23.6.2009
Petr Rapant Institut geoinformatiky VŠB‐TU Ostrava
Zpracována na podkladě seminární práce Ing. Markéty Hanzlové
23.3.2009
stékání vody po terénu není triviální proces je součástí daleko komplexnějšího tzv. srážko‐ odtokového procesu voda vypadává z atmosféry v podobě srážek část vody se zachytí na povrchu rostlin a těles část doplňuje objemy v prohlubních terénu, jezerech, nádržích a rybnících část vsákne do půdy
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
2
a rozhojňuje zásoby podzemních vod tyto zásoby dotují řeky, jezera, nádrže atd. podrobněji jsou jednotlivé procesy a jejich vztahy d b ě d l é h h naznačeny na následujících obrázcích
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
3
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
4
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
5
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
6
1
23.6.2009
zde se budeme zabývat stékáním vody po terénu budou popsány metody odvozování informací z GRIDu pro hydrologické analýzy pro zjednodušení budeme uvažovat pouze situaci, kdy veškerá voda, která dopadne na povrch, po něm i stéká
DALŠÍ DATA
DEM
POKRYV A VYUŽITÍ ÚZEMÍ TYPY PŮD
FLOW DIRECTION
SLOPE
ASPECT
DEPRESE
LAI
TEPLOTA POVRCHU
VYPLNĚNÍ DEPRESÍ
fAPAR DEM BEZ DEPRESÍ
SRÁŽKY
DEM S DEPRESEMI
MÍSTA ODBĚRU FLOW ACCUMULATION
23.3.2009
Obr. 1: Ukázka DEM typu GRID. Vygenerovaný ze souboru typu TIN. Velikost buňky je 25X25 m. Povodí Bělá v Jeseníkách.
23.3.2009
GEOLOGICKÁ SITUACE MÍSTA VYPOUŠTĚNÍ
7
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
EVAPOTRANSPIRACE
PARAMETRY DEPRESE
DRENÁŽNÍ SÍŤ
HYDROGRAF
23.3.2009
SNĚHOVÁ POKRÝVKA
IDENTIFIKACE DEPRESÍ
POVODNĚ
VYMEZENÍ POVODÍ
A DALŠÍ (např. envi havárie)
8
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
jakmile kapka dopadne na terén, začne po něm stékat ve směru největšího sklonu rychlost pohybu závisí na velikosti sklonu směr a velikost sklonu svahu lze odvodit z GRIDu předpokládá se stékání v jednom ze čtyř, resp. osmi směrů
Obr. 2: Ukázka TIN souboru. Vygenerovaný z izolinií z mapy 1:25,000. Povodí Bělá v Jeseníkách.
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
4 směry
8 směrů
9
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
10
11
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
12
postupně porovnáváme hodnoty sousedících buněk s buňkou analyzovanou až nalezneme hodnotu nejmenší
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
2
23.6.2009
v přírodě se vyskytují jako:
přirozené (jezera, bažiny) a umělé (přehrady, též (přehrady též rybníky)
mohou mít přítok i odtok pokud generujeme digitální model terénu a známe místa depresí s nadmořskou výškou jejich hladin, můžeme toto zahrnout do procesu vytváření GRIDu 23.3.2009
13
pokud ale považujeme za důležité deprese odlišit od chyb, měli bychom znát modelovanou oblast či mít nějaká referenční data vůči kterým oblast prověříme necháme automaticky vyplnit pouze chyby a s depresemi můžeme dále pracovat
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
23.3.2009
15
buňce dna deprese se přiřadí hodnota výšky odpovídající odpovídající nejnižší sousední buňce takovýmto způsobem lze vytvořit GRID se stejnou velikostí buňky a rozlišením jako zdroj dat, který nebude obsahovat (chybné) deprese nebo vygenerujeme rastr, obsahující označené buňky depresí a dále ho využijeme
mnoho modelovacích programů nabízí funkci detekce a vyplnění depresí některé programem nalezené deprese bývají jen chybami v generovaném GRODu pokud budeme modelovat tok v oblasti a budeme uvažovat deprese za již naplněné vodou, můžeme je automaticky vyplnit 14
modelovací programy detekují deprese při určování směru stékání vody po terénu pokud při hledání směru stékání vody narazíme na hodnotu buňky, kde hodnoty okolních buněk jsou větší, bude buňka hodnocena jako buňka dna deprese
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
16
hloubka deprese hloubku deprese odvodíme pomocí zonálních analýz pro každou depresi nalezneme její lokální minimum, minimum což bude minimální hodnota deprese – nadmořská výška dna deprese pomocí zonální anýzy vyhledáme buňky, patřící do deprese, tedy ty, které se při jejím naplňování stávají její součástí
17
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
18
3
23.6.2009
další zonální analýzou zjistíme nejmenší hodnotu buňky na okraji této plochy, ý y hladinyy tato hodnota bude hodnota nadmořské výšky naplněné deprese buňka s touto hodnotou bude výtokem z deprese odečtením těchto dvou hodnot získáme hloubku deprese
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
19
objem deprese
23.3.2009
použije se postup pro objemové výpočty
vyplnění deprese hodnota hloubky deprese v každé buňce deprese se přičte k hodnotám buněk deprese vznikne nový GRID bez depresí
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
21
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
23
20
výstupem je množství stékající vody do jednotlivých buněk GRIDu k hodnotě analyzované buňky přičteme hodnoty buněk do ní „vtékajících“ představme si, že do každé buňky GRIDu dopadne jedna kapka deště
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
22
místo představy, že do každé buňky spadne jedna kapka vody, se při modelování počítá a hodnotami naměřených srážek z meteorologických srážkoměrných stanic tato data se pak interpolačními metodami přepočítává na úhrn srážek na daném území, vytváří se soubor typu GRID
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
24
4
23.6.2009
buňky, do kterých nevtéká žádná voda, reprezentují hřeben terénu, což indikuje hranici povodí rozvodnici povodí, rozvodnici
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
25
v terénu s nižší nadmořskou výškou proudící voda tvoří koryta a tak vznikají potoky a řeky hlavní tok se svými přítoky tvoří říční soustavu, soustavu která odvádí vodu z příslušného území, tzv. povodí systém říčních soustav tvoří říční síť určité krajiny.
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
23.3.2009
27
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
29
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
26
pomocí GRIDu s informací o směru stékání vody a o akumulaci vody najdeme stopy stékající vody po terénu, které terénu které budou reprezentovat drenážní síť najdeme ji postupným přecházením z buňky do buňky pomocí směru stékání vody
23.3.2009
23.3.2009
část vody spadlá na zemský povrch v podobě srážek, stéká působením zemské gravitace ve směru největšího sklonu nejdříve na krátké vzdálenosti od rozvodnice v tenké vrstvě, tzv. ronu, pak ve stružkách a ty se postupně spojují ve větší toky
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
28
drenážní síť lze odvodit i z GRIDu akumulace toku pomocí reklasifikace, kde použijeme mezní hodnotu která bude reprezentovat minimální hodnotu, která počet buněk „vtékajících“ do daných buněk, buňky s takovou hodnotou nebo větší budou tvořit drenážní síť.
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
30
5
23.6.2009
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
31
23.3.2009
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
33
parametry povodí (nebo také bilančními prvky povodí) jsou“
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
32
povodí je území, vztažené k tzv. uzávěrovému profilu na toku, omezené rozvodnicí, takto určená plocha povodí je plochou, z je plochou z níž srážková voda, vypadlá na kterémkoli místě, steče povrchově do říčního systému tohoto povodí a proteče jeho uzávěrovým profilem
23.3.2009
jeho plocha v [km2], ] množství srážek vypadlé na povodí, množství vody odteklé uzávěrovým profilem povodí, množství vody odpařené z povrchu povodí
vodní toky odvodňují jenom určitou část území dané rozvodím, každému toku můžeme přiřadit jeho řád – je to číslo, udávající nutný počet postupných zaústění do moře hlavní tok je tok nejvyššího řádu v daném povodí hydrologické pořadí toku je řazení toků postupně od pramene po proudu, od toku nižšího řádu k vyššímu.
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
34
povodí se nejčastěji vymezuje pomocí souboru typu GRID s informací o akumulaci vody a směru stékání vody pomocí směru stékání vody a vygenerovaných uzávěrových profilů: ze souboru o akumulaci vody, kde buňky s vyšší hodnotou akumulace představují uzávěrové body, uzávěrových profilů, jejichž polohu známe
35
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
36
6
23.6.2009
stanovením mezní hodnoty, která představuje minimální počet buněk v povodí, začne funkce pro vymezení povodí odvozovat jeho plochy tak, tak že vybírá buňky vztahující se k jednotlivým uzávěrovým bodům dle směru stékání vody
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
37
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
38
vyjadřuje množství vody, která proteče v časovém období uzávěrovým profilem povodí) dá se z něj případně odvodit čas naplnění deprese
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
39
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
40
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
41
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
42
7
23.6.2009
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
43
23.3.2009
Rapant, P.: DMR XIII (2009)
44
8
