Formování odtoku v malých horských povodích

Abstract

Formování odtoku je jedním z nejvíce sledovaných jevů v hydrologii. K pochopení hydrologické odezvy malých horských povodí jsou studovány mechanismy tvorby odtoku v mělkých půdách na svahu v rámci experimentálního povodí Uhlířská v Jizerských horách. Byly vybrány tři modely k simulování hypodermického odtoku a zásoby vody v půdním profilu: (1) Richardsova rovnice v kombinaci s rovnicí difúzní vlny, (2) bezrozměrný nelineární morfologický element v kombinaci s rovnicí kontinuity a (3) zjednodušený TOPMODEL.Simulované hypodermické odtoky a zásoba vody v půdě jsou srovnány s měřenými daty z experimentálního povodí v sedmi vegetačních sezónách. Výsledky ukazují, že hypodermický odtok je jedním z dominantních procesů, které určují hydrologickou odezvu svahu na intenzívní srážky. Použité modely jsou schopny poměrně dobře simulovat specifické odtoky i zásobu pro dané sezóny při uvažování nejistot měřených dat a použitých parametrů. Jednoduché modely s omezeným počtem parametrů stačí k předpovídání základních trendů hydrogramů a zásoby vody v půdě.

Runoff generation is one of the most investigated phenomena in hydrology. In order to understand hydrological responses of small mountain catchments, the mechanism of runoff generation in shallow soil is studied in detail on a hillslope at the experimental site Uhlirska in Jizera Mountains, Czech Republic. Three models were chosen to simulate subsurface runoff and water storage in the soil profile: (1) Richards equation combined with the diffuse wave equation; (2) Non-dimensional non-linear morphological element in combination with continuity equation; and (3) Simplified TOPMODEL.Simulated water storage and subsurface runoff are compared to the measured data for seven vegetation seasons. The results show that the subsurface runoff is one of the dominating processes that determine the response of the studied hillslope to intense rainfall. The used models relatively accurate simulate hydrological response to the precipitation considering the uncertainties in the measured data and model parameters. Simple models with limited amount of parameters are sufficient for prediction of basic trends of the hydrographs and mostly also for water storage prediction in the soil profile.