Souhrn

Vymezení útvarů povrchových vod a určení jejich typologie patří k prvním krokům při implementaci Rámcové směrnice o vodě (dále RSV) [1]. První vymezení a určení typů v ČR proběhlo v letech 2004 a 2005 v rámci prvního cyklu plánů povodí, celý proces však byl významně přepracován v období 2009 až 2010 pro druhý cyklus. Cílem článku je porovnat postupy stanovení typologie v prvním a druhém cyklu plánů a ukázat důsledky změn, které ovlivňují i základní nastavení ochrany povrchových vod.

shutterstock_310954355_upr

Úvod

Určení typů útvarů povrchových vod je podle Rámcové směrnice o vodě jeden ze základů charakterizace oblastí povodí. Typy útvarů povrchových vod jsou zásadní pro určení dobrého ekologického stavu, kdy kvalita, struktura a funkce vodních ekosystémů spojených s povrchovými vodami jsou sice mírně ovlivněny antropogenními změnami, ale odlišují se málo od nenarušených podmínek [2]. Nastavení typologie přímo určuje nastavení limitů dobrého ekologického stavu jak biologických složek, tak fyzikálně­‑chemické složky. Díky typologii mohou být stanoveny limity pro skupiny typů rozdílně. Podle směrnice se to sice týká všech kategorií povrchových vod (v případě ČR tedy řek a jezer), ale všechny české útvary kategorie jezero jsou buď silně ovlivněné (což znamená, že původně patřily k řekám, ale na základě vzniklých hydromorfologických modifikací se z nich staly nádrže či rybníky), nebo umělé (většinou zatopené vytěžené prostory na místech, kde se předtím žádný vodní útvar nevyskytoval). Pro tyto útvary se stanoví limity dobrého potenciálu, které ale více než na stanoveném typu závisí na způsobu užívání [3]. Z toho důvodu je typologie v českých podmínkách zásadní pouze pro „přirozené“ řeky.

Prchalova-1
Obr. 1. Počet vymezených útvarů kategorie řeka v prvním cyklu plánů, přepočtený na plochu ČR (NL – Holandsko, SI – Slovinsko, HU – Maďarsko, CZ – Česká republika, RO – Rumunsko, PL – Polsko, FR – Francie, DE – Německo, UK – Velká Británie, SK – Slovenská republika, AT – Rakousko, IE – Irsko); zdroj dat: Eionet Central Data Repository
Fig. 1. Number of delineated surface water bodies category river in the 1st cycle of plans, recalculated to the area of CZ (NL – Netherlands, SI – United Kingdom, SK – Slovakia, AT – Austria, IE – Ireland); data source: Eionet Central Data Repository

S typologií souvisí také vlastní vymezení útvarů povrchových vod – ideální situace je taková, kdy všechny útvary jsou z hlediska typologie homogenní. Zároveň ale není možné zvyšovat neúměrně počet vymezených útvarů, neboť pro každý útvar je potřeba hodnotit jeho ekologický a chemický stav či potenciál, což znamená mimo jiné značné požadavky na monitoring. Již v prvním cyklu plánů, připravovaných do konce roku 2009, se přístupy členských států významně lišily, např. Holandsko a Slovinsko vymezilo poměrně malý počet vodních útvarů/řek (při přepočtu na plochu ČR kolem 500), naopak Rakousko má kolem 7 000 a Irsko dokonce 13 000 útvarů kategorie řeka (obr. 1) [4]. Z tohoto hlediska se v ČR jak původní počet 1 028 útvarů kategorie řeka, tak současný počet 1 044 útvarů zdá jako celkem adekvátní, nicméně bude nutné počítat s určitou mírou nehomogenity mezi členskými státy.

Tabulka 1. Typologie podle systému A; zdroj dat: Rámcová směrnice o vodě
Table 1. Typology under system A; data source: Water Framework Directive
Prchalova-tabulka1

Typologie v prvním a druhém cyklu plánů

Vymezení vodních útvarů a stanovení jejich typů patří hned k prvním činnostem při přípravě plánů povodí. První vymezení útvarů kategorie řeka a jejich typologie [5] tak proběhlo do roku 2004 (společně s charakterizací a analýzou vlivů a dopadů).

Tabulka 2. Typologie řek v prvním plánu; zdroj dat: Charakterizace oblastí povodí (Zpráva 2005)
Table 2. River typology in the 1st plan; data source: River Basin District Characterisation (Report 2005)
Prchalova-tabulka2

Rámcová směrnice o vodě požaduje, aby při typologii byl použit buď systém A (viz následující odstavec), který zároveň zahrnuje požadavek na minimální stupeň rozlišení, nebo je možné použít alternativní systém B (obsahující některé závazné a další volitelné faktory podle členských států). I v takovém případě by podle RSV členské státy měly předložit mapu s geografickými polohami typů shodných se stupněm rozlišení v systému A. První typologie byla založena na systému A s přidáním další charakteristiky, takže ve výsledku to byla kombinace systému A a B.

Prchalova-2
Obr. 2. Ekoregiony v ČR; zdroj dat: Charakterizace oblastí povodí (Zpráva 2005)
Fig. 2. Ecoregions in CR; data source: River Basin District Characterisation (Report 2005)

Systém A považuje za základní charakteristiku ekoregiony (rozložení ekoregionů v České republice je na obr. 2), dále nadmořskou výšku, velikost povodí a geologický typ (tabulka 1). V první typologii byla vzhledem k poloze ČR kategorie nadmořské výšky zjemněna (byla přidána nadmořská výška 500 m n. m.), v geologii byl na základě výsledků silikátové analýzy rozlišen vápnitý a křemitý typ (organický typ se v ČR prakticky nevyskytuje), plocha povodí byla převzata bez úprav a jako dodatečná charakteristika byl použit řád toku podle Strahlera. Výsledný typ byl tedy složen z několika kódů (tabulka 2). Tímto způsobem bylo v ČR vymezeno celkem 87 typů útvarů kategorie řeka [6].

V druhém cyklu plánů bylo rozhodnuto, že musí být nově zpracována celá typologie a že podle ní budou nově převymezeny útvary povrchových vod.

Prchalova-3-a-4
Obr. 3. a 4. Podíl útvarů kategorie řeka podle nadmořské výšky – původní typologie (vlevo) a typologie v druhém cyklu (vpravo); zdroj dat: Charakterizace oblastí povodí (Zpráva 2005) a Reporting povodí 2016
Fig. 3. and 4. Proportion of river water bodies based on altitude typology – the 1st plan (left panel) and altitude typology – the 2nd plan (right panel); data source: River Basin District Characterisation (Report 2005) and River Basin Management Plans Reporting 2016

Nová typologie [2] také vyšla ze systému A, ale jednak místo ekoregionů použila úmoří, nadmořská výška byla použita beze změny a velikost povodí byla vypuštěna. Faktory geologie a řádu toku sice zůstaly, jejich aplikace však byla značně jiná – v případě geologie bylo konstatováno, že dělení geologie podle systému A je v ČR nepoužitelné, vzhledem k neexistenci organického typu a zanedbatelnému rozsahu karbonátů, tudíž bylo doporučeno použít místo litologického hlediska strukturní dělení (typ metamorfity a vyvřeliny a druhý sedimenty a kvartér). Ve výsledku však byl použit typ krystalinikum a vulkanity a jako druhý pískovce, jílovce a kvartér.

Prchalova-5-a-6
Obr. 5. a 6. Podíl útvarů kategorie řeka podle geologie – původní typologie (vlevo) a typologie v druhém cyklu (vpravo); zdroj dat: Charakterizace oblastí povodí (Zpráva 2005) a Reporting povodí 2016
Fig. 5. and 6. Proportion of river water bodies based on geology – the 1st plan (left panel) and typology – the 2nd plan (right panel); data source: River Basin District Characterisation (Report 2005) and River Basin Management Plans Reporting 2016

Stejně tak bylo předěláno i rozdělení typů podle řádu toku (Strahlera) jednak byly řády znovu přepočteny podle mapy 1 : 10 000 (dřívější rozlišení bylo na podkladu mapy 1 : 50 000), čímž bylo v řádech dosaženo hodnoty 9 (původně byly největší toky řádu 8, nejmenší začínaly řádem 4), a toky byly rozděleny do tří kategorií – řád 1–3, 4–6 a 7–9.

Počet deskriptorů typologie se tedy ve výsledku výrazně snížil a při aplikaci vzniklo pouze 35 typů (proti původním 87).

Porovnání výsledků typologie v prvním a druhém cyklu

Porovnání výsledků typologie mezi prvním a druhým cyklem je možné udělat pouze omezeně, neboť zároveň se změnou typologie bylo významně převymezeno cca 30 % útvarů povrchových vod.

Volba úmoří, která jsou totožná s rozlišením národních oblastí povodí, místo ekoregionů znamenala značnou změnu v typologii. Jak je na obr. 2 zřejmé, podobnost mezi úmořím a ekoregiony je omezená. Zatímco Centrální vysočina je jediný ekoregion v oblasti povodí Labe, ale zasahuje i do zbylých dvou úmoří, tak národní části povodí Dunaje i Odry jsou při použití ekoregionů podrobněji rozdělené.

Prchalova-7-a-8
Obr. 7. a 8. Podíl útvarů kategorie řeka podle řádu toku – původní typologie (vlevo) a typologie v druhém cyklu (vpravo); zdroj dat: Charakterizace oblastí povodí (Zpráva 2005) a Reporting povodí 2016
Fig. 7. and 8. Proportion of river water bodies based on Strahler orded – the 1st plan (left panel) and typology – the 2nd plan (right panel); data source: River Basin District Characterisation (Report 2005) and River Basin Management Plans Reporting 2016

Nadmořská výška byla použita stejným způsobem a i přes změny ve vymezení útvarů povrchových vod je podíl útvarů v jednotlivých nadmořských výškách téměř totožný (obr. 34).

Naproti tomu přiřazení geologické charakteristiky vykazuje už značné rozdíly (obr. 56), což je dáno hlavně jiným pojetím geologických typů. Zatímco podíl křemitých typů je významnější, v druhé typologii mírně převažují pískovce, jílovce a kvartér (což ale neodpovídá geologickým poměrům v ČR).

Největší rozdíl však vznikl seskupením řádů toků do tří kategorií v druhém cyklu proti původním pěti kategoriím (obr. 78). Nově byla zařazena kategorie toků nižšího řádu (1–3), zatímco v původní typologii začínaly útvary až od řádu 4. Zásadní rozdíl proti původní typologii podle řádu toků je, že drtivá většina toků ČR byla v druhém cyklu přiřazena k jediné kategorii.

Prchalova-9-a-10
Obr. 9. a 10. Podíl nejčastěji se vyskytujících typů útvarů kategorie řeka podle původní typologie (vlevo) a typologie v druhém cyklu (vpravo); zdroj dat: Charakterizace oblastí povodí (Zpráva 2005) a Reporting povodí 2016
Fig. 9. and 10. Proportion of most frequent river water body types – the 1st plan (left panel) and the 2nd plan (right panel); data source: River Basin District Characterisation (Report 2005) and River Basin Management Plans Reporting 2016

Ve výsledku v prvním cyklu pět nejčetnějších typů tvořilo cca 60 % všech útvarů, zatímco v druhém cyklu čtyři nejčastější typy tvoří 82–87 % (obr. 910), úmoří zde není započítáno, neboť s výjimkou ryb nebylo použito pro rozlišení stavu složek ekologického stavu. V prvním cyklu byly 3 z 5 nejčastějších typů zařazeny do Centrální vrchoviny, křemitého typu, nadmořská výška 200–500 m a řád Strahlera 4 nebo 5, další typ se lišil pouze nadmořskou výškou 500–800 a poslední typ (znázorněný červeně) odpovídá ekoregionu Karpaty, nadmořská výška 200–500 m, řád toku 4 a vápnitý typ. V druhém cyklu všechny čtyři nejčastější typy patří do řádu toku 4–6, dva patří do krystalinika a vulkanitů, zbylé dva do pískovců, jílovců a kvartéru a z hlediska nadmořské výšky patří jeden typ do nadmořské výšky méně než 200 m, dva 200–500 m a jeden 500–800 m n. m. Z grafu je ale zřejmé, že typy 200–500 m n. m. (žlutá a zelená barva) výrazně v druhém cyklu dominují – celkem tvoří 67 % všech útvarů; v prvním cyklu dominuje jen jeden typ (žlutý), patřící do Centrální vysočiny, nadmořské výšky 200–500 m n. m., ten ale tvoří pouze 18 % všech útvarů na Odře a nejvíce 33 % na Labi.

Prchalova-11-a-12
Obr. 11. a 12. Podíl skupin útvarů kategorie řeka se stejným limitem N­‑NO3 podle původní typologie (vlevo) a typologie v druhém cyklu (vpravo); zdroj dat: Eionet Central Data Repository a Reporting povodí 2016
Fig. 11. and 12. Proportion of groups of river water bodies with the same limit of N­‑NO3 – the 1st plan (left panel) and the 2nd plan (right panel); data source: Eionet Central Data Repository and River Basin Management Plans Reporting 2016

Důsledky nastavení typologie v prvním a druhém cyklu pro hodnocení stavu

Jak již bylo zmíněno, nastavení typologie je zásadní pro stanovení hranic velmi dobrého a dobrého stavu, a to pomocí definice referenčních podmínek. Použitá typologie musí být vhodná jak pro všechny relevantní biologické složky, tak pro všeobecné fyzikálně­‑chemické ukazatele. Vlastní stanovení typologie je abiotické, založené na expertních odhadech, proto je důležité typologii ověřit na biologických složkách.

Typologie pro řeky z prvního cyklu byla ověřena analýzou společenstev makrozoobentosu. Byl vyhodnocen soubor dostatečně podrobných dat reprezentujících 137 vodních útvarů zařazených do 43 typů (z 87 stanovených), které pokrývají 85 % území ČR. Typologie byla i po biologickém ověření shledána vyhovující s tím, že příslušnost k povodí je významnější než příslušnost k ekoregionu. Zároveň však bylo zřejmé, že není možné ani praktické hledat typově specifické referenční podmínky pro všechny typy útvarů povrchových vod, proto se jako další krok některé vzácné typy sdružily do skupin příbuzných typů, což ve výsledku znamenalo celkem 39 typů. Naopak byly také naplánovány nejfrekventovanější typy 42114, 42124 a 42125 (žluté, zelené a modré útvary kategorie řeka na obr. 9), které v ČR tvořily 45 % všech útvarů a na Labi 55 % útvarů, k rozdělení však už nedošlo. V rámci reportingu prvních plánů bylo pak vykázáno původních 87 typů.

Prchalova-13-a-14
Obr. 13. a 14. Podíl skupin útvarů kategorie řeka se stejným limitem celkového fosforu podle původní typologie (vlevo) a typologie v druhém cyklu (vpravo); zdroj dat: Eionet Central Data Repository a Reporting povodí 2016
Fig. 13. and 14. Proportion of groups of river water bodies with the same limit of Total Phosphorus – the 1st plan (left panel) and the 2nd plan (right panel); data source: Eionet Central Data Repository and River Basin Management Plans Reporting 2016

Nově vytvořená typologie v druhém cyklu v souladu s výsledky v prvních plánech použila úmoří místo ekoregionů, zároveň však snížením počtu deskriptorů a kategorií došlo k tomu, že nejčastěji se vyskytující čtyři typy útvarů tvoří kolem 80 % všech útvarů. Typologie byla testována na rybách, kdy se však nepotvrdila významnost geologie [7].

Tabulka 3. Hodnoty limitu dobrého stavu podle typu útvaru použité v prvním cyklu
Table 3. Values of good ecological status boundary for groups of water bodies – the 1st cycle
Prchalova-tabulka3

V prvním cyklu nebyly k dispozici ověřené metodiky hodnocení biologických složek ani dostatek dat monitoringu, proto nelze použití typologie pro biologické složky hodnotit. Typologie byla využita pouze pro typově specifické podmínky všeobecných fyzikálně­‑chemických ukazatelů. Při zpracování metodik hodnocení jednotlivých složek ekologického stavu byla nově navržená typologie využita různým způsobem – v zásadě však pro biologické složky byly využity jen některé prvky typologie. Tak např. pro makrozoobentos a makrofyta byly pro rozlišení stavu použity pouze nadmořská výška a řád toku [8, 9], pro ryby úmoří, nadmořská výška a řád toku [6] a pro fytoplankton jen řád toku [10]. Naopak však bylo potřeba některé charakteristiky rozdělit detailněji – to se týkalo hlavně fytobentosu [11], kde byly využity z typologie pouze nadmořská výška a řád toku, ale s mnohem vyšším počtem kategorií, popř. byly přidány další charakteristiky (např. pro makrozoobentos).

Tabulka 4. Hodnoty limitu dobrého stavu podle typu útvaru použité v druhém cyklu
Table 4. Values of good ecological status boundary for groups of water bodies – the 2nd cycle
Prchalova-tabulka4

Úmoří tedy bylo nakonec využito pouze pro ryby, geologie pouze pro všeobecné fyzikálně­‑chemické ukazatele [12]. Porovnání důsledků nastavení typologie v prvním a druhém cyklu bylo možné jen pro fyzikálně­‑chemické ukazatele ekologického stavu. Jak již bylo zmíněno, typově specifické podmínky umožňují stanovit limity dobrého stavu pro skupiny typů rozdílně, což bylo použito jak v prvním, tak v druhém cyklu plánů.

Analýza nastavení limitů podle typů byla provedena pro čtyři ukazatele, které byly obdobně nebo stejně použity v obou cyklech a které výrazně ovlivnily výsledek ekologického stavu – dusičnanový dusík, celkový fosfor, rozpuštěný kyslík a biochemická spotřeba kyslíku. Přehled limitů dobrého stavu a charakteristických hodnot v prvním a druhém cyklu je uveden v tabulce 34.

Prchalova-15-a-16
Obr. 15. a 16. Podíl skupin útvarů kategorie řeka se stejným limitem rozpuštěného kyslíku podle původní typologie (vlevo) a typologie v druhém cyklu (vpravo); zdroj dat: Eionet Central Data Repository a Reporting povodí 2016
Fig. 15. and 16. Proportion of groups of river water bodies with the same limit of Dissolved Oxygen – the 1st plan (left panel) and the 2nd plan (right panel); data source: Eionet Central Data Repository and River Basin Management Plans Reporting 2016

Z porovnání obou tabulek vyplývá, že pro dusičnanový dusík byla sice změněna charakteristická hodnota z maxima na medián, ale zároveň střední hodnota byla zpřísněna, pro celkový fosfor došlo k výraznému zpřísnění, naopak pro rozpuštěný kyslík k výraznému změkčení a hodnocení BSK5 zůstalo stejné.

Pokud ovšem k limitům použijeme i faktor typologie, který změnil skupiny útvarů, pro které byl použit různě přísný limit, celkový obraz se výrazně změní. Podíl útvarů s nejméně přísným limitem se pro dusičnanový dusík výrazně zvýšil (obr. 1112), tudíž celkové hodnocení je mnohem mírnější (i bez zohlednění změny charakteristické hodnoty). Obdobně, i když pro celkový fosfor byly stanoveny tři přísnější limity než v prvním cyklu, počet útvarů, na který se vztahovaly, byl natolik nízký (např. nejpřísnější limit platil jen pro 4 útvary z 1 044), že ve výsledku bylo zpřísnění minimální (obr. 1314). Změkčení se potvrzuje pouze u rozpuštěného kyslíku, i když ne tak výrazně, jak by se mohlo zdát pouze z porovnání limitů (obr. 1516). U biochemické spotřeby kyslíku sice zůstaly limity stejné, ale podíl útvarů s nejpřísnější hodnotou klesl z 80 % na 13 % pro ČR (obr. 1718).

Závěry a diskuse

Z výsledků se ukazuje, že nastavení typologie dokáže ovlivnit cíle ochrany vod stejně výrazně jako nastavení hranice dobrého ekologického stavu. Pokud je převládajících typů příliš málo, nelze zodpovědně určit limit. Je pak pro značnou část útvarů zbytečně přísný nebo zbytečně mírný, popř. obojí. Stejně tak stanovení méně přísných limitů má na první pohled méně viditelné nevýhody, např. v druhém cyklu plánů nevyhověla značná část útvarů kvůli biologickým složkám, ale protože související fyzikálně­‑chemické ukazatele byly vyhovující, nebylo možné racionálně navrhnout příslušná opatření. Zároveň na evropské úrovni se objevuje snaha sjednotit značně rozdílné limity dobrého ekologického stavu, a to sice neurčením jednotných hodnot, ale harmonizací výsledku biologických složek a všeobecných fyzikálně­‑chemických ukazatelů: harmonizace hodnocení biologických složek na evropské úrovni už probíhá, a to procesem interkalibrace.

Prchalova-17-a-18
Obr. 17. a 18. Podíl skupin útvarů kategorie řeka se stejným limitem BSK5 podle původní typologie (vlevo) a typologie v druhém cyklu (vpravo); zdroj dat: Eionet Central Data Repository a Reporting povodí 2016
Fig. 17. and 18. Proportion of groups of river water bodies with the same limit of BOD5 – the 1st plan (left panel) and the 2nd plan (right panel); data source: Eionet Central Data Repository and River Basin Management Plans Reporting 2016

Určit správnost navržené typologie není bez ověření biologických a všeobecných fyzikálně­‑chemických ukazatelů možné, přesto však již nyní je možné pochybovat, jestli byla typologie v druhém cyklu adekvátně nastavena. Zároveň ale nelze v rámci třetího cyklu bez vyhodnocení následků zásadně pozměnit typologii, neboť by stejně jako v druhém cyklu mohla nastat situace, kdy výsledky hodnocení stavu nejdou vzhledem ke změnám metodik porovnávat, a tudíž chybí zpětná vazba týkající se efektivnosti navržených a provedených opatření. Měla by se tedy udělat analýza přínosů a nevýhod změn včetně důsledků v hodnocení ekologického stavu a podle toho citlivě zvážit úpravu typologie.