The effect of a hydrological model structure and rainfall data on the accuracy of fl ood description in an upland catchment

Polish. Wpływ struktury modelu i danych opadowych na dokładność opisu wezbrań na przykładzie zlewni wyżynnej. Celem pracy było określenie wpływu struktury modelu hydrologicznego i jakości danych opadowych na parametry wezbrań uzyskane z symulacji. Badania prowadzono w zlewni rzeki Stobnicy – prawostronnego dopływu Wisłoka. Przyjęto następujące założenia: wzrost liczby stacji opadowych pozwala na dokładniejszy opis przebiegu wezbrania przez model oraz model o parametrach rozłożonych pozwala na dokładniejszy opis reakcji zlewni na opad niż model o parametrach skupionych. Obliczenia prowadzono w programie HEC-HMS 3.4. Analizy wykazały, że zwiększenie liczby stacji opadowych nieznacznie poprawia jakość pracy modelu (w przypadku uwzględnienia większej liczby stacji opadowych w modelu współczynnik efektywności wzrósł średnio o 4,1%). Ponadto wykazano, że w przypadku zlewni o nieznacznym zróżnicowaniu warunków topografi cznych i użytkowania lepsze wyniki symulacji wezbrań uzyskano dla modelu o parametrach skupionych w porównaniu do modelu o parametrach rozłożonych. Uwzględnienie dodatkowo procesu kalibracji nieznacznie poprawiło jakość pracy modelu niezależnie od jego struktury i ilości stacji opadowych. Wieloczynnikowa analiza wariancji MANOVA wykazała, że uzyskane różnice w efektywności pracy modelu dla różnych wariantów nie były statystycznie istotne. Ze względu na ograniczony materiał empiryczny dotyczący epizodów opad–odpływ, uzyskane wyniki mogą być obdarzone znaczną niepewnością i należy traktować je jako przyczynek do dalszych badań.

English. The effect of a hydrological model structure and rainfall data on the accuracy of fl ood description in an upland catchment. The aim of this paper was to determine the infl uence of a hydrological model structure and rainfall- -related data on fl ood parameters obtained from a simulation. The study included an upland river Stobnica, right tributary of the Wisłok. The following assumptions were investigated: (i) the greater number of rainfall stations, the more accurate a fl ood description, i.e. the resulting hydrograph much better describes the actual fl ood, (ii) a distributed parameter model provides a more precise description of a catchment response to rainfall than a lumped parameter model. All calculations were performed using HEC-HMS 3.4 software. The analyses showed that increasing the number of rainfall stations slightly improved the model performance (by on average 4.1%). Furthermore, it was showed that in the catchment characterized by low topographical variability and stable land use, more reliable fl ood simulation results were obtained in the lumped parameter model than in the distributed parameter model. Considering the calibration process slightly improved the model performance, irrespective of its structure and the number of rainfall stations. Multivariate analysis of variance (MANOVA) revealed that the resulting differences in the model effi ciency for individual variants were not signifi cant. Considering limited empirical evidence on rainfall–runoff episodes, uncertainty of these results is probably high and thus they should be treated as a starting point for further studies.

Polish. kalibracja, MANOVA, jakość modelu, struktura modelu, model opad–odpływ

English. calibration, MANOVA, model quality, model structure, rainfall–runoff model

14

305-320

4