Hydrologické charakteristiky a měření Atmosféra a hydrosféra Mgr. Veronika Korvasová Seminář č. 10 6.5./7.5. 2024 Co měříme u vodního toku? Vodní stav • Vodočet – hladinoměr s přítomnou číselnou stupnicí, která je vztažená k nule vodočtu • Limnigraf • Měření probíhá na vodoměrné stanici. • HYDROMODUL = rozpětí vodních stavů v průběhu roku je od nejvyššího (maximálního, Hmax) po nejnižší (minimální, Hmin). • Čáry vodních stavů • záznam změny denních vodních stavů v průběhu hydrologického roku, • vyjadřují závislost stavů na čase (chronologické křivky) • podle jejich tvaru lze posoudit pravidelnosti či nepravidelnost změn, nebo zda se v určité roční době nebo měsíci vyskytují vodní stavy se značnou pravidelností, např. vysoké či nízké. • Ze statistických hodnot zevšeobecňujících polohu řady všech členů se z čar překročení odvozuje i obyčejný vodní stav (medián) a z četností výskytu nejčastěji se vyskytující vodní stav (modus) Co je to hydrologický rok? A kdy probíhá? Vodní stav - pokračování • Histogram kumulovaných četností – čára překročení • Čára překročení – umožňuje zjistit, jak dlouho byl v daném roce určitý vodní stav, kdy byl překročen, nebo byl podprůměrný. Označují se jako M – denní vodní stavy např. H60 = 150 cm • Pokud M-denní stavy vztáhneme k řece, tak stavy průměrně překročené po dobu 30 dnů v roce nebo méně než 330 dnů lze označit za mimořádné, tj. mimořádně vysoké a mimořádně nízké, a ty, které jsou blízké obyčejnému stavu, tj. překročené 151 – 210 dny, za průměrné. • Znalost vodních stavů a jejich proměnlivost je však důležitá pro management vody v krajině (např. zabezpečení ochrany objektů, majetku i životů) a mohou tak posloužit i v krizovém managementu. Průtok Definice: fyzikální veličina vyjadřující objem vody, která proteče průtočným profilem za jednotku času (m3/s nebo l/s-1) Měříme: hydrometrováním (pomocí hydrometrické vrtule), měrnou nádobou, nebo pomocí měrných přepadů Průtok měříme ve více bodech, které nejlépe vystihují rozdělení vody v příčném profilu. Změny průtoků v čase • Režim průtoků a příčiny změn: přírodní poměry, které ovlivňují i vlastnosti řečiště; velikost povodí, ale i odtoku v korytech říční sítě, popř. i zaplavované částí údolního dna (inundace). Časové rozloženi odtoku z povodí je dáno různými zdroji vodnosti řek – voda z dešťů, z periodické sněhové pokrývky, z ledovců a trvalé sněhové pokrývky (nad sněžnou čárou) a podzemní voda. • Hlavními prvky režimu průtoků všech řek jsou: velikost změn průtoků a jejich časový průběh, četnost výskytu průtoků, rozkolísanost. • Změny průtoků během dne: denní výkyvy (malé nebo nepravidelné), spíše patrné u pramenných úseků v oblasti ledovců • Proměnlivost denních průtoků řek vyjadřuje čára průtoků (hydrogram) • Z ní můžeme vyčíst: velikost změn průtoků (variační rozpětí), jejich rychlost a četnost jejich výskytu, poukazující také na míru rozkolísanosti (variace, variability) denní vodnosti řeky. Průtoky - pokračování • Rozkolísanost denních průtoků vyjadřují: čáry překročení (histogramů kumulovaných četností). • Překročení se vyjadřuje počtem dnů v roce jak pro jednotlivé roky, tak i pro řadu roků (průměrné překročení). • Absolutní hodnoty překročení jsou označovány jako M-denní průtoky = dosažené nebo překročené M dní v roce. (např. Q355, průtoky v průměru překročené po dobu 355 dní v roce). • Další charakteristiky: • obyčejný průtok (medián), který je jednou ze středních hodnot; • průtok nejčastěji se vyskytující (modus) • Rozložení odtoku v průběhu každého roku se posuzuje i podle časového sledu měsíčních průtoků. • Průměrné rozložení potom vyjadřuje sled dlouhodobých měsíčních průtoků. • Grafické znázornění slouží pro posouzení odchylek rozložení odtoku v každém roce a nadprůměrnosti či podprůměrnosti jednotlivých měsíčních průtoků. • Velmi odlišné absolutní hodnoty měsíčních průtoků u rozdílně vodných řek neumožňuje dobře porovnávat jednotlivé řeky a rozhodnout, je-li roční rozložení odtoku na nich více či méně vyrovnané. • Klasifikace řek založená na odhadu míry vyrovnanosti vychází z procentuálního podílu měsíčních a sezónních odtoků na průměrném ročním odtoku. Při podílu více jako 80 % za jediné roční období (příp. za jeden měsíc) je roční rozložení silně nevyrovnané, při podílu 50 až 80 % značně nevyrovnané, při podílu 30 až 50 % mírně nevyrovnané a při podílu 20 až 30 % vyrovnané. Extrémní průtoky - povodně Maximální průtoky = povodňové průtoky; označovány za povodeň, nebo povodňovou vlnu. Definice povodně: Výrazné stoupnutí hladiny řeky způsobené zvětšením průtoku nebo zmenšením průtočnosti koryta. Zvětšení průtoku může probíhat v říčním korytě nebo inundačním (záplavovém) území. Příčiny povodní: z dešťů, tání sněhu, z tání ledovců a sněhu nad sněžnou čárou, vyvolané vzdutím hladiny bez výrazného zvětšení průtoků U povodňové vlny sledujeme: její objem, tvar a vrchol (kulminační vodní stav) ⟶ předmětem hydrologického modelování (abychom věděli, jaká udělat opatření proti povodním, jak dimenzovat koryto a vodní stavby v okolí vodního toku), úkol vodohospodářů. Stupeň ohrožení povodněmi závisí na charakteru povodňové vlny, který je určen maximálním, tzv. kulminačním průtokem. Základní predikce povodní • Pravděpodobnost povodně: p = 1 𝑛−𝑙𝑒𝑡𝑜𝑠𝑡 • Úkol v hodině: Jaká je pravděpodobnost 5leté, 20leté povodně, 100leté povodně? Povodí Specifický (poměrný) odtok (q): Jednotková vydatnost vyjadřuje množství vody odtékající za jednotku času z jednotky plochy povodí. Udává se v litrech za sekundu z plochy 1 km2 (l.s-1.km–2), při vysokém odtoku v m3. s-1. km–2. Odvodí se tak, že se průtok Q se dělí plochou povodí (F) uzavřenou místem na řece, pro které průtok platí. • Vzorec pro výpočet: 𝒒 (𝒍. 𝒔−𝟏 𝒌𝒎−𝟐 = 𝟏𝟎𝟎𝟎𝑸 (𝒎 𝟑.𝒔 − 𝟏 ) 𝑭 (𝒌𝒎 𝟐 ) Úkol v hodině: Shrnutí seminářů • Do portfolia: 2 cvičení, seminární práce • Všechny opravy vyřešit do 12.5. • Zápočtový test č. 2: 15.-17.5. 2024 • Vypsané termíny zkušebních termínů, možnost přihlásit se od 10.5.!