1
Dominik MUSIL, 499962
3. semestr, Fyzická geografie
Brno, 2020
Cvičení z Hydrologie č. 1
Srážkový úhrn v povodí
Zadání:
Určete hodnotu průměrného ročního úhrnu srážek na ploše libovolného povodí III. řádu v prostředí
ArcGIS s využitím tří metod:
1) aritmetický průměr
2) Thiessenové polygony
3) metoda izohyet
Zhodnoťte a porovnejte výsledky použitých metod.
Metodika:
Vybrání vhodného povodí III. řádu z projektu DIBAVOD probíhalo tak, aby bylo v území České
republiky a neleželo na státních hranicích kvůli lepšímu zpracování Thiessenových polygonů. Následné
výstupy se zpracovávaly pomocí programu ArcGIS či v Excelu.
Aritmetický průměr se spočítal pomocí jednoduchého vzorečku z jednotlivých ročních
srážkových úhrnů veškerých stanic v povodí. Přes ID stanice se zjistí v abecedním seznamu
srážkoměrných stanic a přehledu srážkových a sněhových charakteristik. Pomocné výstupy tedy nebyly
potřeba.
Totéž neplatilo u Thiessonových polygonů. U vybraného povodí bylo nutné vybrat veškeré
srážkoměrné stanice a pro přesnější výslednou hodnotu i ty, které bezprostředně s povodím sousedí.
Následně stačilo použít funkci Create Thiessen Polygons, která vše vyřeší za vás. Jednotlivé
srážkoměrné stanice jsou v tomto vypracování očíslované. U jednotlivých dat je tedy možné se podívat
i na polohu konkrétní stanice.
U metody izohyet se výstup zhotoví podobným způsobem, avšak s informacemi o izohyetách.
Ve výstupu jsou přiloženy i polohy srážkoměrných stanic a větší města pro lepší orientaci.
Samotné výpočty probíhaly pomocí programu Excel a dílčí výsledky se spočítaly v ArcGISU
při vypracovávání jednotlivých výstupů (např. plochy Thiessonových polygonů či mezi izohyetami).
Vypracování:
Výše uvedený postup se zde bude praktikovat na území III. povodí s Id. 4-15-01, tedy Svratky od
pramene po soutok se Svitavou.1
Území se rozprostírá v oblasti severozápadně od Brna až po oblast Ždárských vrchů, ve kterém
nejvyšší bod vrchů (Devět skal s 836 m. n. m.2
) je i nejvyšším bodem povodí. Samotný nejdůležitější
přítok Dyje však pramení v nadmořské výšce 772 m. n. m. (obr. 1.).3
Protéká oblastí Vysočiny v okresu
Žďár nad Sázavou, kde tvoří historické zemské hranice Čech a Moravy a je po řece pojmenované
i město.4
Pokračuje okresy Brno-venkov a Brno-město, kde se nalézá nejníže položené místo
povodí – soutok Svratky a Svitavy v jižní části Brna s nadmořskou výškou 191 m. n. m. (obr. 2.).3
1 ČHMÚ (2020): Hydrologická povodí III. řádu, http://hydro.chmi.cz/ismnozstvi/ciselnik.php?t=L&id=hlgp&ordrstr=NM&startpos=90&recnum=30 (16. 10. 2020)
2 WANDER BOOK (2020): CZ-792 Devět skal, https://cs.wander-book.com/devet-skal-m675.htm (16. 10. 2020)
3 MARŠÁLKOVÁ, L. (2017): Klimatografie povodí Svratky a Svitavy. Seminární práce. MU PřF, Brno, s. 3. https://is.muni.cz/el/1431/podzim2017/Z0076/cviceni/seminarniprace/opravene/Marsalkova_Lucie.pdf?lang=en
(16. 10. 2020)
4 BÁRTA, J. (2015): Turisté jdou po historické zemské hranici. Urazí celkem 393 kilometrů, https://www.idnes.cz/jihlava/zpravy/turiste-jdou-po-historicke-zemske-hranici-mezi-cechamia-moravou.A150617_165607_jihlava-zpravy_mv
(16. 10. 2020)
2
Obr. 1.: Pramen řeky Svratky Obr. 2.: Soutok řek Svratky (vlevo) a Svitavy (= konečný bod povodí)
Obr. 3. Orientační mapa povodí Svratky po Svitavu včetně nadmořské výšky
Zvolení tohoto území bylo z důvodu polohy Masarykovy Univerzity, hlavního toku protékající Brnem
a Brněnskou přehradou, lokalitě údolí Bílého potoka – oblasti terénního cvičení z Fyzické geografie
(mapy.cz, 2020), a v neposlední řadě kvůli aktuální situaci. I přes to, že je měsíc říjen, který se obecně
vyznačuje nízkým úhrnem srážek a ve kterém konči hydrologický rok, se na stanici Brno–Poříčí ode
dne 14. 10. vyhlásil 2. povodňový stupeň.5
Je to vskutku překvapující informace i s ohledem na fakt,
že také kvůli zamezení povodňovým rizikům v Brně byla postavena Brněnská přehrada6
(pmo.cz, 2015).
První povodňový stupeň se poté vyhlásil ve stejném období ještě blíže pramene Svratky, a to na další
vybudované umělé nádrži v povodí, který určuje průtok řeky – Vír či ve Veverské Bítýšce.7
5 ČHMÚ (2020): Detail stanice Brno–Poříčí, http://hydro.chmu.cz/hpps/hpps_prfdyn.php?seq=307205 (16. 10. 2020)
6 HIRTOVÁ, K. (2015): Brněnská přehrada. Bakalářská práce. Mendelova univerzita, Fakulta regionálního rozvoje a mezinárodních studií, Brno, s. 21.
https://theses.cz/id/yu76ye/zaverecna_prace.pdf (16. 10. 2020)
7 ČHMÚ (2020): Hlásná a předpovědní povodňová služba, http://hydro.chmu.cz/hpps/hpps_main.php (16. 10. 2020)
3
Tab. 1.: Přehled relevantních srážkoměrných stanic v rámci výpočtů úhrnů srážek v povodí Svratky po
Svitavu
Pozn. tučně jsou označeny stanice lokalizované přímo ve sledovaném povodí; barevně jsou odlišené nejvyšší, resp. nejnižší
hodnoty v povodí či ve všech relevantních srážkoměrných stanic.
ID
ID stanice
v mapě (n)
Název stanice
H
[m. n. m.]
Hz
[mm/rok]
F [km2
] Hz(n)*F(n)
75 36 Brno, Bohunice 225 537 87,09 46 768,24
76 1 Brno, Komárov 200 509 61,30 31 199,16
77 2 Brno, Královo Pole 221 531 21,80 11 577,48
78 3 Brno, Pisárky 204 547 86,25 47 178,16
82 4 Brumov (okres Blansko) 539 665 7,96 5 293,59
105 5 Bystré (okres Svitavy) 610 657 60,01 39 425,69
108 6 Bystřice nad Pernštejnem 554 651 109,55 71 318,65
124 7 Čebín 280 565 2,41 1 361,65
186 8 Dolní Lhota (okres Blansko) 280 610 1,57 956,51
190 9 Dolní Rožínka 506 614 78,57 48 244,24
225 10 Hamry (okres Chrudim) 605 764 19,73 15 075,98
390 11 Kněževes (okres Žďár nad Sázavou) 573 680 36,48 24 807,42
408 12 Košíkov 558 625 8,92 5 577,77
439 13 Křižanov (okres Žďár nad Sázavou) 526 666 39,68 26 424,23
446 14 Kunštát 458 669 86,03 57 552,47
449 15 Kuřim 291 576 44,74 25 772,73
492 16 Lísek, Viliamov 700 744 92,68 68 951,25
504 17 Lomnice (okres Blansko) 378 596 49,03 29 219,99
513 18 Lubná (okres Svitavy) 560 807 15,34 12 379,00
528 19 Lysice 365 617 100,50 62 010,16
556 20 Milovy 630 832 73,74 61 355,46
591 21 Nedvědice (okres Žďár nad Sázavou) 331 630 20,95 13 196,10
617 22 Nové město na Moravě 614 726 53,27 38 673,19
629 23 Olešnice (okres Blansko) 564 677 64,88 43 926,32
663 24 Paseky (okres Chrudim) 650 766 88,30 67 640,56
699 25 Polička 555 705 49,11 34 624,12
804 26 Skřinářov, Na rohách 595 656 8,98 5 891,50
890 27 Štěpánov nad Svratkou 340 605 1,76 1 064,01
902 28 Telecí 532 768 47,51 36 488,87
907 29 Tišnov 274 579 12,22 7 075,66
955 30 Velká Bíteš 494 645 0,41 266,64
968 31 Veverská Bítýška, Veveří 277 559 5,92 3 307,86
980 32 Vojnův Městec 670 862 18,22 15 708,79
985 33 Vranov (okres Brno-venkov) 450 635 121,04 76 863,05
1014 34 Zastávka 340 564 48,81 27 528,67
1033 35 Žďár nad Sázavou 580 736 104,46 76 882,61
Součet (plochy povodí a plochy povodí vynásobený s Hz) 1 729,24 1 141 587,78
Aritmetický průměr stanic v povodí 639,73 Srážkový úhrn 660,17
4
Zkoumaná problematika je však v rámci cvičení stanovení objemu srážek zkoumaného území již
v období 1900–1950 (alespoň v rámci prvních dvou metod). V tabulce výše si lze povšimnout
veškerých podstatných dat, ze kterých jsou dopočítány úhrny srážek ve sledovaném povodí třemi
odlišnými způsoby.
První metodou je aritmetický průměr povodí, ve kterém řeka Svratka protéká necelými 99 kilometry.
Spočítá se podle jednoduchého vzorce:
𝑥̄ =
𝐻𝑧1 + 𝐻𝑧2 + ⋯ + 𝐻𝑧 𝑛
𝑛
kde:
x̄ = aritmetický průměr srážkového úhrnu [mm]
Hz1 až Hzn = roční průměrný srážkový úhrn srážkoměrné stanice [mm]
n = počet srážkoměrných stanic v povodí
V případě povodí Svratky po Svitavu se nalézá 22 srážkoměrných stanic. Po dosazení vzorce
vyjde nejprimitivnější metodou první výsledek průměrného ročního srážkového úhrnu, a to 639,73 mm
srážek za rok.
Obr. 4.: Povodí Svratky po Svitavu s Thiessonovými polygony a relevantními srážkoměrnými stanicemi
5
Propracovanější metoda Thiessenových polygonů, jejichž umístění v rámci povodí lze spatřit v obr. 4,
se vypočítá následujícím vzorcem:
𝐻𝑧 =
𝐻𝑧1 ∗ 𝐹1 + 𝐻𝑧2 ∗ 𝐹2 + ⋯ + 𝐻𝑧 𝑛 ∗ 𝐹𝑛
𝐹1 + 𝐹2 + ⋯ + 𝐹𝑛
kde:
Hz = vážený průměr srážkového úhrnu [mm]
Hz1 až Hzn = opět roční průměrný srážkový úhrn srážkoměrné stanice [mm]
F1 až Fn = dílčí plochy povodí [km2
]
n = počet srážkoměrných relevantních stanic
Po dosazení veškerých hodnot do vzorce již vychází druhý výsledek průměrného ročního
srážkového úhrnu v povodí – 660,17 mm srážek za rok. Tudíž značně více než v případě první metody.
Ve výpočtu figuruje i 14 srážkoměrných stanic, které se nachází v těsné blízkosti zkoumaného povodí,
pro zpřesnění výsledků.
Tab. 2.: Přehled ročních průměrných srážkových úhrnů na plochách mezi jednotlivými izohyetami v povodí
Svratky po Svitavu
V posledním řešeném způsobu, jak lze zjistit srážkový úhrny celého povodí, se využily izohyety. Jedná
se o izolinie spojující místa se stejným úhrnem srážek. Přičemž vážený roční průměr srážkového úhrnu
se vykreslí jako průměrná hodnota mezi dvěma izohyetami, které vymezují plochu (viz obr. 5.).
Konkrétně:
𝐻𝑧 =
𝐻𝑧𝑖1 ∗ 𝐹𝑖1 + 𝐻𝑧𝑖2 ∗ 𝐹𝑖2 + ⋯ + 𝐻𝑧𝑖𝑛 ∗ 𝐹𝑖𝑛
𝐹𝑖1 + 𝐹𝑖2 + ⋯ + 𝐹𝑖𝑛
kde:
Hz = vážený průměr srážkového úhrnu [mm]
Hzi1 až Hzin = roční průměrný srážkový úhrn na plochách mezi jednotlivými izohyetami [mm]
Fi1 až Fin = plocha mezi izohyetami [km2
]
n = počet ploch mezi izohyetami
n Hzi [mm] Fi [km2
] Hzi(n) * Fi(n)
1 875 0,08 73,96
2 825 107,58 88 754,01
3 775 176,02 136 412,04
4 675 39,44 26 624,44
5 575 4,44 2 553,89
6 675 357,55 241 347,47
7 575 85,81 49 339,96
8 625 494,63 309 145,84
9 575 330,17 189 846,58
10 725 133,52 96 800,80
Celková plocha povodí 1 729,25 1 140 898,99
Srážkový úhrn 659,77
6
Obr. 5.: Povodí Svratky po Svitavu na barevné škále jednotlivých ploch srážkových úhrnů mezi izohyetami
Na fakt, že se vkládají odlišné hodnoty, než v prvních dvou metodách (viz tab. 2) a nepracuje se v tomto
případě s daty použité ze srážkoměrných stanic, je výsledek po dosazení do vzorce velice podobný tomu
předchozímu, tedy 659,77 mm srážek za rok. Nutné je ještě podotknout, že výsledná hodnota vychází
pouze z vrstvy „izohyety“ (nahrané z IS MU), která obsahuje data pro blíže nespecifikované období.
7
Určil se průměrný srážkový úhrn povodí na hodnotu 660 mm za rok v rámci celého povodí.
Dokazuje to i tabulka číslo 2, ze které lze zjistit úhrn srážek největších ploch – 625 a 675 mm/rok.
Nejmenší území zahrnují nejextrémnější úhrny srážek. V celorepublikovém porovnání je hodnota spíše
podprůměrná. Na hřebenech Krkonoš se hodnota pohybuje kolem 1 700 mm/rok, ve srážkovém stínu
hor pouhých 450 mm/rok.8
Co to ale znamená? Jednoduše řečeno za celý rok na Přírodovědecké fakultě
MUNI i v Novém Městě na Moravě spadne ročně právě tato hodnota. Výsledek 66 cm za celý rok se
zdá málo, na každý den to vychází pouze kolem 1,8 mm. Ve skutečnosti ale neprší každý den. Za
předpokladu, že zaprší jedenkrát týdně, by to dělalo již 12,6 mm za den. To už by se mohlo řadit mezi
déšť s vyšší intenzitou srážek.
Je potřeba zmínit, že kvůli značné variabilitě území povodí je také i různá variabilita úhrnu
srážek a je nutné daný výsledek brát s nadhledem. Z obr. 5. je přehledně zaznačené, že větší úhrn srážek
očekáváme v oblasti vyšší nadmořské výšky – pramene řeky Svratky na Vysočině či v Novém Městě
na Moravě, kde se mimo jiné pravidelně konají biatlonové závody (předpokládá se tedy zdejší větší
četnost sněhových srážek v zimním období). Na druhé straně v Brně ročně spadne nejméně srážek
v celém povodí, a to až o 300 mm/rok (viz tab. č. 1), což je o polovinu méně v rámci jednoho povodí.
Dá se předpokládat, že po proudu řeky Svratky jsou na území suché Jižní Moravy ještě menší úhrny
srážek.
Velice zajímavé je sledování původních dat druhé a třetí metody. Například z obr. 5 je patrné,
že na srážkoměrné stanici č. 20 napadne ročně kolem 775 mm. Z tabulky č. 1 zde ale napadne 832 mm
(rozdíl 57 mm). Obdobně je tomu i u srážkoměrné stanici č. 22 v Novém Městě na Moravě
(rozdíl 49 mm). Navíc s faktem, že data izohyet mohou pocházet z jiného období (nebylo blíže
specifikováno), byl výsledek až překvapivě podobný. Důvodem může být nízká variabilita srážek
v dlouhodobém časovém měřítku (na rozdíl od teplot vlivem globálního oteplování).
Závěr:
Ve vypracování se počítal průměrný roční srážkový úhrn povodí Svratky po Svitavu, které se rozprostírá
dle administrativního členění na území Pardubického, Jihomoravského kraje a kraje Vysočina na
600 mm/rok. Přičemž výšková amplituda území je poměrně značných 581 metrů,9
což dokazuje
i tvrzení, že se jedná o povodí horního toku řeky, kde obecně převažuje vydatnější sklon a větší úhrn
srážek, aby mohl zásobovat rychleji proudící vodní tok.
Výsledek vyšel u metody aritmetického průměru o necelých 34 mm méně než u zbylých dvou
metod. Je to z toho důvodu, že metoda nezohledňuje nadmořské výšky (výškové) či prostorové
umístění srážkoměrných stanic. Hodnota značí průměrné hodnoty pouze 22 bodů, nikoliv 1 730 km2
.
Pro hrubý odhad je dostačující, nikoliv však pro univerzitní účely.
U zbylých metod je poměrně složité určit, která je přesnější. Obě věrohodně zohledňují
prostorovou variabilitu celého území. Důkazem jsou i podobné výsledky, které se lišily pouze o 0,4 mm
za rok. U Thiessenových polygonů by mohla být nepřesná v případě menšího využití relevantních stanic
v okolí. Na druhé straně u poslední použité metody se předpokládá konstantní přechod srážkových úhrnů
mezi jednotlivými izohyetami. Nicméně i tento způsob je velice přesný, byť se v něm přímo nepracuje
s daty ze srážkoměrných stanic.
Cvičení je důkazem, že i u relativně jednoduchého zjištění úhrnů srážek v povodí se nelze obejít bez
programu ArcGIS.
8 MEZINÁRODNÍ KOMISE PRO OCHRANU LABE (2015): Labe, čtvrté největší povodí ve střední a západní Evropě, https://www.ikse-mkol.org/cz/themen/labe/ (16. 10. 2020)
9 MARŠÁLKOVÁ, L. (2017): Klimatografie povodí Svratky a Svitavy. Seminární práce. MU PřF, Brno, s. 3. https://is.muni.cz/el/1431/podzim2017/Z0076/cviceni/seminarniprace/opravene/Marsalkova_Lucie.pdf?lang=en
(16. 10. 2020)
8
Přílohy:
Obr. 6.: Hráz Brněnské přehrady ze dne 16. 10. 2020 (zdroj: www.brnensky.denik.cz)
Obr. 7.: Vylité koryto řeky Svratky mezi Komárovem a Horními Heršpicemi ze dne 16. 10. 2020
(zdroj: www.brnensky.denik.cz)
9
Zdroje:
BÁRTA, J. (2015): Turisté jdou po historické zemské hranici. Urazí celkem 393 kilometrů,
https://www.idnes.cz/jihlava/zpravy/turiste-jdou-po-historicke-zemske-hranici-mezi-cechami-amoravou.A150617_165607_jihlava-zpravy_mv
(16. 10. 2020)
ČHMÚ (2020): Detail stanice Brno–Poříčí, http://hydro.chmu.cz/hpps/hpps_prfdyn.php?seq=307205
(16. 10. 2020)
ČHMÚ (2020): Hlásná a předpovědní povodňová služba, http://hydro.chmu.cz/hpps/hpps_main.php
(16. 10. 2020)
ČHMÚ (2020): Hydrologická povodí III. řádu,
http://hydro.chmi.cz/ismnozstvi/ciselnik.php?t=L&id=hlgp&ordrstr=NM&startpos=90&recnum=30
(16. 10. 2020)
HIRTOVÁ, K. (2015): Brněnská přehrada. Bakalářská práce. Mendelova univerzita, Fakulta regionálního
rozvoje a mezinárodních studií, Brno, s. 21. https://theses.cz/id/yu76ye/zaverecna_prace.pdf (16. 10. 2020)
IS.MUNI (2020): Studijní materiály předmětu Z0059 Hydrologie,
https://is.muni.cz/auth/el/1431/podzim2020/Z0059/um/ (14.10.2020)
MARŠÁLKOVÁ, L. (2017): Klimatografie povodí Svratky a Svitavy. Seminární práce. MU PřF, Brno, s. 3.
https://is.muni.cz/el/1431/podzim2017/Z0076/cviceni/seminarni-prace/opravene/Marsalkova_Lucie.pdf?lang=en
(16. 10. 2020)
MEZINÁRODNÍ KOMISE PRO OCHRANU LABE (2015): Labe, čtvrté největší povodí ve střední a západní
Evropě, https://www.ikse-mkol.org/cz/themen/labe/ (16. 10. 2020)
VÚV TGM (2007): Hydrologické členění – povodí III. řádu, https://www.dibavod.cz/index.php?id=27
(14. 10. 2020)
WANDER BOOK (2020): CZ-792 Devět skal, https://cs.wander-book.com/devet-skal-m675.htm (16. 10. 2020)
Obrázkové zdroje:
Obr. 1.: MLADÍ OCHRÁNCI PŘÍRODY (2013): Pramen Svratky, https://www.estudanky.eu/6768-pramensvratky
(17. 10. 2020)
Obr. 2.: SAMUEL, P. (2019): Soutok Svratky a Svitavy, https://www.turistika.cz/mista/soutok-svratky-asvitavy/detail
(17. 10. 2020)
Obr. 3. a 4.: HRABAL, M. (2020): Svratka prýští z přehrady, Svitava se vylila. Podívejte se, jak Brnem valí
voda, https://brnensky.denik.cz/zpravy_region/podivejte-se-jak-se-brnem-vali-voda-svitava-se-vylila-az-nasilnici-20201016.html
(17. 10. 2020)