FREEWAT: Bezplatné a volně přístupné softwarové nástroje pro hospodaření s vodními zdroji (FREE and open source software tools for WATer resource management)

Výzva: H2020-WATER-2014-one-stage

Téma: WATER-4a-2014

Typ akce: Koordinační a podpůrná akce (CSA)

Číslo návrhu: SEP-210140754

Trvání projektu: 1.4. 2015 – 30.9. 2017 (30 měsíců)

 

Koordinátor:

 

Scuola Superiore di Studi Universitari di Perfezionamento Sant'Anna (Itálie)

Celkem 17 mezinárodních partnerů – Partner č. 8: METCENAS (Vedoucí pracovního balíčku WP6)

 

Projekt se skládá z osmi pracovních balíčků (WP):

 

WP1: Organizace projektu

WP2: Integrace softwaru a jeho přizpůsobení konkrétním potřebám

WP3: Zvyšování odbornosti

WP4: Aplikace vzhledem k Rámcové směrnici o vodách/Směrnici o podzemních vodách

WP5: Aplikace vzhledem ke správě vodních zdrojů ve venkovských oblastech

WP6: Zesílený vědecký a participativní přístup k reálně podloženému rozhodování 

WP7: Vedení v oblasti uplatnění směrnic EU o kvantitě a kvalitě vod s pomocí modelování

WP8: Rozšiřování, zužitkování a komunikace 

FREEWAT (FREE and open source software tools for WATer resource management / Svobodné softwarové nástroje s otevřeným zdrojovým kódem pro hospodaření s vodními zdroji) je projekt EU v rámci programu HORIZON 2020, který prostřednictvím volně přístupné domény s otevřeným zdrojovým kódem, integrované do GIS a zaměřené na plánování a hospodaření v oblasti povrchových a podzemních vod, prosazuje (s využitím důsledného participativního přístupu) uplatňování směrnic EU pro nakládání s vodami.

Platforma FREEWAT je v současnosti rozsáhlý plugin pro QGIS, který umožňuje spojit účinnost nástrojů GIS a následného zpracování prostorových dat s výsledky simulačních modelů. Tato platforma je koncipována jako prostředí, do něhož je virtuálně integrováno několik simulačních kódů, založených na hydrologických, hydrochemických či socioekonomických procesech, a kde vstupní a výstupní data jsou spravována databázovým systémem SpatiaLite.

Platforma FREEWAT je určena pro vodohospodářské úřady a státní/soukromé podniky, jimž pomáhá vytvořit vysoce informativní a dynamicky rostoucí znázornění hydrologických systémů. Mohou ji využít i tvůrci koncepcí pro vědecky a technicky odůvodněné rozhodování a tvorbu koncepcí na základě participativního přístupu, a to tím, že zapojí zainteresované strany (např. do vyváření plánů povodí, jak je vyžaduje Rámcová směrnice o vodách) nejen v závěrečné fázi debaty o výsledcích, nýbrž i ve stadiu definování scénářů.
 
Nástroje, kterými disponuje FREEWAT
 
Platforma FREEWAT obsahuje následující moduly pro předběžné zpracování a implementaci modelů.

AkvaGIS poskytuje několik nástrojů předběžného zpracování pro analýzu a interpretaci hydrochemických a hydrogeologických dat. Možnosti modulu akvaGIS sahají od diagramů a statistik týkajících se hydrochemických údajů pro hodnocení kvality podzemních vod až k interpretaci hydrogeologických dat a vytváření tematických map pro aplikaci konceptuálních modelů.

Observation Analysis Tool (OAT) je nástroj předběžného zpracování, který uživateli poskytuje zdokonalené možnosti zpracování časových řad s ohledem na stále rostoucí používání difúzních a online monitorovacích sítí a sítí pracujících v reálném čase. Nástroj OAT je určen k usnadnění importu, analýzy a vizualizace dat z časových řad a využití těchto dat pro vytváření modelů a jejich pokročilou kalibraci.

Simulaci proudění podzemních vod ve zvodních lze provádět nástrojem MODFLOW-2005, což je prostorově distribuovaný kód založený na fyzikálních vlastnostech prostředí, vyvinutý USGS, který simuluje dynamiku proudění podzemních vod v saturovaných a nesaturovaných zónách. Proudění v souvislosti se studněmi, infiltračním územím, evapotranspirací, odvodňovacími kanály a řekami lze simulovat pomocí konkrétních balíčků (packages) MODFLOW, z nichž zasluhuje zmínku Lake Package, který simuluje interakce mezi jezery a zvodněmi.

Hydrologický model může být ve FREEWATu propojen s modelem transportu rozpuštěných látek pro simulaci advekčně-disperzivního transportu různých látek v nesaturované i saturované zóně s pomocí MT3DMS. Aplikace SEAWAT umožňuje simulovat proudění v závislosti na viskozitě a hustotě. Tyto nástroje jsou obzvláště vhodné pro simulaci procesů pronikání slané vody či pro hodnocení geotermálních elektráren o nízké a střední entalpii.

Pro udržitelné hospodaření s vodou je určen balíček Farm Process, integrovaný do MODFLOW-OWHM (One-Water Hydrologic Flow Model; USGS), což je nejaktuálnější verze MODFLOW. Farm Process umožňuje dynamicky simulovat komponenty poptávky a dodávky v rámci spotřeby vody pro základní jednotky odběru vody v podmínkách řízené poptávky a omezených dodávek.

Takto je vytvořen plně provázaný a integrovaný hydrologický model spolu s odhady množství odebírané vody ze společně využívaných zásob povrchových i podzemních vod a s důrazem na hospodaření s vodou ve venkovských oblastech.

Modul pro citlivostní analýzu a odhad parametrů je založen na UCODE_2014 a je zaměřen na zlepšení přesnosti modelu tím, že zmenší rozdíly mezi tlaky a toky simulovanými v modelu a pozorovanými daty. Pro tento úkol lze využít několika statistických postupů, které vyhodnotí konstrukci modelu a zvolí parametry, které mají být odhadnuty inverzní regresní metodu založenou na vyhodnocení objektivní funkce.

 
Školení a aplikace platformy

Školení k platformě FREEWAT je zajištěno prostřednictvím cyklu seminářů a 6 uživatelských manuálů. Tyto semináře pokrývají následující oblasti: (i) 3 semináře o aplikaci MODFLOW-2005 pro simulaci dynamiky podzemních vod, (ii) 2 přednášky o základních konceptech MODFLOW a (iii) jedna přednáška o používání GGIS (Global Groundwater Information System) a GGMN (Global Groundwater Monitoring Network).
Dále jsou k dispozici semináře a materiály pro všechny výše zmíněné moduly.

Pro šíření využívání platformy FREEWAT jako standardního softwaru pro modelování dynamiky množství a kvality povrchové/podpovrchové vody bylo do července 2016 vyškoleno okolo 100 osob z 60 institucí. Dne 31. července 2016 byla spuštěna verze 0.1 platformy FREEWAT. Současné číslo verze software je 0.5.

Platforma FREEWAT je v současnosti testována a bude aplikována ve 14 případových studiích v EU i mimo EU na konkrétní vodohospodářskou problematiku.

Brzy bude zahájeno druhé kolo školení, než bude FREEWAT veřejně spuštěn v září 2017. Účast je zdarma a v rámci školení je zajištěna i dálková podpora.

Chcete-li se zúčastnit nebo si prostě jen přejete mít aktuální informace o výsledcích FREEWATu, pište na emailovou adresu: r.rossetto@santannapisa.it (koordinátor projektu) nebo zuzana.boukalova@metcenas.cz (zástupce českého partnera METCENAS o.p.s.)
 

Projekt FREEWAT programu H2020 je součástí klastru ICT4WATER.