Regionalizační přístup geografické blízkosti povodí - vyhodnocení základního předpokladu tohoto přístupu

Bc. Jana Liščáková

Master's thesis

Geographical proximity approach - evaluation of the basic premise of this approach

Anotácia:

Predikce odtoku na nepozorovaných povodích vyžaduje přenos hydrologických charakteristik z povodí, pro které jsou dostupné časové řady dat. Metody přenosu hydrologických charakteristik z donoru (potenciální dárce) na akceptor (nepozorované povodí) na základě podobnosti nazýváme regionalizací. Jednou z regionalizačních metod je prostorová blízkost. Tato metoda je založená na před-pokladu, že geografická vzdálenost mezi povodími je vhodným ukazatelem hydrologické podobnosti povodí. Tato diplomová práce se zabývá vyhodnocením základního předpokladu tohoto přístupu, tj. zda jsou nejbližší povodí skutečně hydrologickými donory a jak ovlivňuje hustota potenciálních donorů nalezení hydrologických donorů. Jako vstupní data bylo vybráno 200 povodí situovaných v USA z projektu MOPEX. Použit byl čtyřparametrový, konceptuální, srážko-odtokový model GR4J. Jakmile byl model GR4J nakalibrován na všech 200 povodích, bylo provedeno testování přenosu optimálních parametrických sad z donorů na akceptory a spočítány poklesy simulační účinnosti za účelem identifikace prahové hodnoty pro přijetí hydrologického donoru. Při prahové hodnotě 1 % platí přístup prostorové blízkosti pro 17,4 % povodí. Při prahové hodnotě 20 % platí pouze pro 35,8 % povodí. Vzdálenost mezi akceptorem a nejlepším hydrologickým donorem je více než desetinásobná v porovnání se vzdáleností mezi akceptorem a nejbližším potenciálním donorem. To, že pro většinu z povodí není geograficky nejbližší povodí jejich hydrologickým donorem, je ovlivněno nedostatečnou hustotou sítě potenciálních donorů zásadním způsobem. Pokud by byla hustota donorů v blízkosti akceptoru vyšší, existovala by větší pravděpodobnost nalezení hydrologického donoru, což by následně mohlo pozitivně ovlivnit výsledky analýzy.

Abstract:

Runoff prediction at ungauged catchments requires the transfer of hydrological characteristics from catchments for which time series data are available. Methods of transferring hydrological characteristics from the (potential) donor to the acceptor (ungauged catchment) based on similarity are called regionalization. One of the regionalization method is spatial proximity. This method is based on the assumption that the geographical distance between catchments is a suitable indicator of the hydrological similarity of catchments. The aim of this thesis is the evaluation of the basic assumption of this approach, i.e. whether the nearest catchments are hydrological donors indeed and whether the density of potential donors affects the finding of a hydrological donors. 200 catchments located in the USA from the MOPEX project were selected as input data. The four-parameter, conceptual, rainfall-runoff model GR4J was used. Once the GR4J model was calibrated on all 200 catchments, testing of optimal parameter sets from donors to acceptors was performed. Subsequently the decrease in simulation efficiency was calculated to identify a threshold value for hydrological donor acceptance. At a threshold value of 1 %, the approach of spatial proximity is valid for 17.4 % of the catchments. At a threshold of 20 %, it is only valid for 35.8 % of the catchments. The distance between the acceptor and the best hydrological donor is more than ten times farther compared to the distance between the acceptor and the nearest potential donor. The fact that for most of the basins the geographically closest basin is not their hydrological donor is affected by the insufficient density of the network of potential donors significantly. If the density of donors near the acceptors would be higher, there would be a higher probability of finding a hydrological donor. That could have a positive effect on the results of this analysis.

Kľúčové slová

nepozorované povodí, hydrologická podobnost, regionalizace, hydrologické charakteristiky

Keywords

ungauged catchment, hydrologic similarity, regionalization, hydrological characteristics

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 4. 4. 2023

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 19. 5. 2023
• Vedúci: Ing. Martin Heřmanovský, Ph.D.
• Oponent: Vojtěch Havlíček, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Master programme:
Regional Environmental Administration