1.část Model HEC-HMS

Modelování hydrologických procesů II
1. Úvod – model HEC-HMS
1.část
Model HEC-HMS
Univerzita Karlova v Praze
Přírodovědecká fakulta
© Michal Jeníček, 2011, [email protected]
http://hydro.natur.cuni.cz/jenicek/
Modelování hydrologických procesů II
1. Úvod – model HEC-HMS
Organizace přednášky
Model HEC-HMS
Komponenty modelu
Grafické prostředí
Podmínky zápočtu a zkoušky:
• zápočet: zpracování projektu, účast na přednáškách
• zápočet + zkouška: dtto + ústní zkoušení (prezentace projektu)
součástí přednášky je výjezd do terénu – povodí Bystřice v Krušných horách, termín bude
domluven do konce března
Michal Jeníček
e-mail: [email protected], www: http://hydro.natur.cuni.cz/jenicek/
Horská 3 (budova jazyků, kancelář v severní části chodby u kuchyňky), linka 1372
konzultační hodiny: po předchozí domluvě
2
Univerzita Karlova v Praze
Přírodovědecká fakulta
© Michal Jeníček, 2011, [email protected]
http://hydro.natur.cuni.cz/jenicek/
Modelování hydrologických procesů II
1. Úvod – model HEC-HMS
Organizace přednášky
Model HEC-HMS
Komponenty modelu
Grafické prostředí
Co je úkolem přednášky a cvičení?
Cíle:
na konkrétním povodí stanovit vliv
potenciálního průtočného poldru na
snížení odtokové odezvy
Metody:
Využití s-o modelu HEC-HMS, zpracování
dat v ArcGIS s využitím ArcHydro Tools
Kalibrace a verifikace modelu, variantní
simulace vlivu nádrže na průběh povodní
Území:
Modelové povodí Bystřice v Krušných
horách po závěrový profil Abertamy
(limnigraf katedry)
(5x supperelevated)
3
Univerzita Karlova v Praze
Přírodovědecká fakulta
© Michal Jeníček, 2011, [email protected]
http://hydro.natur.cuni.cz/jenicek/
Modelování hydrologických procesů II
1. Úvod – model HEC-HMS
Organizace přednášky
Model HEC-HMS
Komponenty modelu
Grafické prostředí
Hydrologic Engineering Center
Modelování povodňových škod
S-O modelování
Statistické zpracování dat
Modelování ekosystémů
Hydrodynamické modelování
Simulace nádrží
Správa režimových informací
GIS nástroj pro HEC-RAS
Prohlížečka časových řad
4
Univerzita Karlova v Praze
Přírodovědecká fakulta
© Michal Jeníček, 2011, [email protected]
http://hydro.natur.cuni.cz/jenicek/
Modelování hydrologických procesů II
1. Úvod – model HEC-HMS
Organizace přednášky
Model HEC-HMS
Komponenty modelu
Grafické prostředí
Charakteristika modelu, historie
HEC-HMS (Hydrologic Engineering Center – Hydrologic Modeling System)
vyvíjen od 60. let minulého století armádou USA, od počátku 90. let vznikla
samostatná vývojová větev – model WMS (Watershed Modelling System), ten dnes
vyvíjen komerčně
HMS je celistvý (lumped) model se soustředěnými parametry. Některé vstupy
mohou být také distribuované (např. infiltrační metoda gridded SCS CN, gridded
SMA, model tání sněhu)
současná verze 3.5
freeware včetně kompletní dokumentace dostupný na
http://www.hec.usace.army.mil/
5
Univerzita Karlova v Praze
Přírodovědecká fakulta
© Michal Jeníček, 2011, [email protected]
http://hydro.natur.cuni.cz/jenicek/
Modelování hydrologických procesů II
1. Úvod – model HEC-HMS
Organizace přednášky
Model HEC-HMS
Komponenty modelu
Grafické prostředí
Vazba na GIS
HEC-GeoHMS
nadstavba vytvořena ve spolupráci s firmou
ESRI (Inc., Redlands, USA) pro ArcGIS 9.x
ArcHydro Tools
nástroj pro zpracování prostorových dat pro
hydrologické modelování - pro ArcGIS 9.x, v
beta verzi i pro ArcGIS 10
více v nadcházejících přednáškách
6
Univerzita Karlova v Praze
Přírodovědecká fakulta
© Michal Jeníček, 2011, [email protected]
http://hydro.natur.cuni.cz/jenicek/
Modelování hydrologických procesů II
1. Úvod – model HEC-HMS
Organizace přednášky
Model HEC-HMS
Komponenty modelu
Grafické prostředí
Časové řady
HEC-DSS Vue
Nástroj pro zpracování časových řad
Vizualizace
Základní úpravy
Export do dalších programů (Excel)
7
Univerzita Karlova v Praze
Přírodovědecká fakulta
© Michal Jeníček, 2011, [email protected]
http://hydro.natur.cuni.cz/jenicek/
Modelování hydrologických procesů II
1. Úvod – model HEC-HMS
Organizace přednášky
Model HEC-HMS
Komponenty modelu
Grafické prostředí
Prvky (elementy) modelu
Dílčí povodí
Úsek toku
Soutok
Zdroj
Odběr
Nádrž
Odbočka
8
Univerzita Karlova v Praze
Přírodovědecká fakulta
© Michal Jeníček, 2011, [email protected]
http://hydro.natur.cuni.cz/jenicek/
Modelování hydrologických procesů II
1. Úvod – model HEC-HMS
Organizace přednášky
Model HEC-HMS
Komponenty modelu
Grafické prostředí
Komponenty modelu
Model výpočtu objemu odtoku
(Runoff-volume Model)
Meteorologický model
(Meteorological Model)
Model přímého odtoku
(Direct-runoff Model)
HEC-HMS
Korytový model
(Channel Model)
Model podzemního odtoku
(Baseflow Model)
Ostatní - objekty na tocích
(nádrže, kanály)
9
Univerzita Karlova v Praze
Přírodovědecká fakulta
© Michal Jeníček, 2011, [email protected]
http://hydro.natur.cuni.cz/jenicek/
Modelování hydrologických procesů II
1. Úvod – model HEC-HMS
Organizace přednášky
Model HEC-HMS
Komponenty modelu
Grafické prostředí
Komponenty modelu
Srážky
Frequency Storm
Gage Weights
Gridded Precipitation
Inverse Distance
SCS Storm
Specified Hyetograph
Standard Project Storm
Meteorological model
vztahuje se pro dílčí povodí
(Subbasin)
Evapotransp.
Monthly Average
Priestley-Taylor
Gridded Priestley-Taylor
Tání sněhu
Temperature Index
Gridded Temperature Index
10
Univerzita Karlova v Praze
Přírodovědecká fakulta
© Michal Jeníček, 2011, [email protected]
http://hydro.natur.cuni.cz/jenicek/
Modelování hydrologických procesů II
1. Úvod – model HEC-HMS
Organizace přednášky
Model HEC-HMS
Komponenty modelu
Grafické prostředí
Komponenty modelu
Runoff-volume model
vztahuje se pro dílčí povodí (Subbasin)
Direct-runoff model
vztahuje se pro dílčí povodí (Subbasin)
Deficit and constant rate (DC)
Gridded DC
Initial and constant rate
Exponential
Green – Ampt
SCS CN
Gridded SCS CN
Smith Parlange
SMA (Soil Moisture Accounting)
Gridded SMA
Clark´s UH
Kinematic wave
ModClark
SCS UH
Snyder´s UH
User-specified S-graph
User specified UH
11
Univerzita Karlova v Praze
Přírodovědecká fakulta
© Michal Jeníček, 2011, [email protected]
http://hydro.natur.cuni.cz/jenicek/
Modelování hydrologických procesů II
1. Úvod – model HEC-HMS
Organizace přednášky
Model HEC-HMS
Komponenty modelu
povodí
Bounded recession
Constant monthly
Linear reservoir
Nonlinear Boussinesq
Recession
Grafické prostředí
Komponenty modelu
Baseflow model
vztahuje se
(Subbasin)
pro
dílčí
Channel model
vztahuje se pro úsek toku (Reach)
Kinematic wave
Lag
Modified Puls
Muskingum
Muskingum-Cunge
Straddle Stagger
...další modely
nádrže (Reservoir),
odběry (Sinks)
rozdělení
(Diversion),
zdroje
(Sources),
12
Univerzita Karlova v Praze
Přírodovědecká fakulta
© Michal Jeníček, 2011, [email protected]
http://hydro.natur.cuni.cz/jenicek/
Modelování hydrologických procesů II
1. Úvod – model HEC-HMS
Organizace přednášky
Model HEC-HMS
Komponenty modelu
Grafické prostředí
Kalibrace modelu
Umožňuje jak manuální, tak automatickou kalibraci
parametrů
Automatická kalibrace může probíhat na základě několika
metod
13
Univerzita Karlova v Praze
Přírodovědecká fakulta
© Michal Jeníček, 2011, [email protected]
http://hydro.natur.cuni.cz/jenicek/
Modelování hydrologických procesů II
1. Úvod – model HEC-HMS
Organizace přednášky
Model HEC-HMS
Komponenty modelu
Grafické prostředí
Následuje ukázka konkrétního povodí v HMS
V:\Jenicek\HMS_ukazka\
14
Univerzita Karlova v Praze
Přírodovědecká fakulta
© Michal Jeníček, 2011, [email protected]
http://hydro.natur.cuni.cz/jenicek/
Modelování hydrologických procesů II
1. Úvod – model HEC-HMS
Organizace přednášky
Model HEC-HMS
Komponenty modelu
Grafické prostředí
HEC-HMS - GUI
Watershed Explorer
Desktop
Component Editor
Message Log
15
Univerzita Karlova v Praze
Přírodovědecká fakulta
© Michal Jeníček, 2011, [email protected]
http://hydro.natur.cuni.cz/jenicek/
Modelování hydrologických procesů II
1. Úvod – model HEC-HMS
Související literatura
• BECKER, A., SERBAN, P. (1990): Hydrological models for water – resources system design and operation.
Operational Hydrology Report No. 34, WMO, Geneva, 80 s.
• BEVEN, K.J. (2001): Rainfall-Runoff Modelling, The Primer. John Wiley & Sons, Chichester, 360 s.
• BUCHTELE, J. (2002): Úvod k metodám a modelům hydrologických předpovědí. In: Patera, A. et al.:
Povodně: prognózy, vodní toky a krajina. ČVUT, Praha, s. 33 - 35
• DAŇHELKA, J., KREJČÍ, J., ŠÁLEK, M., ŠERCL, P., ZEZULÁK, J. (2003): Posouzení vhodnosti aplikace srážkoodtokových modelů s ohledem na simulaci povodňových stavů pro lokality na území ČR. ČZÚ, Praha, 214 s.
• FELDMAN, A.D. (Ed.) (2000): Hydrologic Modeling System HEC-HMS – Technical Reference Manual. US Army
Corps of Engineers, Washington, 149 s.
• KULHAVÝ, Z., KOVÁŘ, P. (2002): Využití modelů hydrologické bilance pro malá povodí. VÚMOP, Praha, 123 s.
• REED, S.M, KOREN, V.I., SMITH, M.B., ZHANG, Z., MOREDA, F., SEO, D-J. and DMIP Participants (2004):
Overall distributed model intercomparison project results. Journal of Hydrology, 298, s. 27-60
• SCHARFFENBERG, W. A., FLEMING, M. J. (2010): Hydrologic Modeling System HEC-HMS, User’s Manual.
USACE, Davis, 318 s.
• WAINWRIGHT, J., MULLIGAN, M. (eds.) (2004): Environmental Modelling. John Wiley & Sons, Chichester,
408 s.
• WMO-No. 168 (1983): Guide to hydrological practices, Volume II – Analysis, Forecasting and other
aplication. WMO, Geneva
16
Univerzita Karlova v Praze
Přírodovědecká fakulta
© Michal Jeníček, 2011, [email protected]
http://hydro.natur.cuni.cz/jenicek/