CZ | EN
Katedra hydromeliorací a krajinného inženýrství

CTU in Prague - Faculty of Civil Engineering
Department of Irrigation, Drainage and Landscape Engineering


News and Events
(22.11.2017 v 18:37)

David Zumr et al. published a study on flood waves transformation and sediment regime in small regulated streams: https://www.hydrol-earth-syst-sci.net/21/5681/2017/

Data for Aktion 2017 course - download here


Calendar
(6.11.2017 v 12:39)

Tato část návodu v současné době prochází revizí.

Základními vstupy pro model SMODERP jsou údaje o:

  • morfologii terénu,
  • vlastnostech půdy,
  • vegetaci na konkrétních pozemcích,
  • návrhových srážkách.

I.1.1.      Morfologie terénu

Model SMODERP pracuje jako jednorozměrný. Konkrétní svahy jsou nahrazeny charakteristickými profily, zvolenými na jednotlivých řešených půdních blocích nebo jejich sestavách. Tyto profily mají být voleny tak, aby dostatečně reprezentovaly odtokové poměry v řešeném území. Neměly by tedy být vedeny v drahách soustředěného odtoku. V nich dochází ke koncentraci odtoku, proto takové profily nelze brát jako průměrné pro řešený svah. Stejně tak by neměly být voleny profily na hřbetnicích, které jsou lokálními rozvodnicemi a také nereprezentují daný svah. Podle velikosti a konfigurace pozemku je třeba navrhnout na každém pozemku jeden či více charakteristických profilů.

Profily musí začínat na rozvodnici nebo v místě opatření, které přerušuje povrchový odtok. Ukončeny musí být v místě, kde dochází k přerušení povrchového odtoku. Těmito místy jsou silnice a cesty s funkčními odvodňovacími příkopy, vodoteč, intravilán, vodní plochy atp. Model neřeší povrchový odtok, a tím ani erozní procesy z lesních pozemků a intravilánu.

Záleží na uživateli jakým způsobem a s jakou přesností získá návrhové profily. Konstrukce charakteristických profilů na pozemcích řešeného území je možná následujícím způsoby:

manuálním odečtením vodorovných vzdáleností mezi vrstevnicemi v tištěných mapách ve zvolených trasách,

odečtením vodorovných vzdáleností na digitálních mapách,

s pomocí specializovaných GIS softwarů, jako je například ArcGIS (odkaz).

I.1.2.      Půdní vlastnosti

Určení fyzikálních vlastností půdy patří k nejnáročnějším vstupním podkladům do všech modelů. Lokální heterogenita půdy může způsobit značné rozdíly v chování půdy a tím ovlivnit výsledky výpočtu. Půda svými vlastnostmi ovlivňuje povrchový odtok vlivem infiltrace a drsnosti. Model SMODERP obsahuje Philipovu rovnici infiltrace. Jejími základními parametry jsou součinitel nasycené hydraulické vodivosti K a sorptivita S. Hodnotu K lze určit na základně polních nebo labolatorních zkoušek. Ta byla pro potřeby programu stanovena M. Kutílkem (tyto hodnoty jsou součástí manuálu k verzi 5.1) pro jednotlivé půdní druhy v závislosti na snadněji určitelných parametrech.

Použití jakýchkoli manuálových hodnot je vhodné v případě, že nejsou k dispozici přesnější hodnoty půdních charakteristik (například pouze půdní druhy), pochopitelně s vlivem na přesnost výsledků modelování. Pro správné použití modelu je nutné provést terénní nebo polní měření a určit zrnitostní složení půdy a její hydraulickou vodivost. Množství odebraných vzorků je závislé na heterogenitě půd a lokální morfologii v řešené lokalitě. Při odběru vzorků se vždy jedná o bodovou informaci, u které se předpokládá její platnost v určitém okolí za podobných podmínek. Heterogenitu půd, umístění a počet půdních vzorků je možno kvalifikovaně odhadnout využitím map BPEJ nebo KPP, které ukazují plošné rozložení půd v řešené oblasti.

I.1.3.      Povrch a vegetace

Vegetační kryt pozemků významně ovlivňuje povrchový odtok a erozi. Vegetace přirozeně zvyšuje nakypření půdy a tím zvyšuje infiltraci. Zvýšením drsnosti díky rostlinám dochází ke snížení rychlosti povrchového odtoku. Vegetace také svým kořenovým systémem přirozeně zvyšuje soudržnost půdy a chrání její povrch před energií dopadajícího deště. Díky intercepci rostliny zachytí část srážky a snižují tak její celkový objem. Konkrétní vliv vegetačního krytu záleží na druhu plodiny, na způsobu setí, ale i na její aktuální fenofázi v době srážky.

Vliv vegetace je určen pomocí potenciální intercepce a poměrné plochy listové pro konkrétní plodinu. Potenciální intercepce (PI) určuje celkové množství vody v mm, které je rostlina schopna zachytit na listech a stonku. Poměrná plocha listová (PPL) je poměrnou hodnotou mezi plochou listů k ploše půdního povrchu a tedy určuje množství vody, které je vegetace schopna zachytit v určitém časovém kroku. Doporučené průměrné hodnoty PI a PPL pro vybrané plodiny jsou uvedeny v manuálu k programu SMODERP 5.1.

Změna infiltrace a vlhkosti díky vegetaci oproti povrchu bez vegetace se projeví změnou hodnoty K a S. Průměrné hodnoty těchto veličin pro jednotlivé půdní druhy v kombinaci s různými typy vegetace jsou uvedeny také v manuálu (Vrána, 1996). Změna drsnosti díky vegetaci se projeví změnou Manningova součinitele drsnosti.

Informaci o zemědělském využití jednotlivých pozemků je možno získat v rámci podrobného terénního průzkumu, případně od hospodařících farmářů. Informace od hospodařících subjektů je významná z toho důvodu, že na pozemcích zpravidla aplikují určité osevní postupy, které mohou být odlišné od stavu, který byl v době průzkumu. Návrh opatření by měl být proveden s ohledem na možné budoucí využití pozemků, nikoliv pouze na jeho aktuální stav.

I.1.4.      Srážky

SMODERP je epizodní model pracující s jednotlivou srážkou. V případě posouzení erozní ohroženosti pozemků, návrhu organizačních nebo technických protierozních opatření a jejich dimenzování, jsou voleny návrhové srážky s určitou dobou opakování. Volba doby opakování závisí na stupni ochrany řešeného území. Pro posouzení erozní ohroženosti zemědělských ploch je rozumné uvažovat návrhové deště s dobou opakování 2, případně 5 let ve významných lokalitách. Pro vlastní dimenzování technických prvků pak volit dobu opakování spíše 5 let, výjimečně 10 let. V případě, že se jedná o významné lokality, jako jsou například pásma hygienické ochrany vodních zdrojů, lokality významné z hlediska ochrany přírody apod., lze použít návrhové srážky s dobou opakování až 10 let. Vyšší ochrana v extravilánu není ekonomicky zdůvodnitelná.

V případě, že je model využíván pro ochranu intravilánu, kde se jedná o ochranu osob a jejich majetku, jsou většinou uvažovány návrhové deště o jeden stupeň vyšší. Většinou s dobou opakování 10, výjimečně 20 let. V ojedinělých případech, u významných objektů, lze uvažovat dobu opakování 50 let. Jakákoli zvýšená ochrana musí být zvážena i ekonomicky.

Pro potřeby modelu SMODERP jsou nejčastěji používány návrhové srážky podle J. Trupla (Trupl, 1958). Trupl zde uvádí časové průběhy srážkových úhrnů pro přívalové deště s dobou trvání 120 minut pro 98 míst v ČR s různou dobou opakování (2, 5,10 a20 let). Tyto srážky jsou součástí progremu. Nevýhodou tohoto materiálu je jeho relativní stáří přes padesát let, zejména vzhledem k diskutované změně klimatu. Druhou možností je používat hodnoty redukovaných srážek 24hodinových úhrnů. Ty byly stanoveny pro 529 stanic bývalé ČSSR dobou opakování 2, 10, 20, 50 a 100 let z řad měření pro roky 1901 – 1980 (Šamaj, 1985). Pro potřeby modelu je třeba tyto 24hodinové srážky redukovat na srážky kratší doby trvání. Redukcí srážek v ČR se zabýval F. Hrádek (Hrádek, 1994), který uvádí výpočet redukčního koeficientu z denních úhrnů na kratší v závislosti na době opakování a době redukované srážky podle vztahu:

Ψt=a·t[pw(1-c)]

kde:

a; 1-c                              koeficienty v závislosti na délce srážky a době opakování,

t                                      délka srážky.

Tímto způsobem je možno určit celkový úhrn srážky dané doby opakování pro dobu trvání od 10 minut. Při stanovení srážek zůstává velkým problémem stanovení kritické doby deště pro konkrétní případ. Nejen že nejsou při navrhování známi všechny vstupy pro její určení. Ale je také problematické stanovit jejich vnitřní rozdělení vlastní návrhové srážky. Zdali je uvažována srážka s konstantním rozdělením v čase, nebo má-li nějaký jiný tvar (trojúhelník, lichoběžník, atp.). nejčastěji se používají sto dvaceti minutové deště a pro ně použít vnitřní rozložení pomocí rovnoramenného trojúhelníku, nebo zle použít rozdělení podle maximálních intenzit podle Trupla.

 

Do modelu lze také zadávat libovolné náhodně vygenerované nebo reálně změřené srážky. Je možné posuzovat dopad historické srážkové události atp.