This study examines two long-term time series of nitrate-nitrogen concentrations from the River Ouse and Stour situated in the Eastern England. The time series of monthly averages were decomposed into trend, seasonal and cyclical components and residuals to create a simple additive model. Residuals were then modelled by linear time series models represented by models of the ARMA (autoregressive moving average) class and nonlinear time series models with multiple regimes represented by SETAR (self-exciting threshold autoregressive) and MSW (Markov switching) models. The analysis showed that, based on the minimal value of residual sum of squares (RSS) of one-step ahead forecast in both datasets, SETAR and MSW models described the time series better than models ARMA. However, the relative improvement of SETAR models against ARMA models was low ranging between 1% and 4% with the exception of the three-regime model for the River Stour where the improvement was 48.9%. In comparison, the relative improvement of MSW models was between 44.6% and 52.5 for two-regime and from 60.4% to 75% for three-regime models. However, the visual assessment of models plotted against original datasets showed that despite a high value of RSS, some ARMA models could describe the analyzed time series better than AR (autoregressive), MA (moving average) and SETAR models with lower values of RSS. In both datasets MSW models provided a very good visual fit describing most of the extreme values. The results of this work could be used as a base for construction of other time series models used to describe or predict nitratenitrogen concentrations. and Štúdia sa zaoberá analýzou dlhých časových radov koncentrácií dusičnanového dusíka v rieke Ouse a Stour vo Východnom Anglicku. Časové rady priemerných mesačných koncentrácií dusičnanov boli rozložené na trendovú, sezónnu a cyklickú zložku a reziduá pripočítané k sebe a tvoriace jednoduchý aditívny model. Reziduá boli ďalej modelované zložitejšími lineárnymi modelmi reprezentovanými modelmi triedy ARMA a nelineárnymi viacrežimovými modelmi SETAR a MSW. Výsledky analýzy ukázali, že na základe minimálnej hodnoty sumy štvorcov reziduí (SSR) jednokrokovej predpovede, v oboch prípadoch SETAR aj MSW modely opísali časové rady lepšie ako modely triedy ARMA. Vo väčšine prípadov relatívne zlepšenie modelov SETAR oproti jednoduchým AR(1) modelom bolo malé v rozmedzí od 1 do 4 % s výnimkou trojrežimového modelu pre rieku Stour, kde to bolo až 48,9 %. Naopak, relatívne zlepšenie modelov MSW oproti AR(1) modelom bolo v rozmedzí 44,6 až 52,5 % pre dvojrežimové a 60,4 až 75 % pre trojrežimové modely. Vizuálne posúdenie jednotlivých modelov však ukázalo, že napriek vysokým hodnotám SSR, niektoré ARMA modely dokázali lepšie opísať dané časové rady ako modely AR, MA a SETAR s nižšími hodnotami SSR. V oboch prípadoch MSW modely dokázali dostatočne dobre opísať aj extrémne hodnoty oboch časových radov. Výsledky práce môžu byť použité pri tvorbe iných opisných alebo predpovedných modelov koncentrácie dusičnanového dusíka vo vodách.
The paper presents review of occurrence frequency of extreme hydrological events in a small agricultural basin in the flysh region over the period of 40 years (1964/65 - 2003/04). No human alterations were carried out in the basin over the period studied and hence influence of climatic changes on intensification of water cycle could be evaluated. Peaks over threshold (POT) method was applied separately to winter and summer hydrological events. In comparison with annual maximum series, all mean daily discharge values over a certain thresholds were taken into account for POT frequency analysis. The frequency of POT events has decreased in the past two decades (1984/85 - 1993/94 and 1994/95 - 2003/04). The results reveal that the most extreme values occurred in the 1964/65 - 1973/74 decade, mostly caused by summer rainfall. High event frequency also emerges in the 1974/75 - 1983/84 decade, especially in winter seasons as the consequence of snow melting. It is most likely that influence of climatic changes has not resulted yet in increase of occurrence frequency of POT events in the basin studied over the 40 years period. and Príspevok sa zaoberá frekvenciou výskytu extrémnych hydrologických udalostí na malom poľnohospodárskom povodí vo flyšovom pásme počas 40-ročnej periódy (1964/65-2003/04). Počas tohto obdobia nebolo povodie ovplyvnené významnými zmenami ľudskej činnosti a preto mohol byť zhodnotený vplyv klimatických zmien na intenzifikáciu hydrologického cyklu. POT metóda bola aplikovaná zvlášť pre zimné a letné hydrologické udalosti. V porovnaní so sériami ročných maxím, všetky priemerné denné prietoky nad určitou prahovou hodnotou boli zahrnuté do POT frekvenčných analýz. Frekvencia POT udalostí (nad zvolenou prahovou hodnotou) klesla v posledných dvoch dekádach (1984/85-1993/94 a 1994/95- 2003/04). Výsledky ukazujú, že najextrémnejšie hodnoty priemerných denných prietokov, spôsobené prevažne letnými prívalovými zrážkami sa objavili v dekáde 1964/65-1973/74. Vysoké hodnoty prietokov, spôsobené prevažne topením snehovej pokrývky sa vyskytli tiež v dekáde 1974/75-1983/84. Je nanajvýš pravdepodobné, že v študovanom povodí za obdobie 40-tich rokov klimatické zmeny nemali zatiaľ vplyv na zvyšovanie frekvencie extrémnych udalostí.
The paper contains a sensitivity analysis of the influence of uncertainties in input hydrological, morphological and operating data required for a proposal for active reservoir conservation storage capacity and its achieved values. By introducing uncertainties into the considered inputs of the water management analysis of a reservoir, the subsequent analysed reservoir storage capacity is also affected with uncertainties. The values of water outflows from the reservoir and the hydrological reliabilities are affected with uncertainties as well. A simulation model of reservoir behaviour has been compiled with this kind of calculation as stated below. The model allows evaluation of the solution results, taking uncertainties into consideration, in contributing to a reduction in the occurrence of failure or lack of water during reservoir operation in low-water and dry periods.
Time series of the daily total precipitation, daily wastewater discharges and daily concentrations and pollution loads of BOD5, COD, SS, N-NH4, Ntot and Ptot were analyzed at the inflow to the wastewater treatment plant (WWTP) for a larger city in 2004-2009 (WWTP is loaded by pollution from 435,000 equivalent inhabitants). The time series of the outflow from a WWTP was also available for 2007. The time series of daily total precipitation, daily wastewater discharges, concentrations and pollution loads at the inflow and outflow from the WWTP were standardized year by year to exclude a long-term trend, and periodic components with a period of 7 days and 365 days (and potentially also 186.5 days) were excluded from the standardized series. However, these two operations eliminated only a small part of the variance; there was a substantial reduction in the variance only for ammonium nitrogen and total nitrogen at the inflow and outflow from a WWTP. The relationship between the inflow into a WWTP and the outflow from a WWTP for the concentrations and pollution loads was described by simple transfer functions (SISO models) and more complicated transfer functions (MISO models). A simple transfer function (SISO model) was employed to describe the relationship between the daily total precipitation and the wastewater discharge.
Einstein-Barbarossa velocity or resistance equation (1952) is widely used to find resistance to flow in alluvial channel. In order to validate the equation in all ranges (smooth to rough); they introduced a correction factor based on the Nikuradse measurement. This correction factor is determined from the graphical method, which can be erroneous. Present work reanalyzes the Nikuradse measurements and gives an analytical formulation for the correction factor. and Einsteinova-Barbarossova rovnica (1952) sa často používa na určenie odporu voči prúdeniu v kanáloch. Autori do nej zaviedli korekčný faktor, založený na meraniach Nikuradzeho, aby overili platnosť rovnice v celom rozsahu drsností (od hladkých stien po drsné). Tento korekčný faktor sa určuje grafickou metódou, ktorá môže viesť k chybným výsledkom. V tejto práci sa znova analyzujú výsledky Nikuradzeho meraní a je navrhnutá analytická formulácia na výpočet korekčného faktora.
This paper presents closed form solution for unsteady flow equation corresponding to the transient hydraulic head, flow rate and volumetric exchange of a confined aquifer which is in contact with a constant piezometric head at one end and a stream whose water level is rising at a constant rate at the other end. The aquifer is also subjected to receive constant inflow due to rain infiltration. The unsteady groundwater flow equation is solved using Laplace transform to get analytical expressions for the transient hydraulic head and flow rate at the left and right interfaces and the net volumetric exchange of water at the aquifer-stream interface. The analytical results presented here show the effect of recharge due to rain infiltration on the net volumetric exchange and reveal the conditions for which net inflow in the aquifer could be positive, negative or zero. The results obtained have the capability to determine transient hydraulic head for two extreme scenarios: (i) very slow rise and (ii) very fast rise in the stream water. Analytical result show that the net volumetric exchange could be positive, zero or negative depending on the surface infiltration and stream water rise rate. and Príspevok obsahuje analytické riešenie rovnice neustáleného prúdenia vzhľadom na neustálenú hydraulickú výšku, rýchlosť prúdenia a objemové toky vo zvodnenom kolektore s napätou hladinou, ktorý je v kontakte s konštantnou piezometrickou výškou na jednej strane a s tokom s konštantne sa zvyšujúcou hladinou vody na strane druhej. Zvodnený kolektor je tiež napájaný konštantnou rýchlosťou infiltrovanou vodou zo zrážok. Rovnica neustáleného prúdenia podzemnej vody je riešená s použitím Laplaceovej transformácie, aby sme získali neustálenú tlakovú výšku na ľavej aj pravej strane a objemový prítok vody na rozhraní zvodnený kolektor - tok. Výsledky analytického riešenia, ktoré predkladáme, ukazujú vplyv infiltrácie zrážok na doplňovanie podzemnej vody a odhaľujú podmienky, za ktorých prítok do zvodneného kolektora môže byť kladný, negatívny, alebo nulový. Získané výsledky umožňujú určiť neustálené hydraulické výšky pre dva extrémne scenáre: (i) veľmi pomalé a (ii) veľmi rýchle zvýšenie hladiny vody v toku. Analytické riešenie ukazuje, že objem vody, ktorou je zvodnený kolektor doplňovaný, môže byť kladný, záporný, alebo nulový, v závislosti na intenzite infiltrácie a rýchlosti zvyšovania sa hladiny vody v toku.
An analytical solution for the two-dimensional tension leg platform (TLP) interacting with ocean wave is presented. The legs of TLP are considered as elastic springs. The flow is assumed to be irrotational and single-valued velocity potentials are defined. The effects of radiation and scattering are considered in the boundary value problem. Because of linear behavior of legs during wave excitation, ignoring coupling effects with other degrees of freedom, the analytical solution of heave response has good agreement with the real behavior of the structure. and Práce uvádí analytické řešení působení vln na dvoudimenzionální pevně ukotvenou plošinu (TLP). Úchyty plošiny jsou uvažovány jako elastické pružiny. Předpokládá se nevírový tok a je definováno jednoznačné rychlostní pole. Okrajové podmínky zahrnují vlivy radiace a rozptylu. Předpoklad lineárního chování úchytů při excitaci mořskými vlnami i zanedbání některých dalších efektů v analytickém řešení odezvy TLP na vznášení ukázaly, že existuje soulad mezi naším řešením a skutečným chováním konstrukce.
After bark beetle calamity in National park Šumava were established three experimental catchments with different forest cover (dead forest, clearing and healthy forest). In these catchments were, in period without snow cover, measured components of rainfall-runoff events. The aim of the research was to estimate a correlation of chosen characteristics of rainfall-runoff events from catchments Modrava 1 (dead forest) and Modrava 2 (clearing). Comparing limit values of correlations, there were found no significant differences between observed catchments. and Po kůrovcové kalamitě v Národním parku Šumava vznikla na plochách s rozdílným pokryvem (stojící odumřelý smrkový les, paseka a zdravý les) tři experimentální povodí. Na těchto povodích byly v období bez sněhové pokrývky měřeny komponenty srážkoodtokového procesu. Předmětem výzkumu bylo stanovení vzájemných závislostí vybraných komponent srážkoodtokových událostí na povodích Modrava 1 (odumřelý les) a Modrava 2 (paseka). Při porovnání limitních hodnot vybraných závislostí nebyly patrné mezi zkoumanými experimentálními povodími výrazné rozdíly.
The paper is aimed at the subject and spatial analyses of flood situations that occurred in Slovakia in the period 1996-2006. The subject analysis include analysis of flood situations frequency in communities of Slovakia, classification of flood situations into individual types, analysis of flood situations occurrence regarding the stream size, and a brief characteristics of the most important floods that occurred in Slovakia in the period 1996-2006. Spatial analysis is focused on: a) identification of pattern in spatial distribution of flood situations, b) explanation of spatial distribution of flood situations by means of regional variability of flood hazard in small basins of Slovakia. and Príspevok je zameraný na vecnú a priestorovú analýzu povodňových situácii, ktoré sa vyskytli v obciach Slovenska v období r. 1996-2006. Vecná analýza zahrňuje analýzu frekvencie výskytu povodňových situácií v obciach Slovenska, klasifikáciu povodňových situácií do typov, analýzu výskytu povodňových situácií vzhľadom na veľkosť vodného toku, ako aj stručnú charakteristiku najvýznamnejších povodňových situácií v období 1996-2006. Priestorová analýza je zameraná na: a) identifikovanie konfigurácie v priestorovom rozložení výskytu povodňových situácií, b) objasnenie priestorového rozloženia povodňových situácií prostredníctvom regionálnej variability povodňovej hrozby v malých povodiach Slovenska.