Bleskové povodně Návrh metodiky stanovení stupně ohrožení území a koncepce řešení v rámci systému FLOREON + Jan Unucka, Jan Martinovič a kolektiv

Bleskové povodně Návrh metodiky stanovení stupně ohrožení území a koncepce řešení v rámci systému FLOREON + Jan Unucka, Jan Martinovič a kolektiv

FLOREON + FLOREON+ (FLOod REcognition on the Net) Projekt je zaměřen na vývoj integrovaného systému pro monitorování, modelování, predikci a podporu řešení krizových situací Vyvíjený systém umožňuje díky své modularitě a otevřenosti snadné doplňování o nové oblasti simulací pro potřeby krizového řízení Požadované vlastnosti systému Srozumitelná grafická informace dostupná všem Otevřená modulární architektura Aktuálnost informace Webové stránky projektu: http://www.floreon.eu Projekt vznikl za podpory Moravskoslezského kraje

VODA Vyvíjené moduly systému Podpora krizového řízení v oblasti povodňové problematiky Rozšířenímožnostípredikcíoproti hlásné a předpovědní povodňové službě (HPPS) ČR (Geo)grafická prezentace prognóz V řešení je problematika přívalových srážek a predikce vývoje bleskových povodní KVALITA ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ Krátkodobé předpovědi vývoje kvality ovzduší Predikce vývoje smogových a inverzních situací V řešení je simulace a predikce úniku kontaminantů do ovzduší a vodních toků DOPRAVA Sledování vývoje dopravní situace během krizových událostí V řešení je problematika predikce dopravních omezení v případě krizových událostí

Architektura systému Floreon+

Problematika Voda

Srážkoodtokový (s o) proces

Napojení modelů a GIS 1/2 GIS analýza a schematizace povodí HYDROLOGICKÉ MODELY Srážkoodtokové modely VÝSTUPY Hydrogramy interpolace hydrometeorologických dat apod. Hydrodynamické modely Hladiny, rozlivy atd.

Napojení modelů a GIS 2/2 GIS postprocesing

Obecné schéma výpočtu měření S O model HD model předpověď

Problematika doprava Další systémy využívající získaná data a informace Zařízení poskytovatelů dat, která zpracovávají data od vozidel a poskytují je dále Zpracování dat z různých zdrojů Datová úložiště obsahující agregovaná data a další zpracované informace Skutečná vozidla vybavená GPS a datovou konektivitou

Kombinace Voda a Doprava

Přívalová srážka a blesková povodeň Letní povodně způsobené krátkodobými srážkami velké intenzity (často přes 100 mm za několik málo hodin) zasahují poměrně malá území, mohou se vyskytovat kdekoli na malých tocích, katastrofální důsledky mají zejména na sklonitých povodích vějířovitého tvaru (existuje tedy částečná terénní predispozice) Vysoká intenzita deště rychle překročí infiltrační kapacitu půdy a dochází k povrchovému odtoku i mimo koryta toků. Vše se děje v krátkém časovém horizontu, proto se vžil termín blesková povodeň angl. flash flood Příklady: červen 1987 Dřevnice a Vsetínská Bečva, červen 1995 Litavka, červen 1996 povodí Opavy na Bruntálsku, červenec 1998 Dědina a Bělá na Rychnovsku, srpen 2005 Olše, červen 2009 Luha a Jičínka, červen 2010 Kamenice, srpen 2010 Smědá, Ploučnice, Svitávka, Řásnice, Lužická Nisa.

Problémy ve vztahu k prognóze 1. Výskyt přívalových srážek a bleskových povodní lze očekávat a zkušenosti z roku 2010 to jen potvrzují 2. Na úrovni numerických atmosférických modelů nelze přívalovou srážku dosud uspokojivě předpovědět 3. Tyto modely mají pro tento fenomén stále příliš hrubé rozlišení (nutnost downscalingu) 4. Přívalové srážky se i obtížně měřípozemnístaniční sítí 5. Standardními semidistribuovanými srážkoodtokovými modely typu HYDROG, AquaLog, NAM ani nelze povodně z přívalových srážek předpovídat

Numerické předpovědní modely Procesy menšího měřítka než je krok sítě nelze přesně modelovat (mikrofyzikální procesy v oblacích, tvorba srážek, radiační, turbulentní děje, orografie), proto je parametrizujme ( řešíme zjednodušeným způsobem ), což je důvod pro nepřesnou předpověď

Lokální varovné systémy 1. Například Olešnice v Orlických horách 2. Metoda napojení senzorické sítě (srážky, vodní stav) na varovné hlásiče a komunikační systémy (výstražné sms apod.) 3. Výhody přímé napojení na lokální orgány, psychologický efekt pro místní obyvatele 4. Nevýhody pouze malý územní rozsah, nemožnost pokrytí větších územních celků (principielně, náklady na zřízení a provoz apod.), pozemní sběr dat pokud přívalová srážka spadne a odteče mimo senzorickou síť, zůstává nepodchycena 5. Fungují pouze na základě měření již probíhající hydrometeorologické situace, tzn. odpadá časová rezerva vzniklávčasnou predikcí

Proč vyžívat GIS a hydrologické modely Situace 24.6.2009 ve 12:00 UTC

Životice u Nového Jičína, 7/2009. Foto: T. Kohout Kytín 2.7.2009. Foto: F. Schiffauer

Splach erodované hrabanky po krátkém dešti, Ústí nad Labem 7/2007 Povrchový odtok z polí, povodí Kamenice 6/2009

Základní principy zvoleného řešení 1. Škálovatelnost celého řešení (časová, prostorová, kvalitativní) 2. Rychlost díky využití HPC a superpočítače (IT4Innovations) 3. Modularita (každý model i GIS nástroj je pouze modulem, lze tedy operativně provádět náhrady v případě výpadku konkrétního modelu a také paralelní výpočty) 4. Přenositelnost (systém není územně vázán na konkrétní povodí, jediným limitem je dostupnost dat) 5. Výstupy formou geodat

Prostorová škálovatelnost

Časová škálovatelnost Upozornění 12 54 h Varování2 12 h Alarm 0.5 2h

Rámcové schéma řešení Prostorové GIS analýzy zájmového území (ArcGIS, GRASS, SAGA) GIS analýzy srážkového pole Simulace v modelech SIMWE, TOPMODEL Statické GIS vrstvy zranitelnosti území Operativní GIS vrstvy zranitelnosti území vůči flash flood Simulace v modelech MIKE SHE, MIKE 11, MIKE FLOOD simulace v modelech SHALSTAB, SINMAP, RAMMS Předpověď Q a rozlivů Výběr sledovaných profilů HYDROG Operativní GIS vrstvy zr. území vůči zrychlené erozi a sesuvné aktivitě

Využití HPC HPC server

Testy v extrémním reliéfu Modely SIMWE a TOPMODEL jsou implementace hydrologických modelů v GRASS GIS. Výpočet je ve srovnání s ostatními prostředky GIS a numerických modelů enormně rychlý a platformně nezávislý OS Windows, UNIX/Linux.

Výsledky GIS analýz GRASS GIS

Výsledky simulací MIKE SHE

Výsledky MIKE 11 GIS

Výsledky simulací MIKE SHE povrchový odtok

8.8.2006 Sázava: po

Výsledky simulací fluviální eroze

Výsledky modelování svahových pohybů

Implementace v modulárním systému Výstupy modelů a GIS analýz Měřené hodnoty Q, reálně zasažené oblasti Genetické algoritmy Webové služby Úpravy parametrů modelů a GIS preprocesingu Simulace MIKE, HYDROG, HEC atd. Aktualizace statických a operativních GIS vrstev zranitelnosti území Produkce GIS vrstev

Užitečné odkazy: FLOREON+: http://www.floreon.cz/web/ Flash Flood Guidance: http://www.srh.noaa.gov/rfcshare/ffg.php FAS2/FAS3 projekt: http://fas3.flood alert.org/#home:home ArcHydro, aplikace na Floridě: http://resources.esri.com/archydro/ https://my.sfwmd.gov/portal/page/portal/pg_grp_sfw md_weather/pg_sfwmd_weather_realtime NOAA Advanced Hydrologic Prediction Service: http://www.weather.gov/oh/ahps/

děkuji za pozornost Smědá pod Frýdlantem, 7.8.2010. Foto: V. Fárek Kontakt: jan.unucka@vsb.cz