Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Multi variable calibration of hydrological model in the upper Omo Gibe basin, Ethiopia

Nesru Mudesir, Shetty Amba, Nagaraj M. K.

Acta Geophysica

|

2020

|

Vol. 68, no. 2

537--551

EN

The calibration of any hydrological model in any river basin is generally performed using a single hydrological variable. Spatially distributed hydrological modeling provides an opportunity to enhance the use of multi-variable calibration models. The objective of this study is to test the efciency of satellite-based actual evapotranspiration in the HBV hydrological model to render the catchment water balance using multi-variable calibration in the upper Omo-Gibe basin in Ethiopia. Five years (2000–2004) meteorological data, streamfow, and actual evapotranspiration (ETa) based on remote sensing were used for calibration and validation purposes. The performance of the HBV model and the efciency of SEBS–ETa were evaluated using certain calibration criteria (objective function). The model is frst calibrated using only streamfow data to test HBV model performance and then calibrated using a multi-variable (streamfow and ETa) dataset to evaluate the efciency of SEBS–ETa. Both model setups were validated in a multi-variable evaluation using streamfow and ETa data. In the frst case, the model performed well enough for streamfow and poor for ETa, while in the latter case, the performance efciency of SEBS–ETa and streamfow data shows satisfactory to good. This implies that the performance of hydrological models is enhanced by employing multi-variable calibration.

2

Impact of missing precipitation values on hydrological model output: a case study from the Eddleston Water catchment, Scotland

Ruman S., Krpec P., Rusnok P., Black A. R., Trizna M., Ball T.

Acta Geophysica

|

2020

|

Vol. 68, no. 2

565--576

EN

A hydrological model was applied to select the best inflling method of missing precipitation (1) and to assess the impact of the length of deleted and flled precipitation data (2). The model was calibrated and validated using the hourly observed discharges from two gauges located in the outlet of the catchment (62.34 km2 ) and in the inner sub-catchment (2.05 km2 ). Precipitation from four gauges was spatially interpolated over the overall catchment, while the sub-catchment used the precipitation from one gauge. Four scenarios of diferent lengths of deletion within three high-intensity events were established in the data of this gauge. Three inflling methods were applied and compared: substitution, linear regression and inverse distance weighting (IDW). Substitution showed the best results, followed by linear regression and IDW in both scales. Differences between methods were signifcant only in 8.3% and 19.4% of all cases (sub-catchment and catchment, respectively). The impact of length was assessed using the substitution only and by comparing diferences in discharges and performance statistics caused by four scenarios. Higher diferences in discharges were found on the catchment scale compared to the inner sub-catchment and were insignifcant for all events and scenarios. The hypothesis that a longer length of deleted and flled data would lead to a greater error in discharges was wrong for 11.1% and 16.7% of all cases (sub-catchment and catchment, respectively). In several cases (33.4% sub-catchment, 27.1% catchment), the model produced better results using the time series with flled gaps compared to the confguration with observed data.

3

Applicability of TOPMODEL in the Mountainous Catchments in the Upper Nysa Kłodzka River Basin (SW Poland)

Jeziorska J., Niedzielski T.

Acta Geophysica

|

2018

|

Vol. 66, no. 2

203--222

EN

River basins located in the Central Sudetes (SW Poland) demonstrate a high vulnerability to flooding. Four mountainous basins and the corresponding outlets have been chosen for modeling the streamflow dynamics using TOPMODEL, a physically based semi-distributed topohydrological model. The model has been calibrated using the Monte Carlo approach—with discharge, rainfall, and evapotranspiration data used to estimate the parameters. The overall performance of the model was judged by interpreting the efficiency measures. TOPMODEL was able to reproduce the main pattern of the hydrograph with acceptable accuracy for two of the investigated catchments. However, it failed to simulate the hydrological response in the remaining two catchments. The best performing data set obtained Nash-Sutcliffe efficiency of 0.78. This data set was chosen to conduct a detailed analysis aiming to estimate the optimal timespan of input data for which TOPMODEL performs best. The best fit was attained for the half-year time span. The model was validated and found to reveal good skills.

4

Usefulness of the Modified NRCS-CN Method for the Assessment of Direct Runoff in a Mountain Catchment

Wałęga A., Rutkowska A.

Acta Geophysica

|

2015

|

Vol. 63, no. 5

1423--1446

EN

The aim of this study was to evaluate the usefulness of modified methods, developed on the basis of NRCS-CN method, in determining the size of an effective rainfall (direct runoff). The analyses were performed for the mountain catchment of the Kamienica river, right-hand tributary of the Dunajec. The amount of direct runoff was calculated using the following methods: (1) Original NRCS-CN model, (2) Mishra- Singh model (MS model), (3) Sahu-Mishra-Eldho model (SME model), (4) Sahu 1-p model, (5) Sahu 3-p model, and (6) Q_base model. The study results indicated that the amount of direct runoff, determined on the basis of the original NRCS-CN method, may differ significantly from the actually observed values. The best results were achieved when the direct runoff was determined using the SME and Sahu 3-p model.

5

Short-term flood prediction system

Nering K.

Geoinformatica Polonica

|

2014

|

T. 13

49--56

EN

This paper describes a fully functional short-term flood prediction system. Its effect has been tested on watershed of Lubieńka river in Małopolska. To use this system it must have a data set also described in this paper. A modification of the system to adopt for predicting flash floods was described. Full operation of the system is shown on example of real flood on Lubieńka river in June 2011.

PL

W niniejszym artykule opisano w pełni działający system krótkoterminowej prognozy hydrologicznej. Jego działanie zostało przetestowane na zlewni potoku Lubieńka w województwie małopolskim. Aby uruchomić opisywany system, należy dysponować szeregiem danych, których proces przygotowania został zaznaczony w artykule. Opisano także autorską modyfikację zastosowanego modelu hydrologicznego polegającą na dostosowaniu jego działania do tworzenia prognoz hydrologicznych. Pełne działanie systemu przedstawiono na przykładzie wezbrania na potoku Lubieńka z czerwca 2011 roku.

6

Modelling of Flood Hazard Zone for the Łęg River

Głowienka-Mikrut E., Michałowska K., Mikrut S., Nałęcz T., Mroczka T.

Geomatics and Environmental Engineering

|

2013

|

Vol. 7, no. 4

31--41

EN

This article presents an update of flood hazard map for the 4 km strip of land along the Łęg River below the water reservoir dam in the village of Wilcza Wola, in the district of Kolbuszowa (the Podkarpackie Province), Poland. To produce the map, the hydrological model for a hypothetical flood caused by construction disaster of the water reservoir dam in Wilcza Wola was used. Based on the DTM and cross-sections of known flood wave profiles, flood zone for the examined river section was outlined. Also, the impact of the possible flood on inhabitants of the area concerned, and on selected land surface objects, was examined.

PL

W artykule przedstawiono aktualizację mapy zagrożenia powodziowego na 4-kilometrowym pasie terenu wzdłuż rzeki Łęg, znajdującym się poniżej zapory zbiornika wodnego w miejscowości Wilcza Wola, w powiecie kolbuszowskim (województwo podkarpackie). Do sporządzenia mapy strefy zalewowej wykorzystano model hydrologiczny hipotetycznej powodzi powstałej w wyniku katastrofy budowlanej zapory zbiornika w Wilczej Woli. Na podstawie NMT oraz przekrojów o znanych rzędnych wysokości fali powodziowej przy wykorzystaniu modelu hydrologicznego wyznaczono strefę zalewową na badanym odcinku rzeki. Zbadano także wpływ ewentualnej powodzi na mieszkańców badanego obszaru oraz na wybrane obiekty pokrycia terenu. W tym celu wykonano analizy warstw Bazy Danych Topograficznych.

7

Analysis of urbanization impact on changes in river discharge - a case study of the Biała River catchment

Chormański J.

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2012

|

Vol. 34, nr 2

19-32

EN

The article presents a simulation of urbanization impact on runoff changes in an urbanized catchment. Application of a distributed hydrological WetSpa model enabled comprehensive use of Landsat satellite images as a source of data about contemporary and historical land cover in the catchment. The analyses conducted for the Biała river catchment, with over 60% of the area being urbanized, revealed a significant influence of changes in the size of urbanized area on runoff hydrograph.

8

Wyznaczenie wielkości opadu efektywnego i przepływów maksymalnych w małych zlewniach niezurbanizowanych

Kanclerz J., Murat-Błażejewska S., Wolak A.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2012

|

Tom 14

572--581

EN

This paper presents application of HEC-HMS model that was used to calculate a pick flow for a small, non-urban catchment. The Debina catchment with 47.8 km2 area is located in a central part of Gnieznienskie Lakeland region. In this area Luvisol made from moraine materials (50%) and Brunic Arenosol (23%) under forest predominates. The rest of the catchment is covered by Histic Glyesol and Histosol. Obtained data from Corine Land Cover was used to quantify landuse structure in the studied catchment. The results showed that 77% of area is used as an arable land and around 20% as a belt of woodland with greens. Calculations of the effective rainfall were performed using four methods: SCS curve number (CN), Green and Ampt, initial and constant and deficit and constant method. The scale of the effective rainfall calculated by these four methods implemented in HEC-HMS hydrologic model showed a large divergence. Significant differences of the effective rainfall values translate into discharges values which are calculated on their basis. The peak flow of probability of exceedance of 10% in the Debina stream may have values which oscillate between 4.1 m3.s-1 and 0.6 m3.s-1 depending on the effective rainfall determination method. In case of 1% rainfall, peak discharges oscillate between 11.9 m 3.s-1 and 0.8 m 3.s-1. Flows calculated using SCS CN method are comparable to the values of maximum flow calculated using empirical formulas (Stachy and Fal and Debski and Stachy) which amount Q(1%) = 6.6 m3.s-1 and Q(10%) = 3.8 m3.s-1. Calculations of the peak flows in the Debina catchment indicate that the selection of methods that determine effective rainfall as a component of rainfall-runoff model has a significant influence on the maximum flow values.

9

Użyteczność deterministycznych metod optymalizacji globalnej do szacowania parametrów w zagadnieniach hydrologicznych

Grządziel M., Jełowicki J.

Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie

|

2011

|

T. 11, z. 1

61-74

PL

Numeryczne metody optymalizacji, powszechnie stosowane w zagadnieniach hydrologicznych, nie gwarantują wyznaczenia minimum globalnego funkcji celu. Ich popularność wiąże się z tym, że mogą one być stosowane w zagadnieniach, w których liczba zmiennych decyzyjnych jest stosunkowo duża. W pracy dokonano przeglądu metod deterministycznych, które umożliwiają znalezienie optimum globalnego w przypadku, gdy funkcja celu ma więcej niż jedno minimum lokalne. Metody te mogą być podzielone na dwie kategorie: asymptotycznie kompletne oraz kompletne. Podczas gdy algorytmy należące do obu klas są w stanie generować ciąg rozwiązań przybliżonych zbieżny do rozwiązania zagadnienia optymalizacji globalnej, to tylko dla algorytmów należących do drugiej z wymienionych kategorii są dostępne nieheurystyczne kryteria stopu. Przykłady przedstawione w pracy ilustrują możliwości zastosowania metod asymptotycznie kompletnych do szacowania parametrów w modelach procesów hydrologicznych, takich jak: modele różniczkowe przepływu wód gruntowych, modele hydrauliczne wchodzące w skład modeli hydrodynamicznych wykorzystywanych do modelowania zasobów wód powierzchniowych, modele typu opad-odpływ czy też integralne modele zlewni.

EN

Most numerical optimization methods that are widely used in hydrology don't guarantee reaching the global minimum of the goal function. They became popular mainly due to their ability of handling relatively multi-dimensional problems. The paper reviews the deterministic methods capable of finding the global optimum in the presence of local optima. They can be divided into two categories: asymptotically complete methods and complete methods. While algorithms from both classes can generate a sequence converging to a solution of the global optimization problem, only for the algorithms from the latter class non-heuristic stopping criteria are available. The examples presented in the paper illustrate the applicability of asymptotically complete methods to parameter estimation in modelling hydrological processes, such as differential models of groundwater flow, hydraulic models embedded into hydrodynamic models of river systems, the precipitation–outflow models or integral catchment models.

10

Analiza możliwości wykorzystania zdjęć satelitarnych w celu pozyskania informacji o przestrzennym rozmieszczeniu pokrywy śnieżnej jako parametru w modelu opad-odpływ

Berezowski T., Chormański J.

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2011

|

Vol. 20, No. 1

15--26

PL

Interpolacja mierzonych punktowo zjawisk meteorologicznych dla relatywnie dużych obszarów (np. średnich i dużych zlewni) nie oddaje ich rzeczywistego rozkładu. Terenem badań jest zlewnia górnej Biebrzy po profil Sztabin, dane meteorologiczne pochodzą ze stacji Rogożynek. Artykuł ten przedstawia możliwość wykorzystania danych satelitarnych MOD10A2 przedstawiających przestrzenne rozłożenie pokrywy śnieżnej, jako parametru w modelu hydrologicznym szacującym roztopy śniegu metodą stopień-dzień. Przeprowadzona analiza wykazała wysoką korelację (0,68) między pomiarami obecności pokrywy śnieżnej w stacji meteorologicznej a pomiarami satelitarnymi. Ponadto wykazano silny związek liniowy (korelacja równa 0,70) między grubością pokrywy śnieżnej mierzonej w stacji meteorologicznej, a obszarem pokrywy śnieżnej w zlewni mierzonej za pomocą satelity. Zaproponowano możliwość włączenia danych MOD10A2 do obliczeń modelu hydrologicznego.

EN

Interpolation of point measurements of meteorological variables in relatively big areas (eg. medium and big catchments) does not reflect their real distribution. The study area is the upper Biebrza River catchment, meteorological data were recorded in a Rogorzynek station. This paper analyses possibilities of usage of a satellite data (MOD10A2, a spatial distribution of a snow cover) as a parameter in a hydrological model, which uses a daydegree method for a snowmelt estimation. The analysis shown a high correlation (0.68) between presence of a snow cover in a land surface station and in satellite data. Moreover, a strong linear relationship (correlation of 0.70) was found between a snow pack depth in the land surface station and an area of snow cover in the catchment estimated from satellite data. A method of use a MOD10A2 data in a hydrological model was proposed.

11

Studies of crustal deformation due to hydrological loading on GPS height estimates

Rajner M., Liwosz T.

Geodesy and Cartography

|

2011

|

Vol. 60, no 2

135-144

EN

The paper deals with large-scale crustal deformation due to hydrological surface loads and its influence on seasonal variation of GPS estimated heights. The research was concentrated on the area of Poland. The deformation caused by continental water storage has been computed on the basis of Water GAP Hydrological Model data by applying convolution of water masses with appropriate Green's function. Obtained site displacements were compared with height changes estimated from GPS observations using the Precise Point Positioning (PPP) method. Long time series of the solutions for 4 stations were used for evaluation of surface loading phenomena. Good agreement both in amplitude and phase was found, however some discrepancies remain which are assigned to single point positioning technique deficiencies. Annual repeatability of water cycle and demanding procedure for computing site displacements for each site, allowed to develop a simple model for Poland which could be applied to remove (or highly reduce) seasonal hydrological signal from time series of GPS solutions.

PL

Celem niniejszej pracy jest analiza wpływu zmian wielkoskalowych stosunków wodnych na deformacje skorupy ziemskiej. Przedstawiona jest również możliwość monitorowania tego efektu przy pomocy geodezyjnych technik satelitarnych. Na podstawie zmiennego rozkładu mas hydrosfery lądowej (do tego celu wykorzystano model hydrologiczny WGHM) oraz wykorzystując informacje dotyczące właściwości skorupy ziemskiej (tzw. funkcje Greena) zostały obliczone modelowe zmiany wysokości wybranych punktów na terenie Polski. Wyniki te zostały porównane ze zmianami wysokości wyznaczonymi dla czterech stacji permanentnych GNSS, które dysponują długimi ciągami obserwacyjnymi, tj. Borowa Góra, Borowiec, Józefosław oraz Lamkówko. Do opracowania obserwacji GPS wykorzystana została metoda Precise Point Positioning (PPP), czyli obserwacje dla każdej stacji były opracowywane niezależnie. Pozwoliło to na odseparowanie sygnałów właściwych dla danej stacji pomiarowej i prawidłowa interpretacje geodynamiczna. Wyniki te dobrze zgadzają się co do amplitudy i fazy z modelowym efektem. Przyczyny widocznych rozbieżności również zostały przedyskutowane. Wyraźna, roczna powtarzalność deformacji wynikających ze zmiennego rozkładu mas wodnych, pozwoliła na skonstruowanie prostego dwuparametrowego modelu dla terenu Polski, który pozwala znacznie zredukować wpływ tego efektu bez konieczności złożonych obliczeń.

12

Prognozowanie ustroju hydrologicznego w różnych skalach geograficznych

Gutry-Korycka M., Soczyńska U.

Przegląd Geofizyczny

|

2000

|

Z. 3-4

239-250

EN

Selection of the proper hydrological model depends on how much we know a priori about catch-ment system internal structure, and what is a purpose of our modeling. Additional very important criterium of the model selection is spatial scale of the examined natural system. The small scale research requires detailed measurements. Gradual increase of the spatial scale results also in a growth of the environment heterogeneity. This demands application of the simpler models with ag-gregated parameters. In the paper have been discussed the results of foreign authors as well as the research projects of Warsaw University, Hydrology Department performed in co-operation with other scientific institutions.

13

Model hydrologiczny o parametrach przestrzennie rozłożonych, zintegrowany z Systemem Informacji Geograficznej

Pokojska P.

Przegląd Geofizyczny

|

2000

|

Z. 3-4

299-308

EN

The aim of the article is presentation of spatially distributed water balance model WetSpass, inte-grated into Geographical Information Systems, developed in Free University of Brussels. Model simulates average spatial pattern of actual evapotranspiration, surface runoff and groundwater re-charge in raster cells. Model purposes, its structure, parameters and verification results have been described on the basis of selected publications.