Petr Rapant Institut geoinformatiky VŠB TU Ostrava Zpracována na podkladě seminární práce Ing. Markéty Hanzlové 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 2 stékání vody po terénu není triviální proces je součástí daleko komplexnějšího tzv. srážko odtokového procesu voda vypadává z atmosféry v podobě srážek část vody se zachytí na povrchu rostlin a těles část doplňuje objemy v prohlubních terénu, jezerech, nádržích a rybnících část vsákne do půdy a rozhojňuje zásoby podzemních vod tyto zásoby dotují řeky, jezera, nádrže atd. podrobněji ě jsou jednotlivé procesy a jejich vztahy naznačeny na následujících obrázcích 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 3 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 4 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 5 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 6 1
zde se budeme zabývat stékáním vody po terénu budou popsány metody odvozování informací z GRIDu pro hydrologické analýzy pro zjednodušení budeme uvažovat pouze situaci, kdy veškerá voda, která dopadne na povrch, po něm i stéká DEM FLOW DIRECTION SLOPE ASPECT IDENTIFIKACE DEPRESÍ DEPRESE PARAMETRY DEPRESE VYPLNĚNÍ DEPRESÍ DEM BEZ DEPRESÍ SRÁŽKY DEM S DEPRESEMI FLOW ACCUMULATION DRENÁŽNÍ SÍŤ VYMEZENÍ POVODÍ DALŠÍ DATA POKRYV A VYUŽITÍ ÚZEMÍ TYPY PŮD SNĚHOVÁ POKRÝVKA LAI EVAPOTRANSPIRACE TEPLOTA POVRCHU fapar GEOLOGICKÁ SITUACE MÍSTA VYPOUŠTĚNÍ MÍSTA ODBĚRU HYDROGRAF POVODNĚ A DALŠÍ (např. envi havárie) 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 7 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 8 jakmile kapka dopadne na terén, začne po něm stékat ve směru největšího sklonu rychlost pohybu závisí na velikosti sklonu směr a velikost sklonu svahu lze odvodit z GRIDu předpokládá se stékání v jednom ze čtyř, resp. osmi směrů Obr. 1: Ukázka DEM typu GRID. Vygenerovaný ze souboru typu TIN. Velikost buňky je 25X25 m. Povodí Bělá v Jeseníkách. Obr. 2: Ukázka TIN souboru. Vygenerovaný z izolinií z mapy 1:25,000. Povodí Bělá v Jeseníkách. 4 směry 8 směrů 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 9 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 10 postupně porovnáváme hodnoty sousedících buněksbuňkou analyzovanou až nalezneme hodnotu nejmenší 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 11 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 12 2
vpřírodě se vyskytují jako: přirozené (jezera, bažiny) a umělé (přehrady, též rybníky) mohou mít přítok i odtok pokud generujeme digitální model terénu a známe místa depresí s nadmořskou výškou jejich hladin, můžeme toto zahrnout do procesu vytváření GRIDu mnoho modelovacích programů nabízí funkci detekce a vyplnění depresí některé programem nalezené deprese bývají jen chybami v generovaném GRODu pokud budeme modelovat tok v oblasti a budeme uvažovat deprese za již naplněné vodou, můžeme je automaticky vyplnit 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 13 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 14 pokud ale považujeme za důležité deprese odlišit od chyb, měli bychom znát modelovanou oblast či mít nějaká referenční data vůči kterým oblast prověříme necháme automaticky vyplnit pouze chyby a sdepresemimůžeme dále pracovat modelovací programy detekují deprese při určování směrustékání vodypoterénu pokud při hledání směru stékání vody narazíme na hodnotu buňky, kde hodnoty okolních buněk jsou větší, bude buňka hodnocena jako buňka dna deprese 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 15 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 16 buňce dna deprese se přiřadí hodnota výšky odpovídající odpovídající nejnižší sousední buňce takovýmto způsobem lze vytvořit GRID se stejnou velikostí buňky a rozlišením jako zdroj dat, který nebude obsahovat (chybné) deprese nebo vygenerujeme rastr, obsahující označené buňky depresí a dále ho využijeme hloubka deprese hloubku deprese odvodíme pomocí zonálních analýz pro každou depresi nalezneme její lokální minimum, což bude minimální hodnota deprese nadmořská výška dna deprese pomocí zonální anýzy vyhledáme buňky, patřící do deprese, tedy ty, které se přijejímnaplňování stávají její součástí 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 17 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 18 3
další zonální analýzou zjistíme nejmenší hodnotu buňky na okraji této plochy, tato hodnota bude hodnota nadmořské výšky hladiny naplněné deprese buňka s touto hodnotou bude výtokem z deprese odečtením těchto dvou hodnot získáme hloubku deprese 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 19 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 20 objem deprese použije se postup pro objemové výpočty vyplnění deprese hodnota hloubky deprese v každé buňce deprese se přičte k hodnotám buněk deprese vznikne nový GRID bez depresí výstupem je množství stékající vody do jednotlivých buněkgridu k hodnotě analyzované buňky přičteme hodnoty buněkdo ní vtékajících představme si, že do každé buňky GRIDu dopadne jedna kapka deště 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 21 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 22 místo představy, že do každé buňky spadne jedna kapka vody, se při modelování počítá a hodnotami naměřených srážek z meteorologických srážkoměrných stanic tato data se pak interpolačními metodami přepočítává na úhrn srážek na daném území, vytváříse soubor typu GRID 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 23 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 24 4
buňky, do kterých nevtéká žádná voda, reprezentují hřeben terénu, což indikuje hranici povodí, rozvodnici část vody spadlá na zemský povrch v podobě srážek, stéká působením zemské gravitace ve směrunejvětšího sklonu nejdříve na krátké vzdálenosti od rozvodnice vtenkévrstvě, tzv. ronu, pak ve stružkách a ty se postupně spojují ve větší toky 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 25 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 26 v terénu s nižší nadmořskou výškou proudící voda tvoříkorytaa tak vznikají potoky a řeky hlavní tok se svými přítoky tvoří říční soustavu, kteráodvádívoduzpříslušného území, tzv. povodí systém říčních soustav tvoří říční síť určité krajiny. pomocí GRIDu s informací o směru stékání vody a o akumulaci vody najdeme stopy stékající vody po terénu, které budou reprezentovat drenážní síť najdeme ji postupným přecházením z buňky do buňky pomocí směru stékání vody 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 27 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 28 drenážní síť lze odvodit i z GRIDu akumulace toku pomocí reklasifikace, kde použijeme mezní hodnotu, která bude reprezentovat minimální počet buněk vtékajících do daných buněk, buňky s takovou hodnotou nebo větší budou tvořit drenážní síť. 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 29 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 30 5
vodní toky odvodňují jenom určitou část území dané rozvodím, každému toku můžeme přiřadit jeho řád je to číslo, udávající nutný počet postupných zaústění do moře hlavní tok je tok nejvyššího řádu v daném povodí hydrologické pořadí toku je řazení toků postupně od pramene po proudu, od toku nižšího řádu k vyššímu. 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 31 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 32 povodí je území, vztažené k tzv. uzávěrovému profilu na toku, omezené rozvodnicí, takto určená plocha povodí je plochou, z níž srážková voda, vypadlá na kterémkoli místě, stečepovrchově do říčního systému tohoto povodí a proteče jeho uzávěrovým profilem 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 33 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 34 parametry povodí (nebo také bilančními prvky povodí) jsou jeho plocha v [km 2 ], množství srážek vypadlé na povodí, množství vody odteklé uzávěrovým profilem povodí, množství vody odpařené z povrchu povodí povodí se nejčastěji vymezuje pomocí souboru typu GRID s informací o akumulaci vody a směru stékání vody pomocí směru stékání vody a vygenerovaných uzávěrových profilů: ze souboru o akumulaci vody, kde buňky s vyšší hodnotou akumulace představují uzávěrové body, uzávěrových profilů, jejichž polohu známe 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 35 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 36 6
stanovením mezní hodnoty, která představuje minimální počet buněkvpovodí, začne funkce pro vymezení povodí odvozovat jeho plochy tak, ževybírá buňky vztahující se k jednotlivým uzávěrovým bodům dlesměrustékání vody 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 37 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 38 vyjadřuje množství vody, která proteče v časovém období uzávěrovým profilem povodí) dá se z něj případně odvodit čas naplnění deprese 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 39 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 40 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 41 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 42 7
23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 43 23.3.2009 Rapant, P.: DMR XIII (2009) 44 8