modelování hydrologických a hydrogeologických procesů v systému grass gis

Modelování hydrologických a Modelování hydrologických a hydrogeologických procesů v systému hydrogeologických procesů v systému

GRASS GISGRASS GIS

Vedoucí práce: Ing. Antonín Orlík

Zpracovatel: Lucie Juřikovská

Geoinformatika

G562 2004/2005

Diplomová práce

Cíl práceCíl práce

Cílem projektu je prozkoumat možnosti

systému GRASS GIS pro hydrologické

a hydrogeologické modelování.

Výsledky práce budou použity pro

projekt TRANSCAT.

Úkoly Úkoly

seznámit se s systémem GRASS GIS

vytvořit přehled hydrologických a

hydrogeologických nástrojů

vytvořit přehled nástrojů pro modelování

transportu sedimentů a eroze

ÚkolyÚkoly

otestovat modelování v modelu

CASC2D_SED pro povodí řeky Bělé

porovnat výsledky modelování s

výsledky jiného modelovacího

programu (HEC-HMS) a s naměřenými

daty

Použité datové zdrojePoužité datové zdroje

ESRI GRID v ASCII formátu s DMT

(povodí Bělé)

bodová vrstva meteorologických stanic

vrstva Corine Landcover

srážkoměrná data 21.4.-30.4.2004

vrstva vrstevnic z DMÚ25

Použité datové zdroje Použité datové zdroje

naměřené hodnoty průtoků na řece

Bělá, stanice Mikulovice

výsledky modelování programového

prostředku HEC-HMS

cvičná data pro CASC2D_SED

Zájmové území – řeka BěláZájmové území – řeka Bělá

pilotní oblast TRANSCAT

pohraničí mezi Polskem a

ČR

charakteristika oblasti:

nevhodné zásahy do

hydrogeologického režimu,

odlesňování, meliorace a

odvodňování

GRASS GISGRASS GIS

podpůrný systém pro analýzu geografických

zdrojů

publikován pod GNU/GPL licencí

vyvíjen od r.1982 pro vojenské účely

obsahuje přes 400 programů a pomocných

prostředků pro práci s rastrovými,

vektorovými a bodovými daty

Nástroje pro modelování erozeNástroje pro modelování eroze

Model Použití

AGNPS transport látek v půdě

KINEROS procesy intercepce, infiltrace, hydrologické modelování

SWAT transport sedimentů, hydrologické modelování

ANSWER transport sedimentů, kontrola jakosti vody

r.sim.sediment transport sedimentů, nánosy sedimentů

Hydrologické nástrojeHydrologické nástroje

Modul Použití

r.flow hustota, dráhy a délka drah a povrchového odtoku

r.drain dráha odtoku

r.terraflow směry proudění, akumulace

r.hydro.CASC2D průtok, infiltrace, půdní vlhkost

r.topmodel saturace, infiltrace, podpovrchový odtok

r.watershed povodí, subpovodí, říční síť, směry odtoku

r.water.outlet povodí k volně definovaným bodům v DMT

Hydrogeologické nástrojeHydrogeologické nástroje

Modul Použitír3.mapcalc operace s formátem GRID3D

r3.mkdspf předzpracování dat pro r3.showdspf

r3.showdspf vizualizační nástroj

r3.to.sites převod GRID3D do bodové vrstvy

r3.in.ascii import dat do formátu GRID3D

r3.mask 3D-maska

r.watershed r.drain

výsledky modelování H.Mitašové

CASC2D_SEDCASC2D_SED

parametrický simulační model, zaměřený na

povrchový odtok, průtok, transport sedimentů

a nánosy sedimentů

aplikace pro DOS

pro výpočty využívá USLE rovnici, Green &

Ampt infiltrační metodu a Hortonovský

povrchový odtok

Vstupy a výstupy modeluVstupy a výstupy modelu Vstupy:

– DMT– maska povodí– mapa půdních typů– mapa land use– mapa sítě a uzlů– C, P, K faktor– hydraulická vodivost– počáteční půdní vlhkost– koeficienty drsnosti

povrchu– srážkoměrná data

Výstupy:– hodnoty průtoku– průtok splavenin– rozložení srážek– hloubka vody– hustota sedimentů– celkové průtoky písku,

jílu

Příprava dat pro CASC2D_SEDPříprava dat pro CASC2D_SED

import a vytvoření hydrologicky korektního

DMT

tvorba nového DMT z vrstevnic

vymezení hranice povodí Bělé pro měřící

stanici v Mikulovicích

Příprava dat pro CASC2D_SEDPříprava dat pro CASC2D_SED

převedení bodové vrstvy meteorologických

stanic z S42 do UTM

import vrstvy Corine Landcover a převedení

na rastr

tvorba masky povodí

tvorba vrstvy říční sítě

Příprava dat pro CASC2D_SEDPříprava dat pro CASC2D_SED

tvorba vrstvy land use, přiřazení

koeficientu drsnosti povrchu, C a P faktoru

vytvoření vrstvy půdních typů, hydraulická

vodivost, půdní vlhkost, poměr písku a jílu,

K faktor

převedení všech vstupních dat do ASCII

formátu

4.den 5.den

8.den

Modelování transportu sedimentůModelování transportu sedimentů

cvičná data povodí Goodwin Creek

data v 90-ti metrovém rozlišení

simulace bouřky z 17.10.1981

460 min

930 min

1400 min

Zhodnocení výsledků pro TranscatZhodnocení výsledků pro Transcat

k výpočtům využíván HEC-HMS (pouze

tabulkové výstupy)

CASC2D_SED – statistické, tabulkové

výstupy, grafické vrstvy v časové řadě

výsledky ovlivněny nedostatkem dostupných

informací o půdních typech a využití území

Literatura:Literatura:

Domovská stránka GRASS GIS. Dostupné na WWW: <http://grass.itc.it>

Fred L. Ogden: CASC2D Reference Manual. Neteler, M.: Praktická příručka ke geografickému informačnímu

systému GRASS. Bonk, R.: Geografický informační systém GRASS. Dostupné na WWW:

<http://www.root.cz/clanek/1498> Čepický, J.: GIS GRASS. Dostupné na WWW: <http://home.tiscali.cz

/ca535336/grass/grass1.html> Landa, M.: Úvod do GRASSu. Dostupné na WWW:

<http://gama.fsv.cvut.cz/~landa>

Děkuji za pozornostDěkuji za pozornost