Stanovení funkčních objemů nádrže s uvažováním nejistot vstupních dat

Abstract

Příčinou častějších výskytů hydrologických extrémů jsou nepříznivé změny a zásahy do vodního režimu v naší krajině způsobené především v minulém století spolu s nejistotami vyplývajícími ze změny klimatu. V hydrologii je nejnaléhavějším problémem pokles dlouhodobých průměrných průtoků i pokles zdrojů podzemních vod, ale na druhou stranu nesmíme zapomínat ani na extrémní povodně. Je zřejmé, že metody a nástroje vedoucí k analýzám nejistot na funkčních prostorech v nádrži z pohledu zabezpečenosti a protipovodňové ochrany, jsou velmi důležité, užitečné a žádoucí. Hlavním cílem je stanovit funkční objemy nádrže s ohledem na nejistoty z měření aplikovaných na vstupních datech. Dále je nutné nejistoty z měření na vstupních datech vyčíslit a také ukázat, jak tyto nejistoty zohlednit ve výsledcích. Zásobní objem nádrže je stanoven z historické řady měsíčních průtoků, které jsou zatíženy nejistotami. Rovněž byly nejistoty z měření aplikovány na výparu vody z nádrže, průsaku tělesa hráze a na batygrafických křivkách nádrže. Pro stanovení optimálního zásobního objemu nádrže byl vytvořen simulačně-optimalizační model nádrže za použití zabezpečenosti podle trvání, který rozšíří stávající software UNCE_RESERVOIR. Retenční objem nádrže je stanoven z nejistých povodňových vln získaných opakovaným generováním nejistoty na hydrogramu povodně. K tomu byl vyvinut software, který byl vytvořen na základě modifikované Klemešovy metody, která transformuje nejisté povodňové vlny. V obou softwarech jsou nejistoty z měření na vstupních datech zaváděny metodou Monte Carlo. Provázáním těchto dvou softwarů byly komplexně stanoveny funkční objemy nádrže v podmínkách nejistot měření. Případová studie je aplikována na reálných vodních nádržích v povodí řeky Moravy. Výsledkem bude zjištění, zda je přehrada vyhovující v současných podmínkách a také bude stanoven optimální návrh funkčních objemů nádrže za podmínek nejistoty měření.

Damaging changes and interventions in the water cycle in our landscape caused mainly in the last century together with uncertainties from climate change are the cause of more frequent occurrences of hydrological extremes. In Hydrology, the most urgent problem is that the values of the long-term mean flows are decreasing in rivers as well as the yield of groundwater sources, but on the other hand, we cannot forget to the problem of extreme floods. In these consequences developing methods and tools to uncertainty analysis of the reservoir yield and of the reservoir flood protection is very important, useful and desired. The main aim was to determine the functional volumes of the reservoir considering input data measurement uncertainties and to quantify them and was explained how uncertainty took into account in results. The active storage capacity was determined from the historical series of monthly flows that were affected by uncertainties, next were applied on water evaporation, seepage losses of the dam and morphological volume-area curves. The simulation-optimization reservoir model was developed and temporal reliability as reservoir yield performance measures was applied. This model will extend the existing UNCE_RESERVOIR software. The flood capacity was determined from random flood wave variations were obtained by repeatedly generating uncertainty on the flood hydrograph. Software was developed based on the modified Klemes method, which was able to transform flood waves. The measurement uncertainties of data inputs were created using Monte Carlo method in both softwares. By connecting two softwares, the functional volumes of the reservoir under conditions of measurement uncertainties were complexly determined. The case study was applied to the real water reservoir, in the Morava River Basin. The result will be whether the dam is resistant to the current conditions, or the optimal design of the functional volumes of reservoir under conditions uncertainties.