Posouzení vlivu retenčních prostor v povodí na návrhová hydrologická data

Abstract

Tato disertační práce se zabývá posouzením návrhových hydrologických dat v souvislosti s retenčními prostory v povodí. Byla provedena rešerše odborné literatury s cílem zmapovat současný stav stanovování návrhových charakteristik, zejména teoretických povodňových vln v České republice i v zahraničí a najít postupy při uvažování ovlivnění návrhových hydrologických dat. Podrobně je popsána metodika použitá v této práci, zaměřená na odtok z povodí, od definice základních hydrologických veličin jako je odtok, odtoková výška nebo specifický průtok, až po metodické postupy používané při deterministickém srážkoodtokovém modelování s využitím metody CN křivek, výpočtu jednotkového hydrogramu, základního odtoku a transformace povodňové vlny v korytě. Součástí metodiky je také stanovení rovnice obalové křivky maximálních specifických průtoků. Lineární regresní analýza byla provedena na povodích 104 vodních děl za účelem určit závislost odtoku na vybraných fyzickogeografických charakteristikách povodí. Sklonitost území jako veličina nejvíce ovlivňující odtok byla dále zohledněna při výpočtu přímého odtoku. Ovlivnění režimu průměrných měsíčních průtoků bylo posouzeno na vybraných vodních dílech ve dvou variantách - vliv nádrže na měsíční průměry, tzn. porovnání měsíčních průměrů ve stanicích nad nádrží a pod nádrží, a vliv výstavby vodního díla na měsíční průměry, tzn. porovnání měsíčních průměrů za období před výstavbou a po výstavbě vodního díla. Posouzení retenčních prostor bylo vyjádřeno pomocí tzv. retenčního odtokového koeficientu a objemového koeficientu, kde byly porovnány retenční prostory vodních děl spolu s návrhovými N-letými srážkami, respektive s odtoky z těchto srážek odvozenými. Velikost retence byla určena plošně pro celé území republiky. Základní výpočetní jednotkou byla povodí 4. řádu, na tato povodí byly odvozené přímé odtoky z návrhových srážek, které byly porovnány se sumami retenčních odtokových výšek 80 profilů vodních děl. Výsledkem posouzení je mapa deficitu retence České republiky pro konkrétní návrhovou N-letou srážku, umožňující odvodit v jakémkoliv říčním profilu ovlivnění objemu povodňové vlny retenčními prostory v povodí. Princip výpočtu deficitu retence byl ověřen na povodni 2002, kde došlo k velmi dobré shodě mezi výsledky určenými z deficitu retence a objemů odvozenými z pozorovaných dat ve vodoměrných stanicích. Z rovnice obalové křivky maximálních průtoků byl odvozen vztah pro vyjádření hranice ovlivnění retenčním prostorem. Rovnice umožňuje stanovit, zda je průtok v požadovaném profilu ovlivněný retenčním prostorem či nikoliv, případně v jaké vzdálenosti od vodního díla tomu tak ještě je. Tento vztah byl ověřen srážkoodtokovým modelem v povodí Kyjovky. Výsledky také potvrdily, že řešení dosahu vlivu retenčních prostor představuje složitý problém, na který má vliv celá řada dalších faktorů - transformace vlny v inundaci, přítok z mezipovodí, a že ovlivnění retenčním prostorem je možné přesně stanovit pouze do určité vzdálenosti od vodního díla.

This dissertation deals with assessment of flood control basins and design hydrologic data. Background research was done to map actual situation of hydrologic design data assessment in Czech Republic and abroad and to discover methods, which are used in computing influenced design hydrologic data. The methodology used in this work is described closely, focused on catchment runoff. There are described basic hydrologic terms like runoff, depth of runoff or specific discharge in this work, but also methodological processes used in precipitation-runoff modeling, for example CN curves, unit hydrograph, base flow and routing in river channel. One component of methodology is also determination of maximum specific discharge envelope curve equation. Linear regression analysis was done at dam's catchments to find out dependence of direct runoff and physical-geographic characteristics. Watershed slope was consulted in direct runoff computing. Influence of monthly average discharge's regime was appraised at selected dams in two alternatives - influence of flood control basin at month's averages; it means comparison in gauges under and below dam, and influence of dam construction at month's averages; it means comparison discharges in two periods, before and after dam erection. Appraisal of flood control basins was expressed by so-called retention runoff coefficient and volume coefficient. Flood control basins were compared against N-years design precipitations (or runoff computed from these precipitations). Retention was finally determined in basic catchments of 4th level in whole Czech Republic. Direct runoff from N-years design precipitation in this basic catchment was compared with potential retention from 80 dams. Deficit of retention is result for precise N-years design precipitation. Deficit of retention was check out with good results at flood in 2002. Solution of flood control basin reach is very complicated problem with many factors - routing in flood plain, discharge from sub-drainage basin. From maximum specific discharge envelope curve equation was infer relation for expression of flood control basin influence boundary. This relation was tested by precipitation-runoff model in Kyjovka catchment.