozorov´ ana velice dobr´ a shoda. Na z´ akladˇe dosaˇzen´ ych v´ ysledk˚ u je pl´anov´ano pokraˇcovat v simulac´ıch modelov´e u ´lohy rozpouˇstˇen´ı kalcitu jej´ım rozˇs´ıˇren´ım o transportn´ı ˇc´ast modelu. Koneˇcn´ ym c´ılem pr´ ace je z´ısk´ an´ı znalost´ı pro zahrnut´ı vlivu chemick´ ych reakc´ı do simulaˇcn´ıho n´astroje Flow123D, kter´ y je TUL intenzivnˇe vyv´ıjen. Kl´ıˇcov´ a slova: poˇc´ıtaˇcov´ a simulace, reakˇcn´ı transport, DAE-soustavy, ˇreˇsiˇce DAEsoustav, dsolve, daspk, IDA, sundials, Octave, interface sundialsTB pro Matlab

Kontakt: Ing. Luk´ aˇs Zedek, Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborov´ ych studi´ı, Technick´a univerzita v Liberci, Studentsk´ a 1402/2, Liberec, 461 17, [email protected]

25

N´azev: Sborn´ık abstrakt˚ u z konference HYDROMODE 2013 Editoˇri: Vojtˇech Havl´ıˇcek, Martin Hanel, Michal Kur´aˇz ˇ a zemˇedˇelsk´a univerzita v Praze Vydavatel: Cesk´ ˇ Povoleno: dˇekan´atem FZP ˇ Tisk: FZP N´aklad: 40 Poˇcet stran: 25 Doporuˇcen´a cena: neprodejn´e Vyd´an´ı: prvn´ı Rok vyd´an´ı: 2013 ISBN: 978-80-213-2393-3