Řízení nádrží a vodohospodářských soustav při povodňových situacích

Abstract

Povodňové události posledních let ukazují na aktuálnost řešení otázek spojených s protipovodňovou ochranou. Jednou z možností snížení povodňových škod je efektivní využití ochranného účinku nádrží a vodohospodářských soustav. V současné praxi jsou manipulace na vodních dílech odvozovány zpravidla na základě jedné, tzv. návrhové povodně. Průběhy reálných povodní se od této povodně mohou i značně lišit. Otázkou tedy je, zda takto odvozená pravidla budou optimální popř. do jaké míry budou platit v situacích jiných, než je situace návrhová. Ukazuje se, že vhodnou kombinací deterministického srážkoodtokového modelu a stochastického generátoru počasí je možné simulovat kontinuální srážkoodtokový proces teoreticky libovolné délky v časovém kroku jedné nebo několika málo hodin. Vytvořená řada syntetických průtoků, vztažená např. k profilu hráze nádrže, představuje široký soubor různých hydrologických událostí a tedy i kvalitní podklad pro optimalizaci řízení nádrží a VH soustav při povodních. Variantní řešení transformačního účinku nádrže (zde nádrž Lipno I) bylo provedeno v množině vybraných syntetických povodňových vln. Výsledky především ukázaly, že ochranný účinek nádrže závisí v první řadě na relaci mezi objemem povodňové vlny nad neškodným odtokem a aktuálním objemem dostupným pro zachycení povodně. Důležitá je též kvalitní predikce příchodu povodňové vlny a s ní spojená možnost předvypuštění nádrže. Výsledky analýz vedly k rozdělení povodní na tři kategorie, pro které byly navrženy a diskutovány možnosti povodňového řízení. Disertační práce prokázala výhodu metody dlouhých kontinuální simulací v souvislosti s řízením nádrží a vodohospodářských soustav. Na základě podkladu vytvořeného touto metodou je možné zkoumat problematiku optimálních manipulací s ohledem na typ (geneze) a charakteristiky (tvar hydrogramu) povodňových vln.

Historical events show that natural disasters are parts of the earth's processes. At the region of Czech Republic the most important role take floods. It is desirable to reduce flood damage in any possible way. One of these possibilities for mitigating floods is effective reservoir control. Commonly, the set of operation rules is derived from the flood event, the so called design flood. Real time situations may differ considerably from this design flood. The question is to what extend derived operation rules are suitable to whole span of flood situations. It appears the answer can be investigated with use of purposeful combination of a stochastic weather generator with a deterministic rainfall-runoff model. The result of utilization of these two tools is continual time series of inflows to the reservoir over one thousand years in hourly time interval. The time series consist of numerous different flood events so the above introduced issue could be investigated. The variant solution of flood wave transformation was done for the set of chosen synthetic waves. Results of solution shown the protective effect of the reservoir depends primarily on the volume of the flood above the harmless discharge with respect to actual storage available for holding of the flood volume. Timely pre-discharge of reservoir according to the reliable flood prediction is also very important. The analysis of results led to the proposition of dividing flood waves into three categories. With regard of proposed categories different possibilities of operational rules were suggested and discussed. The thesis proved advantages in utilization of generated continual synthetic time series in reservoir and water management systems flood control. It is possible to examine optimal operation rules with respect to flood characteristics (hydrograph shape) and types (genesis) on the basis of wide range of flood events.