<< Klikněte pro zobrazení obsahu >> [Úvodní stránka]  Ostatní > Odborné pokyny pro provádění hlásné povodňové služby > F. Předpovědní povodňová služba > Hydrologické předpovědi

Na hydroprognózních pracovištích ČHMÚ se denně zpracovávají dva druhy hydrologických předpovědí:

•Modelové deterministické hydrologické předpovědi

•Manuální hydrometrické předpovědi
 

Modelové deterministické hydrologické předpovědi jsou nejdůležitějším výstupem předpovědních hydrologických pracovišť ČHMÚ. Na území České republiky se v současné době využívají dva předpovědní systémy. v povodí Labe a Vltavy je to předpovědní systém AQUALOG, v povodí Odry a Moravy se používá předpovědní systém HYDROG-S.

Předpovědní systém AquaLog

V povodí Labe je pro operativní předpovědi průtoků používán hydrologický předpovědní systém AquaLog, který byl do pravidelného provozu postupně uváděn mezi roky 1999 až 2001. Systém byl vyvinut pro ČHMÚ firmou AquaLogic a je inspirován předpovědním systémem NWSRFS (National Weather Service River Forecasting System) americké služby počasí.

Operativně je AQUALOG používán od roku 2001. Jednotlivá regionální předpovědní pracoviště ČHMÚ (v Plzni, Českých Budějovicích, Hradci Králové, Ústí nad Labem a Praze) provozují příslušné části modelu pro povodí ve své územní působnosti.

Vlastní systém AQUALOG se skládá z dílčích modulů simulujících jednotlivé hydrologické procesy v povodí.

•Model sněhu SNOW17 pro simulaci akumulaci a tání sněhové pokrývky (SNOW17. Model vyžaduje jako vstupy pouze teplotu vzduchu a množství srážek. Modelované množství sněhu v povodí je aktualizováno podle pravidelných týdenních sněhových měření a vyhodnocování zásob vody ve sněhové pokrývce.

•Srážko-odtokový model Sacramento (SAC-SMA) patří mezi nejznámější a nejrozšířenější modely na světě. Jde o koncepční model simulující pohyb vody v povodí (po povrchu a v půdním prostředí). Model operuje se soustavou vertikálně a horizontálně uspořádaných zón, resp. nádrží. Voda vstupující do systému v podobě srážek je v jednotlivých zónách buď zadržována, odčerpávána vegetací při evapotransporaci, infiltruje do v systému níže položených zón, anebo odtéká do říční sítě (viz. obrázek).

•Model nádrží MAN je hydrostatický model operující s přítokem, odtokem, výškou hladiny v nádrži a křivkou objemových charakteristik příslušné nádrže. Model může být dále rozšířen o definování odtokových objemů na vodních dílech. ČHMÚ v operativním provozu tento model však většinou nevyužívá a vkládá do předpovědního systému hodnoty naměřeného a předpokládaného odtoku z nádrží poskytované s.p. Povodí.

•Modely pohybu vody korytem toku (TDR, Muskingum-Cunge a ve vybraných úsecích 1D hydraulickým modelem FLDWAV).

Nasycenost povodí neboli počáteční podmínky (naplnění jednotlivých zón modelu) jsou přenášeny mezi jednotlivými výpočty modelu. Protože skutečná nasycenost povodí se od modelového stavu může časem více vzdálit, je obvykle potřeba v operativním provozu provádět interaktivní optimalizaci počátečních podmínek na základě srovnání modelovaných a pozorovaných průtoků

Předpovědní systém HYDROG-S

HYDROG-S je v ČHMÚ je používán pro výpočet předpovědí na regionálních předpovědních pracovištích v Ostravě a v Brně pro povodí Odry a Moravy. Model používá schematizaci povodí, které je popsáno prostřednictvím grafů s vyznačením tzv. zavěšených ploch, hran a vrcholů, jejich pozice a funkce v grafu je dobře patrná z následujícího schématu.

Model při srážkoodtokovém modelování uvažuje počáteční ztrátu infiltrací. Ostatní srážky pak tvoří plošný odtok, který je transformován za použití jednotkového hydrogramu do koryta tokupomocí Saint-Venantových . Podzemní (bazální) odtok je počítán koncepčním regresním modelem, který v povodí uvažuje jedinou podzemní nádrž. Pro simulaci chování vodních děl (nádrží) HYDROG-S využívá metodu Runge-Kutta IV. řádu. Simulace tání sněhu je řešena kalibrovaným degree-day modelem.

Model HYDROG-S je koncipován tak, aby nevyžadoval kontinuální provoz a bylo ho možné spustit pouze v případě výskytu povodňové situace.

Oba hydrologické předpovědní systémy využívají jako vstupní hodnotu kvantifikovanou předpověď srážek, čímž je pro všechny předpovědní profily dosaženo standardní doby předstihu předpovědi 48 hodin. Za normální odtokové situace se počítají jednou denně a na stránkách hlásné a předpovědní povodňové služby (HPPS) jsou zveřejňovány nejpozději v 9:30. v případě potřeby, při očekávaném výrazném vzestupu vodních hladin či při povodňové situaci, je výpočet modelu prováděn několikrát denně a počítány jsou i různé možné varianty vývoje (případně s odhadem času a velikosti kulminace).

Při vlastním výpočtu se nejprve simuluje chování celého povodí (systému) v minulém období pro ověření jeho schopnosti dobře vystihnout aktuální procesy v povodí. v čase vydání předpovědi dochází případně k updatingu simulovaného průtoku na poslední pozorovanou hodnotu a následně je proveden výpočet předpověď pro budoucí období.

Úspěšnost modelů je závislá na kvalitě vstupních dat a na dobré kalibraci hodnot parametrů, které je možné v operativním provozu v případě nutnosti dále upravovat.

V roce 2012 byly na webu ČHMÚ prezentovány modelové deterministické předpovědi pro celkem 88 předpovědních profilů (viz. obrázek).

Manuální hydrometrická předpověď založená na metodě odpovídajících si průtoků a postupových dob je původní metodou, užívanou před zavedením hydrologických modelů. Nevyužívá kvantitativní předpověď srážek a údaje o spadlých srážkách slouží pouze jako kvalitativní údaj pro odhad přítoku z mezipovodí. Doba předstihu předpovědi závisí na době postupu průtoků a v našich přírodních podmínkách dosahuje 6 až maximálně 27 hodin. Vzhledem k vyloučení nejistot, daných kvantitativní předpovědí srážek, je však manuální předpověď poměrně přesná.

Za normální odtokové situace vydává ČHMÚ jednou denně termínové manuální předpovědi stavů a průtoků pro 18 vybraných vodoměrných profilů (viz. tabulka). Manuální předpovědi nejsou presentovány na webu HPPS, jsou poskytovány jako doplňující předpovědní informace správcům povodí a v rámci předpovědní služby na hraničních tocích sousedním zemím.

Tabulka – Seznam profilů, pro které jsou denně počítány manuální hydrologické předpovědi

 

Za mimořádné odtokové situace, v závislosti na plošném rozsahu a velikosti povodně se počet manuálních předpovědí může rozšířit až na 25 profilů a současně je zvýšena i četnost vydávání a upřesňování na dvakrát i vícekrát za den.