MODEL ODTOKU
Model pro výpočet hodnot přímého odtoku v povodí byl sestaven podle zvolené funkce jednotkového hydrogramu. Konkrétně se jedná o volně připojitelný nástroj do programu ArcGIS Desktop v podobě ArcToolbox či o webobou aplikace ArcGIS Serveru.
Byl napsán v syntaxi jazyka Python. A byl publikován na ArcGIS Server pomocí protokolu SOAP. Nástroj je dostupný pro uživatele softwaru ArcGIS Desktop i Server jako webová služba.
Funkčnost nástroje byla testována na modelových datech zvoleného zájmového území z povodí potoka Všeminka ve Zlínském kraji.
Nástroj zpracovává vrstvy s údaji o povodí ve formátu GRID a SHP. Schematické znázornění výpočtu povrchového odtoku bylo vytvořeno v prostředí ModelBuilder.
Toolbox je plně funkční nad daty libovolného povodí v České Republice. Tohle omezení je dáno českými názvy kategorií vrstvy landuse.
Toolbox pro výpočet parametrů odtoku
Výsledný toolbox je nazván Povrchový_Odtok a byl původně vytvořen lokálně. Obsahuje tři nástroje pro výpočet odtoku metodou jednotkového hydrogramu (Parametr Ii, Parametr Ui a Mira Odtoku (metoda hydrogramu)) a pomocné nástroje pro výpočet rychlosti toku (Rychlost Toku) a výšku přímého odtoku bez omezujících vlivů krajiny (Primy Odtok (metoda CN-krivek))
Finálním i dílčím výstupem použitých nástrojů je jedna rastrová vrstva s vypočítanou hodnotou odtoku. Její rozlišení je limitováno rozlišením vstupní rastrové vrstvy DMR (Digitálního modelu reliéfu).
ArcToolbox Povrchovy_Odtok s nástroji pro výpočet parametrů povrchového odtoku.
Míra Odtoku (metoda hydrogramu) – kompletní transformace funkce jednotkového hydrogramu do podoby ArcToolbox nástroje. Vstupními parametry jsou vrstvy landuse, hydrologická skupina půd, hodnota CN-křivek, DMR (digitální model terénu), vrstvy vodních toků. Dále numerické hodnoty naměřených nebo předpokládaných srážek, uplynulý čas, průměrný průtok toků a celková rozloha povodí. Výslednou vrstvou je rastr, s konstantní sumarizovanou hodnotu míry odtoku v celém povodí a za daného času nad každým pixelem.
Parametr Ii (metoda hydrogramu) – dílčí část funkce jednotkového hydrogramu. Vstupy zahrnují vrstvu CN-křivek, DMR, vodních toků a číselné údaje o srážkách, průtoku a rozloze povodí. Výstupem je rastrová vrstva s hodnotou nadbytku srážek nad každým jednotlivým pixelem v povodí.
Parametr Ui (metoda hydrogramu) – také dílčí parametr funkce jednotkového hydrogramu. Výsledná rastrová vrstva udává koeficient funkce odezvy povodí, tedy vliv charakteru povrchu samotného na celkovou míru odtoku. Za vstupy je brána vrstva landuse, hydrologické skupiny půd, DMR, vrstva vodních toků a čas.
Přímý Odtok (metoda CN-křivek) – jednoduchý výpočet výšky přímého odtoku nad každým pixelem pomocí metody CN-křivek. Jde o maximální hodnotu povrchového odtoku bez jakéhokoli omezení složením povrchu a pouze s obecným vlivem terénu. Vstupními parametry jsou vrstva CN-křivek, DMR a srážky. Výsledný rastr obsahuje hodnoty neomezeného přímého odtoku.
Rychlost Toku – nástroj počítající ideální rychlost povrchového odtoku na základě znalostí sklonu terénu a druhu povrchu. Za vstupy jsou tedy brány vrstva landuse, vodních toků a DMR. Výstupem je raster udávající rychlost toku vody po povrchu jednotlivých pixelů.
Součástí toolboxu jsou také pomocné reklasifikační tabulky, které jsou uživateli skryty, a HTML help. Ten byl vytvořen podle ESRI HTML HELP šablony a obsahuje rovnici, podle níž je nástroj algoritmizován spolu s jejím stručný objasněním, dále popis vstupních a výstupních parametrů a vrstev, o jaké datové typy se jedná, popřípadě tvar Command line syntax a Script syntax pro automatické použití nástrojů.
Toolbox je dostupný jako Geoprocessing služba na ArcGIS Serveru Katedry geoinformatiky Univerzity Palackého v Olomouci. Nebo také jako úkolová část webové aplikace Modelování povrchového odtoku nad modelovými daty, která je taktéž dostupná na serveru Katedry geoinformatiky.