Optimization methods are used to estimate parameters required for routing floods through open compound channels. Besides initial and boundary flow conditions, data required especially include, crosssectional area (A) of flow and conveyance (K) as functions of flow depth (y) for a representative crosssection of the study reach. Thus, instead of optimizing upon channel's geometric and hydraulic parameters, optimization is performed upon non-physical parameters in assumed A(y) and K(y) relationships. The optimization method selected for this application is the Nelder and Mead Simplex Algorithm. The objective function is expressed in terms of the relative differences between observed and simulated stages and discharges, which are evaluated based on the complete numerical solution of St Venant equations. This approach to formulating the optimization problem was applied to unsteady flow data sets for an experimental reach of the River Main in Northern Ireland. Based on statistical analysis, simulated and observed stages were found to be in good agreement. and Parametre potrebné pre kvantifikáciu transformácie povodňových vĺn v otvorených, zložených kanáloch, boli určené optimalizačnou metódou. Okrem počiatočných a okrajových podmienok sú potrebné ďalšie údaje, vrátane plochy priečneho rezu prúdom (A), ako aj vodivosť časti toku (K) ako funkcie hĺbky (y) pre reprezentatívny priečny rez. Namiesto optimalizácie geometrických a hydraulických parametrov kanála, optimalizácia sa vykonala pre nefyzické parametre, predpokladajúc závislosti A(y) a K(y). Vybranou metódou optimalizácie je Nelderov a Meadov Simplex Algoritmus. Funkcia je vyjadrená pomocou relatívnych rozdielov medzi pozorovanými a simulovanými vodnými stavmi a prietokmi, ktoré boli vyčíslené numerickým riešením rovníc St. Venanta. Tento spôsob formulácie optimalizačného problému bol aplikovaný na údaje pre neustálené prúdenie v experimentálnom priamom úseku rieky Main (River Main) v Severnom Írsku. Štatistickou analýzou bolo zistené, že simulované a merané vodné stavy boli veľmi blízke.
The impact of lateral momentum transfer (LMT) on channel conveyance is examined through applications of a new mathematical model for routing unsteady flows in compound channels. The model accounts for LMT through three parameters that relate: (i) 'actual' to 'isolated' sub-section discharge, (ii) main channel to flood plain lengths between stations, and (iii) flood plain to main channel depths. The model was applied to route a series of flood events in a hypothetical compound channel consisting of a deep smooth main channel between two wide and rough flood plain zones. The routing exercise was repeated with and without LMT in the analysis. Three empirical methods to account for LMT were investigated by comparing their corresponding simulated stage and discharge hydrographs. In general, LMT was found to have little impact on simulated stage hydrographs, however, for the case of small flood plain flows, LMT was responsible for some attenuation in the discharge hydrographs. and Príspevok skúma vplyv priečnej zložky hybnosti na prúdenie použitím nového matematického modelu neustáleného pohybu v zložených otvorených kanáloch. Použitý model zohľadňuje efekt priečnej hybnosti prostredníctvom troch parametrov, daných pomerom: (i) aktuálneho a ''oddeleného'' prietoku v danom úseku koryta, (ii) dĺžkou inundácie a dĺžkou úseku a (iii) plochy inundácie a plochy hlavného koryta v úseku. Model bol aplikovaný na výpočet niekoľkých povodňových udalostí v hypotetickom zloženom kanále s hladkým hlavným (hlbokým) korytom s obojstrannou drsnou inundáciou. Výpočty sa realizovali s akceptovaním a s vynechaním efektu priečnej hybnosti. Pri tom boli skúmané tri empirické metódy výpočtu priečnej hybnosti porovnávaním výsledkov na prietokových a hladinových hydrografoch. Výsledky preukázali, že účinok priečnej hybnosti sa ukázal len pri prietokoch, pri čom ich vplyv na priebeh hladín bol nevýznamný. Okrem toho výpočty pre korytá s malou inundáciou ukázali, že priečna hybnosť spôsobuje zoslabenie prietokov.
The discrete state space representation of the cascade of linear reservoirs model was used in this case study as the basis for a multilinear flood routing model. The time distribution scheme of model inputs was employed in the setup of the multilinear model and the travel-time parameter of the model was allowed to vary with discharge. The relationship between the flood wave-speed and the discharge for a reach of the Morava River between Moravský Svätý Ján and Záhorská Ves was studied. Five empirical models of that relation have been considered that would fit the data and would be consistent with the physical interpretation of the factors determining the relation. Empirical relations between the wave-speed and discharge were derived for the given river reach using engineering reasoning, linear and nonlinear regression and artificial neural networks. These relationships were used to model the variability of the time parameter in the discrete linear cascade flow routing model. The performance of the multilinear model was verified on ten flood waves. The modelling results showed that the inclusion of empirical information on the variability of the wave-speed with discharge enables satisfactory accuracy of the prediction of the flood propagation process without needing to calibrate the model on pairs of input-output hydrographs. The problem of choosing an appropriate wave-speed discharge relationship was briefly discussed. and Jednou z možností riešenia transformácie povodňových vĺn v korytách tokov je používanie multilineárnych modelov, teda niekoľkých lineárnych modelov odpovedajúcich rôznym odtokovým situáciám. Cieľom prípadovej štúdie bolo preveriť parametrizáciu takejto schémy zohľadňujúcu zmenu postupovej doby vrcholov prietokových vĺn v závislosti na prietoku z hľadiska jeho aplikovateľnosti v podmienkach aluviálneho riečneho úseku s bočnými prítokmi. Za základ zavedenia multilinearity sme zvolili model kaskády lineárnych nádrží, ktorý sme formulovali v stavovom priestore. Použili sme schému tzv. časového delenia vstupov do multilineárneho modelu, pri ktorom sa na výpočte podieľajú rôzne lineárne submodely striedavo za sebou v sérii. Experimentálne sme overili niekoľko spôsobov odhadu závislosti postupovej rýchlosti vrcholov povodňových vĺn od vstupného prietoku do riečneho úseku na rieke Morava medzi profilmi Moravský Svätý Ján a Záhorská Ves. Odvodené závislosti sme použili na výpočet časového parametra multilineárneho modelu, ktorý sme verifikovali na desiatich prietokových vlnách. Výhodou riešenia s premenlivým časovým parametrom kaskády lineárnych nádrží je, že model lepšie napodobňuje vlastnosti riečneho úseku ako lineárny model s parametrami získanými kalibráciou modelu na rade povodňových vĺn, ktorá sa tak stáva prebytočnou.
The discrete state space representation of the Kalinin-Miljukov model was used as the basis for a multilinear discrete cascade flood routing model. The time distribution scheme of model inputs was employed in the setup of the multilinear model and the travel-time parameter of the model was allowed to vary with discharge. The relationship between travel-time and discharge for a reach of the Hron River between Brezno and Banska Bystrica was studied. Empirical models of that relation have been considered that would fit the data and would be consistent with the physical interpretation of the factors determining the relation. Seven such fitted empirical models were used to model the variability of the time parameter in the discrete state space representation of the Kalinin and Miljukov model. The performance of the multilinear model was verified on five flood waves. The modelling results showed that the inclusion of empirical information on the variability of the travel-time with discharge enables satisfactory accuracy of the prediction of the flood propagation process without needing to calibrate the model on pairs of input-output hydrographs. The choice of an appropriate travel-time discharge relationship was briefly discussed. and Jednou z možností riešenia transformácie povodňových vĺn v korytách tokov je používanie multilineárnych modelov, teda niekoľkých lineárnych modelov odpovedajúcich rôznym odtokovým situáciám. Cieľom štúdie bolo preveriť parametrizáciu takejto schémy zohľadňujúcu zmenu postupovej doby vrcholov prietokových vĺn v závislosti na prietoku z hľadiska jeho aplikovateľnosti v podmienkach horského toku s premenlivým bočným prítokom. Za základ zavedenia multilinearity sme zvolili model Kalinina a Miljukova, ktorý sme formulovali v stavovom priestore. Použili sme schému tzv. časového delenia vstupov do multilineárneho modelu, pri ktorom sa na výpočte podieľajú rôzne lineárne submodely striedavo za sebou v sérii. Vzhľadom na silný nemeraný bočný prítok viazali sme premenlivosť koeficienta k modelu na výstupný prietok riečneho úseku (na rozdiel od predošlých prác, kde sme použili vstup do riečneho úseku). Experimentálne sme overili niekoľko spôsobov odhadu tohto parametra pre transformáciu prietoku na Hrone medzi Breznom a Banskou Bystricou. Použili sme postupové doby odhadnuté z 28 historických prietokových vĺn a priemerné hodinové prietoky z Brezna, Mýta, Hronca a Banskej Bystrice z obdobia 1998 až 2002. Výhodou riešenia s pohyblivou postupovou dobou sa ukázalo, že jeden parameter modelu je odvodený z vlastností vstupno-výstupného správania sa riečneho úseku a priama kalibrácia modelu sa tak stáva prebytočnou.