Průvodce informacemi Hlásné a předpovědní povodňové služby ČHMÚ		|	Pro veřejnost	|	Pro povodňové orgány	|	Pro vodohospodáře

Průvodce informacemi Hlásné a předpovědní povodňové služby ČHMÚ pro povodňové orgány

Jaké jsou u nás hydrologické předpovědi?

Hydrologická služba v českých zemích má dlouholetou tradici. Pravidelná denní pozorování vodních stavů na Vltavě v Praze byla zahájena v roce 1827 a na Labi v roce 1851. Organizovaná hydrologická služba vznikla roku 1875, kdy byla v Praze zřízena Hydrografická komise pro Království české. Česká operativní hydrologie se tak zařadila mezi jedny z nejstarších hydrologických služeb v Evropě.

Z hlediska výpočtu hydrologických předpovědí rozlišujeme:

2.1 Manuální hydrometrické předpovědi

Vycházejí ze zákonitostí, jimiž se řídí pohyb vody v otevřených korytech. Umožňují takový předstih, jaký dovoluje postupová doba vody z horních do dolních profilů. Z tohoto důvodu je výhodnější jejich používání na větších nebo středních tocích s větší délkou koryta. K základním metodám tohoto druhu předpovědí patří: - Metoda tendencí - Metoda odpovídajících si průtoků, neboli metoda postupových dob.
2.1.1 Metoda tendencí
Zakládá se na extrapolaci změn vodního stavu nebo průtoku v daném profilu na určitou dobu dopředu. Nejlepší podmínky pro její použití jsou na velkých rovinných řekách. Na menších tocích, u nichž celková doba trvání ustálené tendence stoupání nebo poklesu vodních stavů či průtoků nepřevyšuje pět dní, nemůže být tato metoda používána pro větší předstih než je jeden den. Celkově rozeznáváme dva druhy extrapolace – lineární a nelineární.
2.1.2 Metoda odpovídajících si průtoků
Princip této metody spočívá na možnosti přiřadit průtoku z horní stanice sdružený, geneticky stejnorodý průtok ve stanici dolní. Přiřazené průtoky nazýváme odpovídajícími si průtoky a doba, která uplyne mezi jejich výskytem, se nazývá postupovou dobou průtoků. Metoda postupových dob se používá k předpovědi průtoků na území České republiky již od roku 1892, kdy byla nejprve použita na Labi. Její použití je omezeno pouze na střední a větší toky. Časový předstih této předpovědi je omezen postupovou dobou na našich tocích, tj. do 24 hodin na dolním toku Labe.

2.2 Modelové hydrologické předpovědi

Jejich vývoj v České republice začal zejména po katastrofální červencové povodni v roce 1997. Nasazeny do plného provozu hydrologických předpovědních pracovišť ČHMÚ byly v roce 2001. Na území České republiky se využívají dva předpovědní systémy. V povodí Odry a Moravy se používá model HYDROG, v povodí Labe se využívá systém AQUALOG s modelem SACRAMENTO. Oba systémy se snaží odhadnout, jak velká část srážkové vody z krajiny odteče bezprostředně po srážce a jak rychle se koncentruje do vodních toků. K tomu jsou použity matematické rovnice, které zjednodušeně popisují realitu z pohledu intenzity infiltrace, proudění vody po povrchu a v půdě a dalších hydrologických procesů (například akumulace a tání sněhu, evapotranspirace, pohyb vody v korytech toků, vliv nádrží aj.).
Srážkoodtokový model SACRAMENTO dobře demonstruje koncepci tvorbu odtoku z povodí, jeho struktura je patrná z obrázku. Model představuje povodí jako soustavu vertikálně a horizontálně uspořádaných zón, resp. nádrží. V nich je voda zadržována, odčerpávána vegetací (evapotranspirace), infiltruje do hlubších zón (půdní vláha a zásoby podzemní vody), nebo odtéká ve formě různých komponent celkového odtoku:


Obr. č. 2.2 Struktura srážkoodtokového modelu SACRAMENTO

• 1. přímý odtok, tj. odtok z ploch, jež jsou dočasně nepropustné - po dosažení nasycenosti půdní zóny,
• 2. odtok z nepropustných ploch,
• 3. povrchový odtok, míněn je odtok jako plošný jev,
• 4. podpovrchový odtok, tj. odtok vytvořený přebytkem vody v zónách spojených s vegetačním krytem,
• 5. dodatkový podzemní odtok, tj. sezónní složka celkového podzemního odtoku. Relativně proměnlivý, vytvářený z mělkých kolektorů podzemních vod (zóna mělkého proudění),
• 6. primární podzemní odtok, vytvářený ze zásob s dlouhou dobou zdržení v povodí, tj. odtok především z hlouběji uložených kolektorů (zóna hlubokého proudění).

Na předpovědních hydrologických pracovištích ČHMÚ jsou v současné době používány oba typy hydrologických předpovědí. Z manuálních předpovědí se využívá metoda postupových dob, které využívá pro 18 profilů na dolních tocích. Předpovídané hodnoty mají u manuálních předpovědí podle podmínek většinou 6 až 12, nejvýše však 24 hodinový předstih, který se případným udáváním následné tendence pohybu hladiny k těmto hodnotám v některých případech ještě prodlužuje. Výhodou modelových hydrologických předpovědí je možnost predikovat průtoky i na malých zdrojových povodích a lze jimi na základě „předpovědi srážek a teploty“ dosáhnout předstih až 48 hodin.

2.3 Co je to hydrologická předpověď?

Předpověď je informace předpovědní povodňové služby o očekávaných vodních stavech nebo průtocích v určeném místě a čase. Její přesné a číselné vyjádření je však velmi problematické. Příroda je velmi složitý systém, který nikdy nedokážeme dostatečně přesně popsat, proto ani předpovědi nebudou nikdy přesné. Hovoříme o nejistotě předpovědí, kterou lze nejlépe vyjádřit použitím pravděpodobnostních předpovědí.
Podle druhu informací dělíme hydrologické předpovědi na deterministické a pravděpodobnostní.
1. Deterministické předpovědi mají tu vlastnost, že porovnáním s později zjištěnou skutečností lze o každé jednotlivé předpovědi zjistit, zda a do jaké míry byla úspěšná nebo ne.
2. Opakem deterministické předpovědi je předpověď pravděpodobnostní. Ta neformuluje žádné tvrzení o budoucím stavu, pouze uvádí předpokládanou pravděpodobnost výskytu nějakého jevu (vodního stavu, průtoku). O žádné jednotlivé pravděpodobnostní předpovědi nelze tedy ani dodatečně zjistit, zda byla úspěšná nebo ne, pojem úspěšnosti nebo neúspěšnosti jednotlivé předpovědi zde ztrácí smysl. Kvalitu takového předpovědního systému lze vyhodnotit jedině statistickým porovnáním předpovědí se skutečností za delší časové období, viz obrázek.

Obr. č. 2.3 Ukázka deterministické hydrologické předpovědi	Obr. č. 2.4 Ukázka pravděpodobnostní hydrologické předpovědi

Průvodce informacemi Hlásné a předpovědní povodňové služby ČHMÚ		|	Pro veřejnost	|	Pro povodňové orgány	|	Pro vodohospodáře