Hydrologie (cvičení z hydrometrie)

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Hydrologie (cvičení z hydrometrie)"

Ilona Dostálová
před 5 lety
Počet zobrazení:

1 Univerzita Karlova v Praze Přírodovědecká fakulta Katedra fyzické geografie a geoekologie Hydrologie (cvičení z hydrometrie) Zhodnocení variability odtokového režimu pomocí základních grafických a statistických metod Jakub Lysák BGEKA, 1. ročník Most, květen 2006

2 Úvod Úkolem cvičení z hydrometrie bylo zhodnocení variability odtokového režimu vybraného profilu pomocí základních grafických a statistických metod. Data byla získána z [1], kde se rovněž uvádí, že pocházejí z databáze ČHMÚ. Data zachycují průměrné denní průtoky Q d za období až (s výjimkou srpna 2002). U dat nebylo úmyslně uvedeno, na jakém profilu byla naměřena, ovšem výsledek jednouchého vyhledávání na internetu a porovnání s číselníkem ČHMÚ [2] ukázalo, že se velmi pravděpodobně jedná o data týkající se řeky Vydry z profilu Modrava (profil s číslem 1350). Zadání úkolu se skládalo ze 3 částí: 1) Hodnocení variability odtoku pomocí čar překročení průměrných denních průtoků graf čar překročení Q d pro hydrologické roky 1954 a 1991 odečtení M-denních průtoků Q 30, Q 60, Q 90, Q 120, Q 180, Q 210, Q 240, Q 270, Q 300, Q 330, Q 360 výpočet decilové odchylky slovní zhodnocení variability odtoku z pohledu tvaru křivek překročení, M-denních průtoků a decilové odchylky 2) Hodnocení rozložení měsíčních průtoků (Q m ) v průběhu roku a zhodnocení rozkolísanosti průměrných měsíčních průtoků tabulky jednotlivých Q m s výpočtem jejich procentuelního podílu P i hydrogramy Q m zhodnocení variability odtoku z pohledu Q m a jednotlivých ročních období výpočty koeficientů K r výpočet variačních koeficientů C m zhodnocení variability odtoku z pohledu Q m na základě grafů a vypočtených hodnot srovnávací analýza rozložení odtoku z pohledu Q m dvou vybraných hydrologických roků 3) Hodnocení odtokového režimu z pohledu Q r hydrogram Q r za období (vybrané 30leté období) výpočet pravděpodobnosti výskytu překročení zhodnocení vodnosti jednotlivých Q r na základě vypočtené pravděpodobnosti výskytu Roky pro 1. a 2. část úkolu byly vybrány podle hrubého náhledu ze souhrnného grafu Q d tak, aby maximum u jednoho z nich bylo výrazně větší než u druhého. Vybrané třicetileté období potřebné pro zpracování třetí části představuje posledních 30 let pozorování, které zachycují souvislé časové období (jak bylo již zmíněno, data za rok 2002 jsou neúplná). Pro zpracování grafů byl použit MS Excel. 2

3 Hodnocení variability odtoku pomocí průměrných denních průtoků Následující graf ukazuje čáry překročení průměrných denních průtoků v letech 1954 a 1991: Čáry překročení průměrných denních průtoků průtok [m 3 /s ] dny překročení Z dat byly odečteny M-denní průtoky, které zachycují následující tabulky: M-denní průtoky pro hydrologický rok 1954 průtok Q 30 Q 60 Q 90 Q 120 Q 150 Q 180 Q 210 Q 240 Q 270 Q 300 Q 330 Q 360 m 3 /s 6,80 4,20 3,24 2,77 2,40 2,00 1,80 1,51 1,12 0,83 0,73 0,59 M-denní průtoky pro hydrologický rok 1991 průtok Q 30 Q 60 Q 90 Q 120 Q 150 Q 180 Q 210 Q 240 Q 270 Q 300 Q 330 Q 360 m 3 /s 5,57 3,99 3,37 2,82 2,34 2,13 1,93 1,75 1,59 1,45 1,22 1,22 Na základě těchto hodnot byla spočítány decilové odchylky podle vzorce Q30 Q330 D =. 10 Výsledné hodnoty: decilová odchylka pro hydrologický rok 1954 D = 0,680, decilová odchylka pro hydrologický rok 1991 D = 0,557. Hodnocení výsledků: Z křivek překročení a tabulky M-denních průtoků vyplývá, že variabilita odtoku byla výrazně větší v roce Ve srovnání s rokem 1991 jsou M-denní průtoky podstatně rozkolísanější, a to jak v oblasti maxim, tak v oblasti minim. Rok 1991 byl vyrovnanější. Tomu odpovídají i hodnoty decilových odchylek. 3

4 Hodnocení rozložení měsíčních průtoků Hydrologický rok 1954 Následující tabulka zachycuje měsíční průtoky včetně jejich podílu na celkovém odtoku: pomocné hodnoty pro výpočet K r a C v měsíc Q m [m 3 /s] P i P i - 8,3 (Q m - Q A ) 11 0,781 2,03% 0,063 6, ,735 1,91% 0,064 7, ,533 3,98% 0,043 3, ,249 3,24% 0,051 4, ,899 4,93% 0,034 2, ,824 7,33% 0,010 0, ,193 16,07% 0,078 7, ,039 5,29% 0,030 1, ,290 29,30% 0,210 62, ,894 7,51% 0,008 0, ,006 7,80% 0,005 0, ,087 10,61% 0,023 0,488 Následující tabulka a graf zachycují podíl ročních období na celkovém odtoku: roční období podíl jaro 28,33% léto 42,11% podzim 20,44% zima 9,13% Podíl ročních období na odtoku pro rok 1954 zima podzim jaro léto Maximum odtoku připadá na léto a vzhledem k tomu, že toto maximum dosahuje hodnoty přes 42 %, jedná se z hlediska podílu ročních období na odtoku o rok mírně nevyrovnaný. Dále byly vypočítány koeficienty vyjadřující statistickou míru variability, konkrétně: koeficient K r podle vztahu 4

5 a variační koeficient C v podle vztahu C v K = r = Pi 8,3 i měsíc hydr.roku 8,3 i měsíc hydrol.roku 12 Q A Q () i Q m A, kde Q m (i) označuje průměrný měsíční průtok v i-tém měsíci hydrologického roku a Q A dlouhodobý průměrný průtok. Ten byl spočten jako průměr ze všech pozorování (je jich více než 23 tisíc) a jeho hodnota je Q A = 3,389 m 3 /s. Po dosazení do výše uvedených vzorců vychází pro hydrologický rok 1954 hodnoty K r = 7,442 C v = 0,841 Hydrologický rok 1991 Následující tabulka zachycuje měsíční průtoky včetně jejich podílu na celkovém odtoku: pomocné hodnoty pro výpočet K r a C v měsíc Q m [m 3 /s] P i P i - 8,3 (Q m - Q A ) 11 6,131 16,89% 0,086 7, ,935 5,33% 0,030 2, ,479 9,58% 0,013 0, ,332 3,67% 0,046 4, ,833 10,56% 0,023 0, ,843 7,83% 0,005 0, ,719 7,49% 0,008 0, ,162 11,47% 0,032 0, ,951 8,13% 0,002 0, ,798 10,46% 0,022 0, ,717 4,73% 0,036 2, ,404 3,87% 0,044 3,940 Následující tabulka a graf zachycují podíl ročních období na celkovém odtoku: roční období podíl jaro 25,88% léto 30,06% podzim 25,48% zima 18,58% 5

6 Podíl ročních období na odtoku pro rok 1991 zima jaro podzim léto Maximum sice připadá opět na léto, je ale méně výrazné než v předchozím případě. Vzhledem k tomu, že těsně překračuje hranici 30 %, jedná se opět o rok mírně nevyrovnaný. Dále byly vypočítány koeficienty vyjadřující statistickou míru variability, jejichž hodnoty jsou K r = 4,159 a C v = 0,404. Průměrné měsíční průtoky 12 průtok [m 3 /s] měsíc Hodnocení a srovnání výsledků: I z průměrných měsíčních průtoků vyplývá to, co bylo zjištěno z průtoků denních. Rok 1954 je nevyrovnaný, rok 1991 vyrovnanější. Odpovídají tomu i hodnoty koeficientů K r a C v, které jsou pro rok 1991 poloviční než v roce Srovnání průtoků za jednotlivá roční období přináší ale další informace. V létě 1954 bylo dosaženo výrazné maximum, naproti tomu v zimním období byl průtok velmi nízký. Jaro je mírně nadprůměrné, podzim podprůměrný. Situace v hydrologickém roce 1991 je zajímavá tím, že výrazných hodnot bylo dosaženo v zimním období. Maximum sice připadá na léto, ale i tak je procentuální podíl zimního odtoku v roce 1991 ve srovnání s rokem 1954 více než dvojnásobný. Srovnávací analýza ukazuje, že ačkoliv rok 1954 byl o něco vodnější než rok 1991, byly průměrné měsíční průtoky větší jen ve čtyřech měsících z roku. V roce 6

7 1954 je výrazný extrém v červenci a podružné maximum v květnu, v roce 1991 jsou maxima méně výrazná a navíc dosažená v jiných měsících (listopad, březen, červen). Hodnocení průměrných ročních průtoků Hydrogram za období Průměrný roční průtok Q r 6 5 průtok [m 3 /s] rok Pravděpodobnosti výskytu a slovní hodnocení přináší následující tabulka: rok Q r procentuelní podíl pořadí P(Q r ) [%] slovní hodnocení ,17 2,08% 30 97,70MS ,26 2,16% 29 94,41MS ,56 3,41% 11 35,20V ,57 3,42% 10 31,91V ,40 2,30% 28 91,12MS ,06 2,94% 17 54,93P ,50 3,35% 12 38,49P ,74 3,58% 7 22,04V ,86 4,65% 2 5,59MV ,83 3,67% 6 18,75V ,73 3,57% 8 25,33V ,10 2,97% 16 51,64P ,91 2,79% 24 77,96S ,41 2,31% 27 87,83MS ,33 3,19% 14 45,07P ,34 4,16% 4 12,17V ,50 4,31% 3 8,88MV ,12 2,99% 15 48,36P ,87 2,75% 25 81,25S ,04 2,91% 18 58,22S ,58 2,47% 26 84,54S ,97 2,85% 21 68,09S ,69 3,53% 9 28,62V ,25 5,03% 1 2,30MV ,96 2,84% 22 71,38S ,02 2,89% 19 61,51S ,94 2,82% 23 74,67S 7

8 rok Q r procentuelní podíl pořadí P(Q r ) [%] slovní hodnocení ,85 3,69% 5 15,46V ,48 3,33% 13 41,78P ,97 2,85% 20 64,80S Q r je průměrný roční průtok, P(Q r ) je pravděpodobnost překročení daného průměrného ročního průtoku spočítaná podle vztahu P(Q r ) = (m 3)/30,4, kde m je pořadí daného roku při uspořádání pozorování za dané období sestupně podle Q r. Vysvětlivky ke slovnímu hodnocení: MV mimořádně vodný rok V vodný rok P průměrně vodný rok S málo vodný rok MS mimořádně málo vodný rok Použité zdroje [1] Hydrologie-cvičení. URL: [2] Seznam pozorovacích vodoměrných stanic povrchových vod - pobočka České Budějovice. URL: 8

Podobné dokumenty

UNIVERZITA KARLOVA Přírodovědecká fakulta. Hydrometrie. Hodnocení variability odtokového režimu pomocí základních grafických a statistických metod

UNIVERZITA KARLOVA Přírodovědecká fakulta Hydrometrie Hodnocení variability odtokového režimu pomocí základních grafických a statistických metod (cvičení z hydrologie) 12.4.26 Pavel Břichnáč 1.ročník.