|
|
Stanovení výparu z malých povodí
Toušková, Jitka ; Šípek, Václav (vedoucí práce) ; Možný, Martin (oponent) ; Brom, Jakub (oponent)
Evapotranspirace (ET) hraje významnou roli v hydrologické bilanci. Při odhadování míry ET se pracuje obvykle s koncepty potenciální (PET) a referenční (RET) evapotranspirace. Předkládaná disertační práce se zabývá stanovením PET/RET a vybranými dílčími procesy, které tvoří celkovou aktuální ET. V rámci studie zabývající se vlivem dlouhovlnné složky radiační bilance bylo zjištěno, že standardně používané metody obsahují značnou nejistotu při odhadu PET díky absenci kalibrace parametrů modelů na lokální podmínky. Doporučené hodnoty parametrů zapříčinily odchylku v odhadu PET na povodí Liz na Šumavě až o 100 mm/rok. Kalibrace parametrů dvou běžně využívaných metod pro výpočet dlouhovlnné složky radiační bilance snížila chybu v odhadu PET na úroveň <20 mm/rok. Samotný odhad PET/RET je možné provádět pomocí řady přímých nebo nepřímých metod, jejichž přesnost je vysoce diskutována. V této práci byl s ohledem na existenci velkého množství výpočetních metod proveden výběr vhodných metod a jejich následné otestování na poměrech 18 stanic České republiky. Bylo porovnáno 37 metod s naměřenými daty. Bylo prokázáno, že nejlepších výsledků v našem regionu dosáhly kombinační metody (s průměrným RMSE 1.2 mm/den, 18.6 mm/měsíc a 33.3 mm/rok). Z jednotlivých metod pak byly jako nejlepší vyhodnoceny radiačně zaměřená...
|
|
|
Vícekriteriální kalibrace hydrologického modelu pomocí odtoku, vodní hodnoty sněhu a hladiny podzemní vody
Hlavatý, Vojtěch ; Jeníček, Michal (vedoucí práce) ; Šípek, Václav (oponent)
Vícekriteriální kalibrace hydrologického modelu (vůči více výstupním veličinám zároveň) přinesla v dosavadním výzkumu většinou uspokojivou kvalitu a menší nejistotu simulací všech zohledněných veličin. Její význam v kontextu podzemní vody a nízkých průtoků byl ale studován ojediněle. Proto byla v této práci provedena vícekriteriální kalibrace s využitím pozorovaných dat odtoku, vodní hodnoty sněhu a výšky hladiny podzemní vody, s cílem zjistit, zda tento přístup vede k přesnější simulaci, především nízkých průtoků. Kalibrován byl hydrologický model HBV pomocí genetického algoritmu na případu 14 horských a podhorských povodí v Česku. Přesnost různých variant kalibrace byla hodnocena dle objektivních funkcí a hydrologických signatur. Výsledky ukazují, že vícekriteriální kalibrace vůči třem zmíněným veličinám je dobrým kompromisem pro správnou simulaci všech těchto veličin, kdy se hodnota objektivní funkce u každé z nich jen nepatrně liší od kalibrace více zaměřené na ni samotnou. Zohlednění podzemní vody v kalibraci dále zvyšuje simulovaný základní odtok a jeho variabilitu a zpřesňuje simulaci nízkých průtoků, zejména v létě, z pohledu nedostatkových objemů, minimálního odtoku i dalších charakteristik. Tyto poznatky tak v současném měnícím se klimatu dávají motivaci k podrobnějšímu výzkumu...
|
|
|
Evapotranspirace rašelinných půd
Urbánková, Karolína ; Weiss, Tomáš (vedoucí práce) ; Šípek, Václav (oponent)
Správné stanovení evapotranspirace je kritické pro výpočet vodní bilance. Přestože výzkum evapotranspirace obecně je již poměrně pokročilý, tak rašelinné půdy jsou natolik specifické, že mohou vyžadovat svůj unikátní přístup. Hydrologové mají k dispozici řadu výpočtů i modelů pro zjištění výparu, které však nejsou vždy dostatečně přesné, zejména v případě vyšších teplot. Cílem práce bylo shrnout dosavadní poznatky o evapotranspiraci rašelinných půd a zjistit, zda má na výpar z rašeliny vliv mocnost rašelinné vrstvy. Práce prezentuje rešerši metod pro určení evapotranspirace, které lze aplikovat pro rašelinné půdy. V rámci laboratorního experimentu byla použita rozdělená nádoba, která v jedné části obsahovala rašelinu a druhá část měla rašelinu pouze ve svrchních 7 cm, pod kterými se nacházel křemenný písek. Obě části byly při dně štěrkem spojené, a tak i propustné pro vodu. Byl sledován vývoj úbytku vody, vodní půdní potenciál a vlhkost půdy. Předběžné výsledky ukazují, že mocnost rašeliny má zřetelný vliv na výpar. Další výzkum mimo jiné nabízí hledat konkrétní výšku vrstvy rašeliny, pro kterou již nebude mít vliv materiál, který je pod ní. Klíčová slova: evapotranspirace, rašelina, rašeliniště, vodní bilance
|
|
|
Kam a kolik vody odvádí stromy? Modelování vlivu smrkových a bukových porostů na toky vody v půdě během extrémních klimatických podmínek
Zelíková, Nikol ; Šípek, Václav
Půdní vlhkost propojuje takové procesy, které ovlivňují celý hydrologický cyklus, a tím i dostupnost vodních zdrojů. Jedním z významných faktorů ovlivňující tyto procesy je přítomnost vegetace. Výzkum interakcí mezi vegetací, jejím managementem a procesy ovlivňující toky půdní vody nabývá na významu zejména v době probíhajících klimatických změn i změn krajinného pokryvu. Avšak komplexnost těchto interakcí, ovlivněná navíc jejich rozdílností mezi jednotlivými rostlinnými druhy tento výzkum ztěžuje. Proměna krajinného pokryvu probíhá také v českém lesnictví, konkrétně v podobě obměny smrkových monokultur buky. V této studii je proto zkoumán vliv dvou typů lesních porostů, smrku ztepilého (Picea abies) a buku lesního (Fagus sylvatica), na vodní režim půdy v experimentálním povodí Liz na Šumavě. A to (1) zjištěním rozdílů v množství půdní vláhy na základě dvaceti let naměřených dat a (2) získáním složek vodní bilance (transpirace a perkolace) na těchto dvou kontrastních plochách pomocí modelu bilance půdní vody. Z analýzy dlouhodobých dat půdních vlhkostí vyplývají nepatrně nižší hodnoty půdních vlhkostí pod porosty buku, které zanikají při srovnání průměrných ročních hodnot. Odlišnosti jsou patrné při hodnocení průměrných vlhkostí s hloubkou, kde v nejsvrchnější vrstvě půdního profilu smrk disponuje v průměru o 6 % vyššími zásobami půdní vody než buk. Z pohledu vývoje půdních vlhkostí během vegetační sezóny je půda z počátku sušší pod smrkem, který započíná svou transpiraci dříve. Tento rozdíl je v průběhu sezóny zredukován intenzivní transpirací buku. Výstupy bilančního modelu poukázaly na vyšší míru aktuální evapotranspirace buku a vyšší míru perkolace smrku během každého roku. Tento jev byl zvýrazněn během suchých let, kdežto v letech s dostatkem srážek byly rozdíly minimální. Zvýšení četnosti buku v krajině, tak může ovlivnit míru dotace podzemních vod.
|
|
|
Časová proměnlivost hydraulických vlastností půdy a jejich vliv na odhad půdní vlhkosti
Šípek, Václav ; Vlček, Lukáš ; Tesař, Miroslav ; Zelíková, Nikol ; Hnilica, Jan
Půdní vlhkost hraje významnou roli v hydrologickém cyklu, protože zásadně ovlivňuje proudění vody v systému voda-půda-rostlina. Studie je zaměřena na celoroční odhad nasycení půdního profilu vodou v zalesněném horském území s využitím jednoduchého modelu založenému na konceptu lineární nádrže. Studie je založena na terénním měření nasycené hydraulické vodivosti a zavedení periodické funkce nasycené hydraulické vodivosti do modelu půdní vlhkosti, která možní její sezónní proměnlivost. \nPrůměrná nasycená hydraulická vodivost měřená jednoválcovým infiltrometrem byla v průběhu dvou let vždy vyšší ve vegetačním období, kdy se pohybovala od 33,6 do 44,8 cm hod-1, oproti zimním období, kdy poklesla do rozmezí 13,2 až 22,3 cm hod-1. Do modelu půdní vlhkosti byla implementována funkce, která umožnila spojitou změnu nasycené hydraulické vodivosti s maximem ve vegetační sezóně a minimum v zimním období. Tato modifikace modelu půdní vlhkosti vedla k poklesu průměrné čtvercové chyby odhadu půdní vlhkosti o 33,2 % (z 0,034 cm3cm-3 na 0,023 cm3cm-3) a nárůstu hodnoty Nash-Sutcliffova koeficientu z 0,34 na 0,68. Výsledky studie přispějí k přesnějšímu celoročnímu odhadu půdní vlhkosti, a tedy i ke zlepšení dlouhodobých simulací vlivu klimatické změny na dostupnost vodních zdrojů.\n
|
|
|
Zpráva o hydropedologickém průzkumu v Černém Dole v Krkonoších
Šípek, Václav ; Vlček, Lukáš ; Zelíková, Nikol
Zpráva shrnuje výsledky hydropedologického průzkumu z lokality Černý Důl v Krkonoších. Lokality byly s pracovníky Správy KRNAP vytipovány z důvodu objasnění vlivu gradace kůrovce a odumírání smrkových porostů na vodní režim půdy. Zpráva popisuje hydraulické vlasnoti půd pro několik půdních horizontů na dvou kontrastních lokalitách (zasažené a nezasažené kůrovcem) a bude v rámci projektu sloužit jako podklad pro hydropedologický model.
|
|
|
Změny doplňování zásob podzemních vod a základního odtoku v horských povodích Česka v důsledku změn sněhové pokrývky
Kožíšek, Matěj ; Jeníček, Michal (vedoucí práce) ; Šípek, Václav (oponent)
Změny doplňování zásob podzemních vod a základního odtoku v horských povodích Česka v důsledku změn sněhové pokrývky Diplomová práce se zabývá tématikou doplňování zásob podzemních vod důsledkem tání sněhové pokrývky. Hlavní motivací je důležitost tématu pro pochopení změn hydrologického režimu, které ubývání sněhové pokrývky způsobuje a malé množství prací na toto téma. Cílem práce je ověření vztahů mezi změnami sněhové pokrývky a doplňováním podzemní vody a odtokovými parametry v teplé části roku. Základem je práce s modelem HBV, ve kterém jsou s použitím klimatických dat a dat vodní hodnoty sněhu z vybraných horských povodí České republiky modelovány parametry zásob podzemní vody a velikost základního odtoku. Zkoumaná povodí zahrnutá do této práce se nacházejí v okrajových pohořích České republiky. Pro hodnocení trendů ve výsledných datech je využit Mann-Kendall test a Theil-Senova směrnice lineárního trendu. Zkoumány byly také vztahy mezi jednotlivými parametry, vyjádřené Spearmanovým koeficientem pořadové korelace. Vliv změny klimatu a s ním související zvyšování teploty vzduchu (0,24 až 0,4 řC/ 10 let) se promítl do všech parametrů odtoku a podzemní vody. Suma odtokové výšky v květnu se snižovala až o 76 mm/ 10 let. Celkový odtok ze sněhu poté o 6 až 52 mm/ 10 let. Pokles doplňování podzemní...
|
|
| |
|
|
Modelování změn odtoku vlivem lesních disturbancí v šumavských povodích
Švejdová, Klára ; Jeníček, Michal (vedoucí práce) ; Šípek, Václav (oponent)
Vegetační pokryv je důležitým prvkem ovlivňujícím odtokové poměry povodí. Změny pokryvu v povodí po lesních disturbancích mohou významně ovlivňovat vodní bilanci povodí. Hydrologické modely jsou účinným nástrojem, jak tyto změny kvantifikovat. Cílem této práce je zjištění změn zapříčiněnými lesními disturbancemi způsobenými lýkožroutem smrkovým a vichřicemi ve třech šumavských povodích. Pomocí koncepčního srážko-odtokového modelu HBV byly simulovány tři modelové experimenty pro povodí Roklanského potoka, Ptačího potoka a Rokytky, které prošly významným poškozením lesů po disturbancích. První modelový experiment využil metodu split sample testu. Kalibrace byly provedeny zvlášť na období před a po disturbanci, a následně simulovány na celé období. Výsledky ukazují vzájemné rozdíly obou simulací, které však mohou být způsobeny nejen odlesněním, ale i vlivy klimatu a vlastnostmi jednotlivých povodí, které jejich odtokovou odezvu také ovlivňují. Druhý modelový experiment byl založen na změnách parametrů závislých na vegetaci (faktoru tání a koeficientu korekce sněhových srážek) a analýze jejich vlivu na simulovaný odtok. Výsledky neodhalily významné změny ve sledovaných odtokových charakteristikách. Nicméně to nemusí být nutně způsobeno tím, že změny v povodí nemají na odtok vliv, ale nemusely se...
|
|
|
Modelování odtokových procesů v experimentálním povodí Bystřice v Krušných horách
Hasa, Martin ; Jeníček, Michal (vedoucí práce) ; Šípek, Václav (oponent)
Práce se zabývá modelováním odtokových procesů v experimentálním povodí pramenné oblasti ostrovské Bystřice v Krušných horách. Pro tento účel byl použit srážko-odtokový model WaSiM ve verzi Topmodel. Objektem modelování byla akumulace a tání sněhu v zimních obdobích let 2009/2010 a 2010/2011. Při parametrizaci modelu WaSiM byly zohledněny výsledky citlivostní analýzy parametrů Topmodelu metodami Monte Carlo a GLUE. WaSiM byl kalibrován manuálně pro prostorová měřítka 25 a 250 m a denní časový krok. Výsledky simulací byly pro obě prostorová měřítka velmi odlišné. Validace modelu neprokázala lepší předpovědní schopnosti modelu v podrobnějším měřítku a poukázala na kalibrační nejistoty modelování. Také byly provedeny analýzy výsledných modelovaných rastrů vodní hodnoty sněhu ve vybraných dnech reprezentujících období akumulace i tání sněhu. Zkoumáno bylo fungování použitého sněhového modelu (kombinujícího metodu teplotního indexu a metodu energetické bilance) v rámci WaSiMu. Bylo zjištěno, že prostorová heterogenita v rozložení sněhu je determinována evapotranspirací a v případě dešťových srážek také radiační korekcí. Zanedbán byl vliv intercepce a působení vegetace na zpomalení tání sněhu. Při identifikaci jednotlivých faktorů se osvědčilo podrobnější měřítko modelu. Klíčová slova: modelování...
|
host ::
RSS.