ANALÝZA PRÍVALOVE POVODNE NA SVACENICKOM A DEBERNÍCKOM POTOKU L. Blaškovičová, O. Horvát, K. Hlavčová, S. Kohnová,. Szolgay Abstrakt Príspevok sa zaoberá analýzou prívalovej povodne, ktorá sa vyskytla v povodiach Svacenického a Deberníckeho potoka 6. júna 2009. Hodnoty maximálnych povodňových ov a objemov povodňových vĺn boli odhadnuté na základe záznamu z vodomernej stanice SHMÚ na Svacenickom jarku, a z terénneho merania priamo po povodňovej udalosti. Výsledky rekonštrukcie povodňovej vlny sú porovnané so simulovanými mi hydrologickým modelom KLEM s priestorovorozčlenenými parametrami. Hydrologický model KLEM je udalostný model, ktorý simuluje povodňovú vlnu na základe údajov o priestorovom rozložení príčinných zrážok (radarové snímky), a priestorových údajoch o topografii, pôde a využití krajiny. Na vyčlenenie priameho odtoku využíva model metódu CN kriviek a na transformáciu odtoku v povodí metódu kinematickej vlny. Pretože v skúmaných povodiach neboli k dispozícii údaje o zrážkach z radarových meraní, ako vstupy do modelu boli použité mapy izohyet v 15-minútovom časovom kroku, vytvorené z mapy izohyet celkového úhrnu príčinných zrážok. Simulované y modelom KLEM boli v povodí Svacenického jarku porovnané s vyhodnotenými mi podľa meraných vodných stavov vo vodomernej stanici SHMÚ. Parametre modelu boli následne použité pre vyhodnotenie povodne v povodí Deberníckeho potoka, kde neboli k dispozícii žiadne merané údaje o vodných stavoch. Abstract ANALYSIS OF THE FLASH FLOOD IN THE SVACENICKÝ AND DEBERNÍCKY CREEK. This paper deals with analysis of the flash floods that occurred on 6 th of une 2009 in the Svacenický and Debernícky Creek basins. The estimations of the maximum flood peak and flood wave volumes were based on records from SHMI gauging station at the mouth of the Svacenický Creek and field measurements directly after the flood event. The flood wave reconstruction was compared with the simulation using the hydrological event-based model KLEM. The KLEM model contains of 6 parameters which have to be calibrated. The model inputs are precipitation from radar measurements (spatial distributed) and maps of topography, land use, soil types and soil use. The CN methodology is used for the direct flow separation. The flow transformation in the basins is formed by the kinematic wave approximation. The maps of isohyets in 15-minutes time step replaced the missing radar measurements as model inputs in our case. The simulated discharge in the Svacenický Creek was compared with the measured discharge from SHMI gauging station. Subsequently, the calibrated parameters were used for evaluation of the flash flood in the Debernícky Creek basin where no direct observations of discharges and water levels are available. Kľúčové slová Prívalová povodeň, Svacenický potok, Debernícky potok, KLEM hydrologický model s rozčlenenými parametrami Key words Flash flood, Svacenický Creek, Debernícky Creek, KLEM hydrological model with distributed parameters Úvod Častou príčinou ničivých povodňových udalostí u nás sú prívalové (bleskové povodne), spôsobené intenzívnymi zrážkami. Pre prívalové povodne, označované aj ako náhle, resp. bleskové povodne, je typický prudký nárast výšky vodnej hladiny a rýchlosti prúdenia vody, a v porovnaní s povodňami z dlhotrvajúcich dažďov alebo z topiaceho sa snehu sa takáto povodeň môže vytvoriť v priebehu - 1 -
niekoľko hodín. Vzhľadom na často veľmi krátky čas pre varovanie obyvateľstva sú preto prívalové povodne mimoriadne nebezpečné a ohrozujúce životy ľudí (Blaškovičová, 2010). Z minulosti nemáme o prívalových povodniach na malých povodiach zachovaných veľa údajov, a preto je ťažko posúdiť, či bol ich výskyt menej početný. Rôzne štúdie dôsledkov klimatických zmien na hydrologický režim však predpokladajú možnosť zvýšenia výskytu extrémnych hydrologických situácií a zvýšenia kulminačných ov v prípade povodňových situácií (Blaškovičová, 2010). Hodnoteniu príčin vzniku prívalových povodní, ako aj možnostiam ich predpovedania sa v súčasnosti venuje veľká pozornosť aj vo svete (napr. Norbiato a kol., 2003; Gaume a kol., 2004; Anquetin a kol., 2005; Delrieu a kol., 2005; Borga a kol., 2007; Gaume a kol., 2008). Neustále sa hľadajú a vyvíjajú nové metódy na zlepšenie posudzovania a predpovedania takýchto udalostí. Rôzne prístupy predpovedania sú založené na odhade prahových (kritických) charakteristík, ako hraničný alebo zrážky (Carpenter a kol., 1999; Norbiato a kol., 2008). Vážnym problémom je odhad výskytu a veľkosti prívalových povodní najmä v malých povodiach bez pozorovaní ov. Pre zníženie neistoty v odhade prívalových povodní sa uplatňujú aj metódy založené na využití hydrologických modelov, využívajúcich radarové informácie o zrážkach, ako aj vysokú priestorovú presnosť fyzicko - geografických a morfologických charakteristík povodia (Bloeschl a kol., 2008). V medzinárodnom rámci sa problematikou prívalových povodní zaoberal napr. medzinárodný projekt 6 RP HYDRATE (Hydrometeorological data resources and technologies for effective flash flood forecasting) (HYDRATE, 2006), do riešenia ktorého bola zapojená aj Slovenská republika (Katedra vodného hospodárstva krajiny SvF STU v Bratislave a SHMÚ). Cieľom projektu bolo zlepšenie vedeckého základu predpovedania prívalových povodní a vytvorenie európskej databázy prívalových povodní. Zo zhromaždených údajov o prívalových povodniach zúčastnených krajín sa vykonali analýzy výskytu a charakteristík prívalových povodní v oblasti Stredomoria a vnútrozemia Európy (Gaume et al., 2008). Tento príspevok sa zaoberá analýzou prívalovej povodne, ktorá sa vyskytla v roku 2009 v povodí Svacenického jarku a Deberníckeho potoka. Výsledky rekonštrukcie povodne po povodňovej udalosti, ktorá bola urobená SHMÚ v Bratislave podľa metodiky navrhnutej v Blaškovičová (2010), sú porovnané so simulovanými mi hydrologickým modelom KLEM s priestorovo-rozčlenenými parametrami. Parametre modelu, ktoré boli nakalibrované na základe porovnania simulovaných a zrekonštruovaných ov podľa meraných vodných stavov na Svacenickom jarku, boli použité na simuláciu povodňovej vlny na Deberníckom potoku, kde boli k dispozícii iba odhadnuté hodnoty ov. 1. Opis povodí Svacenického jarku a Deberníckeho potoka Svacenický jarok je pravostranným prítokom Myjavy (v rkm 69,1) v obci Myjava - Turá Lúka (obr. 1). Povodie ma pretiahnutý tvar s priemernou šírkou približne 1 až 1,5 km, dĺžka údolia je 5,7 km. Najvyšší bod povodia má nadmorskú výšku 544 m n. m., najnižší bod 310 m n. m. Priemerný sklon povodia je 5,85 (obr. 2). Z ľavej časti povodia priteká do Svacenického jarku niekoľko menších bezmenných prítokov (podľa vodohospodárskej mapy 1:50 000), z pravej strany je jediným prítokom až prítok zvedený do Svacenického jarku asi 170 m od ústia. Vodomerná stanica sa nachádza necelých 100 m od ústia toku do Myjavy. Priečny profil bol počas terénneho prieskumu zameraný vyššie proti toku, približne 770 m od ústia, nakoľko v dolnej časti v blízkosti vodomernej stanice bol počas povodne tok vybrežený pomedzi domy a v blízkosti mosta bola voda sčasti vo vzdutí. Celková plocha povodia Svacenického jarku je 6,86 km 2, plocha povodia v mieste vodomernej stanice je 6,85 km 2 a plocha povodia k zameranému priečnemu profilu predstavuje 6,15 km 2. Z geologického hľadiska povodie Svacenického jarku patrí do horninového komplexu flyš. Prevažujúcim druhom pôdy je hlinitá pôda (obr. 3). Vo využití krajiny prevažuje orná pôda, lesy, kroviny a urbanizovaná zástavba (obr. 4). Celková lesnatosť je len 4,2 %. V hornej časti povodia sa nachádza niekoľko osád. - 2 -
Debernícky potok je ľavostranným prítokom Myjavy v rkm 47,8 (obr. 1). Povodie má pretiahnutý tvar s priemernou šírkou 1,2 až 1,3 km, v hornej časti povodia mierne rozšírené (2 km). Dĺžka údolia po meraný profil nad Dolným Deberníkom je 6,0 km. Maximálna nadmorská výška je 461 m n. m, minimálna nadmorská výška je 250 m n. m, priemerný sklon povodia je 7,88 (obr. 2). Celková plocha povodia Deberníckeho potoka je 9,86 km 2, plocha povodia spadajúca k zameranému profilu je 7,37 km 2. Povodie Deberníckeho potoka je tiež po geologickej stránke tvorené flyšom. Prevažuje hlinitá pôda (obr. 3). Hlavné druhy využitia krajiny sú lesy, orná pôda, poľnohospodárske areály a tráva (obr. 4). Lesnatosť predstavuje 40,7 % plochy povodia. PodbranŁ Deberncky potok rieka Myjava Bukovec Svacenickjarok TurÆ Lœka Brestovec mesto Myjava Z `S V RieŁna sie Sdla Povodia 0 1.25 2.5 5 [km] Obr.1 Situácia povodí Svacenický jarok a Debernícky potok S Svacenickjarok Z`V 0 1 2 4 [km] Deberncky potok DEM [m n.m.] 248-300 300-350 350-400 400-450 450-500 500-545 Obr.2 Digitálny model terénu Svacenického jarku a Deberníckeho potoka - 3 -
S Z`V 0 1 2 4 [km] Deberncky potok Svacenickjarok USDA klasifikæcia HlinitÆ lovito-hlinitæ Prachovito-hlinitÆ Prachovito-lovito-hlinitÆ Prachovito-lovitÆ S Z`V 0 1 2 4 [km] Deberncky potok Svacenickjarok Vyuitie krajiny UrbanizovanØ plochy OrnÆpda Lœky a pasienky IhliŁnatØ lesy ZmieanØ lesy ListnatØ lesy Obr.3 Pôdne druhy v povodiach Svacenického jarku a Deberníckeho potoka Obr.4 Druhy využitia krajiny v povodiach Svacenického jarku a Deberníckeho potoka 2. Meteorologická situácia Dňa 6. júna 2009 v odpoludňajších hodinách začal naše územie od západu ovplyvňovať studený front. Pri jeho prechode v podvečerných a večerných hodinách postupovalo pásmo mohutnej búrkovej oblačnosti od juhozápadu nad oblasť Bielych Karpát. Vyskytli sa pritom búrky, ktoré sa prejavovali prudkými lokálnymi lejakmi a krupobitím. V zrážkomernej stanici Myjava, ktorá sa nachádza v blízkosti oboch povodí, bol 6. júna 2009 zaznamenaný úhrn zrážok 61,4 mm. Zaznamenaný lejak mal veľmi vysokú intenzitu, pretože jeho trvanie bolo len v rozmedzí 17:20 až 20:50 UTC a z toho väčšina úhrnu (59,7 mm) spadla len za 40 minút (17:40 18:20 UTC). Rozhodujúca pre vznik prívalovej povodne bola práve táto extrémna intenzita zrážok. Z hľadiska významnosti intenzít zrážok išlo o zrážkovú udalosť s pravdepodobnosťou výskytu viac ako 50 rokov. V niektorých oblastiach obyvatelia zaznamenali aj výskyt krupobitia. Ďalšie zrážkové epizódy sa uvedeného dňa vyskytli aj v oblasti Nízkych Tatier, no úhrny ani intenzity nedosiahli také vysoké hodnoty. Priemerná hodnota úhrnu zrážok na povodie Svacenického jarku k meranému profilu vypočítaná z rastrovej mapy úhrnu zrážok, spracovanej klimatickou službou SHMÚ, bola rovná 58,2 mm. Priemerný úhrn zrážok na povodie Deberníckeho potoka k meranému profilu bol 54,6 mm. Objem zrážok, ktoré spadli na povodie Svacenického potoka (k profilu VS), bol približne 403 940 m 3, objem zrážok na povodí Deberníckeho potoka (k meranému profilu) bol 402 440 m 3. - 4 -
S Svacenickjarok Z`V Deberncky potok DotknutØ povodia RieŁna sie Izohyety [mm] 19-30 30-40 40-50 50-60 60-64 0 2.5 5 10 [km] Obr.5 Denný úhrn zrážok v oblasti Myjavy 6. júna 2009 3. Vyhodnotenie záznamov z vodomernej stanice Záznam o priebehu vodných stavov Svacenického jarku bol k dispozícii z vodomernej stanice Turá Lúka, ktorá sa nachádza na toku asi 100 m od ústia do Myjavy. Zo záznamu je vidieť, že pred nástupom povodňovej vlny bol vodný stav ustálený na hodnote 7 cm. O 17:45 hod UTC hladina mierne stúpla na 13 cm, ale už o ďalšiu štvrťhodinu nastal prudký nárast hladiny o 91 cm a po ďalších 15 minútach o ďalších 132 cm. Kulminačný stav hladiny zaznamenaný prístrojom bol 236 cm. V priebehu 30 minút sa teda hladina vody zdvihla o viac ako 2 metre, čo je pri takomto malom potoku extrémny nárast. Rýchly bol aj následný pokles hladiny z kulminácie klesla hladina o dva metre za menej ako hodinu (obr. 6). Kulminačný vodný stav bol počas terénneho prieskumu pracovníkmi SHMÚ overovaný aj niveláciou povodňových stôp. Podľa nameranej výšky bola kulminácia oproti hodnote zaznamenanej prístrojom vyššia o 4 5 cm. Priebeh vodných stavov Svacenický jarok Turá Lúka 6. jún 2009 250 200 H[cm] HMARS15min 150 100 50 čas [h v UTC] 0 16:30 17:00 17:30 18:00 18:30 19:00 19:30 20:00 Obr.6 Priebeh vodných stavov podľa záznamu z vodomernej stanice (interval 15 min.) Aj keď priečny profil v upravenej časti koryta, kde je umiestnená vodomerná stanica, nebol počas kulminácie porušený, došlo tu k vybreženiu a rozliatiu toku pomedzi domy a navyše, v blízkosti mosta bola voda sčasti vo vzdutí. Stanovenie časti mernej krivky po vybrežení, ako aj vyčíslenie - 5 -
kulminačného u v stanici bolo z týchto dôvodov problematické. Preto bol priečny profil počas terénneho prieskumu zameraný vyššie proti toku, približne 770 m od ústia. V tomto profile bol odhadnutý aj kulminačný. 321.5 321.0 320.5 320.0 H[m] Ľavá strana Priečny profil na Svacenickom jarku 0.77 km od ústia Pravá strana 319.5 L[m] 319.0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Obr.7 Priečny profil na Svacenickom jarku 0,77 km od ústia Určenie priečneho profilu počas povodne v profile 770 m od ústia umožnili aj viditeľné povodňové značky (obr. 7), aj keď tieto neboli na pravom a ľavom brehu (pravdepodobne kvôli turbulentnému prúdeniu medzi stromami a kríkmi) na rovnakej výške. Hydraulická drsnosť bola pre koryto odhadnutá hodnotou Manningovho koeficienta drsnosti n v rozmedzí 0,04 0,07, pre inundáciu hodnotou 0,04 (minimum), 0,06 (normal), 0,08 (maximum) a alternatívne 0,1 (hodnota normal platí pre stredne až husté kríkové porasty v lete). Kulminačný bol alternatívne odhadnutý pre tieto 4 hydraulické drsnosti a pre 3 pozdĺžne sklony. Stredná hodnota kulminačného u bola na základe týchto predpokladov odhadnutá v uvedenom profile na 15-15,5 m 3.s -1, a v profile vodomernej stanice na hodnotu 16,0 m 3.s -1. Podľa štatistického hodnotenia možno u 16,0 m 3.s -1 priradiť priemernú dobu opakovania N = 100 rokov. Maximálny špecifický mal hodnotu 2,34 m 3.s -1.km -2. Vypočítané rýchlosti prúdenia pri kulminačnom u pre rôzne hydraulické drsnosti a rôzne pozdĺžne sklony sa pohybovali v rozmedzí od 1,13 do 2,36 m.s -1, priemerná rýchlosť bola odhadnutá na hodnotu 1,71 m.s -1. Rýchlosť v koryte toku bola vyššia ako priemerná profilová rýchlosť v celom priečnom profile vrátane inundácie a pohybovala sa v rozmedzí od 1,4 do 3 m.s -1. Tabuľka 1. Výpočet kulminačného u pre Svacenický jarok Pravá inundácia Koryto Ľavá inundácia Spolu n C Q 1 [m 3.s -1 ] v 1 [m.s -1 ] Q 2 [m 3.s -1 ] v 2 [m.s -1 ] Q 3 [m 3.s -1 ] v 3 [m.s -1 ] 0,04 20,3 1,0 1,1 1,1 1,2 1,2 1,2 0,06 13,6 0,7 0,7 0,7 0,8 0,8 0,8 0,08 10,2 0,5 0,5 0,6 0,6 0,6 0,6 0,10 8,1 0,4 0,4 0,4 0,5 0,5 0,5 0,04 24,7 16,6 2,4 17,8 2,5 19,1 2,7 0,05 19,8 13,3 1,9 14,3 2,0 15,3 2,2 0,06 16,5 11,1 1,6 11,9 1,7 12,8 1,8 0,07 14,1 9,5 1,4 10,2 1,5 10,9 1,6 0,04 19,4 1,0 0,9 1,1 1,0 1,2 1,0 0,06 13,0 0,7 0,6 0,7 0,7 0,8 0,7 0,08 9,7 0,5 0,5 0,6 0,5 0,6 0,5 0,10 7,8 0,4 0,4 0,4 0,4 0,5 0,4 pravdep. 14,5 1,6 15,6 1,7 16,7 1,8 max 18,6 2,1 20,0 2,2 21,5 2,4 min 10,3 1,1 11,1 1,2 11,9 1,3-6 -
Objem odtokovej vlny bol vypočítaný podľa tvaru vlny (obr. 6). Priebeh odtokovej vlny bol definovaný medzi 17:30 a 21:00 UTC; čo predstavuje celkové trvanie 210 min (3,5 h), s časom vzostupnej vetvy 45 min a zostupnej vetvy 165 min. Celkový objem povodňovej vlny (počítaný ako suma po 15-min intervaloch) bol približne 45 000 m 3. Táto hodnota predstavuje iba 11,1% z celkového množstva zrážok, ktoré spadli na povodie, čo je relatívne nízky pomer. 4. Analýza povodňovej vlny hydrologickým modelovaním 4.1 Opis modelu KLEM Hodnoty maximálnych povodňových ov a objemov povodňových vĺn, ktoré boli odhadnuté na základe terénneho merania priamo po povodňovej udalosti, boli overené simuláciou hydrologickým modelom KLEM (Kinematic Local Excess Model, Cazorzi & Dalla Fontana, 1992), využitie ktorého bolo testované aj pre rekonštrukciu vybraných prívalových povodní v rámci projektu HYDRATE. Hydrologický model KLEM s priestorovo-rozčlenenými parametrami je udalostný model, ktorý simuluje povodňovú udalosť na základe úhrnov zrážok zachytených radarom a dostupnosti podrobných priestorových údajov o topografii (digitálny model reliéfu), pôde a využití krajiny. Na vyčlenenie priameho odtoku využíva model metódu CN kriviek (SCS Curve Number, US Department of Agriculture, 1986) a na transformáciu odtoku metódu kinematickej vlny. Výška priameho odtoku je vyjadrená rovnicou (Da Ros & Borga, 1997;. Giannoni a kol., 2003): 2 ( P Ia ) q =, ak P I ( P I + S) a q = 0, ak P < I a a (1) q - je výška priameho odtoku [mm], P - výška zrážok [mm], I a - začiatočná strata [mm], S - maximálna retencia povodia [mm]. Rozdiel medzi zrážkami a počiatočnou stratou sú takzvané efektívne zrážky. Hodnota CN sa určuje z kriviek, je závislá od hydrologických charakteristík vlastností pôdy, pôdneho krytu, spôsobu obrábania pôdy a jej vlhkostného stavu. Od hodnoty CN závisí maximálna retencia povodia (Ponce & Hawkinks, 1996): 100 S = C 1 CN (2) S - maximálna retencia povodia [mm], C - kalibračný parameter infiltračnej schopnosti pôdy [mm]. V pôvodnej metodike SCS-CN je v rovnici (2) parameter C = 254 mm a počiatočná strata I a je určená ako 20 % maximálnej retencie povodia S. V modeli KLEM je parameter C kalibrovateľný a v prípade mimoriadne nízkeho nasýtenia pôdy pred povodňou sa v modeli využíva aj kalibračný parameter X, ktorým sa môže kalibrovať pomer I a ku S. Transformácia odtoku v povodí je založená na identifikácii odtokových ciest, preto vyžaduje vyčlenenie riečnej siete. Model dokáže rozdeliť povodie na podpovodia a pre každé podpovodie sa dá určiť parameter A s [km 2 ], ktorý určuje hustotu riečnej siete. Prietok na ľubovoľnom mieste pozdĺž toku sa dá vypočítať: Q () t = q t τ ( x), x dx (3) A q(t, x) - v čase t na mieste x [mm], τ(x) - postupová doba odtoku z miesta x do záverečného profilu špecifikovaného povodím A [s]. - 7 -
Postupová doba je definovaná ako: τ Lh ( x) Lc ( x) ( x ) = v + v (4) h c L h (x) - vzdialenosť od miesta x k pripojeniu sa do riečnej siete [m], L c (x) - dĺžka od pripojenia sa do riečnej siete až k záverečnému profilu povodia [m], v h (x) - rýchlosť vody po povrchu pôdy [m.s -1 ], v c (x) - rýchlosť vody v toku [m.s -1 ]. Podzemný odtok je riešený formou lineárnych nádrží pod každým podpovodím. Vstupom, dotujúcim podzemnú vodu, je priesak z pôdy, ktorý je limitovaný hodnotou CN. V modeli je 6 kalibrovateľných parametrov: koeficient hustoty riečnej siete (A s ), 2 kinematické parametre (v h a v c ), parameter (C), počiatočná strata (I a ) a pomer medzi počiatočnou stratou a maximálnou retenciou povodia (X). Model pracuje aj v krátkom časovom kroku (10-15 min) a používa užívateľom definovanú veľkosť buniek povodia. 4.2 Simulácia povodne modelom KLEM Vstupy do modelu tvorili rastrové mapy digitálneho modelu terénu, pôdnych druhov a využitia krajiny s veľkosťou buniek 20 m a údaje priestorovom rozložení zrážok v 15 min časovom kroku. Pomocou rastrových máp pôdnych druhov a využitia územia bola vytvorená mapa s hodnotami CN pre povodie Svacenického jarku (obr. 8). Povodeň nastala vo vegetačnom období a úhrn zrážok za posledných 5 dní neprekročil 36 mm, preto sa uvažovalo s indexom predchádzajúcich zrážok pre zónu CN I. S Svacenický Creek Z V Hodnoty CN 51 53 59 70 81 0 1 2 3 [km] Obr.8 Hodnoty CN v povodí Svacenického jarku Pretože v záverečnom profile povodia Svacenického jarku boli povodňové y odhadnuté na základe terénnych meraní po povodni, ale čiastočne aj meraných hodnôt hladiny vody vo VS, kalibrácia parametrov modelu prebiehala na tomto povodí. Najlepšie hodnoty parametrov boli následne použité i v susednom povodí Deberníckeho potoka, kde neboli k dispozícii žiadne merania vodných stavov (Tab. 2). - 8 -
Tabuľka 2. Kalibrované parametre modelu KLEM Kalibračné parametre Označ. Hodnota ednotky Ovplyvnenie Koeficient hustoty riečnej siete A s 5 - Odtok Rýchlosť vody v toku v c 4,0 m.s -1 Odtok Rýchlosť vody po povrchu pôdy v h 0,1 m.s -1 Odtok Kalibračný parameter C 4,0 mm Infiltrácia Počiatočná strata I a 0,0 mm Zásoby vody Pomer I a ku S X 7,2 mm Zásoby vody Výsledkom modelovania bola veľmi dobrá zhoda simulovaných a odhadnutých ov. Na obr. 9 je v povodí Svacenického jarku porovnaný priebeh vyhodnotenej povodňovej vlny podľa SHMÚ a jej simulovaným priebehom; celkový simulovaný je súčtom priameho odtoku a základného odtoku. Kulminačný vyhodnoteného a simulovaného priebehu je zhodný vo veľkosti (16 m 3.s - 1 ), rovnako ako čas kulminácie. O niečo strmší je priebeh simulovaných ov (najmä klesajúca vetva), čo mierne podhodnocuje celkový objem povodňovej vlny. 18 16 14 12 10 8 6 Q[m 3.s -1 ] Svacenický jarok P[mm] Meraný Simulovaný Priamy odtok (sim.) Základný odtok (sim.) Úhrn zrážok (2. os y) 0 10 20 30 40 50 4 60 2 T[hvUTC] 70 0 80 16:30 17:00 17:30 18:00 18:30 19:00 19:30 20:00 Obr.9 Priebeh simulovaného u v záverečnom profile Svacenického jarku Na obr. 10 je graficky znázornený priebeh simulovaných ov v porovnaní s odhadovaným priebehom a výpočtom stanovenou kulmináciou pre Debernícky potok. 24 0 Q[m 3.s -1 ] Debernícky potok P[mm] 22 Meraný 10 20 18 Simulovaný 20 16 Priamy odtok 30 14 (sim.) Základný 12 odtok (sim.) 40 10 Úhrn zrážok (2. os y) 50 8 6 60 4 T[hvUTC] 70 2 0 80 16:30 17:00 17:30 18:00 18:30 19:00 19:30 20:00 Obr. 10. Priebeh simulovaného u v záverečnom profile Deberníckeho potoka - 9 -
Simulovaný kulminačný (20 m 3.s -1 ) sa len nepatrne líši od stanovenej hodnoty kulminácie (21 m 3.s -1 ), čas kulminácie sa zhoduje (Tab. 3). Tvar vlny sa tiež dobre približuje navrhnutému priebehu, nakoľko bol tento len odhadnutý, ťažko posúdiť jeho presnosť. Klesajúca vetva povodňovej vlny podobne ako v predchádzajúcom prípade podhodnocuje odtok z povodia po povodni. Závery Tabuľka 3. Zrážkovo-odtokové charakteristiky podľa modelu KLEM Tok Plocha povodia Celkový odtok Úhrn zrážok Koeficient odtoku Čas kulminačného u Odhadnutý Simulovaný km 2 mm mm - UTC hh:mm m 3.s -1 m 3.s -1 min Svacenický potok 6,99 5 61 0,08 18:15 16 16 0 Debernícky potok 7,25 7 57 0,12 18:15 21 20 0 Rekonštrukcia obidvoch prívalových povodní hydrologickým modelom KLEM s priestorovo rozčlenenými parametrami ukázala na veľmi dobrú zhodu simulovaných ov, ako aj časového priebehu povodňovej vlny s odhadnutými údajmi ov, zistených na základe terénneho merania po povodni a podľa záznamu meraní vodných stavov vo vodomernej stanici SHMÚ v povodí Svacenického jarku. Výhoda hydrologického modelovania modelom KLEM spočíva v jeho schopnosti modelovať prívalovú povodeň na základe informácií o priestorovom rozložení zrážok z radarových meraní a priestorových údajoch o teréne, pôdnych vlastnostiach a využití územia. Využitie takéhoto prístupu môže byť výrazným prínosom pri hodnotení a rekonštrukciách povodní najmä v povodiach bez priamych pozorovaní. V prípade Svacenického jarku a Deberníckeho potoka síce neboli k dispozícii radarové merania zrážok, ale priebeh zrážok a jeho časové a priestorové rozloženie bolo zrekonštruované z mapy izohiet príčinných zrážok, spracovanej SHMÚ. Parametre modelu KLEM, ktoré sú v modeli kalibrovateľné, boli nastavené a optimalizované na povodí Svacenického jarku, kde rekonštrukcia povodne vychádzala čiastočnej aj z meraných vodných stavov. Ukázalo sa, že parametre modelu sú veľmi dobre prenositeľné do podobného povodia, čo potvrdila veľmi dobrá zhoda simulovaných aj odhadnutých ov v povodí Deberníckeho potoka. Chyba v čase Poďakovanie Táto práca bola podporovaná Agentúrou na podporu výskumu a vývoja na základe zmluvy č. APVV- LPP-0254-07 a APVV-0496-10. Literatúra Anquetin, S., Yates, E., Ducrocq, V., Samouillan, S., Chancibault, K., Gozzini, B., Pasi, F., Pasqui, M., Garcia, M., Martorell, M., Romero, R., Silvio, D., Accadia, C., Casaidi, M., Mariani, S., Ficca, G., Chesa, P. (2005) The 8 and 9 september 2002 flash-flood event in France: an intercomparison of operational and research meteorological models, Nat. Hazard. Earth Sys., 5, 741 754. Blaškovičová, L. (2010). Metódy hodnotenia prívalových povodní. Dizertačná práca. Slovenská technická univerzita v Bratislave, Stavebná fakulta. Bratislava, 164 s. Blöschl, G., Reszler, C., Komma,. (2008) A spatially distributed flash flood forecasting model. Environmental Modelling & Software 23 (4), 464 478. Borga, M., Boscolo, P., Zanon, F., Sangati, M. (2007) Hydrometeorological Analysis of the 29 August 2003 Flash Flood in the Eastern Italian Alps. ournal of Hydrometeorology 8, 1049-1067. Carpentera, T.M., Sperfslagea,.A., Georgakakosa, K.P., T. Sweeneyc, T., Freadc, D.L. (1999) National threshold runoff estimation utilizing GIS in support of operational flash flood warning systems. ournal of Hydrology 224, 21 44. - 10 -
Cazorzi, F., Dalla Fontana, G., 1992: L utilizzo dei sistemi informativi geografici nello studio idrologico di bacino (in Italian). Quaderni di Idronomia Montana, 12, 83 115. Da Ros, D., Borga, M., 1997: Use of digital elevation model data for the derivation of the geomorphologic instantaneous unit hydrograph. Hydrol. Processes, 11, 13 33. Delrieu, G., Ducrocq, V., Gaume, E., Nicol,., Payrastre, O., Yates, E., Kirstetter, P.E., Andrieu, H., Ayral, P.A., Bouvier, C., Creutin,.D., Livet, M., Anquetin, A., Lang, M., Neppel, L., Obled, C., Parent-du-Chatelet,., Saulnier, G.M., Walpersdorf, A., Wobrock, W. (2005) The catastrophic flash-flood event of 8 9 September 2002 in the Gard region, France: a first case study for the Ce vennes Vivarais Mediterranean Hydrometeorological Observatory. ournal of Hydrometeorology 6, 34 52. Gaume, E., Bain, V., Bernardara, P., Newinger, O., Barbuc, M., Bateman, A., Blaškovčová, L., Blöschl, G., Borga, M., Dumitrescu, A., Daliakopoulos, I., Garcia,., Irimescu, A., Kohnova, S., Koutroulis, A., Marchi, L., Matreata, S., Medina, V., Preciso, E., Sempere-Torres, D., Stancalie, G., Szolgay,., Tsanis, I., Velasco, D., Viglione, A. (2009) A collation of data on European flash floods. ournal of Hydrology 367, 70 78. Giannoni, F., Smith,. A., Zhang Y., Roth, G., 2003: Hydrologic modeling of extreme floods using radar rainfall estimates. Adv. Water Resources, 26, 195 200. HYDRATE (2006) HYDRATE, Annex I Description of Work. 6th Framework Programme, Subpriority 1.3.6.3 Global Change and Ecosystems. Contract for: Specific Targeted Research or Innovation Project. Norbiato, D., Borga, M., Sangati, M., Zanon, F. (2003) Regional frequency analysis of extreme precipitation in the eastern Italian Alps and the August 29, 2003 flash flood. ournal of Hydrology 345, 149 166. Norbiato, D., Borga, M., Esposti, S. D., Gaume, E., Anquetin, S. (2008) Flash flood warning based on rainfall thresholds and soil moisture conditions: An assessment for gauged and ungauged basins. ournal of Hydrology (2008) 362, 274 290. Ponce, V. M., Hawkins, E. R. H., 1996: Runoff curve number: Has it reached maturity?. Hydrol. Eng., 1, 11 19. U.S. Department of Agriculture, 1986: Urban hydrology for small watersheds. U.S. Department of Agriculture Tech. Release 55, 164 pp. Autori Ing. Lotta Blaškovičová, Slovenský hydrometeorologický ústav, lotta.blaskovicova@shmu.sk Mgr. Oliver Horvát, PhD., Slovenská technická univerzita v Bratislave, Stavebná fakulta, Katedra vodného hospodárstva krajiny, oliver.horvat@stuba.sk Doc.Ing. Kamila Hlavčová, PhD., Slovenská technická univerzita v Bratislave, Stavebná fakulta, Katedra vodného hospodárstva krajiny, kamila.hlavcova@stuba.sk Doc.Ing. Silvia Kohnová, PhD., Slovenská technická univerzita v Bratislave, Stavebná fakulta, Katedra vodného hospodárstva krajiny, silvia.kohnova@stuba.sk Prof.Ing. án Szolgay, PhD., Slovenská technická univerzita v Bratislave, Stavebná fakulta, Katedra vodného hospodárstva krajiny, jan.szolgay@stuba.sk - 11 -