Posted by & filed under Hydrochemie, radioekologie, mikrobiologie, hydrobiologie, Aplikovaná ekologie, Aktuální číslo, HLAVNI CLANEK.

Souhrn

Terénní stanice představují jednu z forem rybářského, resp. rybničního výzkumu. Zprvu soukromé rybářské či (hydro)biologické stanice se v našich zemích začaly objevovat již koncem 19. století, ale k rozkvětu tohoto typu badatelského programu došlo až v průběhu meziválečné éry. V Čechách měl tento typ výzkumu starší a bohatší historii. Na Moravě se rozběhl až ve 20. letech 20. století. Tehdy vznikly dvě terénní stanice, jejichž výzkumy dodnes mají svoji platnost a jejichž působení je možno pokládat za velmi úspěšné. Následující příspěvek ve stručnosti představí počátky rybářského výzkumnictví na Moravě na příkladu biologických stanic v Lednici a Velkém Meziříčí, které se svým statutem, zaměřením i formou financování od těch českých do jisté míry liší. Velkomeziříčská stanice s badatelským akcentem na rybářskou problematiku se udržela necelých 15 let, lednická hydrobiologická stanice s všestranným přírodovědeckým zaměřením se naopak může pochlubit úctyhodnou dobou fungování.

Metodika

O vzniku a vývoji obou hydrobiologických stanic v meziválečné éře se nedochovalo mnoho materiálu. Chybí především institucionální archiv velkomeziříčské stanice. V tomto ohledu jej může jen částečně nahradit fond velkostatku Velké Meziříčí, uložený v Moravském zemském archivu v Brně, kde se nachází např. korespondence majitele a ředitelství velkostatku se zaměstnanci stanice, jejich osobní spisy, popř. agenda spojená se zřízením pstruhárny, třecí stanice pro kapry a plůdkových rybníků [1]. Z archivu lednické stanice, uloženého v Archivu Masarykovy univerzity, se dochovalo pouze torzo (dva kartony) [2]. Rovněž fondy velkostatků Lednice, Břeclav a Valtice v tomto ohledu neposkytují badatelskou oporu. Nedochoval se ani fond příslušného oddělení Zemského výzkumného ústavu zootechnického v Brně. Pro doplňující studium lze využít osobní fondy vysokoškolských vyučujících, spojených s fungováním stanic (prof. Emil Bayer, doc. Jaroslav Kříženecký, prof. Jan Podhradský). Cenné informace naopak přinášejí příspěvky publikované ze strany zainteresovaných zaměstnanců v dobovém oborovém tisku, pamětní spisy, výroční zprávy a regionální a celozemský tisk. Z nepočetné sekundární literatury, která se tématu přímo věnuje, je využitelná zejména přehledová práce Rudolfa Hurta o moravském rybníkářství [3]. Obecně platí, že více pozornosti bylo v odborné produkci věnováno stanici v Lednici, proto je v tomto textu mírně akcentován příběh druhé zmíněné.

Úvod

Rybářské výzkumnictví má poměrně dlouhou historii. Počátky soustavného rybářského a hydrobiologického výzkumu v českých zemích je možno hledat v období před více než 100 lety. Jsou spojeny především s aktivitami Antonína Friče, profesora na pražské české univerzitě, a rovněž tak s vědeckým přístupem k chovu kapra ředitele třeboňského rybničního velkostatku Josefa Šusty. V souvislosti s vývojem badatelské metodiky se stále více uplatňoval kombinovaný teoreticko-praktický přístup k výzkumu a jedním z jeho výrazů bylo budování terénních stanic. Za tou vůbec nejstarší je třeba hledat právě Antonína Friče, který se touto myšlenkou inspiroval na příkladu přímořských výzkumných stanic. Od června 1888 byla mobilní neboli „létací“ zoologická stanice, jak ji sám Frič nazýval, dislokována u Dolnopočernického rybníku (dnes Praha), kde byly zkoumány vlivy počasí, teplotní poměry, rybniční plankton a oživení dna a sledovány obsádky rybníků. Následně stanice „přelétla“ ke Kačležskému rybníku u Jindřichova Hradce, po nějaký čas působila při Černém a Čertově jezeru na Šumavě, aby nakonec do roku 1925 dosloužila u Poděbrad, při slepém rameni Labe zvaném Skupice. Mezitím (1892) se Fričovi podařilo u břehu Dolnopočernického rybníku u Běchovic realizovat stálou stanici (fungovala do první světové války). V jižních Čechách rozvíjela od počátku 20. století (1904) činnost jiná výzkumná rybářská stanice, spojená s profesorem českobudějovické rolnické školy Vácslavem Josefem Štěpánem. Ten se orientoval na problematiku zpracování ryb, patologii ryb, rozbory potravy a krmiva a poradenství. Když byla v roce 1920 ve Vodňanech zřízena první (střední) rybářská škola u nás a Štěpán se stal jejím ředitelem, otevřel při ní Výzkumnou stanici rybářskou a hydrobiologickou coby nástupce své českobudějovické soukromé iniciativy. V roce 1921 vznikl centrální Výzkumný ústav rybářský a hydrobiologický v Praze a k témuž roku pod něj přešla i vodňanská stanice (v letech 1928–1934 přesídlená do Libějovic, poté začleněna pod vodňanskou školu). Tehdy také státní výzkumný ústav získal velmi cenný „úlovek“ postátněním výzkumné stanice v Doksech při Máchově jezeře. Ta byla otevřena již počátkem 20. století jako soukromý podnik a mezitím pod vedením Dr. Viktora Langhanse, specializujícího se na studium výživy kapra, podřízená zemědělskému oddělení pražské německé techniky v Děčíně-Libverdě. V letech 1925–1931 provozoval centrální ústav také terénní pracoviště v Chlumu u Třeboně. Od roku 1932 se terénní hydrobiologický výzkum pod patronátem ústavu a zaměřený na pstruhařství prováděl také ve slovenském Liptovském Hrádku, následně také v Užhorodě. A postupně se objevovaly další stanice. Inventář zchátralé Fričovy „létací“ stanice našel své další uplatnění na terénní stanici u rybníka Velký Pálenec v rámci lnářsko-blatenské rybniční soustavy, která byla zřízena v roce 1925 dílem docenta zoologie na Univerzitě Karlově Karla Schäferny a správce lnářského velkostatku Theodora Mokrého a která funguje jako vědecké a pedagogické pracoviště Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy dodnes [4–8].

Během krátké doby vykrystalizovala v Čechách síť stanic, v převážné většině nakonec subvencovaná státem. Na Moravě se výzkum soustředil pod rybářskou a hydrobiologickou sekci Zemského výzkumného ústavu zootechnického v Brně. Teprve po ustavení Vysoké školy zemědělské (dále jen VŠZ) v roce 1919, kterou personálně zaštítili odborníci z pražských škol a táborské akademie, a zřízení dvou terénních stanic v Lednici a Velkém Meziříčí se rybářský a hydrobiologický výzkum plnohodnotně rozvinul. Velkomeziříčská stanice byla ryze soukromým projektem, čímž se odlišovala od všech ostatních. Svým úžeji koncipovaným badatelským a zároveň praktickým zaměřením se blížila státem podporovanému vodňanskému ústavu. Lednická stanice fungovala jako edukativně-výzkumná instituce s pestrým kofinancováním, mimořádnou šíří přírodovědného záběru odpovídající podobně koncipované stanici v Doksech. Se staničním výzkumem jsou spjaty klíčové osobnosti rybářské a hydrobiologické vědy první poloviny 20. století (Langhans, Kostomarov, Dvořák, Podhradský, Čerňajev, Kříženecký, Mokrý atd.), vzájemně propojující oblast vysokého školství, vědeckých ústavů, spolků a oborových sdružení, a také špičkový základní výzkum s vítaným aplikačním potenciálem.

Obr. 1. František Harrach, zakladatel a majitel stanice (zdroj: Státní okresní archiv Žďár nad Sázavou, fond Sbírka soudobé dokumentace Velké Meziříčí)
Fig. 1. František Harrach, the founder and owner of the station (source: State district archives Žďár nad Sázavou, group Sbírka soudobé dokumentace Velké Meziříčí)

Rybářsko-hydrobiologická stanice Františka Harracha ve Velkém Meziříčí

Na soukromý statut instituce odkazuje již oficiální název. Její vznik a následnou činnost totiž umožnil donátor ústavu, majitel velkomeziříčského velkostatku hrabě František Harrach [9] (obr. 1). Zřízení stanice předcházel několikaletý kontakt zaměstnanců velkostatku s rybářskými odborníky ze sekce pro plemenářskou biologii při Zemském výzkumném ústavu zootechnickém v Brně, kterým velkostatek dodával v letech 1923–1925 na pokusy tamní kapří plůdek. Vzhledem k dlouhodobému pasivnímu výnosu rybničního hospodaření velkostatku, které mělo v roce 1925 schodek 50 000 korun v souhrnu na všech 58 rybnících, bylo dohodnuto ředitelem Harrachova velkostatku, lesním radou Václavem Škvařilem a Jaroslavem Kříženeckým, přednostou zmíněného výzkumného ústavu a zároveň docentem na VŠZ, započetí monitoringu hydrobiologických poměrů rybníků za účelem reorganizace a racionalizace hospodaření; konečně jednou z motivací Františka Harracha bylo docílit vyšší rentability hospodaření na majetku zmenšeném v důsledku pozemkové reformy. V létě 1926 byly zprovozněny laboratoře v úředních prostorách velkostatku a terénní stanice u Netína a během dvou let byly velkostatku předloženy výsledky pozorování působení prostoru na růst plůdku a jeho jakost a vypracován plán rybničního hospodaření opřený o důkladná vědecká bádání. Na jeho základě vykázalo rybniční hospodářství již v roce 1929 nárůst produkce o 220 % při aktivní bilanci 180 000 korun. Tento výrazný posun nicméně nebylo možné srovnávat s největším a nejvýkonnějším rybničním hospodářstvím na Moravě, resp. v Československu – lednickými rybníky – s obratem půl milionu korun.

Obr. 2. Laboratoř stanice v roce 1926 (zdroj: Příroda 22, 1929)
Fig. 2. The station laboratory in 1926 (source: Příroda 22, 1929)

Šťastné sepětí základního a aplikovaného výzkumu umožnilo další fungování stanice, kterou již koncem roku 1928 majitel velkostatku prohlásil za stálou. Přednostou stanice byl jmenován Jaroslav Kříženecký, jeho zástupcem Dr. Ing. Boris Kostomarov, profesor na Státní rybářské škole ve Vodňanech (1926–1934) a od roku 1935 také přednosta hydrobiologické stanice v Liptovském Hrádku a později v Užhorodu, jehož účast si na velkostatku vymínil doc. Kříženecký, a stálou odbornou silou na stanici Dr. Ing. Vasilij Čerňajev (oba absolventi VŠZ z řad poválečné ruské emigrace), který figuroval ve stavu zaměstnanců velkostatku a byl správcem stanice a později (1932) také správcem rybničního hospodaření. Kromě zmíněných, kteří se podíleli již na prvotních výzkumech, přibyl ke stabilním zaměstnancům v roce 1929 Dr. Willy Nowak; na výzkumu se podílel také Dr. Jan Podhradský a celá řada externistů a dobrovolníků. Stanice, slavnostně uvedená do provozu v červnu 1930, byla na svoji dobu velmi dobře vybavena a finančně zajišťována ze strany velkostatku každoroční dotací, ať se již jednalo o platy zaměstnanců, vlastní prostory pro chemickou a biologickou laboratoř (obr. 2), přístrojové vybavení, knihovnu, ale také např. možnost využívat pro práci v terénu motocykl. František Harrach poslání stanice komentoval mimo jiné těmito slovy: „Přál bych si, aby tato stanice byla v živém styku s vědeckými institucemi a zároveň i pod jejich jistou kontrolou. Z toho důvodu jsem se rozhodnul vytvořiti pro stanici Poradní sbor ze zástupců našich vysokých škol a vědeckých a odborných organisací.“ [1]. Konstituováním vskutku reprezentativního poradního sboru pro stanici, do kterého byli vysláni zástupci příslušných pražských a brněnských vysokých škol, organizací a spolků, a to českých i německých, zajistilo stanici náležité místo v oborové komunitě a možnost prezentovat a konfrontovat výsledky na domácích i zahraničních odborných fórech.

Obr. 3. Terénní bouda pod hrází rybníka Vrkoč (zdroj: Příroda 22, 1929)
Fig. 3. The field cabin below the dyke of the fishpond Vrkoč (source: Příroda 22, 1929)

Volba velkomeziříčské rybniční soustavy pro vědecký výzkum byla výhodná nejen pro pochopení mecenáše, jenž byl sám lesnickým a zemědělským odborníkem, ale také kvůli její struktuře. Rybniční hospodářství s 58 rybníky různé velikosti a s celkovou zatopenou plochou asi 265 ha se rozkládalo na území téměř celého okresu Velké Meziříčí. Vodní plochy se nacházely ve vyšších a chladných nadmořských výškách (425 až 650 m n. m.), často od sebe velmi vzdálené, byly zde zastoupeny rybníky zčásti i zcela uzavřené větrům a napájené chladnými lesními potoky, rybníky zcela otevřené, avšak odlišné lokalitou, charakterem vody, půdními podmínkami, flórou i faunou, rybníky napájené toky nebo srážkami, přičemž nebeské rybníky převažovaly. Pestrost hydrobiologických podmínek dodávala zdejším analýzám širší než jen lokální význam. Centrem výzkumu se stala oblast Netínského rybníku, rybníku Vrkoč a čtyř pokusných rybničních líhní umístěných mezi nimi (při obci Netín mezi Měřínem a Velkým Meziříčím), kde stála zmíněná terénní laboratoř (obr. 3). Ke stálým pokusům bylo zvoleno 14 rybníků, reprezentující jednotlivé typy. V nich se zkoumala veškerá vodní fauna a flóra, stejně jako ta vyskytující se v jejich okolí. Hlavní akcent byl kladen na chov kaprů (méně již štiky, lína, candáta a pstruha duhového), studovány byly také přírodní a umělé podmínky výskytu raka, který představoval specifikum velkomeziříčského rybničního hospodaření. Silný potenciál zde mělo také ornitologické bádání (obr. 45).

Obr. 4. Rybník Vrkoč ve 30. letech 20. století, v pozadí vesnice Netín
(zdroj: Příroda 22, 1929)
Fig. 4. The fishpond Vrkoč in the 1930´s, village Netín in the background
(source: Příroda 22, 1929)
Obr. 5. Tentýž pohled dnes
Fig. 5. The same view today

Pracovní program stanice sledoval hned několik linií. Předně měla sloužit běžným potřebám rybničního hospodářství velkomeziříčského velkostatku, ale její okruh zájmu byl širší a měla ambici stát se vědeckým centrem nejen západomoravského prostoru, ale otevřeným všem badatelům. Provádět se zde měly výzkumy ve všech oblastech rybářství a rybníkářství při zachování naprosté badatelské volnosti. Unikátnost této stanice v rámci celé republiky spočívala v jejím výjimečném soukromém statutu a v terénní lokalizaci uprostřed hospodářského prostoru se silným důrazem na praktické využití poznatků. Tímto se odlišovala od hydrobiologické stanice v Lednici, která se zaměřovala více na teoretický výzkum a zároveň byla školícím pracovištěm studentů brněnských vysokých škol. Harrachova stanice tak ve své době byla jediným podnikem na Moravě, který naplňoval politiku centrálního státního rybářsko-hydrobiologického výzkumného ústavu budujícího lokální stanice se specifickým výzkumným programem, s úspěchem aplikovatelným v konkrétních hydrobiologických podmínkách [3, 10–19] (obr. 6).

Badatelské zaměření stanice bylo velmi široké, zkoumal se vztah růstu kapřího plůdku s ohledem na množství potravy a velikost životního prostoru, složení planktonu, vliv teploty vody, vztahy mezi plyny ve vodě, tvorba jiker, líhnutí a růst raných stádií, plůdku, násad a tržních ryb. Vývoj a růst po stránce anatomické, histologické a biochemické byl studován mj. také na proslulé kapří produkci sousedního moraveckého velkostatku baronské rodiny Nádherných z Borutína. V souvislosti se studiem růstu kapra byly prováděny také výzkumy jeho exteriéru, a to i s ohledem na jeho tržní užitnou hodnotu. Zkoumání byl podroben nejen místní tzv. moravský horácký typ (vysokohřbetý lysec), ale také produkce ostatních významných rybničních hospodářství, včetně těch jihočeských v Hluboké nad Vltavou a Třeboni. Praktickým účelem těchto rozsáhlých výzkumů bylo vytvoření metodiky pro plemenitbu kapra (směrnice pro výběr generačních ryb) a docílení jejich největší užitkové hodnoty s ohledem na variabilitu teritorií. Tento celostátní monitoring linií kapra vedl k doplnění a opravě stávajícího systému měření kapra a stanici zajistil proslulost i v mezinárodních odborných kruzích. Během 30. let byly dále prováděny plošné fyzikálně-chemické analýzy rybníků, konány pokusy s přihnojováním vody (superfosfát) a vápněním, zkoumal se vliv slunečního záření a obecně počasí na rybniční vody. V roce 1934 se podařilo zřídit moderní sádky pod zámkem ve Velkém Meziříčí a započal se projekt „velkolepé“ pstruhárny. Mimo to se stanice věnovala studiu odpadních vod a otázkám znečišťování vod průmyslovými závody (horní Vltava, Balinka a Oslava na Velkomeziříčsku) s ohledem na dopady biologické, hygienické i národohospodářské. Otevřenost stanice vůči veřejnosti symbolizoval již v roce 1929 uspořádaný rybářský kurz (první od roku 1918 na Moravě) a rozličné propagační akce [1, 19–21].

Obr. 6. Pokusné líhně pod hrází Vrkoče (zdroj: Příroda 22, 1929)
Fig. 6. The hatcheries below the dyke of the fishpond Vrkoč (source: Příroda 22, 1929)

Teoretické i praktické badatelské výstupy zaměstnanců stanice byly publikovány v odborných časopisech domácích (Věstník Československé akademie zemědělské, Sborník Československé akademie zemědělské, Československý zemědělec, Československý rybář, Velkostatek, Příroda, Rybářský věstník, Věda přírodní, Sborník Vysoké školy zemědělské v Brně, Der deutsche Fischer aj.) i zahraničních (německých Fischerei-Zeitung, Zeitschrift für Fischerei und deren Hilfswissenschaften, francouzského Bulletin Français de Pisciculture nebo polského Przegląd Rybacki). Během několika let uveřejnili jednotliví pracovníci stanice neuvěřitelných více než 100 odborných článků, ve kterých se mimo jiné věnovali i popisu a porovnání vývoje rybářské a hydrobiologické vědy v zahraničí (SSSR, Polsko, Rumunsko či Bulharsko). Svými výstupy si Harrachova stanice, i přes nedlouhé trvání, získala mezinárodní renomé. Její výstupy představují v mnoha ohledech trvalou hodnotu dodnes.

Stanice ke konci roku 1938 omezila svůj provoz. Oficiálně se tomu stalo z úsporných důvodů, svoji roli však bezesporu sehrálo i úmrtí zakladatele hraběte Harracha v květnu 1937 a komplikované dědické řízení. Ředitelství velkostatku původně počítalo pouze s dočasným útlumem. Dochovaná korespondence naznačuje jakési spory mezi správou velkostatku a stanicí ohledně nenaplňování základního poslání stanice sloužit přímým provozním potřebám rybníkářství v posledních letech. Nabízený přesun stanice do Užhorodu, kde působil Dr. Kostomarov, Harrachova dcera a dědička Josefa odmítla. V letech 1939 a 1940 vyšlo ještě několik studií, stanice provizorně fungovala, ale z finančních důvodů nebylo možné podporovat stálý odborný personál (Dr. Nowak se nuceně přesunul do německého Königsbergu). Stanici v její původní podobě se nakonec při životě udržet nepodařilo. Harrachovy rybníky převzalo po roce 1948 Státní rybářství Velké Meziříčí, které využívalo i staniční terénní boudu a pokusné rybníčky-líhně při hrázi rybníku Vrkoč. Jeden z nich se dochoval dodnes, využíván byl jako líheň až do konce 70. let 20. století [1, 22, 23] (obr. 7).

Biologická stanice vysokých škol brněnských v Lednici

Jihomoravská stanice se od té předchozí v mnohém liší. Její zaměření bylo především všestranně přírodovědné s významným podílem ornitologického výzkumu. Navíc sloužila vysokoškolskému výukovému programu. Splňovala tak kombinaci vzdělávací a badatelské instituce s akcentem na základní formu výzkumu. Její existence je úzce spojena s prof. Emilem Bayerem, ředitelem zoologického ústavu VŠZ. Na potřebnost založení stanice později vzpomínal prof. Bayer takto: „Plánem, docíliti zřízení biologické výzkumné stanice na Moravě, zabýval jsem se již dávno, téměř od počátku svého příchodu na Moravu [Bayer byl jičínským rodákem a absolventem Filozofické fakulty v Praze – pozn. autora], jakmile jsem začal podrobněji poznávati dosavadní stav přírodovědeckého prozkoumávání země a jeho nedostatky. Uvažoval jsem o možnosti zříditi alespoň nějakou primitivní výzkumnou staničku, sháněl jsem prostředky, jak toho dosáhnouti, a hledal ovšem příhodné místo; již v letech 1902–3 byla moje pozornost upoutána neobyčejnými přírodními poměry jihomoravského území mezi Břeclavou a Mikulovem.“ [24, 25].

Obr. 7. Jediný dodnes dochovaný pokusný rybníček
Fig. 7. The one and only surviving hatchery

K realizaci nápadu došlo až v roce 1922, tedy v době, kdy v Brně již tři roky existovaly tři české vysoké školy (Přírodovědecká a Lékařská fakulta Masarykovy univerzity, Hospodářská a Lesnická fakulta VŠZ a Vysoká škola zvěrolékařská), z nichž každá měla své biologické ústavy, a potřeba zřízení terénní stanice byla více než naléhavou. Žádný podobný podnik na Moravě dosud neexistoval. Prof. Bayer přitom upozorňoval, že evropské státy tou dobou vydržovaly již bezmála 60 hydrobiologických stanic (mořských a sladkovodních) a jejich smysluplnost dokazuje ustavení Mezinárodní společnosti pro teoretickou a užitou hydrobiologii. Stanice byla od počátku zamýšlena jako pedagogicko-výzkumná instituce a jako taková musela mít posvěcení ministerstva školství. To zřízení stanice povolilo v březnu 1922 a tři měsíce na to badatelé dostali k užívání budovu lichtenštejnského loveckého zámečku č. p. 437 (tzv. Rybniční zámeček) situovanou na severním břehu Prostředního rybníka. Stanice se nacházela v blízkosti čtyř velkých rybníků, z nichž Nesyt je na Moravě vůbec největší. Emilu Bayerovi se podařilo pro svou ideu získat tehdejšího majitele lednicko-valtického velkostatku Jana II. knížete z Lichtenštejna, který mu dokonce dal vybrat mezi Hraničním a Rybničním zámečkem. Výzkumné stanici bylo v zámečku přiděleno celé první patro se třemi místnostmi a správa velkostatku souhlasila s tím, aby její zřízenec, bydlící v přízemí, zároveň přijal úlohu hlídače celého objektu. Nájemné bylo stanoveno na ročních 400 korun a smlouva byla v pravidelných tříletých intervalech prodlužována. Majitel velkostatku si podmínil, že chod stanice nesmí v žádném případě omezovat chov ryb, dále že odběr vzorků a ryb je možný pouze se souhlasem správy, a výslovně bylo zmíněno přání, aby stanice fungovala, pokud možno, jako všeobecně přístupné vědecké pracoviště. Oproti stanici ve Velkém Meziříčí, jejíž vybavení a chod byl financován majitelem velkostatku, zde bylo nezbytné o podporu žádat ministerstvo a další instituce. Pravidelné a dlouhodobé subvence na zařízení stanice (pracovny, laboratoře, obývací pokoje), přístrojové vybavení, provozní režii i platy zaměstnanců přicházely zejména od Zemského výboru v Brně, Masarykovy akademie práce a Akademie věd v Praze. Knižní a časopisecký fond byl mimo jiné doplňován formou výměny s oborovými pracovišti v zahraničí (USA aj.), především díky kontaktům a renomé prof. Bayera. Z dochovaných materiálů týkajících se fungování a finančního zajištění stanice plyne, že přidělované prostředky, snad s výjimkou ministerských řádných dotací, nebyly nárokového charakteru a svým objemem stabilní a že představenstvo stanice bylo nuceno v této záležitosti pravidelně komunikovat s relevantními institucemi, a mimo to vést velmi podrobné výkaznictví, což nepochybně elán pracovníků podlamovalo.

Staniční výzkum se soustřeďoval především na ornitologická pozorování (stanice disponovala na svou dobu velmi kvalitními dalekohledy), entomologii a hydrobiologické bádání (studium planktonu, chemického složení vody), které bylo umožněno používáním vlastních člunů. Studium rybniční mikroflóry a mikrofauny, typologicky a strukturou ovlivněné intenzivním hospodářským využíváním rybniční soustavy, muselo respektovat primární pravidla nastavená vlastníkem velkostatku. Mimo rybníky zaměstnanci monitorovali také inundační terén Podyjí s průtočnými i slepými rameny, bažinami, tůněmi i umělými kanály. Rozlehlá a pestrá krajina Lednicko-valtického areálu poskytovala ideální objekt pro regionální zoologický i botanický výzkum, prováděla se zde pozorování meteorologická, geofyzikální, pedologická a celá řada dalších. Recipročně se předpokládalo možné využití vědeckých poznatků pro zkvalitnění rybničního a rybářského hospodářství Lichtenštejnů. Ve své době byla stanice pestrostí výzkumných aktivit a kvalitou výzkumu srovnatelná pouze s hydrobiologickou stanicí v Doksech navázanou na německé univerzitní prostředí v Praze. Stálou stanici v Doksech, nejkvalitněji organizovaný pedagogicko-výzkumný a nejdéle kontinuálně působící ústav v českých zemích, lze označit za vzor, podle něhož vytvořil Emil Bayer moravský pendant [2, 24, 26].

Stanice sloužila jako pomocný vědecký ústav pro všechny tři zmíněné české vysoké školy, odtud také její název Biologická stanice vysokých škol brněnských. Správní kuratorium stanice, zodpovědné za její organizaci, chod a výzkum, bylo složené z předních zástupců jednotlivých škol. V čele kuratoria stál ředitel stanice prof. Bayer. V roce 1924 se podařilo systemizovat jedno stálé místo asistenta stanice, kterým se stal Ing. Alexander Bajkov a po jeho odchodu do Kanady Ing. Jindřich Zapletálek a krátce František Unzeitig. Podobně jako v případě Velkého Meziříčí i zde sezonně hojně působili ruští učenci.

Velký problém stanici nastal na podzim roku 1938, kdy se ocitla mimo nově stanovené hranice Československa a kdy bylo nezbytné odvézt drahý a nenahraditelný inventář, včetně knihovny, k čemuž byl získán souhlas vojenské a politické správy. Provizorně byl uskladněn v budovách VŠZ. Činnost stanice se ani poté nezastavila, výzkumy probíhaly v rámci jednotlivých ústavů vysokých škol, a to až do jejich uzavření. Od června 1939 byla stanice přemístěna na školní lesní statek do Křtin, náležící taktéž pod VŠZ, a fungovala po celou dobu války pod názvem Česká biologická stanice ve Křtinách. Za roční nájemné 200 korun mohla využívat tři místnosti na zámku a lovecký zámeček v Jedovnicích coby filiální hydrobiologickou pracovnu. V roce 1946 se stanice přestěhovala do svého původního objektu, který však byl poškozen válečnými událostmi. Nedotčena naopak zůstala většina mobiliáře detašovaného ve křtinském azylu. Nová smlouva se správou státních statků Valtice byla stanovena na šest let, do roku 1952, za stejných podmínek jako dříve. To již zesnulého prof. Bayera v čele stanice vystřídal prof. Josef Kratochvíl a v čele kuratoria prof. Josef Podpěra. V roce 1952 byla stanice po dohodě všech zainteresovaných stran převedena pod správu VŠZ jako součást katedry pro živočišnou výrobu a funkcí vedoucího pověřen šéf katedry prof. Kostomarov, první vysokoškolský profesor rybářství a hydrobiologie u nás, profesně spojený s vědeckou činností bývalé stanice ve Velkém Meziříčí. Tím začala nová éra v dějinách stanice, která se uzavřela teprve nedávno (2013) [2, 27, 28].

Mimo tyto dvě klíčové instituce terénního výzkumu vznikly na Moravě i další, např. Zemské výzkumné stanice rybářské a hydrobiologické v Hodoníně a ve Studenci, kde má dnes detašované pracoviště Ústav biologie obratlovců Akademie věd.

Závěr

Terénní stanice v Lednici a ve Velkém Meziříčí představovaly v meziválečném Československu významná centra rybářského a hydrobiologického výzkumu na Moravě a svými výsledky si získaly mezinárodní renomé. Obě byly personálně propojeny s tehdejšími významnými vzdělávacími a badatelskými ústavy. Ve Velkém Meziříčí se výzkum orientoval na exteriér kapra z hlediska jeho potravinářské, užitkové či tržní hodnoty, na zkvalitňování produkce kapřího plůdku a jeho růstových parametrů. Akcent na „aplikační“ rovinu staničního výzkumu úzce souvisel se soukromým statutem instituce. Naproti tomu badatelské zaměření lednické stanice bylo širší, obsáhlo celé spektrum odnoží přírodovědného oboru. V rámci rybářského výzkumu se zde sledoval zejména vývoj přirozené potravy ryb a vliv hnojiv na její rozvoj. Lednická stanice fungovala v úzké součinnosti s vysokoškolským prostředím a měla statut edukativně-výzkumného ústavu. Chod velkomeziříčské stanice byl utlumen v letech 2. světové války, na její činnost později navázalo Státní rybářství Velké Meziříčí. Lednická stanice fungovala od roku 1952 jako integrální součást VŠZ v Brně.

Poděkování

Článek byl zpracován s finanční podporou projektu DG16P02M032 výzvy NAKI II Ministerstva kultury ČR „Neinvazivní a šetrné postupy řešení kvality prostředí a údržby vodních prvků v rámci památkové péče“.

Posted by & filed under Hydrochemie, radioekologie, mikrobiologie, hydrobiologie, Aktuální číslo, DVA CLANKY.

Souhrn

Náhled do historie ukázal, že rekreace u vody, jako záliba k trávení volného času, byla odedávna rozšířena i v Praze, kde byly velmi oblíbené, dnes již zaniklé, říční plovárny. Na historický průzkum navázal v projektu „Možnosti vodní rekreace na území hlavního města Prahy (od historie po současnost)“ zcela aktuální průzkum potenciálních možností rozšíření míst ke koupání a rekreace u vody na území Prahy. V letech 2018 a 2019 je prováděn průzkum potenciálních koupacích míst na území Prahy. Z přibližně 150 míst bylo vybráno 47, na kterých je monitorována jakost vody a určován stav. Pro orientační posouzení těchto lokalit byl navržen zjednodušený postup hodnocení, který byl použit pro posouzení stavu sledovaných míst. Byla vytvořena webová mapová prohlížečka, v níž jsou lokalizovány všechny koupací možnosti v Praze, včetně provozovaných koupališť a bazénů s odkazy na aktuální webové stránky. Námi sledované profily obsahují informace z probíhajícího monitoringu. Výsledky průběžně uveřejňujeme na webových a facebookových stránkách projektu.

V průběhu řešení byla nalezena velmi zajímavá a přitom málo známá místa s dobrou kvalitou vody, která by se mohla po nenáročných úpravách, které brání kompletnímu využívání jejich rekreačního potenciálu, stát vítanými alternativami oficiálních koupacích míst a koupališť v Praze.

Úvod

Vodní prostředí je od nepaměti vyhledáváno k odpočinku a trávení volného času. Tato záliba byla rozšířena i v Praze, kde byla již v roce 1809 založena nejstarší říční plovárna ve střední Evropě. Tato vojenská plovárna, pontonového typu, byla umístěna u břehu pražského Františku a později byla přemístěna pod klášter křižovníků u Karlova mostu. Ani na tomto místě plovárna dlouho nevydržela, dvakrát ji strhla voda, naposledy se zastavila u Jezuitské zahrady před dnešní Strakovou akademií, kde sloužila ještě řadu let, od roku 1817 i pro civilní obyvatele. V roce 1840 byla na protějším břehu založena tzv. Občanská plovárna (obr. 1). Třetí nejstarší plovárna (1899) na Vltavě, v samotném centru města, stála kousek proti proudu řeky na Slovanském ostrově u Žofína. „Slovanka“ (obr. 2) byla ve své době největší říční plovoucí plovárnou ve střední Evropě. Plovárny byly na Vltavě také pod Vyšehradem – Vyšehradské říční lázně (1894), Mejzlíkova plovárna (1922) a v Podolí. Vedle Prvních podolských lázní fungovaly Železniční lázně, které podle dobových svědectví nabízely ještě větší komfort. Aby se obě plovárny od sebe odlišily, byly jejich dřevěné ohrady natřeny jinými barvami, tak vznikly Žluté a Modré lázně. Oba podniky se po znárodnění v roce 1949 sloučily, neboť konkurence přestala mít v plánované ekonomice smysl. K postupnému úpadku Žlutých lázní přispělo otevření podolského plaveckého bazénu v roce 1965, který nabízel výrazně teplejší vodu než Vltava. Další plovárny byly v Braníku Na Mlýnku, na ostrově Štvanice a na Císařské louce. Na Zbraslavi, na levém břehu Vltavy, stávaly od konce 19. století až do roku 1954 říční lázně známé z filmu Rozmarné léto. K zániku těchto říčních plováren přispělo vybudování Vltavské kaskády (1955), které vedlo ke snížení teploty vltavské vody, a výstavba umělých koupališť a bazénů, kterým začali lidé dávat přednost před plovárnami na řece. Žluté lázně (obr. 3), v moderní podobě víceúčelového areálu, jsou poslední vltavskou plovárnou v Praze, která s přestávkou přežila až do současnosti [1–3].

Obr. 1. Občanská plovárna na Vltavě pod Letnou (zdroj: ČT24/Pražské plovárny kdysi a dnes)
Fig. 1. Civil lido on the Vltava River under Letná (source: CT24/Prague lidos before and today)
Obr. 2. Plovárna Slovanka u Slovanského ostrova (zdroj: ČT24/Pražské plovárny kdysi a dnes)
Fig. 2. Lido Slovanka by Slovanský Island (source: CT24/Prague lidos before and today)

I přes pokles zájmu o říční plovárny, způsobeném především snížením teploty a zhoršením jakosti vody ve Vltavě, je zájem Pražanů o rekreaci u vody stále velký. Charakterizace současného stavu je cílem projektu „Možnosti vodní rekreace na území hlavního města Prahy (od historie po současnost)“, který je financován Magistrátem hl. města Prahy v rámci Operačního programu Praha – Pól růstu ČR/Rekreační potenciál vody v Praze – stav a výhledy 2018–2020. Úkolem projektu, který je řešen od roku 2018, je prověřit současný stav a možnosti vodní rekreace na území Prahy (říční plovárny, koupaliště, vodní nádrže aj.) a jejich potenciál, prověřit rekreační potenciál dosud aktivně nevyužívaných vodních ploch a zvýšit informovanost občanů o pražských rekreačních možnostech.

Obr. 3. Vltava – Žluté lázně, Praha
Fig. 3. The Vltava River – Yellow spa, Prague

Metodika

Metodický postup řešení projektu zahrnoval zjištění aktuálního stavu sledování koupacích míst, studium platné legislativy koupacích vod v ČR, zjištění zájmu Pražanů, vyhledání a průzkum vhodných lokalit, využívaných v Praze k rekreaci u vody, jejich monitoring jakosti vody a prezentace výsledků formou mapové prohlížečky.

Legislativa pro koupací vody

Koupací vody jsou podle naší legislativy definovány jako místa na povrchových vodách, kde lze očekávat, že se v nich bude koupat velký počet osob a nebyl na ně vydán trvalý zákaz koupání. Jejich jakost posuzuje krajská hygienická stanice (KHS) podle vyhlášky č. 238/2011 Sb. [4], která určuje hygienické limity ukazatelů jakosti vody, hygienické požadavky na úklid, dezinfekci aj. včetně jejich četnosti a rozsahu. Koupací vody lze rozdělit na:

  • povrchové vody využívané ke koupání, bez provozovatele (tzv. koupací oblasti), tyto kontroluje KHS;
  • koupaliště a bazény s provozovatelem, v nichž kontrolu zajišťuje provozovatel a je také zodpovědný za hodnocení jakosti, výsledek posílá KHS, která může v případě problému zasáhnout;
  • ostatní vodní plochy, kde kvalita vody není sledována.

Evropská legislativa nařizuje Ministerstvu zdravotnictví, aby ve spolupráci s Ministerstvem životního prostředí a Ministerstvem zemědělství každoročně do 31. 3. sestavilo „Seznam přírodních koupališť na povrchových vodách, ve kterých nabízí službu koupání provozovatel a dalších povrchových vod ke koupání pro rok … “. V Praze do něj byla v roce 2019 zařazena čtyři koupaliště ve volné přírodě: Šeberák, Motol, Džbán a Hostivař, přičemž na Šeberáku probíhá rekonstrukce a není v provozu.

Tabulka 1. Hodnoty pro orientační posouzení jakosti vody ke koupání
Table 1. Values for indicative assessment of bathing water quality

Kontroly jakosti zde provádí KHS nebo provozovatelé koupališť minimálně 1× měsíčně (u koupacích vod, u kterých lze během koupací sezony odůvodněně předpokládat rozmnožení sinic, je četnost kontroly zvýšena). V rámci kontrol jsou oprávněnými laboratořemi odebírány a zpracovávány vzorky vod. Výsledky jsou vkládány do centrálního informačního systému kvality pitných a koupacích vod PiVo, výsledky jsou verifikovány pracovníky KHS včetně vyhodnocení kvality vody podle platných předpisů. Výsledky jsou vloženy na server www.koupacivody.cz a následně na stránky národního geoportálu INSPIRE [5] a na evropský portál kvality koupacích vod [6].

Tabulka 2a. Popis vizuálního posouzení výskytu sinic podle vyhlášky č. 238/2011 Sb.
Table 2a. Description of visual assessment of cyanobacteria occurrence according to Decree No. 238/2011 Coll.
Tabulka 2b. Popis vizuálního posouzení výskytu rozsahu znečištění podle vyhlášky č. 238/2011 Sb.
Table 2b. Description of the visual assessment of the extent of pollution by Decree No. 238/2011 Coll.

Hodnocení jakosti koupacích vod

Zákon č. 258/2000 Sb., o ochraně veřejného zdraví [7], a prováděcí vyhláška č. 238/2011 Sb. určuje na základě stanovení následujících ukazatelů: mikrobiologická stanovení – enterokoky a Escherichia coli, průhlednost, znečištění odpady, přírodní znečištění, výskyt sinic (vodní květ) a stanovení chlorofylu-a (a případně i dalších skutečností) a pět kategorií:

  1. voda vhodná ke koupání,
  2. voda vhodná ke koupání s mírně zhoršenými vlastnostmi,
  3. zhoršená jakost vody,
  4. voda nevhodná ke koupání,
  5. voda nebezpečná ke koupání – zákaz koupání.

Pro orientační hodnocení pro průzkum potenciálně vhodných míst ke koupání nebo k orientační charakteristice koupacího místa v jedné sezoně byl navržen zjednodušený postup. Byly vytvořeny dvě kategorie (vyhovující/nevyhovující) a z vyhlášky č. 238/2011 Sb. byly kategoriím přiřazeny limitní hodnoty. Tento systém hodnocení bude využíván pouze pro hodnocení výsledků výzkumného projektu Pól růstu II a testován pro případné obecné použití. K výsledkům bude uvedena poznámka, aby nedošlo k záměně s hodnocením prováděným orgánem ochrany veřejného zdraví.

Byl proveden rozsáhlý průzkum všech dostupných zdrojů (GISové vrstvy, on-line dostupné podklady, publikace, ústní sdělení, dotazníkový průzkum), na jehož základě vznikl seznam všech koupacích míst na území Prahy. Vodní plochy byly rozděleny do kategorií: říční plovárny, rybníky, nádrže a přírodní koupaliště, plovárny a koupaliště a bazény. Ze seznamu byla vyčleněna oficiální koupací místa a koupaliště s provozovateli, jejichž kontrola jakosti je zajištěna provozovatelem a orgánem ochrany veřejného zdraví, a na zbývající skupinu, tzv. ostatní vodní plochy, byla zaměřena naše pozornost.

Bylo vybráno 24 lokalit (2018) a 34 lokalit (2019), splňujících definici „koupacích vod“ s cíleně rozdílnými typy vodních ploch, tj. říční plovárny, rybníky, zatopené lomy, požární a retenční nádrže a revitalizované vodní plochy, na nichž byl v letní sezoně prováděn monitoring jakosti. V období červen až srpen byly uskutečněny čtyři série odběrů vod a terénních šetření. Rozsah odpovídal návrhu orientačního posouzení (tabulka 1). Z mikrobiologických parametrů byly stanovovány enterokoky (podle ČSN EN ISO 7899-2), Escherichia coli a fekální koliformní bakterie (podle ČSN 75 7835), dále byla měřena průhlednost Secchiho deskou; vizuálně bylo stanovováno znečištění odpady, přírodní znečištění a výskyt sinic (vodní květ), viz tabulka 2a a 2b. Mikrobiologické analýzy byly prováděny standardními kultivačními metodami, výskyt sinic byl určován vizuálně, v případě pochybnosti mikroskopicky.

Výsledky byly posouzeny podle výše uvedené orientační stupnice a zpřístupněny veřejnosti na webových a facebookových stránkách projektu a v médiích (26. 6. 2019, Lidové noviny).

Pro získání informací o aktuálním vztahu obyvatel Prahy k rekreaci u vody proběhlo dotazníkové šetření, které obsahovalo otázky na současný stav, preference, potřeby a přání a také na historické plovárny v Praze.

Výsledky a diskuse

Monitoring vybraných koupacích míst

Na území Prahy jsme nalezli 152 míst a vodních ploch, které jsou, nebo bývaly využívány k rekreaci u vody. Z toho je nejvíce přírodních koupališť a rybníků (72); 22 říčních plováren, resp. míst u řek (Vltava, Berounka), která jsou využitelná ke koupání; 21 koupališť a venkovních bazénů a plováren a 37 krytých bazénů, z nichž 22 je zaniklých a 4 jsou zahrnuty mezi oficiální koupací místa.

Do současné doby jsme navštívili cca 100 lokalit, z nichž jsme vybrali 53 potenciálně vhodných jako koupací místa. Podrobnější průzkum pro zjištění využitelnosti místa k vodní rekreaci a monitoring kvality vody byl prováděn v roce 2018 na 24 a v roce 2019 na 34 lokalitách, přičemž na 11 z nich jsme monitorovali v obou letech. Kromě výše uvedených ukazatelů byl hodnocen celkový estetický dojem, sociální zázemí, aktuální počet rekreantů, vstup do vody, dostupnost a další faktory. Zjištěné výsledky byly vyhodnoceny podle tabulky 1 a zveřejněny. V tabulce 3 jsou uvedeny vybrané lokality a jejich stručná charakteristika, která je uvedena rovněž v mapové prohlížečce.

Tabulka 3. Seznam vybraných míst ke koupání na území Prahy, sledovaných v roce 2018 a 2019 (zelené – stojaté vody; modré – tekoucí vody)
Table 3. List of selected bathing places in the Prague territory, monitored in 2018 and 2019 (green – standing waters; blue – flowing waters)

Lokalizace sledovaných míst je znázorněna v mapové prohlížečce v prostředí GIS, která je umístěna na adrese: http://www.dibavod.cz/vodni-rekreace-praha (obr. 4). Mapová prohlížečka obsahuje také aktuální informace o ostatních koupacích možnostech v Praze, které mají provozovatele, tj. koupaliště, kryté bazény, oficiální koupací místa a zaniklé plovárny.

Pod ikonami je umístěn stručný popis místa, fotografie, webová adresa a u sledovaných profilů výsledky monitoringu v roce 2018 a 2019 (obr. 5) včetně orientačního hodnocení koupacího místa.

Obr. 4. Webová mapová prohlížečka s charakterizací sledovaných koupacích míst v Praze
Fig. 4. Web map viewer with characterisation of monitored bathing places in Prague

Výsledky dotazníkového průzkumu

Od roku 2018 probíhá dotazníkový průzkum, zaměřený na zjištění preferencí obyvatel Prahy v oblasti rekreačních možností u vody na území Prahy. Na dotazníkové šetření, které probíhalo on-line, odpovědělo 400 občanů. Po vyhodnocení odpovědí se ukázalo, že Pražané preferují využívání vody ke koupání a plavání (95,7 %) a k relaxaci v blízkosti vody (64,8 %). Při výběru místa, kam se mohou jít vykoupat, je pro ně nejdůležitější kvalita vody (84,2 %) a čistota prostředí (80,4 %), dalšími vyhledávanými prvky je sociální zázemí (66,8 %), dopravní dostupnost (62,6 %), údržba areálu (59,5 %), přírodní prostředí (59 %) a možnost občerstvení (55,3 %). Při hodnocení faktorů, které jim při rekreaci u vody nejvíce vadí, potvrdili, že je to nedostačená údržba areálu (87,4%) a špatná kvalita vody (86,9 %), 73 % uvedlo jako problém také velké množství lidí a 47,9 % špatný přístup do vody.

Obr. 5. Charakteristika sledovaného koupacího místa (příklad: retenční nádrž Asuán)
Fig. 5. Characteristic of monitored bathing place (example: retention reservoir Asuán)

Za nejvyhledávanější koupací místa označili oficiální pražská přírodní koupaliště (44,2 %) a kryté bazény (44 %), dále jsou oblíbeny kategorie vodních ploch typu rybníků, jezer, zatopených lomů a jiných přírodních nádrží (36,3 %). Tuto skupinu označilo 73,9 % za početně nedostačující typ vodní plochy v Praze. Vyhledávaná jsou také koupaliště s provozovateli (33,2 %) a 13,6 % dotázaných se nejčastěji koupe v řekách.

Z konkrétních míst je podle dotazníků nejoblíbenější Hostivařská přehrada (obr. 6), Podolí, vodní nádrž Džbán a koupaliště Divoká Šárka.

Posouzení jakosti vody sledovaných koupacích míst

Celkem bylo v letní sezoně 2018 a 2019 provedeno 202 odběrů na 47 profilech. Na každém profilu bylo odebráno 3–6 vzorků. V roce 2018 i 2019 bylo jako vyhovující označeno 7 profilů, tj. 15 %. Z celkového počtu odběrů bylo orientačně posouzeno jako vyhovující 56, jako nevyhovující bylo zařazeno 146 vzorků, přičemž mikrobiologické požadavky nebyly dodrženy pouze u 40 vzorků (20 %), zatímco jako nevyhovující díky průhlednosti vody bylo zařazeno 133 vzorků, tj. 66 %.

Obr. 6. Vodní nádrž Hostivař
Fig. 6. Hostivař reservoir

Výsledky mikrobiální jakosti vody spolu s teplotou jsou pro sledované stojaté vody uvedeny v grafu na obr. 7 a pro tekoucí vody na obr. 8.

Uvedené průběžné výsledky ukazují průkaz vyšších počtů bakterií v řekách (Berounka, Vltava) (obr. 8) ve srovnání s nádržemi (obr. 7). Kolísání počtů je dáno zejména intenzivními srážkami a je výraznější v řekách. Teplota vody je důležitá nejen pro komfort při koupání, ale ovlivňuje i biologické procesy probíhající ve vodách. Ve většině nádrží a v řece Berounce se teploty pohybovaly od 20 do 29 °C, nízké teploty byly podle očekávání v řece Vltavě (15 až 23 °C), kde jsou důsledkem spodního vypouštění z Vltavské kaskády. Nízká teplota byla zjištěna také v Lysolajském koupališti (15 až 19 °C), což je revitalizovaná hasičská nádrž na Lysolajském potoce pramenícím nedaleko nádrže.

Obr. 7. Mikrobiální jakost a teplota vody na sledovaných koupacích místech stojatých vod v Praze
Fig. 7. Microbial quality and water temperature on monitored standing water bathing places in Prague

Většina vybraných profilů působila po dobu monitoringu dobrým estetickým dojmem s vysokým rekreačním potenciálem. Při orientačním hodnocení však byla více než polovina zařazena jako „nevyhovující“ z důvodu malé průhlednosti vody. Limit 100 cm pro průhlednost byl převzat z vyhlášky č. 238/2011 Sb. Snížená průhlednost vody je způsobena zákalem, jehož zdrojem jsou anorganické nebo organické látky přirozeného nebo antropogenního původu, jako jílové minerály, hydratované oxidy kovů, bakterie, plankton (řasy a sinice), detrit (jemně dispergované zbytky těl rostlinných a živočišných organismů) aj. [8]. Ke snížení průhlednosti přispívá vysoká obsádka kaprovitých ryb, která změní přirozenou rovnováhu vodního ekosystému likvidací zooplanktonu, což má za následek přemnožení fytoplanktonu a současně víří bahno při hledání potravy. Požadovaná průhlednost vody 100 cm v neupravovaných nádržích a vodních tocích je v letních měsících téměř nedosažitelná a z pohledu jakosti vody pro koupání se nejeví významně rizikovým faktorem, pokud není způsobena výskytem sinic nepozorovatelných pouhým okem ve formě vodního květu (typicky Planktothrix agardhii a další vláknité sinice netvořící kolonie). Proto uvažujeme pro námi navržené orientační posouzení o snížení limitní hodnoty, které by však muselo být doprovozeno alespoň základním stanovením sinic (např. mikroskopicky nebo fluorimetricky).

Obr. 8. Mikrobiální jakost a teplota vody na sledovaných koupacích místech ve Vltavě a Berounce v Praze
Fig. 8. Microbial quality and water temperature on monitored bathing places on the Vltava and Berounka River in Prague

Stojaté vody v nádržích a rybnících obsahovaly nadlimitní počty bakterií většinou jen ojediněle, a to po velkých srážkách s následným snížením a udržením dobrého stavu. Opakovaná mikrobiální kontaminace byla zjištěna pouze v Újezdském a Biologickém rybníku. Vltavská voda byla opakovaně nadměrně kontaminována mikroorganismy na profilu Smíchovská náplavka (obr. 9), kde je silně znečištěna díky osídlení vodním ptactvem a na profilech Trojská pláž a Sedlec, situovaných pod Prahou (obr. 8). Ostatní odběrová místa na Vltavě prokázala intenzivní bakteriální znečištění po přívalových srážkách, což by bylo možné ošetřit pomocí tzv. „krátkodobého znečištění“, které umožňuje vyloučit z hodnocení vzorky s vysokým nálezem, který však rychle (do 72 hodin) odezní, což se často děje právě po větších srážkách (viz zákon č. 258/2000 Sb. a vyhláška č. 235/2011 Sb.).

Obr. 9. Vltava – Smíchovská náplavka
Fig. 9. The Vltava River – Smíchov riverbank

Výskyt sinic ve formě masivního vodního květu byl v sezoně 2018 sporadický, s výjimkou malého Kyjského rybníka. Do poloviny srpna 2019 nebyl ani v dalších sledovaných nádržích na území Prahy zjištěn masivní výskyt sinic.

Mezi nejperspektivnější místa pro koupání lze předběžně zařadit: nádrž Asuán, Rybník v Parku Maxe van der Stoela (obr. 10), nádrž Lipany, Lahovický rybník (obr. 11) a rybník Eliška. Do budoucna by bylo možné uvažovat o zařazení některých z nich mezi oficiálně sledované lokality buď jako koupaliště s provozovatelem, kterého by se však musel někdo ujmout (např. příslušná městská část), nebo jako „koupací oblast“, kterou by sledovala Hygienická stanice hl. města Prahy (což připadá v úvahu pouze pro více navštěvované lokality, kde se v teplých dnech koupou řádově stovky lidí).

Obr. 10. Rybník v Parku Maxe van der Stoela
Fig. 10. Pond in Max van der Stoel park
Obr. 11. Lahovický rybník
Fig. 11. Lahovický pond

Závěr

Bádání v historických materiálech ukázalo, že rekreace u vody, zejména říční plovárny na Vltavě, byla oblíbena již na začátku 19. století. Současný stav ukázal rovněž velký a z velké části ne zcela prozkoumaný rekreační potenciál vodních ploch a míst ke koupání na řekách na území hlavního města Prahy. V průběhu řešení byla nalezena velmi zajímavá a přitom málo známá místa, která by se mohla stát vítanými alternativami oficiálních koupacích míst, koupališť a zahradních bazénů. Mnohým z nich stačí poměrně nenáročné úpravy, které brání kvalitnímu využívání jejich rekreačního potenciálu, některým by naopak zvýšená návštěvnost současnou kvalitu snížila. Tento fakt budeme respektovat při závěrečném hodnocení potenciálu prozkoumaných lokalit pro jejich další využití ke zvýšení rekreačních možností u vody na území Prahy.

Výstupy projektu přispějí také ke zvýšení informovanosti veřejnosti o aktuálních možnostech rekreace u vody na území Prahy, které Pražané považují za nedostatečné.

V současné době jsou výsledky průběžně ukládány do webové mapové prohlížečky, umístěné na http://www.dibavod.cz/vodni-rekreace-praha, které jsou spolu s dalšími informacemi o projektu a tabelárními výsledky součástí webové stránky https://koupanivpraze.vuv.cz/. Aktuální informace jsou zveřejňovány na facebookové stránce https://www.facebook.com/plovarnypraha/?modal=admin_todo_tour. Odkaz lze nalézt i na stránkách VÚV TGM, v. v. i., https://www.vuv.cz/index.php/cz/aktuality/detail_aktuality/304.

Poděkování

Práce byla financována prostřednictvím projektu CZ.07.1.02/0.0/0.0/16_040/0000382 Operačního programu Praha – pól růstu ČR, www.penizeproprahu.cz.

Posted by & filed under Aktuální číslo, DVA CLANKY.

Úvod

V roce 1990 jsem byl po konkurzním řízení jmenován tehdejším ministrem životního prostředí doc. RNDr. Bedřichem Moldanem, CSc., do funkce ředitele Výzkumného ústavu vodohospodářského T. G. Masaryka, v. v. i. (dále VÚV TGM). V té době to byla rozpočtová organizace, tedy „organizační složka státu“ v současném pojetí. Součástí názvu ústavu již bylo jméno jeho zakladatele T. G. Masaryka, které od padesátých let chybělo v tehdejší zřizovatelské listině této instituce.

Zaměstnancem ústavu jsem byl od r. 1986 (vedoucím mikrobiologické laboratoře), ovšem moje spolupráce s jejími pracovníky se táhla již od sedmdesátých let, kdy jsem se jako vědecký pracovník Československé akademie věd (Hydrobiologické laboratoře) účastnil několika projektů s pracovníky odboru hydrologie, především s RNDr. Václavem Zajíčkem, CSc., a Ing. Miroslavem Kněžkem, CSc. Rovněž komunikace s dalšími významnými pracovníky ústavu byla intenzivní, zejména v rámci Československé limnologické společnosti (s RNDr. Věrou Rozmajzlovou-Řeháčkovou, CSc.) a Československé mikrobiologické společnosti (s RNDr. Jiřím Hauslerem, DrSc.).

Mohu tedy říci, že podmínky činnosti, náplň práce a „fungování“ ústavu pro mne nebyly novinkou. Tato znalost byla po jmenování ředitelem bezpochyby výhodou. Na druhou stranu to přinášelo i mnohé stinné stránky, kdy bylo třeba zavádět řadu kroků, které si tehdejší změny financování, legislativy i vazby na zřizovatele vyžadovaly, často k nelibosti pracovníků. Ministerstvo lesního a vodního hospodářství, které se také transformovalo na Ministerstvo životního prostředí, rovněž působilo řadu „turbulencí“, a tak řada spolupracovníků nesla negativně změny, které stručně uvedu v dalších odstavcích. Nedařilo se vysvětlování na „setkáních s ředitelem“, svolávané pravidelně jednou měsíčně pro všechny zaměstnance, kteří chtěli o situaci a vývoji ústavu něco vědět. Po prvních třech až čtyřech setkáních, kdy bylo přítomno několik desítek pracovníků, počet postupně klesal a pak už jen docházeli ti, kterým na práci ústavu skutečně záleželo. Ovšem většinou nechtěli informace o věcné činnosti, ale o hospodaření a ekonomice ústavu. Všechny trápila „režie“ ústavu. To byl pojem (a možná přetrvává), kdy se v argumentaci neoddělovala režie a provozní náklady, které každý nutně vytvářel a používal. Tehdy bylo nutné změnit mnoho věcí – přechod na příspěvkovou formu organizace, řešit nákup začínajícího rozvoje „stolní“ výpočetní techniky atd. Všichni zaměstnanci chtěli dobré vybavení a fungování ústavu, ale princip „vysoké režie“  v jejich názorech zůstával, zejména v kritickém pohledu na pracovníky, kteří chod a provoz ústavu zabezpečovali.

Závěrem této úvodní části musím jasně uvést vizi svého působení a vytyčený cíl: „VÚV TGM, jako jeden z nejstarších vodohospodářských ústavů v Evropě, se dostane mezi elitní ústavy tohoto typu v evropských zemích. Základem musí být nejenom vysoká odbornost, ale rovněž mezinárodní spolupráce ve společných projektech s institucemi evropských států.“

Až s časovým odstupem jsem si uvědomil, že tuto vizi, která vyžadovala značné úsilí a hlavně změnu dosavadního stylu práce všech pracovníků, nesdíleli všichni zaměstnanci. Někteří spolupracovníci, stejně jako moje manželka, mne na to upozorňovali, ale u velkých organizací to může být celkem obvyklá záležitost.

Obr. 1. Mise odborníků z Velké Británie ke zhodnocení postavení, činnosti a významu VÚV TGM pro management vodního hospodářství v Československu (zleva prof. R. W. Edwards, Mr. D. J. Kinnersley, Dr. D. G. Miller a obchodní manažer WRC p.l.c., Mr. S. G. Walker)

Ať tak či onak, jmenování ředitelem ústavu této významné instituce, která slaví letos „100“, jsem si extrémně vážil, ačkoliv jsem nemohl tušit úskalí následujících let, během kterých se nejenom ústav, ale všechny součásti národního hospodářství transformovaly, a kdy probíhala privatizace jako priorita hospodářské politiky.

V následujícím textu chci uvést svůj pohled na některá podstatná témata „transformačního“ procesu ústavu, pokud možno bez detailů, i když pro mne tehdy právě detaily přinášely dramatické momenty.

Obhájení pozice VÚV TGM a jeho významu pro vodní hospodářství státu

V průběhu roku 1991 otevřel jeden z náměstků Ministerstva životního prostředí otázku, zda výzkumná státní instituce typu VÚV je nutná a žádoucí. Princip plánování a management vodních zdrojů, stejně jako potřeba zajistit např. zásobování pitnou vodou v jeho pojetí nehrály roli. Stačila by nějaká malá organizace k poradenství, když máme Český hydrometeorologický ústav. Dokonce jsme svedli nepříjemnou diskusi o jeho přesvědčení nutného návratu ke studnám, namísto rozvoje veřejných vodovodů z kapacitních vodárenských zdrojů, před tehdejším ministrem životního prostředí Ing. Václavem Bendou, CSc. Pan ministr na toto nedbal, snažil se zejména zlepšit jakost vod a zavést moderní, intenzivní monitorování vodních zdrojů. Abych zabránil laickým nebo lobbistickým návrhům, dojednal jsem ve Velké Británii s manažerem ústavu Water Research Centre, p.l.c. (Swidon), panem Simonem G. Walkerem, zhodnocení náplně činnosti a postavení VÚV TGM předními anglickými specialisty. Náklady na tuto misi byly uhrazeny z fondů EU. V listopadu 1991 se tedy ve VÚV TGM objevila skupina Angličanů (obr. 1, 2) jak pro posouzení managementu ústavu a jeho roli pro vodní hospodářství státu (prof. R. W. Edwards, Mr. D. J. Kinnersley, Dr. D. G. Miller), tak pro výzkumnou činnost (prof. J. G. Jones). Tato skupina významných odborníků strávila ve VÚV TGM v Praze a na pobočce v Brně týden. Následně zveřejnila hodnocení, které pozici VÚV TGM plně podpořilo, ale současně obsahovalo řadu významných doporučení pro zvýšení efektivity ústavu i posílení činností komplexních řešení. Z tohoto hodnocení ocituji dvě zvláště významná doporučení:

„VÚV musí být zachován z ekonomických a technických důvodů jako důležitý zdroj znalostí v oblasti vodohospodářství a životního prostředí v České republice.“

„VÚV bude procházet obtížným obdobím přizpůsobování, zvlášť pokud jde o udržování svých zdrojů financování s měnící se základnou zákazníků. Avšak jakmile se této adaptace dosáhne, VÚV bude mít dobrou příležitost k tomu, aby hrál důležitou úlohu ve vývoji vodohospodářských služeb a strategií a technologií ochrany životního prostředí.“

Musím zpětně uznat, že angličtí experti podali úžasný výkon, neboť tehdy, mezi více než 600 zaměstnanci ústavu, bylo jen málo pracovníků (řekl bych 40 až 50) schopných komunikace v cizím jazyce (krom ruštiny, tu jsme se učili všichni). Nicméně, mezinárodní posudek pozici ústavu jako státní instituce potvrdil, stabilizoval a doporučení bylo možné využít jako vodítko pro nezbytné strukturální změny. Že to byly rady cenné, dosvědčují renomé expertů – zejména pana D. J. Kinnersleyho, který byl poradcem premiéra Velké Británie a věnoval mi úžasnou knížku o „problémové vodě“, ze které jsme měli všichni čerpat, jak se vyvarovat problémů s privatizací. Podobně v oblasti výzkumu prof. J. G. Jones, ředitel Freshwater Biological Association, poskytl významné rady, jak docílit propojení výzkumu s praktickou aplikací. S ním jsem se ještě opakovaně potkal v následujících letech, např. při příležitosti semináře o klimatických změnách a vodních zdrojích, který proběhl v Praze ve VÚV TGM v gesci výboru pro výzkumnou činnost NATO (viz dále), který v Praze rovněž zasedal.

Racionalizace činností ústavu, soustředění pracovišť, přechod na „příspěvkovou organizaci“ a vytvoření podmínek pro integrovaná (komplexní) řešení projektů

Rozmístění pracovníků ústavu na pěti až šesti dislokovaných pracovištích v různých částech Prahy zjevně zvyšovalo náklady a zejména omezovalo základní komunikaci (tehdy ještě e-mailová pošta a mobily byly jenom budoucností). Tak bylo běžné, že se mnohdy zaměstnanci ani osobně neznali a nepotkali. Proto již od 1. 1. 1993 byla pracoviště soustředěna do historického areálu v Praze Podbabě. Složitý byl přesun velkého pracoviště „vodorozvoje“ z Rohanského ostrova, zejména pro umístění značného počtu pracovníků, neboť bylo nutné do jedné kanceláře obsadit i více než dva zaměstnance. To ke spokojenému komfortu jistě nepřispělo, ale koncentrace pracovišť byla nutná. „Dislokované pracoviště“ v Papírenské ulici (tzv. jednotky, kde se řešila témata spojená s čištěním odpadních vod), bylo vyčleněno do privatizačního projektu a bylo pronajato až do doby realizace. S těmito kroky souvisela i racionalizace činnosti VÚV TGM a došlo k vyčlenění útvaru speciální úpravy vody do privátní sféry. Privatizace se týkala rovněž čtyř rekreačních objektů a tento privatizační projekt byl odsouhlasen zřizovatelem, tedy Ministerstvem životního prostředí.

K 1. lednu 1993 byl ústav převeden do formy „příspěvkové organizace“, mimochodem, v té době byly i podniky Povodí ve statutu příspěvkové organizace – což si již mnozí ani nepamatují, a byly rovněž v kompetenci Ministerstva životního prostředí. Tyto změny samozřejmě vedly k nezbytné úpravě řízení ekonomiky ústavu a k jednáním o rozsahu příspěvku na činnost. Souběžně, a s nemalými problémy, také proběhlo zavedení nového vnitroústavního informačního systému pro řízení a hospodaření ústavu, s podrobnou evidencí nákladů a s kalkulací na jednotlivé úkoly (zakázky), aby bylo jasné, že na řešení jednotlivých úkolů/zakázek se podílejí společné provozní náklady.

Byly také vytvářeny databázové systémy pro uložení existujících dat, které vznikaly i na pobočkách ústavu, a byl založen dosud existující systém HEIS. Přínosem bylo získání modelového SW MIKE 11 z Dánska (viz dále).

Na všech pracovištích se snižovaly počty pracovníků, které řídili příslušní vedoucí sekcí a pracovišť. Do konce roku 1993 celkový počet pracovníků klesl o 43 % oproti stavu v roce 1989, což samozřejmě vytvářelo velmi negativní pohled na vedení ústavu. Avšak „zázračně“ se odborný výkon výzkumných prací nezměnil a nepoklesl rozsah ani kvalita výstupů. Je třeba ovšem uvést, že řada pracovníků (bohužel obvykle těch velmi dobrých) odcházela po vlastním rozhodnutí do soukromé sféry, což v těch letech bylo motivováno možnostmi docílit vyšších příjmů, než mohl poskytovat ústav „tabulkovými“ úrovněmi mezd. Ty ani s přiznáním odměn nemohly konkurovat rozvíjejícímu se privátnímu sektoru (a to platilo tehdy ve všech subjektech ve státním sektoru).

Obdobného „procesu“ nebyly ušetřeny ani pobočky ústavu v Brně a Ostravě, pro které byly prostory pronajímány za nemalé nájemné, a proto rozsah pracovišť bylo nutné prověřit a uvést do přiměřené velikosti. V následujících letech jsme se snažili získat pro tato pracoviště vlastní budovy, zakoupené státem (tedy ústavem) – nejdříve v Ostravě v roce 1997, o něco později i v Brně.

K vytvoření sounáležitosti poboček s hlavním pracovištěm v Praze jsem věnoval velkou pozornost, neboť „odstředivé síly“, inklinující k privatizování těchto pracovišť, jsem považoval za vážné oslabení působnosti ústavu.

Velmi zásadním krokem bylo vytvoření nové struktury organizace v roce 1994, založené na bázi maticové struktury zavedením řešitelských týmů.

V minulosti představovalo maximum ústavní spolupráce zapojení laboratoří, neboť hodnocení jakosti vod se bez této podpory neobešlo. V laboratořích ovšem tuto činnost vnímali jako „servis“, a tak se jejich vedoucí snažili založit vlastní projekty, kde byla např. cílem nová metodika, kontrola kvality apod. Tak vzniklo mj. Akreditační středisko pro vodohospodářské laboratoře, v současnosti ASLAB.

Obr. 2. Hodnotitel výzkumných činností VÚV TGM, prof. J. G. Jones s pracovníky vedení (zleva Ing. V. Čížek, Ing. M. Kocourek, Ing. A. Mansfeld, CSc., paní Eva Ostenová, prof. J. G. Jones, Ing. J. Mlejnek a tlumočník p. P. Polka)

Pozoruhodný byl mimo jiné odpor či nechuť většiny řešitelů vytvořit „řízení kvality procesů řešení“. Zahájení implementace zásad Total Quality Management nebylo vítáno, ačkoli zmíněný tým anglických expertů tento směr velmi podporoval. V současnosti vlastně neexistují významné instituce, které by neměly u své propagace uvedeno uplatnění norem ISO na kvalitu práce, ale zjevně to tehdy bylo „příliš brzy“.

Nové uspořádání na bázi řešitelských týmů mělo „a priori“ vést k rozšíření spolupráce a zakládání integrovaných, komplexních řešení. Tyto kroky znamenaly velmi podstatnou změnu v chování řešitelských pracovišť a nebyly kladně přijímány. Cílem změny bylo provázání specialistů různých oborů do řešení, které umožňovalo využít největší výhodu ústavu – zastřešit do výstupů široké spektrum specializací, které má ústav k dispozici. Tato překvapivá změna uspořádání sice byla pečlivě připravená s omezeným okruhem zejména mladých pracovníků, avšak naprosto nebyla vnímána jako cesta k rozšíření týmových řešení projektů. Nepomohla ani pozitivní ukázka, že se strukturou řešitelských týmů vytvářejí větší příležitosti vývojových projektů a osvědčila se, jak prezentoval vedoucím pracovníkům VÚV TGM ředitel velkého německého ústavu GKSS Forschungszentrum Geesthacht (viz dále) Dr. von Sengbusch, kterého jsem do VÚV TGM pozval. Kritizováno bylo zejména spojení tzv. rozvojových činností ústavu s výzkumnou a vývojovou činností. Tradičně byly „rozvojové úkoly“ zpracovávány jako nezbytné pro ministerstvo (příkladem může být aktualizace Směrného vodohospodářského plánu ve sbornících apod.) a jejich řešitelé vlastně nepostrádali možnosti zkvalitnění vstupů, které by umožnily poznatky z výzkumných činností. V zásadě ani nedocházelo k intenzivní komunikaci, aby se pracovníci z obou dosavadních „typů“ činností pokusili domluvit na vzájemných potřebách nebo požadavcích a na platformě nějaké spolupráce. Tato určitá rozpolcenost v chápání činností ústavu zaměstnanci provázela všechna léta „mého“ ředitelování, neboť komplexnost ústavu vznikla historicky spojením výzkumných pracovišť s rozvojovými pracovišti. Oba typy pracovišť v minulosti pracovaly odděleně a ke spojení údajně došlo kvůli posílení pozice ředitele výzkumné části. Historické podrobnosti jsem nikdy nezkoumal, mojí snahou bylo vytvořit jednotné zapojení všech pracovníků ústavu do přípravy a řešení projektů/úkolů. Tradiční systém, tedy vazba „řešitel z VÚV“ – „objednatel z ministerstva“ se novým uspořádáním samozřejmě komplikovala na obou stranách. Bohužel většina „úkolů“ zformulovaných od zadavatelů na ministerstvech postrádala právě potřebu rozšířených, komplexních řešení, což mj. souviselo s nutnou obhajobou většího objemu peněz na takové projekty. Rozvíjení dalších komplexních projektů přirozeně vázlo na odvaze zadavatelů na ministerstvu založit skutečně pořádný projekt s konkrétním cílem a s dostatečným finančním zabezpečením. Po letech mi jeden z bývalých pracovníků ministerstva sdělil, že starost o činnost ústavu byla pro ně „zátěž olověnou koulí“ – namísto příležitosti kvalitativně posunout poznání a péči o vodní zdroje. Rád bych věřil, že tento stav již nepřetrvává. Výhodou se ukázalo zakládání agentur pro podporu vědy a výzkumu, které umožnily navrhovat projekty, které byly finančně podpořeny, a tak bylo možné pokrýt finanční zdroje pro značnou část kapacit ústavu. To ostatně trvá dodnes, dokonce ve zlepšených podmínkách, vyplývajících ze statutu „veřejných výzkumných institucí“ (v. v. i.).

Velkou posilou a příležitostí nastolit integrovaná řešení bylo zahájení projektů pro vzniklé Mezinárodní komise pro ochranu Labe, Odry a Dunaje. V těchto projektech byli skutečně zapojeni specialisté hydrologie, jakosti vody, biologie, mikrobiologie, ichtyologie, „modeláři“, specialisté na legislativu atd. A ukázalo se, že pokud vede projekty osobnost schopná koordinace prací a cílevědomého řízení výstupů, dosáhne se „snadno“ úspěšného řešení, jak potvrdily výsledky těchto konkrétních Projektů Labe, Odry a Moravy.

Po těchto zásadních změnách fungování i struktury VÚV TGM byla zahájena příprava „Strategie rozvoje ústavu“. Aby přístup ke zpracování byl objektivní a nebyl příliš zatížen názory jednotlivců, byl zapojen profesionální, nezávislý konzultant (osvědčil se např. při zpracování strategie jednoho významného státního podniku Povodí). Přesto vytvoření Strategie probíhalo velmi ztuha v důsledku setrvačnosti některých vedoucích pracovníků a zažitých „tradičních přístupů“ z období rozpočtového financování.

Nakonec se podařilo Strategii zpracovat (i s plánem implementace) a s tzv. posláním ústavu zveřejnit ji v roce 1997 (obr. 3). Myslím, že v tehdejší době nebylo mnoho institucí s vlastní strategií, kterou v současnosti mají všechny povinně.

Z uvedeného rámcového výčtu prováděných změn je evidentní, že vedení ústavu se nenudilo, v prvních letech po „revoluci“ a v turbulentních změnách vnějších podmínek bylo na čem intenzivně „makat“. S časovým odstupem mám dojem, že toho bylo pro řadu pracovníků ústavu mnoho převratného najednou, a hlavně, že některé důležité a nezbytné změny postrádaly „evoluční“ vývoj.

Posilování prezentace výsledků práce ústavu

Jedním z prvních kroků v tomto ohledu bylo zahájení vydávání „Výročních zpráv“ ústavu, a v prvních letech tato nyní velmi běžná, téměř povinná činnost, přinesla opět nevoli řady zaměstnanců: Co je to za novoty? Změnil se zažitý postup, že zprávu pro ministerstvo napíše vedení ústavu a jednotliví řešitelé své zprávy projednají se zadavateli.

Obr. 3. Poslání (mise) VÚV TGM vložená jako motto do Strategie

Šíření výsledků práce mezi odbornou i laickou veřejností nebylo dříve nutné, potřeba získávat zakázky i u jiných subjektů, než u ministerstva, nebyla částí pracovníků vnímána. Dlouholetou zvyklost představovala jednání různých pracovních skupin vodohospodářů v rámci Rady vzájemné hospodářské pomoci, tedy v ruštině a za účasti jen socialistických států. Návrh uvádět zprávu v cizím jazyce, nebo alespoň s cizojazyčnými souhrny, byl částí řešitelů považován za nadbytečné zatěžování.

V současnosti se jedná o běžnou či spíše rutinní praxi, ale tehdy šlo o průkopnické kroky. Nezapomenutelná byla diskuse s řešiteli Projektu Labe, aby o postupu prací vydávali Bulletiny, dokonce s cizojazyčným souhrnem, aby i spolupracující němečtí kolegové viděli, že plníme cíle Mezinárodní komise pro ochranu Labe. O to více mne opravdu potěšilo, když po vydání několika čísel, mi autoři textů do Bulletinu a vedoucí projektu sdělili, že nedocenili, jak podstatné se staly tyto informace pro veřejnost.

Propagace výsledků práce pracovníků ústavu byla jednou z dalších priorit. Podařilo se navázat spolupráci s Českým rozhlasem a uskutečnilo se několik interview a diskusních pořadů o aktualitách práce VÚV TGM. Ústavní časopis VTEI sice vycházel v mírně zlepšeném provedení, ale investovat do výrazně lepšího formátu, stejně jako do zásadního zlepšení publikací řešitelů vydávaných tradičně („Práce a studie“ a „Výzkum pro praxi“), se nikomu z úsporných důvodů nechtělo. Navíc se teprve rozvíjel tiskařský či publikační servis pro běžnou výrobu cenově přijatelných tisků, zpráv a publikací. Vrcholem běžných možností byla tehdy nově zakládaná kopírovací centra (např. Copy Express) na několika místech v Praze (fungují ostatně dodnes, i když s naprosto jinou nabídkou služeb). Tzv. „rozmnožovna“ ústavu se nemohla dostat na lepší úroveň bez kompletní rekonstrukce a bylo na zvážení, zda jít touto cestou, anebo si kvalitní tisky zadávat. (Ostatně VTEI se staly dokonce na několik let přílohou časopisu Vodní hospodářství). Mnohým pracovníkům ústavu se zdálo i vydávání Bulletinu Labe na křídovém papíře s několika barevnými obrázky jako „zbytečné utrácení“. Podobná situace byla i v ostatních výzkumných státních institucích. Lze vidět, že až po roce 2000 se začala zásadně vylepšovat kvalita vnitropodnikových zpráv, zejména výročních zpráv a dalšího propagačního materiálu. Časopis VTEI naštěstí dosáhl před několika lety úroveň úpravy i obsahu, jakou bych si už tehdy přál, a stal se nyní ceněnou, vyhledávanou publikací s řadou referencí v ostatních vodohospodářských periodikách.

Významným počinem v propagaci bylo uspořádání Dne otevřených dveří u příležitosti 75. výročí založení ústavu, které se setkalo nejen s pozitivním ohlasem veřejnosti, ale překvapivě i zaměstnanců, kteří připravili na svých pracovištích kvalitní posterové prezentace, výstavky přístrojů, včetně nabídky stanovení dusičnanů v přinesených vzorcích vody ze studní (viz obr. 4–7).

Nutné bylo rovněž zlepšit styl přednášek a prezentací pracovníků ústavu na seminářích a konferencích. Až na výjimky totiž převládalo čtení referátů a požadovaná prezentace obrázků, tabulek, závěrů (tehdy kopírovaných na průsvitných blánách) byla novinkou. Výjimečně byly využity diapozitivy. Povinnost uplatňovat tento „nový“ přístup s doporučením nečíst, ale mluvit „s patra“, se vesměs nesetkala s nadšením a nabýval jsem dojmu, že vlastně tyto kroky ke zviditelnění ústavu a vyzdvižení práce jednotlivých expertů zaměstnanci vnímají jako „nadbytečnou zátěž“. Kritérium počtu publikací a výsledků pro hodnocení se rozvíjelo jen velmi pomalu, značnou překážkou bylo porovnávání výstupů pro ministerstvo a publikační činnost z výzkumných projektů.

Obr. 4. Vstup do ústavu při Dnu otevřených dveří v roce 1994

Ani zavedení ústavních seminářů, kde by jednotliví pracovníci prezentovali čas od času ucelený soubor svých výsledků s výstupy, nebylo oblíbeno, ačkoli šlo nejenom o „cvičení“ prezentací, ale také o seznámení ostatních zaměstnanců, co vše se vlastně v ústavu dělá.

Možná se nyní pracovníci ústavu, zejména ti mladší, podiví, co to zde popisuji – ale skutečnost před těmi 25 až 30 lety taková byla.

Významným přínosem ke kvalitní přípravě přednášek  bylo spoluorganizování a velká aktivní účast pracovníků ústavu na „Magdeburských seminářích“. Nastíním trochu historii Magdeburských seminářů, které byly původně záležitostí německých kolegů ještě před sjednocením Německa. Před rokem 1990 se scházeli k řešení situace Labe, které z Německé demokratické republiky odtékalo do Německé spolkové republiky, a zejména péče o jakost vody byla v obou státech velmi odlišná, a proto se diskuse soustředila primárně na tento aspekt. Na první semináře s problematikou jakosti vody byli přizváni jednotlivci jako reprezentanti českých vodohospodářů – pan Ing. Ivan Nesměrák (VÚV TGM) a Ing. Jiří Medek (s. p. Povodí Labe). Po vzniku Mezinárodní komise pro ochranu Labe (1990), kdy se spolupráce na zlepšení jakosti vody Labe výrazně zvýšila, došlo k pokračování seminářů po celkem kuriózní situaci. Významného pracovníka výzkumného centra v Německu (GKSS Forschungszentrum v Geesthachtu), pana profesora Rolf-Dietra Wilkena, jsem vezl autem na nádraží, aby stihl vlak. Cestou jsme si domluvili rozvoj spolupráce (viz dále) a také příležitost, že další Magdeburský seminář by mohl být u nás, nejlépe u pramene Labe v Krkonoších. Ten se uskutečnil v roce 1992. Druhý společný seminář, opět organizovaný GKSS a VÚV TGM, byl uspořádán u ústí Labe do moře – v Cuxhavenu v roce 1994. A tak vznikla tradice mezinárodních, dvoustranných setkání německých a českých vodohospodářů, která trvá dodnes a pořadatelé a místa jednání se střídají v dvouletých intervalech. Poslední seminář byl v Praze v roce 2018, příští rok se připravuje v Dessau.

Obr. 5. Poster s vyznačením spolupráce VÚV TGM s vodohospodářskými ústavy v Evropě

Rozvoj mezinárodní spolupráce VÚV TGM s výzkumnými ústavy Evropy

Vzhledem k mé snaze dovést VÚV TGM na výsluní významných vodohospodářských institucí Evropy jsem se snažil s vedením ústavu o intenzivní navazování spolupráce s podobnými institucemi v evropských zemích. Nejdříve jsme zahájili komunikaci s Výskumným ústavem vodného hospodárstva v Bratislavě ještě za existence Československa, později již jako se zahraničním partnerem. Tam probíhala obdobná transformace, a tak bylo co porovnávat ve velmi otevřených diskusích, které byly přínosné oběma stranám.

Obr. 6. a 7. Ukázka posterů ze Dne otevřených dveří VÚV TGM v roce 1994

Musím uvést, že zájem o spolupráci s VÚV TGM v zahraničí byl tehdy velký, imponovala nejenom historie, ale rovněž informace o multidisciplinárním složení zaměstnanců, které dovolovalo řešit komplexní vodohospodářské problémy. Postupně bylo uzavřeno (myslím) 10 až 12 dohod o spolupráci s významnými institucemi v Evropě (viz prezentaci na obr. 5). Byla to řada zavedených, často velmi specializovaných institucí: Water Research Centre, p.l.c., ve Velké Británii, Danish Hydraulic Institute (DHI) v Dánsku, NIVA v Norsku, Vituki v Maďarsku, Delft Hydraulic a RIZA v Nizozemsku, GKSS Forschungszentrum Geesthacht-GmbH, BAW (Bundesanstalt fur Wasserbau, Karlsruhe), BFG (Bundesanstalt fur Hydrologie, Koblenz) a Umwelt Forschung Zentrum Leipzig-Halle v Německu, International Office for Water ve Francii.

Obr. 8. Z návštěvy v DHI v Horsholmu (zprava Ing. D. Mattas, CSc., pracovník RNDr. L. Bíža z MŽP ČR, zakladatel a ředitel DHI Mr. Torben Sorensen, P. Punčochář)

Jedna z prvních dohod vznikla s DHI již v roce 1992 a byla pro ústav neobyčejně přínosná, neboť během návštěvy a při diskusi s ředitelem (a zakladatelem ústavu), panem Torenem Soerensenem, byla podepsána dohoda, kterou tento ústav poskytl bezplatně model MIKE 11 do užívání VÚV TGM (obr. 8). Modelování hydrologických a hydraulických situací se tehdy rozvíjelo, v Praze Ing. Evžen Zeman, CSc., otevíral činnost a. s. Hydroinform (nyní součást DHI) a řada pracovníků VÚV TGM v následujících letech aplikaci tohoto softwaru rutinně využívala.

Nejintenzivnější (a pro širokou veřejnost nejatraktivnější) spolupráce byla s již zmíněným ústavem GKSS – Forschung Zentrum Geesthacht-GmbH, který se podílel na německé straně na výzkumu a sledování Labe. Tento ústav vedl projekt monitoringu jakosti vod v podélném profilu Labe a zapojil využití helikoptéry pro vzorkování a rychlý transport vzorků (obr. 9). Spolupráce pokračovala i v dalších letech, zejména v oblasti laboratorních analýz a hodnocení kvality vodních ekosystémů.

Obr. 9. Přejímání vzorků vody z Labe od posádky německé helikoptéry na parkovišti VÚV TGM v průběhu monitorování jakosti vody podél toku Labe (zcela vlevo Dr. A. Prange, v popředí kráčí v oranžové kombinéze Ing. P. Lochovský, vpravo za ním Ing. J. Vilímec, napravo další pracovníci z chemické laboratoře ústavu)

K podrobnému seznámení se stylem práce, strukturou a vedením projektů a řešitelských týmů jsme s náměstky a předsedou vědecké rady ústavu navštívili v roce 1995 některé z  uvedených ústavů. Získané poznatky jsme se snažili následně zakomponovat do naší práce a do činností VÚV TGM, zejména pro sestavení Strategie rozvoje, kterou jsem již zmínil. S vedením holandského ústavu RIZA (Lellystad) byla dohodnuta několikadenní návštěva vedoucích pracovníků VÚV TGM (celkem 45 účastníků ze všech organizačních struktur) v tomto ústavu. Všichni se mohli seznámit s principy práce, vedením databází, ekonomikou, výzkumnými i rutinními projekty, vztahem ke státní správě atd. (obr. 10).

Obr. 10. Podpis dohody o spolupráci VÚV TGM a ústavu RIZA (podepisují ředitelé, stojící zprava Ing. V. Dvořák, CSc., Ing. Ab van Luin, Ing. V. Bečvář, CSc., Ing. M. Kocourek)

Rozvoj zahraniční spolupráce také umožnil stáže pracovníků VÚV TGM v těchto ústavech a rovněž to vedlo k uskutečnění významných mezinárodních workshopů a seminářů ve VÚV TGM v Praze. Jednou z nejvýznamnějších akcí byla ve spolupráci s Akademií věd příprava zasedání vědeckého výboru NATO v Praze. Na zasedání navázal workshop o dopadech změny klimatu na management vodních zdrojů ve VÚV TGM a byl vydán rozsáhlý sborník prezentací (obr. 11, 12). Ve VÚV TGM se uskutečnily opakovaně koordinační semináře projektu „Task Force on Assessment of Transboundary Water Courses“, který vedli pracovníci ústavu RIZA. Projekt navazoval na úspěšné semináře „Monitoring Taylor Made“ v Holandsku, kterých se aktivně účastnili pracovníci VÚV TGM.

Obr. 11. Účastníci mezinárodního semináře k problematice managementu vodních zdrojů za klimatické změny, který podporoval vědecký výbor NATO, před vchodem do VÚV TGM

Nemohu opominout návštěvu ministryně životního prostředí Francie, která si při návštěvě v Praze vybrala VÚV TGM jako instituci, se kterou se chce blíže seznámit (obr. 13).

Bohužel, tyto uskutečněné dohody a spolupráce se zahraničím končily po nástupu nového vedení ústavu v roce 1997. K výměně vedení došlo v souvislosti s „nastoupením jiného trendu, aby bylo možno realizovat změny v nových ekonomicky obtížných podmínkách“, což je doslovná citace z dopisu ministra Jiřího Skalického s mým odvoláním. Myslím, že hlavní důvody vyplývaly z událostí, které se odehrávaly při snaze ústav privatizovat o několik let dříve.

Obr. 12. Titulní list sborníku ze semináře v projektu podpořeném vědeckým výborem

Snahy o privatizaci VÚV TGM

V květnu 1994 mne ve VÚV TGM navštívila dvojice vodohospodářů a předložila mi informaci o tom, že byl podán návrh na privatizaci ústavu, který byl rozeslán na několik resortů a také premiérovi Ing. V. Klausovi, CSc. Návrh zpracovala skupina odborníků a zároveň mne upozornili, že tento projekt řada zaměstnanců podporuje a že rovněž ostatní pracovníky ústavu budou informovat. S jasným nesouhlasným stanoviskem jsem se s nimi rozloučil. Následně jsem zjistil, že jsou skutečně v ústavu vyvěšeny texty oslovující zaměstnance, ve kterých byly uvedeny argumenty typu „společnost s ručením omezeným má úmysl v rámci privatizačního projektu koupit ústav… s cílem ukončit jeho řízení státními úředníky a zavést do něj náročnou a systematickou práci… zřídit tímto ústavem místo, kde si bude moci každý, stát i soukromník, koupit ekologickou službu“ (uvádím části textu z dopisu). Po konzultaci s vedením Ministerstva životního prostředí, které rovněž nesouhlasilo se záměrem takové privatizace, jsem požádal advokátní kancelář, aby zastupovala VÚV TGM v procesu stažení privatizačního projektu z vlády a k zastavení těchto pokusů společností, která nebyla registrována v obchodním rejstříku. Díky tomu došlo ke stažení projektu a následně od zakladatelské skupiny přišla omluva všem pracovníkům ústavu.

Obr. 13. Návštěva ministryně životního prostředí Francie ve VÚV TGM (zleva Ing. V. Novotný, náměstek MŽP, paní ministryně, P. Punčochář, tlumočník, Ing. J. Kinkor, ředitel Odboru ochrany vod MŽP, Ing. V. Dvořák, CSc., náměstek pro odbornou činnost

Samozřejmě to ve VÚV TGM nepřispělo ke klidu, zejména když někteří pracovníci skutečně privatizaci podporovali. Zdálo se, že vše tím skončí.

V následujících letech však došlo ke změnám ve vedení Ministerstva životního prostředí, ministra Ing. Fr. Bendu, CSc., vystřídal Ing. J. Skalický, který do významné funkce jmenoval jednoho z autorů odmítnutého privatizačního projektu. Podle očekávání okamžitě nastal tlak na moje odvolání, ke kterému nakonec došlo s účinností k 15. říjnu 1997.

Tisková zpráva Ministerstva životního prostředí uvedla jako důvod odvolání „špatné hospodaření ústavu“. To jsem si opravdu nenechal líbit, takže po mém setkání s ministrem Skalickým byla z jeho tiskové konference vydána zpráva, že ředitele VÚV TGM „neodvolal ministr Skalický kvůli špatnému hospodaření či neodbornému vedení ústavu, ale kvůli jiné představě o fungování tohoto nejstaršího vodohospodářského ústavu v Evropě… Odvolání ředitele Punčocháře, kterého nahradil Václav Vučka, si podle ministerstva vyžádal stav, kdy ústav jede ve starých kolejích, jež však ministerstvo považuje za přežilé“ (to jsou citace z tehdejší tiskové zprávy ČTK vydané 31. 10. 1997 – ID 19971031CO3458).

Moje vize o postavení ústavu a veškeré provedené změny byly tedy oznámkovány jako „staré koleje“. Svoje angažmá v ústavu jsem skončil podáním výpovědi, neboť nabídnutou „funkci poradce ředitele“ jsem, jako původce „starých kolejí“, prostě nemohl přijmout, navíc byli ve vedení navrhovatelé zmíněného privatizačního projektu.

Zakotvil jsem na Ministerstvu zemědělství, kde se v té době formovala Sekce vodního hospodářství a v následujících letech jsem v ní zastával funkci ředitele odboru vodohospodářské politiky, vrchního ředitele sekce a opakovaně i náměstka (pro vodní a lesní hospodářství) a působím v ní dosud.

Epilog

Nechci posuzovat činnosti a hospodaření VÚV TGM po mém odchodu v roce 1997, to nechť provedou historikové a nestranně posoudí, zda má vize a způsob řízení ústavu byly v souladu s moderními trendy, či šlo „o staré koleje“.

Na ústav jsem nezanevřel, jak si dokonce někteří mysleli, a podporoval jsem např. udělení dotace z Ministerstva zemědělství na odstranění povodňových škod po roce 2002. Od té katastrofy se ústav výrazně změnil a modernizoval do podoby téměř nesrovnatelné se začátky v roce 1990.

Při porovnání skladby finančních zdrojů v následujících letech bylo zjevné, že „nové koleje“ změnu nepřinesly. K té došlo až v době, kdy VÚV TGM získal postavení veřejné výzkumné instituce (v. v. i.) a tržby a výnosy ze zakázek a konzultační činnosti překročily dvojnásobně úroveň z let 1995–2004, která tehdy byla v úrovni 15–20 % celkových finančních zdrojů.

Závěrem mohu uvést, že léta ředitelování pro mne znamenala „vysokou školu manažerských dovedností“, na které jsem se sice nechal školit od renomovaných firem, ale každodenní život a hospodářské proměny v tehdejších letech přinášely průběžná překvapení a potřebu reagovat, takže bylo nutné osvojit si některé základní „principy“, z nichž uvedu tyto tři:

 

„Jediná jistota je nejistota.“

„Učme se řešením s otevřeným koncem.“

„Obava je špatný rádce.“

 

Rád bych i s časovým odstupem poděkoval mnoha tehdejším zaměstnancům ústavu, kteří prováděné změny podporovali a umožnili je uskutečnit, ale uvádět jejich jména si nedovolím, na mnohé bych mohl nevzpomenout, a to by nebylo hezké. Proto své poděkování jmenovitě adresuji mým tehdejším nejbližším spolupracovníkům, především náměstkům Ing. Milanu Kocourkovi, Ing. Václavovi Dvořákovi, Ph.D., Ing. Adolfovi Mansfeldovi, CSc., Ing. Vladimírovi Čížkovi, vedoucím poboček v Brně, Ing. Jaroslavovi Zdařilovi, CSc., a v Ostravě Ing. Aloisovi Neuwirthovi, CSc. (oba nás již navždy opustili). K průběhu transformace také významně přispěli předsedové Vědecké rady VÚV TGM – Ing. Miroslav Kněžek, CSc. (bohužel nedávno zesnulý), a Ing. Václav Bečvář, CSc., k zavedení projektových týmů pomohli zejména Ing. Petr Jiřinec, CSc., Ing. Miroslav Král, CSc., Ing. Václav Zeman, CSc., Ing. Miloslav Kašpárek, CSc., a Ing. Eduard Hanslík, CSc.

Výzkumnému ústavu vodohospodářskému T. G. Masaryka, v. v. i., a všem jeho současným zaměstnancům přeji u příležitosti stého výročí mnoho dalších úspěšných let činnosti. Čistě na okraj zmíním, že privatizace např. maďarského ústavu VITUKI skončila jeho rozpadem a zánikem. A tak si říkám, kde by asi byl majetek a zaměstnanci ústavu, kdyby byl realizován privatizační záměr v roce 1994…

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie, Aktuální číslo.

Povodeň 1925

V noci ze dne 11. na 12. srpna byl postižen úzký pruh Čech od pramenišť Otavy a Úhlavy přes Brdy k Šluknovskému výběžku větrnou bouří a katastrofálním lijákem o trvání asi 1 hodiny. Na menších tocích vznikly povodňové katastrofy překvapujících výšek, které způsobily škody na polích a na majetku domovním; řada mostů byla pobořena a stržena, úpravní a zahrazovací stavby zničeny, říční koryta zavalena štěrkem, i životy lidské padly za oběť.

Srážková událost byla zajímavá velikostí území souvisle zasaženého intenzivní 1h srážkou přesahující 30 mm, která činila 11 039 km2 (22 % povodí Labe na území ČR). Stanice Lnáře naměřila absolutní maximum srážek toho dne v Čechách spadlých (132 mm). Štěstím bylo, že intenzivním deštěm byly zasaženy nesouvislé části povodí mnoha vodních toků na rozdíl od podobné události v květnu 1872, kdy bylo zasaženo téměř celé povodí Berounky a její průtok přesáhl hodnotu tisícileté vody. Vyhodnocení deště a povodně zpracoval a vydal tehdejší Státní ústav hydrologický.

Povodeň 1940

Po tuhé a sněžné zimě přišla v březnu z hlediska extremity v důležitých profilech povodí Vltavy a Labe nejvýznamnější zimní povodeň 20. století. Vltava byla pokryta vrstvou ledu místy přes 1 m silnou. Před polovinou března se náhle prudce oteplilo. Spousty ležícího sněhu tály, ledy se bortily a začaly odplouvat. Nastal jev zvaný dřenice, kdy se obrovské množství ledových ker valí korytem i po březích a berou s sebou vše, co jim stojí v cestě. Masy ledu byly vyvrženy na břeh, kde vytvořily vrstvy o výšce několika metrů, které pak tály několik měsíců. Hromadění ledů v zúžených částech koryt nebo u překážek způsobovalo vzdutí hladiny. Ve Štěchovicích vystoupila hladina Vltavy vlivem ledových bariér o 9 m. Kulminační průtok Vltavy v Praze byl vyhodnocen na 3 245 m3/s.

Povodeň 1954

Letní přívalové deště způsobily počátkem července 1954 povodeň v povodí řeky Vltavy a Ohře. V povodí Otavy se jednalo o stoletou vodu a řeka zaplavila značnou část města Písek. Dále po proudu Vltavy byla povodňová vlna zmenšena právě dokončovanou vodní nádrží Slapy.

Napouštění Slapské přehrady proběhlo zcela netypicky. Díky povodni byla totiž nádrž plná během několika dní. Stavba nebyla ještě zcela dokončena, tři hradící segmenty nebyly osazeny vůbec a na 1. poli probíhala montáž. Již probíhalo pozvolné napouštění, ale volný objem zadržel 90 mil. m3 vody. Přítok z nádrže Kamýk v hodnotě 1 960 m3/s byl snížen na odtok ze Slap 1 345 m3/s a vrchol povodně byl zpožděn přibližně o 12 hodin. V Praze kulminovala Vltava 10. 7. při průtoku 2 275 m3/s. V té době možná vznikl nepravdivý mýtus, že Vltavská kaskáda může Prahu ochránit i před velkými povodněmi. Že tomu tak není, ukázala studie A. Bratránka z VÚV TGM již před výstavbou kaskády.

Na řece Ohři byl kulminační průtok 630 m3/s v profilu Kadaň největší ze všech letních povodní od roku 1880 do současnosti.

Povodeň 1981

Od 17. 7. na části povodí Berounky bez přestávky okolo 63 hodin pršelo, nejvíce 19. 7. s jednodenními úhrny i více než 100 mm. Ačkoli předcházející období bylo suché a intenzita deště nebyla extrémní, vznikla regionální povodeň, přičemž kulminace nastaly již 20. 7. Na Úhlavě byla podstatně redukována vodním dílem Nýrsko. Úslava dosáhla kulminačního průtoku 270 m3/s s dobou opakování 200–300 let. Na Klabavě byla povodeň srovnatelné doby opakování částečně transformována vodním dílem Klabava. Na Litavce ve vodoměrné stanici Králův Dvůr byl kulminační průtok 322 m3/s s dobou opakování 200 let. K záplavám došlo i  v Berouně (třetí nejvyšší vodní stav v historii) a na dolním toku Berounky. Při zaměřování průtočných profilů po povodni byly nalezeny značky hladiny povodně z roku 1872 ležící podstatně výše než hladina 1981, následoval průzkum této historické povodně.

Povodeň 1987

Horní části povodí Jílovského potoka (přítok Labe v Děčíně) a Olšového potoka (odtéká do Německa) byly 1. 7. zasaženy extrémní přívalovou srážkou, v centru 190 mm za 90 minut. Na povodí nastal povrchový odtok ze všech typů vegetačního pokryvu. Pro profil štěrkové přehrážky v Martiněvsi na Jílovském potoce (plocha povodí 55 km2) byl rekonstruován průběh průtoků, maximální průtok byl 139 m3/s. Pracovníky VÚV TGM a ČHMÚ byly zaměřeny profily toků a vyhodnoceny průtoky v dalších profilech, největší specifické průtoky na malých povodích přesahovaly 15 m3/s/km2. Odtok z povodí probíhal nejen plošně, drahami soustředěného odtoku, korytem, ale i mnoha dalšími drahami odbočujícími z koryta. Povodeň způsobila rozsáhlou erozi koryta i erozní rýhy v okolí až do hloubky 1 m a odhalení skalního podkladu pod dnem rybníka, který byl protržen.

Pozoruhodné je, že v povodí Jílovského potoka jsou mimořádné přívalové srážky v létě velmi časté, extrémní přívalové povodně proběhly i v letech 1897, 1927 a 1979. Výsledky vyhodnocení povodně jsou využívány při odvozování extrémních návrhových povodní na malých povodích.

Povodeň 1997

Regionální povodeň způsobily plošně rozsáhlé až 5denní srážky od 4. do 9. 7. Maxima úhrnů za toto období dosáhly 586 mm na Lysé hoře, 454 mm na Pradědu, v Peci pod Sněžkou 235 mm. Na většině území Moravy byl srážkový úhrn nad 100 mm, na severní Moravě a ve Slezsku nad 200 mm. Důsledkem těchto srážek byly rychlé horské povodně i rozsáhlé záplavy v nížinách až několik kilometrů široké. Kulminační průtoky překročily dobu opakování 100 let na Bělé, Odře, Opavě, Opavici a Ostravici, Desné, Třebůvce, Rožnovské Bečvě a celém toku Moravy. V povodí Labe bylo dosaženo úrovně 100letých průtoků v profilu VD Labská, na Tiché Orlici a na Třebovce.

Zakrátko následovala druhá slabší srážková epizoda 17. až 21. 7. na stejném území. Opětovný vzestup průtoků prodloužil trvání záplav na dolním toku Moravy na tři týdny bez přerušení.

Velké rozlivy přispěly ke zmenšování kulminačních průtoků směrem dolů po tocích. Maximální rozsah záplav odpovídá ploše s výskytem fluvizemí, což dokládá, že se v historii již obdobné záplavy vyskytly. K transformaci povodňových vln přispěly také vodní nádrže, zejména téměř prázdná právě dokončovaná Slezská Harta a částečně vypuštěný Vír, dále Labská, Les Království, Šance, Morávka, Žermanice a Luhačovice.

Na vyhodnocení této povodně spolupracoval VÚV TGM. Havárie železničních mostů byly podnětem pro řešení úkolu, který přispěl k tomu, aby opevnění dna toku u mostů zajistilo větší odolnost vůči podemletí pilířů.

Povodeň 1998

Během pozdních hodin z 22. na 23. 7. zasáhly horní povodí Bělé a Dědiny extrémní srážky přívalového charakteru. Studená fronta doprovázená bouřkami postupující k severovýchodu se nad Orlickými horami téměř zastavila, v důsledku toho bouřková činnost trvala nad stejným územím až 12 hodin. Nejvyšší srážkový úhrn 204 mm byl zaznamenán v Deštném v Orlických horách. Srážka na povodí Dědiny po profil Chábory o ploše povodí 75 km2 byla 162 mm.

Odtoková odezva byla nejdramatičtější v povodí Dědiny. Ničivá síla proudící vody byla umocněna průlomovými vlnami způsobenými destrukcí ucpaných mostů, mostků a propustků. Kulminační průtok Dědiny v Cháborech 270 m³/s přesáhl hodnotu tisíciletého průtoku. Pod obcí Chábory došlo k širokým rozlivům a transformaci povodňové vlny. Dědina v Mitrově měla kulminační průtok již „jen“ 116 m³/s, přičemž byla výrazně překročena hodnota 100letého průtoku. Ničivý průběh měla povodeň i na horním toku říčky Bělé. Průtok v Kvasinech 129 m³/s výrazně překročil hodnotu 100letého průtoku.

Na zaměření a hydraulickém vyhodnocení průtoků této povodně a na návrhu nádrže Mělčany na Dědině se podílel VÚV TGM, dosud však nebyla ani jako suchá nádrž realizována.

Povodeň 2002

Tato regionální povodeň je svou příčinou, extremitou a rozsahem srovnatelná pouze s povodněmi z let 1890 a 1997. Povodeň v září 1890 zasáhla přibližně stejné území povodí Vltavy, byla ovšem o něco menší. Povodeň v červenci 1997 v povodí Odry a Moravy měla obdobný průběh a rozlivy také dosáhly maximálního rozsahu známého z historie (posledních 8000 let).

Vytrvalé silné srážky 6. až 8. 8. s úhrnem i více než 100 mm naplnily většinu jihočeských řek. Již 8. srpna na některých tocích kulminační průtoky dosáhly 50leté doby opakování. Vltava v Praze dosáhla 9. 8. průtoku 1 500 m³/s a začala klesat. Další vydatné srážky spadly 11. až 13. 8. zejména v jižních Čechách, ale také v Krušných a Jizerských horách. Maximální úhrny přesáhly 300 mm, na území Jihočeského kraje byla průměrná srážka 130 mm. Tyto srážky byly mimořádné jak velikostí zasažené plochy, tak svojí intenzitou a trváním, zejména však kombinací všech uvedených faktorů. Extrémní hydrologické důsledky ještě zvýšil výskyt srážek ve dvou vlnách v rozpětí několika málo dnů na prakticky stejném území.

V týdnu od 12. do 18. 8. tak část Čech postihla pětisetletá až tisíciletá povodeň. Nejvíce byla postižena Vltava a její přítoky, později dolní tok Labe a také toky v povodí Ohře a v povodí Dyje. Vltava v Praze kulminovala 14. 8. průtokem 5 160 m³/s, což odpovídá době opakování 500 let.

Nádrže Vltavské kaskády zachytily poměrně velkou část povodňové vlny z první srážkové epizody, kulminační průtok druhé vlny nádrž Orlík zmenšila o cca 15 %. K dalšímu, srovnatelnému zploštění povodňové vlny došlo v důsledku rozlivů v oblasti soutoku Labe a Vltavy a u Terezína. V Hřensku Labe kulminovalo 16. 8. průtokem 4 780 m³/s.

Vyhodnocení povodně koordinoval VÚV TGM. Jeho součástí byl návrh systému prevence před povodněmi, který nasměroval další vývoj návrhů a postupné realizace legislativních, organizačních a rozsáhlých technických opatření.

Povodeň 2006

Ke vzniku jarní povodně 2006 vedla kombinace dlouhodobého nahromadění sněhové pokrývky a následného prudkého oteplení a dešťových srážek, které způsobily velmi rychlé tání sněhové pokrývky především v nižších a středních polohách. Zásadní byly srážky 28. března dosahující hodnot kolem 30 mm, které zasáhly zejména Českomoravskou vrchovinu, Jihočeské pánve a Brdy. Sněhová pokrývka dosahující na Českomoravské vrchovině až 300 mm vodní hodnoty sněhu roztála během jednoho týdne. Největší extremity dosáhly kulminační průtoky na tocích Dyje, Morava, Lužnice, Sázava a jejich přítocích. Jarní povodeň 2006 byla významná nejen z hlediska velikosti kulminačních průtoků, ale zejména co do objemů povodňových vln. Ty byly největší v povodích s vyššími nadmořskými výškami a velkými sněhovými zásobami, které odtávaly pomaleji (např. povodí Olše v Beskydech). Vyhodnocením povodně byl pověřen VÚV TGM.

Povodeň 2013

Podobně jako v roce 2002 postihly naše území vydatné srážky v několika vlnách. Tentokrát byla ale nejsilnější první vlna, která na přelomu května a června zasáhla převážnou část Čech a v některých oblastech byla zesílena lokálními přívalovými srážkami. Jednodenní srážkové úhrny přesáhly 100 mm a pětidenní úhrny přesahovaly 180 mm. Odtoková odezva byla mimořádně rychlá vzhledem k vysokému předcházejícímu nasycení půdy vodou. Doba opakování kulminačních průtoků přesáhla 100 let na tocích: Čistá, Mrlina, Výrovka, Blanice, Chotýšanka, dolní Lužnice, Mastník, Kocába a Botič. Drobné přítoky Vltavy v Praze (zejména Rokytka a Botič) kulminovaly již 2. 6. a zaplavily bez včasného varování řadu nemovitostí.

Kulminační průtoky byly značně zmenšeny vodními nádržemi, zejména Lipno (o 64 %), Nýrsko (73 %), Švihov (52 %), Seč (53 %), Újezd (60 %). Nádrží Orlík byl kulminační průtok snížen o 10 % a oddálen o 18 hodin. Přesto došlo v Praze ke střetu vrcholů povodňových vln z Vltavy a z Berounky. Vltava v Praze kulminovala 4. 6. průtokem 3 040 m3/s.

V průběhu povodní se pozitivně projevila protipovodňová opatření. V některých případech byly za povodně překročeny návrhové parametry a došlo k přelití (např. Hořín, Křešice, Ústí nad Labem).

Posted by & filed under Odpadové hospodářství, Ze světa vodního hospodářství, Aktuální číslo.

Souhrn

V minulosti probíhal výzkum technologií čištění vody podle jiného klíče než nyní. Cílem bylo vedle dosažení co nejvyššího efektu čištění také snížení nákladů, zjednodušení stavebních postupů a mnohdy i obejití neznalosti know-how v cizině fungujících technologií. V některých případech šlo také o trend celosvětový (hlavně u čištění malých zdrojů znečištění), např. hledání náhrady v té době nefunkčních nebo neexistujících dmychadel malé velikosti jiným zdrojem vzduchu k provzdušování aktivačních nádrží. V článku připomínám tehdy vyvíjené technologické prvky a pokusím se vysvětlit, proč nešlo o zcela slepou uličku aplikovaného výzkumu, ale o víceméně seriózní hledání cest řešení problematiky nyní zcela bezproblémové. V článku tedy popisuji v té době běžný výzkum funkce pravoúhlých nádrží, koridorových ČOV a také aplikaci provzdušování pomocí ejektorů. Domnívám se, že pro odbornou veřejnost vystudovanou v minulých dvaceti letech jde o poznatky méně známé a snad i zajímavé.

Úvod

Cílem tohoto článku bylo původně připomenout i jinou odbornou činnost VÚV (nyní TGM) než hydrologické a hydrogeologické výzkumy, pro které byl ústav založen v roce 1919, a to konkrétně výzkum v oblasti technologie čištění odpadních vod. Problém je ovšem především v rozsahu sdělení a následně tedy ve výběru popisovaných témat. V letech 1945 až 1990 v tomto výzkumném odvětví ústavu probíhal výzkum různého rozsahu a zaměření. V Praze to byly tzv. Pokusné jednotky v Bubenči (u ÚČOV), kde probíhal dlouhodobý poloprovozní výzkum jak aktivačních procesů, tak i biofiltrace, v Ostravě probíhaly dlouhodobé výzkumy likvidace průmyslových odpadních vod z regionu, na pražském pracovišti výzkum čištění průmyslových odpadních vod různých typů a později v Praze i v Brně výzkum extenzivních postupů čištění odpadních vod (především v biologických rybnících a v tzv. kořenových ČOV).

Jak uvádím dále, v popisu metodiky nejsou k dispozici výzkumné zprávy a vlastně ani jiné podklady. Volba proto padla na dva výzkumné směry, u kterých se domnívám, že je vhodné připomenout, proč v tu dobu byl tento výzkum vůbec potřebný, aby při případném ohlédnutí do historie neměli ti, kdo to nepamatují dojem, že šlo o zbytečné práce nebo plýtvání časem. Výběr byl opět dán nedostatkem podkladů – jde o činnosti, kterých jsem se osobně zúčastnil, byť pouze jako řadový technik. Jiné práce, o kterých jsem pouze slyšel, např. výzkum složení shrabků na česlích ÚČOV Praha nebo vývoj poloprovozního modelu aktivační ČOV, jsem nemohl zařadit pro nedostatek podkladů, zvlášť mne to mrzí u výsledků měření kvality vody z odlehčovací komory pražské kanalizace před ÚČOV, kde jsem se podílel na plánu vzorkování i na vyhodnocení dnes zcela ztracených výsledků (měření v roce 1983–1984).

Metodika

Bohužel výsledky prací odboru čištění odpadních vod VÚV (ještě nikoli TGM) cca do roku 1990 nebyly digitalizovány a písemné podklady vzaly za své během povodně v roce 2002 jak v archivu knihovny VÚV, tak i příručním archivu (tehdy) sekce technologie vody. Nepodařilo se najít ani články v odborném tisku, nejspíše proto, že archiv časopisu VTEI byl podobně postižen jako archivy v ústavu. Vedle vzpomínek nejdůležitějším podkladem byly texty patentových přihlášek týkajících se dané problematiky tedy „hydropneumatického provzdušování aktivačních nádrží” a „výstavby koridorových ČOV”. Bohužel v množství odborných dobových fotografií, které se v ústavu zachovaly, se mi nepodařilo nalézt dokumentující tyto problematiky, a tak byly použity obrázky z internetové encyklopedie.

Výsledky a diskuse

Hydropneumatické provzdušování aktivačních nádrží

Aktivační nádrže pro dobrou funkci vyžadují dostatečný přísun kyslíku k provozu aerobních pochodů při čištění odpadních vod a zároveň také dokonalé promíchávání celého obsahu nádrže. Toho je (i bylo) třeba dosáhnout aeračním zařízením. V zahraničí i u nás bylo od počátku využíváno systému pneumatické aerace, tzn. provzdušování stlačeným vzduchem rozvedeným po dně nádrží. V sedmdesátých letech probíhaly v zahraničí i u nás pokusy (i provozní) s provzdušováním nádrží přímo kyslíkem, ale technická náročnost a vysoká provozní cena nedovolily (alespoň ve VÚV, existoval návrh na provoz kyslíkové aktivace na pražské ÚČOV!) tento postup v praxi realizovat.

Pokud jde o vlastní aeraci stlačeným vzduchem, její účinnost závisí na velikosti bublin plynu vypouštěných z rozvodů v nádrži, platí totiž, že čím menší jsou bubliny při stejném objemu dmychaného plynu (vzduchu nebo kyslíku), tím větší je celkový povrch bublin, a tedy i objem kyslíku přestupujícího do vody a využitelného při aktivačním procesu. Problém u nás i v zahraničí byl v tom, že v tu dobu kladené rozvody s nejužšími průduchy, tzv. jemnobublinná aerace, se velmi snadno zanášely a účinnost aktivace při stejných nákladech rychle klesala. Při nezbytné údržbě pak bylo nutné vypustit celou nádrž a po dobu oprav na poměrně dlouhou dobu odstavit celou nebo velkou část aktivace z provozu.

Jako alternativa vznikly mechanické aerátory – původní horizontální (tzv. Kessenerovy kartáče) a pak vertikální. Rozdíl byl především ve způsobu provzdušování aktivační nádrže, tedy buď šlo o ve výši hladiny vody umístěný a samozřejmě částečně ponořený válec s hřebenem vířícím aktivační směs, anebo o míchadlo opět částečně ponořené do nádrže kolmo na její hladinu. Přestože efekt přestupu kyslíku ani dokonalost promíchání aktivace nebyla tak vysoká jako u dokonalé pneumatické aerace (srovnatelné hodnoty měla spíše středobublinná či hrubobublinná aerace), viz tabulka 1, provozní výhody mnohdy převážily.

Zde je třeba upozornit na fakt, že horizontální aerátory byly zahraniční vynález a jejich první aplikace u nás je spojena s „urban legendou“, že při realizaci první z ČOV, na které byly aplikovány, se nepodařilo vzhledem k neznalosti „know-how“ dosáhnout toho, aby byla celá aktivace promíchávána a výsledkem byla nefunkční ČOV. Později nicméně tento postup aerace byl opakovaně využíván na mnoha ČOV především pro možnost (v případě dostatku náhradních dílů) rychlé opravy aerace bez nutnosti vypouštět a tedy dlouhodobě odstavit aktivační nádrž z provozu. Pokud jde o mechanické aerátory vertikální, v ČSFR probíhal jejich vývoj i výroba (šlo o původně upravená průmyslová míchadla vyráběná v Sigmě Olomouc) a provozní problémy s jejich aplikací nebyly.

Dalším dobovým problémem byl u pneumatické aerace nedostatek použitelných zdrojů stlačeného vzduchu pro menší a hlavně nejmenší ČOV. Kdo někdy musel dlouhodobě poslouchat, třeba při stavbách na silnici chod kompresoru, ten si umí představit, že tento zdroj stlačeného vzduchu byl pro malé či dokonce domovní ČOV velmi nevhodný, zvláště v noci a ve svátek, pokud je ČOV blízko bytové zástavby.

Protože zvláště u malých ČOV, vzhledem k jejich urychlované výstavbě v 80. letech minulého století (viz druhá část tohoto článku), probíhal vývoj urychleně a aplikace mechanických aerátorů nebyla vždy vhodná, hledaly se i jiné cesty.

Jako jedno z řešení vznikl typ aerace hydropneumatické. Princip je známý, nicméně bylo jej možno i patentovat pro provzdušování aktivace [2].

V podstatě jde o využití principu trkače či ejektoru, kdy je tekutina nasávána tlakem vzniklým na zúženém profilu proudící tekutiny, viz obr. 1. Ovšem přisávané medium je plyn (tedy vzduch). Efekt aerace byl u tzv. injektorů samozřejmě nižší než u jemnobublinné aerace, ale srovnatelný s menšími mechanickými aerátory, a na rozdíl od nich zajišťoval při vhodné instalaci dokonalé promíchávání aerační nádrže. To bylo dáno tím, že injektor, tedy čerpadlo fungující jako zdroj přisávaného vzduchu zároveň čerpalo obsah nádrže a udržovalo ho ve vznosu, pokud byly dobře nastaveny podmínky hydrauliky nádrže.

Nešlo tedy o zcela zcestný postup. Využití bylo možné také u menších diskontinuálních ČOV, tedy v případě potřeby chodu nádrže po určitou dobu z denního cyklu v anaerobním režimu (biologické odstraňování dusíku a fosforu). Hlavní předností byla jednoduchá instalace a výměna zařízení bez vypouštění nádrže, dokonce (opět při dostatku náhradních dílů) i rychlejší než u mechanických aerátorů (čerpadlo se dalo vytáhnout z nádrže poměrně jednoduše a vyměnit za provozuschopné).

Přestože tato hydropneumatická technologie provzdušování byla v ČSFR využívána v několika typech malých ČOV a při poloprovozním výzkumu technologie biologického odstraňování fosforu z odpadních vod, v okamžiku kdy bylo dosaženo rozhodujícího pokroku ve výrobě dmychadel s malým výkonem a především při instalaci jemnobublinné aerace s možností samočištění rozvodu pod hladinou, byl tento technologický postup opuštěn a zapomenut. Souviselo to také s otevřením hranic po roce 1990 i pro licence technologií v oblasti životního prostředí, kdy zahraniční firmy – provozovatelé podniků VaK a ČOV pochopitelně upřednostnily vlastní osvědčené technologie.

Tabulka 1. Srovnání výkonu (oxygenačních kapacit) jednotlivých typů aerace podle Zahrádky [1]

Koridorové ČOV a odsávané dosazováky

V sedmdesátých letech minulého století vznikla iniciativa nejprve snad ze senzorických estetických důvodů, což bylo následováno i legislativní iniciativou, potřeba vybudovat čistírny odpadních vod u všech větších měst. V tu dobu platný „vodní zákon” předepisoval výstavbu ČOV u všech nově stavěných aglomerací s tím, že u stávajících existovaly výjimky, které měly mnohdy velmi dlouhou platnost (např. ČOV v Kolíně, Ústí nad Labem i v dalších okresních i krajských městech přišly na řadu s výstavbou až po roce 1990). Paradoxně tak v některých případech byla postavena ČOV pro sídliště dříve než pro celou aglomeraci (Sezimovo Ústí – Tábor), nebo ve vsi při výstavbě nového domu se stavěla domovní čistírna jen pro tento dům.

Přes tato omezení bylo plánováno a postaveno velké množství velkých a středních ČOV, a to v poměrně krátkém časovém období. Protože hospodářství socialistického státu vyžadovalo stavební kapacity i jinde a naléhavěji, např. vojenská letiště, dálnice a silnice a konec konců i obytná sídliště (s novými budovami okresních výborů KSČ, ale i s množstvím sportovních hal), vznikl i trend vymýšlet pro ČOV úsporná řešení z hlediska spotřeby stavebního materiálu, především betonu. U malých ČOV šlo především o tzv. „balené ČOV” vyráběné KPS Brno, nebo o prefabrikované válcové ČOV dodávané Vítkovickými železárnami (tedy plechové nádrže). Cílem u velkých ČOV bylo minimalizovat náklady stavby, což představovalo stavět jednoduše. Tedy nikoli nádrže s kruhovým půdorysem, ale nádrže s půdorysem podélným. V zahraničí samozřejmě už takto postavené čistírny existovaly, problém byl, že nebyly dostatečně známy podmínky jejich provozu, především pokud jde o funkci dosazovacích nádrží (tedy sedimentaci lehkého aktivovaného kalu). Proto probíhal výzkum chování aktivovaného kalu v pravoúhlých nádržích a následně i ověřování výsledků výzkumu v provozním měřítku.

Obr. 1. Průřez injektorem

V té době oficiální výzkum provozu aktivačních nádrží ve světě i u nás (především „v primárním centru tohoto výzkumu”, tj. na VŠCHT v Praze) byl zaměřen směrem k tzv. kompartizaci nádrží – jejich rozdělení na za sebou položené oddělené části s různým zatížením a tedy i vlastnostmi kalu, i ve VÚV Praha byl na toto téma patentován postup, tzv. kombinovaná aktivace [3]. Proti tomu však vznikl námět protikladný – koridorové čistírny odpadních vod.

Při centrálním plánování úspor během výstavby ČOV měli pracovníci vývoje nápad, jak ušetřit ještě více než pouhým zpodélněním nádrží na ČOV. Představte si nádrž zcela bez příček, ve které je pouze technologickým vybavením vytvořena část usazovací, aktivační a dosazovací, to byl původní patentovaný postup [4]. Jako technologické vybavení usazovacích a dosazovacích nádrží měly sloužit lehké plovoucí mosty s odsávacím zařízením, které sbíraly sedimentovaný kal ze dna (obr. 2 je pouze ilustrační, fotografie plovoucích mostů dosazovacích nádrží zmizely při povodních). Návrh při realizaci byl velmi výhodný nejen úsporou materiálu, ale stavební jednoduchostí – v podstatě byla třeba jen jedna stavební jáma, ve které byly vybudovány dva paralelní žlaby a mezi nimi pracovní koridor na rozvod vody, kalu a vzduchu. Vlastní realizace nebyla tak jednoduchá, protože bylo přece jen třeba rozdělit jednotlivé technologické prostory původně jen přepážkami z plechu, nakonec tenkými příčkami, v patentové přihlášce se předpokládal přechodový prostor bez technologie mezi jednotlivými technologickými prvky, který ovšem zbytečně zvětšoval obestavěný prostor (tedy i cenu stavby). Původní návrh také předpokládal, že dojde k velké úspoře spádu tedy i ke zvětšení objemu nádrží. Nakonec tomu tak úplně nebylo – voda do kopce nechtěla téci a odtokové potrubí na první z takto postavených ČOV (v Mostě) bylo třeba snížit, aby spád umožnil průtok čistírnou. Ze stejného důvodu bylo třeba rozdělit byť velmi tenkou stěnou od sebe jednotlivé nádrže, a to kvůli nutnosti provozovat mosty odsávající kal vodorovně (při délce nádrže 10 m a více je spád vzniklý průtokem vody už patrný).

Základním problémem, který se vyskytuje při sedimentaci aktivovaného (tedy relativně lehkého) kalu v pravoúhlé nádrži, je tzv. hustotní proud. Tento jev lze docela pěkně demonstrovat na sklenici vody, do které po stěně vlijeme hustší kapalinu (třeba ovocný sirup). Proud sirupu po dopadu na dno se po něm rozlije a u opačné strany sklenice se odrazí a stoupá (samozřejmě zředěný) k hladině. Podobně se chová i aktivovaný kal – má tendenci proudit u zadní strany nádrže směrem vzhůru a i když není ve stejné koncentraci jako ve vtoku nebo na dně, jde o výrazné zhoršení kvality vyčištěné odpadní vody. Navržené opatření bylo odtokové žlábky v dosazovací nádrži umístit dál od stěn a odebírat vodu s kvalitou neovlivněnou hustotním prouděním. Bylo třeba ověřit jak daleko je třeba žlábky zaslepovat, aby nedocházelo k hydraulickému přetížení přepadových hran dosazováků a následně ke zhoršení jejich funkce z tohoto důvodu.

Ověření funkce pravoúhlých dosazovacích nádrží vyžadovalo však vymyslet postup, kterým by za provozu bylo možné zjistit nakolik je vliv hustotního proudu v nádrži ovlivněn vzdáleností od rozdělovací příčky a kde tedy bude nejvhodnější omezit odtok unikajícího vločkového mraku (tedy lehkého podílu aktivovaného kalu) z nádrže. Cílem bylo odebrat na několika (co nejvíce) místech v nádrži ve stejnou dobu vzorek nerozpuštěných látek k rozboru, a to zároveň z několika hloubek nádrže. Proto bylo třeba vymyslet a zprovoznit zařízení, které by odběr vzorků podle tohoto principu umožnilo.

Obr. 2. Most dosazovací nádrže

Protože chybí příslušná obrazová dokumentace, následující popis se může zdát dosti toporný, vychází nicméně z textu patentové přihlášky [5]. Odběrové zařízení sestává z tyče, na níž jsou pomocí přestavitelných úchytů připevněny válcové nádobky, z níž každá je vybavena gumovým balonkem opatřenou vzduchovou trubicí a otvorem pro plnící zátku, kterou prochází plnící trubice, přičemž gumový balonek je uchycen v otvoru zátky pomocí plnící zátky a vzduchové trubice všech nádobek na tyči jsou navzájem propojeny se společnou odvzdušovací hadicí. To je popis odběrového zařízení v jednom místě nádrže – zároveň jich mohlo být nainstalováno až osm při jednom odběru. Vlastní odběr probíhal tak, že před spuštěním odběráku do nádrže byl z nádobek vývěvou odsán vzduch a po ponoření v okamžiku společného odběru byly všechny odvzdušovací hadice naráz uvolněny a po vytažení tyčí z nádrže byl z nádobek odebrán vzorek k rozboru.

Pikantnost postupu prací byla dána tím, co byly ty gumové balonky zač. Šlo o tzv. prezervativový odběrák. Přes občasný nedostatek tohoto materiálu na trhu šlo o nejlépe dosažitelný a i nejspolehlivější z hlediska pevnosti v tu dobu (70. léta dvacátého století) materiál v ČSFR. Vyskytl se ale problém s nákupem (i pro obyčejný pokus bylo třeba nejméně sto preservativů, pro delší sledování několikanásobně více), protože nákupčí ústavu je po prvé zkušenosti odmítala nakupovat (jinde než v maloobchodě to nešlo), museli se tím zabývat technici/čky
a řešitelé/ky příslušných výzkumných úkolů, a tím se nakonec problémy s nákupem vyřešily (člověk si zvykne na vše i na podezřívavé pohledy prodavačů a na údiv nad žádostí o razítko na účtu za tento materiál). Hůře se řešily problémy se skladováním tohoto spotřebního materiálu (šuplík plný těchto balonků a ještě spíše jeden nebo dva zapomenuté v kapse či kabelce mohl a i šokoval partnery výzkumníků či dokonce jejich dospívající děti).

Vlastní pokusy nebyly také bez dramatiky. Jednak docházelo vlivem někdy i poruchovostí materiálu při přípravě k odběru k porušení některého balonku a bylo třeba rychle znovu vystrojit celou odběrovou tyč a jednak při vlastní manipulaci se vzorky, které byly původně uvnitř preservativů – bylo třeba obratně balonek tzv. vydojit, což pro některé spolupracovníky byla dosti odporná práce. Tento problém byl odstraněn po určité době úpravou zařízení, kdy vzorek byl směřován do nádobky vyplněné nafouklým (a po odběru vypuštěným) balonkem (místo podtlaku byl do odběráku vháněn stlačený vzduch) a vzorek se z nádobek prostě přelil do vzorkovnic.

Výsledky získané při použití „prezervativového odběráku” byly využity k optimalizaci provozu velké skupiny ČOV s čtverhrannými dosazovacími nádržemi ať u podélné, nebo příčně protékanými. Řešením bylo obvykle zaslepení té části odtokových žlábků, která se nacházela na konci nádrže, tedy blízko vlivu hustotního proudu kalu. V praxi byl efekt opatření ověřen plno provozními pokusy na ČOV Klášterec nad Ohří a dlouhodobým sledováním dalších ČOV (Most, Benešov, Humpolec). V současné době, pokud by se vyskytla potřeba tak speciálního odběru vzorků, existuje patrně možnost nákupu odběrového zařízení s dobrou funkcí, ale tehdy šlo o skutečný vývoj.

Závěr

Tento článek nemohl postihnout veškerou činnost ústavu v oblasti technologie čištění odpadních vod. Cílem bylo připomenout existenci aplikovaného výzkumu v této oblasti na několika snad zajímavých případech a samozřejmě i oživit jména tehdejších výzkumníků i jinde než v rámci zpráv ústavu k jeho důležitým výročím. Jména jako Ing. Vladimír Zahrádka, Ing. Miroslava Písařová, Ing. Petr Soukup a RNDr. Alena Sladká si to zaslouží. Samozřejmě by byl zajímavý i článek o výzkumu technologií čištění průmyslových odpadních vod v Ostravské pobočce ústavu a v Praze týmy Ing. Dvořáka a Ing. Šedivého, Ing. Bunešové, RNDr. Hejzlara a dalších (např. Ing. Jan Mašát se stal v roce 2015 nositelem ocenění „Česká hlava“ za práce v 70. letech minulého století), netroufal jsem si pro nedostatek informací a i prostoru tyto činnosti do článku zařadit.

Na závěr si dovolím citovat z přednášky Ing. Erlebacha na FTPV VŠCHT (šlo o předmět Technologie čištění průmyslových odpadních vod v roce 1975): „Za zcela nový se v oboru pokládá jen ten postup, na jehož používání se v minulosti už zapomnělo,” což je tedy výzva pro nynější výzkumníky – je možné, že něco z dřívějších výsledků či postupů je i nyní použitelné (samozřejmě ve vhodné modernizující aplikaci).

Poděkování

Článek byl z podpory Ministerstva životního prostředí na výzkum určený VÚV TGM, v. v. i.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství, Aktuální číslo.

Organizační a dislokační struktura pražských složek Výzkumného ústavu vodohospodářského (VÚV) byla v roce 1989 dosti členitá. Skládal se jednak z tradičních složek vodohospodářského výzkumu, označovaného souhrnně úsek 20 se sídlem v Podbabě, experimentální skupina věnující se problematice čištění odpadních vod byla umístěna v prostorách budovy v Papírenské ulici.

Od roku 1976, kdy došlo k začlenění rozvojové části podniku Vodohospodářský rozvoj a výstavba se Střediskem pro rozvoj vodního hospodářství do VÚV, byl takto vzniklý útvar úsek organizačně pojmenován jako úsek 30 „Hospodaření s vodou“. Pracovníci rozvoje pražské části ústavu sídlili na Rohanském ostrově a v Hybernské ulici.

Úseky, vedené náměstky ředitele, se dělily na odbory, ty dále na oddělení.

Jako v každém výzkumném ústavu, a ostatně v každé organizaci, i ve VÚV zajišťovala vedoucí úlohu Komunistické strany Československa ústavní organizace této strany, v některých případech (například povolení aspirantského studia) byl dokonce vyžadován souhlas nadřízeného obvodního výboru KSČ.

Postupný rozpad komunistických diktatur v zemích střední Evropy, který nevyvolal reakcí Sovětského svazu obdobnou invazi vojsk do ČSSR v roce 1968, posílil tendenci ke změně politického uspořádání i v ČSSR. Rozhodující událostí, která urychlila tento proces, byl brutální zásah proti demonstrujícím studentům dne 17. listopadu 1989 na Národní třídě.

První doloženou reakcí pracovníků VÚV je dopis ze dne 21. listopadu 1989, ve kterém pracovníci oborového úseku hydrologie odsoudili postoj vedoucích orgánů státu k násilnému potlačování veřejných projevů neshodujících se s oficiálními stanovisky, připojili se k požadavku, aby byl objektivně vyšetřen zásah bezpečnostních složek a vyjádřili solidaritu s postojem studentů a pracovníků z oblasti kultury. Tehdejší názorové rozvrstvení dokládá zápis, že z 23 zúčastněných pracovníků bylo 22 pro odeslání, jeden byl proti.

Vývoj od 20. listopadu, kdy začala stávka vysokých škol a uskutečnila se první velká demonstrace, byl ovlivněn řadou pěti následujících demonstrací se stále se zvyšujícím počtem demonstrantů. Již 19. listopadu bylo založeno Občanské fórum (OF). V noci z 21. na 22. listopadu se na území Prahy přesunovaly značné posily z řad Lidových milic, ale 23. listopadu nebyl přijat návrh, aby k obnovení pořádku byla použita armáda. Následně 24. listopadu rezignovalo vedení Ústředního výboru Komunistické strany Československa, v neděli 26. 11. se uskutečnila největší demonstrace na Letné.

Pracovníci VÚV se 24. listopadu na společném shromáždění rozhodli (proti vůli ředitele ústavu, který se obával zásahu Lidových milicí) zúčastnit se generální stávky a 27. listopadu se přihlásili k OF. Ze členů stávkového výboru, do kterého delegovali zástupce pracovníci jednotlivých odborů ústavu, byl dne 28. listopadu sestaven akční výbor OF ve VÚV. Měl 18 členů, mluvčím OF byl Dr. Jan Bor. Dne 12. prosince 1989 bylo složení akčního výboru OF rozšířeno o zástupce pracoviště Rohanský ostrov. Jednání výboru se pravidelně účastnil předseda Závodního výboru Revolučního odborového hnutí (vzápětí odborové organizace) RNDr. Pavel Punčochář, CSc.

Vzniku OF ve VÚV v Brně předcházela setkání pracovníků k aktuální situaci ve společnosti již 20. 11. a pak 23. 11. 1989. Obě akce byly iniciovány mladými pracovníky pobočky.

Vlastní ustavující shromáždění OF při VÚV pobočky Brno se konalo 1. prosince 1989. Součástí programového prohlášení OF byl článek, vyjadřující podporu zájmu o budoucí prosperitu ústavu zabezpečením jeho kvalitního řízení, které by bylo založeno na mravní a odborné způsobilosti pracovníků. Souhlas s programovým prohlášením vyjádřilo celkem 65 zaměstnanců (současných i bývalých). Mluvčími se stali Ing. Ladislav Pavlovský, CSc., Ing. Karel Drbal a Ing. Petr Kříž.

Dne 29. prosince 1989 Federální shromáždění ČSR zrušilo ústavní články 4, 6 a 16, týkající se vedoucí úlohy Komunistické strany Československa ve společnosti, které umožňovaly rozhodující úlohu komunistické strany ve společnosti.

Zástupci OF a ZV ROH všech pracovišť VÚV na společném jednání dne 5. ledna 1990 reagovali na zrušení vedoucí úlohy KSČ tím, že požádali všechny hospodářské vedoucí VÚV, aby vyjádřili svou ochotu uvolnit své funkce a usnadnit tak rekonstrukci vedení ústavu. Tuto ochotu nedlouho po uvedeném jednání vyjádřili ředitel ústavu i vedoucí pracovníci VÚV Brno a Ostrava. Zároveň byla vytvořena odborná skupina OF složená z pracovníků VÚV v Praze, Brně a Ostravě. Měla 13 členů a byla pověřena zpracováním návrhu koncepce a pracovní náplně ústavu v nových podmínkách, zajištěním nabídky a postavení VÚV pro vedení ministerstva životního prostředí ČSR. Dalším jejím úkolem bylo zpracovat koncepci organizační struktury ústavu zahrnující řešení všech problémů VÚV. Pro svou činnost měla odborná skupina vzít v potaz všechny dostupné materiály vzniklé v nedávné minulosti ze strany stávajícího vedení VÚV i iniciativ pracovníků ústavu.

Ředitel VÚV Ing. Václav Matoušek, DrSc., reagoval 15. ledna 1990 návrhem, aby další společný postup hospodářského vedení, akčního výboru OF a ZV odborového hnutí byl koordinován na společných jednáních pořádaných každý týden. K 15. lednu bylo složení akčního výboru OF VÚV Praha doplněno tak, že každý člen měl zvoleného zástupce. Mluvčími OF se stali L. Kašpárek, L. Bor, J. Biheller a V. Vojtěch.

První společné jednání podle návrhu vedení ústavu se konalo 17. ledna. Ředitel ústavu Ing. V. Matoušek navrhl věcnou náplň a základní členění problematiky, která měla být projednána na společných jednáních. Nejpodstatnějšími tématy bylo VÚV jako komplexní vědecko-výzkumná základna (ano či ne), odborné zaměření pro rok 1990 a dlouhodobý výhled, statut ústavu – nové činnosti pro ŽP, forma hospodaření. Ing. Matoušek přednesl návrh na ustavení interní vědecké rady (IVR) jako poradní, oponentní a kontrolní orgán ředitele ústavu. Zástupci OF s tímto návrhem v předloženém pojetí nesouhlasili, na jednání mezi vedením ústavu 18. 1. zástupci OF a ZV odborové organizace bylo dohodnuto, že IVR bude mít oponentní charakter vůči vedení ústavu. Do čela IVR byl navržen Ing. M. Kněžek, CSc. Bylo navrženo zrušení útvaru vědeckého tajemníka a rekonstrukce útvaru rozvoje a využití výpočetní techniky.

Předmětem dalšího společného jednání 24. ledna byla kromě vysvětlení stanovisek mezi OF v Podbabě a OF na Rohanském ostrově diskuse o případném rozdělení ústavu. Podle zápisu převládl názor zachovat celistvost ústavu, diskuse však nebyla uzavřena. Bylo dohodnuto, že Ing. Matoušek, Ing. Kněžek a Ing. Motl připraví návrh na ustanovení IVR.

Na jednání akčního výboru OF dne 29. ledna 1990 byla ujasněna kompetence zástupců pražských pracovišť a stanoveno, že čtyřčlenný kolektiv mluvčích bude hájit pouze stanoviska přijatá jednomyslně. Mluvčími byli zvoleni zástupci (a náhradníci) za pracoviště Podbaba Kašpárek (Vojtěch), za Rohanský ostrov Procházka, za Papírenskou Šťastný (Vymazal), za Hybernskou Chmelík (Tomanová). Bylo navrženo, že členy IVR budou volit řešitelé, IVR si zvolí předsedu a převezme úkoly odborné komise OF, která po ustanovení IVR zanikne. Na základě materiálu, který zpracovala odborná komise OF k organizačním otázkám, bylo doporučeno obsazovat místo ředitele konkurzem (v budoucnosti i místa náměstků) a neměnit základní strukturu hospodářského vedení ústavu. Zápis ze dne 29. ledna byl projednán v jednotlivých odborech ústavu, které připomínky předložily písemně.

Nelze říci, že vývoj situace byl přijímán všemi jen příznivě. Na pobočkách ústavu i na detašovaných pracovištích vznikly obavy ze zrušení právě toho jejich pracoviště. Při pozdějších volbách do IVR byla snaha prosadit nikoli nejlepší odborníky, ale spíše dosáhnout zastoupení všech odborností. Velice kuriózně nyní vypadá tehdy zcela vážně míněný požadavek některých pracovníků rozvoje na rekvalifikaci směrem k výzkumné činnosti. Samozřejmě změny vadily těm, kterých se týkaly neodvolatelně, tedy několika málo kariérních komunistů.

Dobu dokumentuje, že všem pracovníkům byly při zrušení kádrového oddělení rozdány materiály, které na ně toto oddělení shromáždilo. V řadě případů podstatná část dokumentů v materiálech chyběla, takže obsah předcházejících posudků ani jejich autory nebylo možné zjistit.

Na čtvrtém společném jednání vedení ústavu se zástupci OF, odborné skupiny OF a ZV odborové organizace, konaném 31. ledna, byl přizván Ing. Plechatý, který 1. 2. nastupoval do funkce ředitele odboru VH a čistoty ovzduší MŽP ČSR. Ten seznámil účastníky jednání s úkoly, na kterých předpokládal účast VÚV. Ing. Kněžek předložil k diskusi návrh statutu IVR.

Jednání akčního výboru OF dne 5. února shrnulo připomínky jednotlivých odborů k návrhům k obsazování místa ředitele a náměstků. Pracovníci ústavu požadovali, aby v konkursních komisích byli zástupci ZV odborové organizace a IVR, případně OF. Spolu s návrhem organizační struktury bylo požadováno, aby do konce února náměstkové ředitele projednali s OF svých úseků svá stanoviska, případně návrhy k personálnímu obsazení podřízených funkcí. Byl sestaven volební řád pro volbu IVR.

Na pátém společném jednání vedení ústavu se zástupci OF, odborné skupiny OF a ZV odborové organizace, konaném 7. února, vedení ústavu projevilo, po několika formulačních úpravách, souhlas s návrhem obsazování místa ředitele a náměstků a postupem případné výměny vedoucích. Byl schválen upravený statut IVR a vymezeny kompetence OF, IVR a ZV odborové organizace ve vztahu k vedení ústavu. Kompetence OF byly vymezeny na statut ústavu, odborné zaměření, koncepci a strukturu ústavu. Bylo dohodnuto, že další jednání vedení ústavu se zástupci OF, odborné skupiny OF a ZV odborové organizace nebudou předem plánována.

Akční výbor OF na jednání 19. 2. se seznámil s výše uvedenými výsledky z jednání předcházejícího jednání vedení ústavu se zástupci OF, odborné skupiny OF a ZV odborové organizace. Byly shrnuty výsledky voleb do IVR. Předsedou IVR byl zvolen Ing. Miroslav Kněžek, CSc. Na následujícím jednání 5. března akční výbor OF konstatoval, že náměstkové projednali do konce února s OF stanoviska svých úseků, případně návrhy k personálnímu obsazení podřízených funkcí. Náměstek ředitele Ing. M. Král zaujal písemné stanovisko, s nímž OF pracovníků z Rohanského ostrova souhlasilo. Podstatou stanoviska bylo, že kromě odchodu některých pracovníků výpovědí na vlastní žádost bude pro další postup vhodné využít pravidelné hodnocení pracovníků v dubnu 1990. Hodnocení mělo být provedeno i z hlediska toho, zda hodnocený vedoucí projevoval odbornou neschopnost a zneužíval stranické příslušnosti, projevoval velkou politickou aktivitu s vytvářením atmosféry strachu, případně politické perzekuce podřízených. V úseku 20 náměstek ředitele Ing. A. Mansfeld projednal uvedenou záležitost se zástupci OF jednotlivých odborů. Jediný požadavek na výměnu vedoucího odboru uplatnili pracovníci odboru 24 (vodárenství).

Podle zápisů ze tří dalších jednání akčních výborů OF VÚV ve dnech 12. 3., 19. 3. a 2. 4. 1990 vyplývá, že z hlediska další stabilizace ústavu byla podstatná doporučení, aby po projednání byla co nejdříve realizována a do 31. 5. 1990 ukončena reorganizace organizační struktury navržená IVR. Návrh úpravy organizace VÚV předložila IVR k připomínkám pracovníků ústavu 11. dubna.

Na konferenci k 70. výročí VÚV, která se konala 18. a 19. dubna 1990, zveřejnil zástupce MŽP požadavek na rozdělení VÚV (podle později zveřejněných informací bylo navrženo začlenění úseku 30 a odboru hydrologie z úseku 20 do ČHMÚ).

Na tuto informaci reagovala  20. dubna IVR dopisem řediteli odboru VH MŽP, ve kterém požádala, aby návrh byl revidován a postup jeho schvalování pozdržen s tím, že není nejlepším řešením, jelikož by byla rozbita komplexnost ústavu a podvázána životaschopnost „zbývající“ části VÚV. Dne 23. 4. byl akční výbor OF VÚV předsedou IVR seznámen s tímto dopisem a podstatnými informacemi z návštěvy ředitele Ing. Plechatého z MŽP ve VÚV téhož dne. Byla avizována plánovaná návštěva ministra MŽP Dr. B. Moldana ve VÚV na 8. května 1990.

Podle dokumentu „Informace o navrženém postupu organizačních změn ve VÚV“ ze dne 17. května bylo při návštěvě ministra B. Moldana v ústavu dohodnuto vypsání konkursu na ředitele, náměstky úseků a vedoucí poboček. Dne 14. června delegovala IVR, ZV OS a OF VÚV představitele odborných pracovníků, odborové organizace a OF VÚV do konkursní komise pro výběr ředitele VÚV.

Dokument IVR z 31. července 1990 obsahuje informace o změnách, v té době probíhajících na MŽP a MZe a rozhodnutí, že VÚV zůstává v působnosti MŽP, bude však zajišťovat činnosti i pro resort zemědělství. V této souvislosti ministr B. Moldan rozhodl, že pozdrží jmenování ředitele VÚV na základě výběrového řízení, které proběhlo 26. července 1990 na MŽP. V návaznosti na něj proběhnou konkursy na místa náměstků a vedoucích poboček.

Ředitelem ústavu byl dne 1. října 1990 jmenován RNDr. Pavel Punčochář, CSc. V zápisu akčního výboru OF VÚV z 8. října 1990 se uvádí, že tím podle původní dohody nastala situace, kdy OF ukončuje svou činnost v rámci VÚV.

Interní vědecká rada působila v ústavu i po jmenování nového ředitele. O její další činnosti se dochovaly zápisy až do 23. září 1996. Podílela se na organizační přestavbě ústavu, systému vedení úkolů a dalších záležitostech. Zanikla po jmenování následujícího ředitele VÚV Ing. Václava Vučky, CSc., v roce 1997.

Vedle činnosti uvnitř ústavu bylo OF VÚV Praha zapojeno i do některých činností mimo ústav. Kromě účasti na stávkách a manifestacích šlo především o organizaci voleb do parlamentu. Už tenkrát se ukázalo, že nepolitická politika má mnoho podporovatelů, ale např. byl problém delegovat zástupce do volebních komisí. Proto obvodní výbory OF sezvaly zástupce závodních OF (které už v té době byly centrálně vyzývány k ukončení činnosti) a byly je nuceny požádat o pomoc při zajištění dobrovolníků pro volby. I tohoto úkolu se OF ústavu zhostilo kvalitně a mnoho pracovníků ústavu, pro které by dříve byla účast na volební akci nepředstavitelná, pomáhalo uskutečnit první svobodné volby.

Závěrem ocitujeme text zápisu o ukončení činnosti OF ve VÚV. „Akční výbor OF vznikl ve VÚV Praha bezprostředně po 17. listopadu 1989. Svoje úsilí věnoval tomu, aby následující procesy změn mohla demokratickým způsobem ovlivňovat naprostá většina pracovníků ústavu. Přitom snahou bylo nejen rekonstruovat vedení ústavu, ale také dosáhnout pružnějšího řízení ústavu a posílit jeho postavení vzhledem k nadřízeným institucím. Některé z navržených záměrů se podařilo uskutečnit, část zůstala prozatím ve stadiu projednaných návrhů a očekáváme, že je uskuteční nové vedení ústavu. Předpokládáme, že zájmy pracovníků bude aktivně zastupovat a hájit odborová organizace, která se během r. 1990 ve VÚV zformovala.“

 

Podle dochovaných dokumentů a vzpomínek sepsali L. Kašpárek, V. Šťastný, K. Drbal a H. Prchalová.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství, Aktuální číslo.

Milí čtenáři, v tomto čísle našeho časopisu vám přinášíme rozhovor s naším předním odborníkem na rozsivky a někdejším zaměstnancem Výzkumného ústavu vodohospodářského (VÚV TGM) Petrem Marvanem, který 29. dubna letošního roku oslavil 90. narozeniny.

Petr Marvan ve firmě Limni s. r. o., u počítače se softwarem Biana (foto: František Hindák)

Petr Marvan byl zaměstnancem VÚV TGM od roku 1954 do roku 1963. Pracoval zde na inventarizaci fytoplanktonu moravských vodních nádrží a nabyl zde zkušenosti v oblasti aplikované hydrobiologie. Zabýval se bioindikací znečištěných povrchových vod a testy toxicity, díky čemuž se stal jedním z našich největších expertů v oblasti ekologie řas antropogenně znečistěných vod. Během svého působení ve VÚV TGM spolupracoval zejména s Milošem Zelinkou a Františkem Kubíčkem (rovněž letošním devadesátiletým jubilantem), s nimiž publikoval několik významných odborných prací týkajících se této problematiky. Byl rovněž zaměstnancem Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity (Přf MU) a Botanického ústavu AV ČR. Petr Marvan publikoval přes 300 odborných článků a v roce 2014 byl za svůj přínos vědě v oblasti bioindikace a ekologie řas znečištěných vod, metodiku stanovení saprobity, propagaci numerických metod, které znamenaly velký přínos k metodologii hodnocení taxonomie řas, a další okruhy základní i aplikované hydrobiologie oceněn Zlatou medailí Masarykovy univerzity.

Milý Petře, dovolíme si Ti při rozhovoru tykat, což není vedeno neúctou k Tobě, ale naopak Tvým přátelským a bezprostředním přístupem – že jsi nám tykání nabídnul už dávno a nabízíš jej i těm nejmladším kolegům a kolegyním.

Petře, určitě jsi přírodu miloval už od dětství. Vidíš v současné krajině nějaké změny, když srovnáš její tehdejší a současný stav?

Změny probíhají, jsou nezadržitelné a za časové rozpětí osmi, devíti dekád let, posuzovány okem botanika, ne právě potěšující. Vzpomínám na setkání s orchidejemi při toulkách Hádeckou plošinou, na záplavy hub v lesích Baby i jinde v lesích okolí Brna. Daň za ekonomický pokrok, pro nás starší pamětníky jistě tísnivější než pro mladší generaci.

Společenstvo nárostových (bentických) rozsivek v optickém mikroskopu – jedná se o schránky zbavené živého obsahu, aby byla vidět ornamentice křemičité schránky, tj. jeden z důležitých determinačních znaků (foto: Markéta Fránková)

Vystudoval jsi biologii na PřF MU a Tvůj bratr byl lékař, nicméně Váš tatínek byl soudce. Kdo Vás k přírodním vědám nasměroval, anebo Vás přitahovaly samy od sebe?

Za to – řekněme první nasměrování – vděčím bezesporu rodičům. Pravidelné nedělní rodinné výlety do přírody v okolí Brna, někdy i v doprovodu dalších přátel, patří k nejkrásnějším vzpomínkám z mého dětství. Tu a tam při těchto výpravách padala jména rostlin. Tam někde je začátek mých pozdějších profesionálních zájmů. Přitom stačilo projevit o něco zájem – a obratem se nám na stole objevila halda knížek k danému tématu. Doby, kdy jsme se s bratrem rozhodovali o profesionálním zaměření, se naši rodiče nedožili. Moje rozhodnutí ke studiu na Přírodovědecké fakultě bylo asi dost riskantní. Ale věřím, že by mi tento krok schválili.

Jak ses dostal ke studiu řas a kdo byl Tvým největším vzorem a učitelem?

Podnět k přesedlání od vyšších rostlin k řasám mi dal hned v prvém roce studia profesor Josef Podpěra. Na rozdíl od Čech se této skupině organismů v celé moravskoslezské části republiky téměř nikdo profesionálně nevěnoval, a to ani v minulosti. Podobnou výzvu dostal i o dva roky mladší Jiří Komárek. Spolu jsme tehdy začínali a záhy se připojili i další, Jiří Heteša, Hanuš Ettl. Vzorem a obrovskou oporou pro má seznamování s rozsivkami byl Julius Bílý, v té době už jediný ještě žijící „moravský“ algolog a ředitel dívčí školy ve Šlapanicích u Brna. Z mých vysokoškolských učitelů to byl především docent Jan Šmarda, jenž vzbudil můj zájem o studium vztahů organismů k vnějšímu prostředí, jejichž možné bioindikační využití v přednáškách a při botanických exkurzích často připomínal. Je sotva možno vyjmenovat všechny další, kteří svými myšlenkami přispěli k dalšímu zaměření mé práce. Snad především k nim patří botanik a bryolog docent Josef Jedlička, zoolog profesor Sergěj Hrabě a z mimobrněnských pak algolog profesor Bohuslav Fott.

Invazní rozsivka Didymosphenia geminata v živém stavu (tzv. nativní preparát)
(foto: Markéta Fránková)

Pro naše čtenáře bychom měli snad doplnit, že rozsivky jsou jednobuněčné hnědé řasy mikroskopických rozměrů (2 až 500 µm) s křemičitou schránkou, vyskytující se ve sladkých i slaných vodách a mimo jiné využívané při hodnocení jakosti vody jako bioindikátory. V současné době je jich popsáno 75 tisíc druhů a jsou natolik početné, že produkují kyslík pro náš každý čtvrtý až pátý nádech.

Petře, v naší vlasti jsi stál u základů hodnocení kvality vody s využitím bioindikátorů. Už Tvá diplomová práce měla název „Rozsivky, indikátoři jakosti vod“ a tato problematika Tě provázela celým profesním životem. Měnil se v průběhu let nějak tvůj pohled na bioindikaci?

Měnil se a mění (či přesněji je měněn). Už i tím, že se mění charakter impaktu na ekologický stav vod. Závažnost organického znečištění vod poněkud ustoupila díky budování čistíren do pozadí, narůstá ale závažnost zátěže vod živinami. A do hry vstupují i další civilizační faktory: jednak důsledky klimatických změn v oblasti fungování vodních ekosystémů, vedle nich však i možné důsledky globalizačních trendů, zvyšujících šanci průniku invazních druhů do našich vod. To vše při současně probíhající záplavě nomenklatorických změn indikátorů provázené zásadní změnou pojetí taxonomické klasifikační kategorie druhů. Z řádově stovek řasových indikátorů v seznamech pořízených někdy před 50 lety nejméně 90 procent změnilo jméno. Už dříve zavedené jméno dostalo jinou (zpravidla užší) taxonomickou náplň – i malá morfologická odchylka byla oddělena od typického tvaru na druhové úrovni bez ověření, nejde-li jen o ekomorfózu podmíněnou např. prouděním. A změny dále probíhají. Všechny by měly být zaváděny do taxalistu indikátorů po zvážení možnosti přidělení ekologických charakteristik. Oddělené hodnocení trofické a organické zátěže, jak je navrženo a zavedeno v některých jiných státech EU, má své problematické stránky. Je tedy i u bioindikačních metod stále co řešit.

Petr Marvan v 85 letech vkleče mikroskopuje v Růženině lomu na brněnských Hádech (foto: Eliška Maršálková)

Jakých výzkumných projektů/témat, kterých ses během svého dlouhého aktivního profesního života účastnil, si nejvíce ceníš, který z nich byl pro Tebe nejzajímavější a na který vzpomínáš nejraději?

Tak na tuto otázku opravdu nedovedu odpovědět. Vzpomínám velmi rád na období mého zaměstnání v kolektivu pracovníků brněnského pracoviště Výzkumného ústavu vodohospodářského T. G. Masaryka při rozpracovávání metod hodnocení ekologického stavu či in vitro metod sledování toxicity látek, sledování vývoje kvality vody údolních nádrží, monitoringu toků a funkce čistírenských zařízení. To platí i pro další léta strávená v Mikrobiologickém ústavu ČSAV s výzkumnými projekty, v nichž jádro metodického přístupu leželo v kultivačních experimentech. V tomto období jsem si uvědomil vysoký informační potenciál řasové kultury s řízenými kultivačními podmínkami pro poznání vlivu vnějších faktorů nejen na růst, ale i vývoj morfologických znaků. Poznatky o vlivu světla na růst jednorázové řasové kultury umožnily i přesnější kvantifikaci trofického potenciálu jako metriky trofické zátěže vody. Přechod části pracovišť Mikrobiologického ústavu pod Botanický ústav v roce 1971 znamenal pro mne návrat ke studiu úlohy řas v přírodních ekosystémech, tentokrát hlavně mokřadů a mělkých vod, a tedy i návrat ke studiu vztahů řas k environmentálním podmínkám. Řada projektů tohoto období byla řešena ve spolupráci s kolegou Jiřím Hetešou z Mendelovy univerzity v Brně. S ním byla i připravována první verze revidovaného seznamu indikátorů podle nových poznatků o autekologii řas jako spíše jen vedlejšího produktu z úkolů tohoto období. Postupně se připojili i další spolupracovníci, především Blahoslav Maršálek, později i Blažena Brabcová, Rodan Geriš, Vladimír Keršner, Kateřina Sukačová, Lenka Supová (roz. Šejnohová), Jana Veselá a Ty, Markéto. Ale to už se dostáváme do let zvýšeného celoevropského zájmu o využívání řas při monitorování stavu řek na přelomu tisíciletí, jenž vyústil ve vydání Rámcové směrnice o vodách (2000/60/ES).

Zatímco jiní důchodci si užívali klidu, Ty jsi v 69 letech s algologem Jiřím Hetešou a Vladimírem Hrdinou spoluzakládal firmu Limni s. r. o., jež řešila hydrobiologické projekty a revitalizace a poskytovala expertizy.

Ano, rád vzpomínám i na důchodové období se znovu navázanými pracovními vztahy s brněnským pracovištěm VÚV TGM, a tím i k problematice řešené zde někdy před půlstoletím, po tolika letech už ovšem s jiným pracovním kolektivem. Mimo jiné jsme se podíleli na implementaci již výše zmíněné evropské Rámcové směrnice o vodách, v rámci níž jsme vytvořili jmenný seznam druhů sinic a řas využitelný pro hodnocení jakosti vod ČR a aplikaci Biana pro ekologické hodnocení planktonních i bentických společenstev sinic a řas.

Oslava 90. narozenin Petra Marvana s kolegy a přáteli v dubnu 2019 (foto: Alica Hindáková)

Petře, přestože jsi na univerzitě strávil pouze dvě krátká období (v letech 1952–1954 jsi byl asistentem v Ústavu všeobecné a systematické botaniky Katedry biologie PřF MU a v letech 1991–1994 jsi pracoval na Oddělení zoologie a ekologie PřF MU), existuje Tvoje neoficiální škola moravské algologie. Je nás řada, kterým jsi se nezištně, zato intenzivně věnoval četnými radami a konzultacemi. Jaký by podle Tebe měl dobrý učitel být?

Řekl bych, že by měl vždy jen navodit téma a nechat co nejvíc o něm diskutovat samy posluchače.

Po mnoha letech nucené izolace od studentů jsem dostal možnost návratu k pedagogické činnosti. A nějak se mi nepodařilo s klasickou formou přednášení z katedry řadám studentů v lavicích sžít. Daleko milejší mi byly diskuse se studenty někde v menším kruhu, a abych tak řekl, na stejných židlích.

Petr Marvan korunován králem Moravské algologie na oslavě 90. narozenin (foto: Alica Hindáková)

Milý Petře, moc Ti děkujeme za zajímavý rozhovor a za všechnu práci, kterou jsi pro evropskou hydrobiologii i pro Výzkumný ústav vodohospodářský odvedl. Do dalších let Ti z celého srdce přejeme především pevné zdraví a stále tak svěží mysl, elán a smysl pro humor, jaký máš nyní.

Markéta Fránková a Denisa Němejcová

 

 

 

 

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství, Aktuální číslo.

V úterý 24. října 2019 vyvrcholily téměř roční oslavy 100 let od založení tehdejšího Státního ústavu hydrologického, dnešního Výzkumného ústavu vodohospodářského T. G. Masaryka. V krásném prostředí majestátního hotelu Internacionál v pražských Dejvicích se více než 170 pozvaných hostů mohlo seznámit s dlouhou a pestrou historií výstavby areálu instituce i řadou vědeckých experimentů a dobové techniky používané při návrzích řešení budoucích významných vodních děl Československa a České republiky. Při této příležitosti proběhl křest textované obrazové publikace seznamující čtenáře s činností a proměnami naší instituce v jednotlivých desetiletích od 20. let 20. století po žhavou současnost.

Hosté si poté mohli prohlédnout reprezentační i zákulisní prostory hotelu a především byli pozváni na prohlídku Výzkumného ústavu vodohospodářského, konkrétně jeho monumentální hydraulické haly. Zde je přivítaly celkem čtyři funkční fyzikální hydraulické modely, z toho dva plně aktivní, tj. s proudící vodou simulující konkrétní hydrologické a hydraulické podmínky. Hosté vstupovali do podvečerní, již osvětlené haly za zvuků právě probíhajícího minikoncertu orchestru BERG, kde si po pochvalných recenzích vyslechli reprízu skladby soudobého skladatele Petra Hory „Řeka volá“. Premiéra této skladby zazněla ve spolupráci s Českým rozhlasem na stejném místě první srpnovou středu, kdy doprovázela každoměsíční zkoušku sirén (viz článek VÚV TGM byl svědkem unikátního mikrokoncertu „Hudba k siréně“). Po nevšedním zážitku, kdy si dvě sopranistky a akordeon vyměňovali „hlasy“ právě s onou sirénou a šuměním vody v modelech, se hosté mohli prostřednictvím odborného výkladu detailněji seznámit s funkcionalitou fyzikálních modelů. Ty mají i v 21. století své nezastupitelné místo při ověřování složitých hydraulických problémů jak z hlediska přesnosti, tak z hlediska výpočetního času oproti stále populárnějšímu 3D-hydraulickému modelování. Po návratu do hotelu si hosté vyslechli koncert kytarového virtuosa Štěpána Raka, složený ze skladeb tematicky souvisejících s prvkem vody, doprovázených průvodním slovem z jeho nevšedních cest po celém světě. Večer se po všech směrech vydařil a já bych rád na tomto místě milerád poděkoval všem svým kolegům, kteří se na přípravě této velké oslavy podíleli.

 

Akcí v tomto roce, přímo i nepřímo spojených s oslavami kulatého výročí, bylo pochopitelně více. Ať už se jedná o plavbu historickým parníkem Vltava z Podbaby pod Karlův most a zpět pro všechny zaměstnance (mimochodem za nádherného počasí), den otevřených dveří (v pražské centrále i na pobočkách v Brně a Ostravě), putovní výstavu po českých univerzitách (zastavila se mj. i v Poslanecké sněmovně Parlamentu České republiky), či o závod-nezávod „Vodohospodářskou padesátku“.

Brněnská pobočka při příležitosti oslav 70. výročí své existence pořádala skvěle hodnocený koncert pod širým nebem, v pražské centrále se v posledních květnových dnech zase uskutečnilo neformální setkání vodohospodářů, které si všichni, tedy současní i bývalí kolegové a příchozí hosté, nejen u dobrého piva náramně užili.

I všem těm, kteří se na těchto jednotlivých akcích podíleli a svou činností a nadstandardním nasazením umožnili jejich realizaci, patří můj velký dík. S odstupem již nyní mohu hodnotit, že oslavy 100. let od založení naší instituce byly důstojné, v mnoha ohledech nezapomenutelné a spolu s kolegy věříme v její další slibnou budoucnost. Střípky a atmosféru z jednotlivých akcí jsme se pro Vás pokusili zachytit v přiložené fotogalerii. Věřím, že pro mnohé z Vás, kteří se některé z nich zúčastnili, to bude vzpomínání více než příjemné.

 

Přeji Vám všem, lidem od vody, hezké podzimní dny.

 

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství, Aktuální číslo.

Čtvrtého června 2019 zemřel Ing. Miroslav Kněžek, CSc., který pracoval ve Výzkumném ústavu vodohospodářském T. G. Masaryka, v. v. i., (VÚV TGM) téměř čtyři desetiletí a významně přispěl k tomu, že VÚV TGM v oboru hydrologie a hydrogeologie je respektovanou autoritou.

Ing. Miroslav Kněžek, CSc., se narodil 24. května 1930 v Bratislavě. V letech 1949–1954 absolvoval Fakultu inženýrského stavitelství ČVUT v Praze, obor hydrotechnický. Po ukončení tohoto studia nastoupil do Výzkumného ústavu vodohospodářského T. G. Masaryka, v. v. i., na interní vědeckou aspiranturu v oboru hydrologie podzemních vod. Disertační práce, obhájená v roce 1958, měla téma Umělá infiltrace (vyhodnocení pokusného poloprovozu Káranské vodárny u Sojovic). Během aspirantury spolupracoval na hodnocení zdrojů podzemních vod ve vybraných oblastech České křídové pánve metodou podélných profilů průtoků. Jeho publikace Průsak z vodárenských infiltračních nádrží z roku 1962 dokumentuje jeho zaměření výzkumu hydrologie a hydrauliky podzemních vod na vodárenské využívání. Byl to především návrh koncepčního uspořádání umělé infiltrace v káranské oblasti, následný výzkum kolmatace vsakovacích nádrží, výzkum břehové kolmatace a jejího ovlivňování poříčních podzemních vod. V praxi byly dosažené výsledky využity při realizaci jímání podzemní vody a umělé infiltrace vodárny v Káraném.

Zúčastnil se zakládání terénní výzkumné základny v Adršpašsko-teplické struktuře Polické pánve a vyhodnocování výsledků pozorování. Ve své odborné práci byl od začátku 70. let převážně zaměřen na podzemní složku odtoku (základního odtoku) v hydrologické bilanci. Zejména po zpracování úkolu Odtok podzemní vody na území Československa (kolektiv autorů pod vedením J. Krásného) byla i jeho zásluhou změna v nazírání na význam přirozené akumulace podzemních vod v regionech tvořených málo, nebo nepropustnými horninami. Ve studii Metoda separace podzemního odtoku při využití pozorování hladiny podzemní vody z roku 1974 společně s K. Klinerem uvedl do praxe původní metodu stanovení základního odtoku, která je dodnes jedním ze standardně používaných postupů při hodnocení hydrologické bilance.

Hodnocením přírodních zdrojů podzemní vody se zabýval i v rámci svého působení v Subkomisi pro podzemní vody Komise pro klasifikaci zásob nerostných surovin, spadající v letech 1964–1992 pod úřad předsednictva federální vlády. Tato jeho činnost vycházela i z řady spoluprací s organizacemi jako ČHMÚ, SHMÚ, ČGÚ-ČGS, Stavební geologie – Aquatest, Vodní zdroje, Geotest, VRV, vodárna Káraný a další, kterými byl uznávanou autoritou v oboru hydrologie podzemních vod. Jeho snahou v celé odborné činnosti bylo zdůrazňování jednotnosti vzájemného působení všech složek hydrologické bilance. To prosazoval i jako vedoucí oboru hydrologie ve VÚV TGM v letech 1965–1969 a 1987–1990. V únoru roku 1990 byla pracovníky VÚV TGM zvolena Interní vědecká rada, která se podílela spolu s vedením VÚV TGM na transformaci ústavu ve změněných politických podmínkách Ing. Miroslav Kněžek, CSc., byl na počátku její činnosti zvolen jejím předsedou.

Byl členem vědeckých rad ČHMÚ i SHMÚ, VÚMOP, členem komise pro obhajoby disertačních prací CSc. (Ph.D.) na FSv ČVUT – obor VH, externě přednášel na katedře VH ČZU. Byl školitelem šesti vědeckých aspirantů. V roce 2003 obdržel od Českého národního výboru pro hydrologii Cenu Andrease Rudolfa Harlachera.

Odborná a publikační činnost M. Kněžka i externí spolupráce zejména s VÚV TGM, ČHMÚ, ČGS a dalšími organizacemi pokračovala až do roku 2015. Týkala se zejména kvantifikací dopadů změn klimatu na podzemní vody a návrhu adaptačních opatření.

Výjimečnost osoby Miroslava Kněžka spočívá v tom, že při plném pracovním nasazení v oboru hydrologie se v bohaté míře uplatnily i jeho další zájmy. Bylo to působení rozhodčího i trenéra ve vrcholové atletice a aktivní sportování (v mládí závodně a až do pokročilého věku lyžoval, miloval vysokohorskou turistiku), na druhé straně se projevovalo jeho výtvarné nadání (v roce 2007 výstava Kresby z cest) a hluboký zájem o vážnou hudbu. V prvních svobodných volbách byl zvolen do zastupitelstva městské části Praha Suchdol, do roku 1994 byl zástupcem starosty, v občanských aktivitách v Suchdole (např. i v ochotnickém divadle) působil až do roku 2018.

Za všechny vzpomíná na Miroslava Kněžka jeho vrstevník Ing. Miroslav Olmer:

Na XIV. hydrogeologickém kongresu v Liberci 2014 jsme oba obdrželi Cenu Oty Hynie. Při této příležitosti mi předal gratulaci, ze které cituji:

 

„… Moc vám děkuji, troufám si říci, za plodnou spolupráci,

při níž jsme myslím neopustili přátelský vztah…“

 

Tento krátký výňatek dokresluje nejlépe naši spolupráci. Začali jsme se stýkat během 60. let minulého století, zprvu pouze profesně. Měli jsme oba téměř stejný obor zaměření, podzemní vody, ale každý z jiného úhlu přístupu – on vycházel z hydrologie, já spíš z vodního hospodářství. Našli jsme vzájemně určitou názorovou shodu a navíc jsme nikdy nebyli organizačně spojeni a to nám oběma bylo určitě ku prospěchu, nemuseli jsme tedy mezi sebou brát ohledy na jisté zábrany a zájmy svých nadřízených. Postupně se mezi námi vyvinul bližší vztah a věkový rozdíl jednoho roku nehrál roli.

Byl ochotným lektorem, resp. recenzentem tří mapových edic Rajonizace (1973, 1986, 2005), publikací (Práce a studie VÚV TGM, seš. 176; Sborník geologických věd – HIG sv. 21 a 23, ČGS) a dlouho členem odborné skupiny pro podzemní vody ČVTVHS, kde se podílel na tradičních seminářích „Podzemní voda ve vodoprávním řízení“. Společně jsme také připravili kromě jiného návrh Chráněných oblastí přirozené akumulace vod (CHOPAV) realizovaný pak nařízením vlády v roce 1981 a převzatý do současného vodního zákona.

Mirek Kněžek byl do konce života začleněn do komunity odboru hydrologie VÚV TGM, jeho vypravěčské nadání a ochota podílet se na zkušenostech nacházely odezvu i u nejmladší generace hydrologů. Bude nám opravdu hodně chybět.

 

Kolegové

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství, Aktuální číslo.

V monumentální hydraulické hale Výzkumného ústavu vodohospodářského T. G. Masaryka, v. v. i., v Praze v Podbabě zazněla v pořadí již pátá hudební intervence k pravidelné zkoušce sirén, a to jako součást oslav 100. výročí od jeho založení. Hudba zazněla první srpnovou středu přesně v poledne, a to nad fyzikálními modely vybraných úseků Vltavy a Labe. Pro zvídavé návštěvníky a posluchače, kterých se dostavilo přes 170, byla připravena i komentovaná prohlídka tohoto unikátu.

Autorem hudby a konceptu je tentokrát mladý český skladatel Petr Hora. Ten se rozhodl světové premiéře své skladby ke znějící siréně přizvat i dvě sirény živé – tedy zpěvačky: „Zpívají siréně takovou mantru, která je zároveň i otázkou.“ Krátká, volně přístupná akce, která trvala asi 15 minut, tak mohla potěšit i ty, kdo by na běžný večerní koncert třeba nepřišli. Léto je také ideálním obdobím k tomu udělat si polední pauzu o trochu delší, prostě se zastavit uprostřed všedního dne, vydechnout a osvěžit se netradičním zážitkem.

Jak ve své upoutávce před koncertem upozornila Eva Kesslová, ředitelka Orchestru BERG: „Je to celé překvapivě blízko – pouhých pár minut autobusem z Dejvické nebo pěšky z nádraží Praha-Podbaba.“ A komu se na koncert nepodařilo dorazit do Podbaby, mohl poslouchat přímý přenos na stanici Vltava Českého rozhlasu. Orchestr BERG samozřejmě plánuje i další mikrokoncerty, a to na neméně zajímavých místech hl. m. Prahy. Videozáznam z akce a termíny dalších koncertů najdete v příslušných odkazech v Aktualitách na webu www. vuv.cz.

 

Hudba k siréně (série mikrokoncertů – hudebních intervencí ke zkoušce sirén)

Orchestr BERG vyzval téměř dvě desítky skladatelů k vytvoření nových „time-specific“ kompozic určených k provádění v konkrétním čase, při pravidelné zkoušce sirén každou první středu v měsíci. A protože siréna byla původně vynalezena jako hudební nástroj, tento projekt ji oklikou alespoň částečně vrací zpět na začátek. Všechny akce cyklu přenáší v přímém přenosu Český rozhlas Vltava.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

Výpar z vodní hladiny je jednou ze základních složek oběhu vody v přírodě a významně ovlivňuje celkovou hydrologickou bilanci povodí. Vzhledem ke komplikovanému přímému měření je často zjišťován ze vzorců, které jako vstupní data vyžadují dostupné měřené meteorologické veličiny.

V příspěvku je popsán způsob odvození regresních vztahů pro výpočet výparu ve stanici Hlasivo. Dále jsou uvedeny nově odvozené vzorce pro tuto lokalitu, které kombinují různé meteorologické veličiny. Nejlepších výsledků bylo dosaženo při použití vzorce využívajícího k výpočtu globální sluneční radiaci a teplotu vody a vzorec založený na kombinaci teploty vody, relativní vlhkosti vzduchu a teploty vzduchu (popř. rychlosti větru).

Hodnocení vzorců bylo provedeno na základě nejnižší hodnoty průměrné relativní chyby (MRE) a nejvyšší hodnoty Kling-Gupta efficiency (KGE). Vzorce byly testovány na historické datové sadě ze zrušené výparoměrné stanice Tišice. Výsledky ukazují, že pro výpočet výparu pro jinou lokalitu je vhodnější využít vzorce, které se zakládají na jednoduché párové regresi s jednou meteorologickou veličinou (teplotou vody, nebo teplotou vzduchu), na rozdíl od vzorců využívající vícenásobné regrese. Při použití vzorců je vždy nutné ověřit rozsah jejich platnosti.

Úvod

Výpar z vodní hladiny je důležitým členem hydrologické bilance vodních nádrží. V posledních letech je význam výparu z volné hladiny navíc umocňován dopady klimatických změn. Zvyšování průměrné teploty vzduchu má za následek zvýšený úbytek vody výparem, nicméně tyto ztráty nejsou kompenzovány srážkovými úhrny, které jsou víceméně stejné a nerovnoměrně rozdělené. Na území České republiky se proto vyskytují oblasti, kde potenciální evapotranspirace významně převyšuje srážkové úhrny, viz obr. 1. Na povodích s vyšším zastoupením vodních ploch, případně při určování bilance vodních nádrží, je zapotřebí přesné určení výparu z vodní plochy.

Přímé měření výparu je komplikované a není tak časté. Běžná výparoměrná zařízení (např. GGI, Class-A-pan aj.) neudávají výpar, ale tzv. výparnost, která bývá zpravidla vyšší než skutečný výpar [1]. Z tohoto důvodu je výpar vodních nádrží odhadován na základě tabulkových hodnot podle nadmořské výšky [2] nebo určován z matematických vzorců, které obsahují snadněji měřitelné veličiny [3]. Závislost výparu na jednotlivých meteorologických veličinách je popsán českou [4, 5] i zahraniční literaturou [6–8].

V článku Berana a kol. [4] byly odvozeny empirické vztahy pro výpočet výparu z vodní plochy na základě dat ze stanice Hlasivo za období 1957–2012. Od té doby se průměrná teplota vzduchu stále zvyšovala a navíc se vyskytly roky s extrémně nízkými srážkovými úhrny (2015, 2018). To přispělo k potřebě aktualizování vztahů pro výpočet výparu z vodní hladiny se zahrnutím těchto skutečností.

Výchozí data

K odvození nových regresních vztahů pro výpočet výparu byla použita data z výparoměrné stanice v Hlasivu u Tábora, 547 m n. m. K letošnímu roku tak máme díky nepřetržitému fungování stanice 62letou datovou řadu. Jedná se nejen o hodnoty výparu, ale i další meteorologické veličiny, jež stanice zaznamenává.

Vzhledem k tomu, že naměřené denní hodnoty výparu bývají zatížené značnou náhodnou chybou [10], byla k odvozování používána data průměrného denního výparu v měsíci. K dispozici byly pozorované měsíční řady: teplota vzduchu ve 2 m [°C], teplota hladiny vody ve výparoměru [°C], relativní vlhkost vzduchu [%], globální sluneční radiace [W/m2] a rychlost větru [m/s]. Výpar byl měřen srovnávacím výparoměrem o ploše hladiny cca 20 m2. Vzhledem k ploše srovnávacího výparoměru se naměřená výparnost považuje za reálný výpar.

 

Obr. 1. Index aridity na území ČR [9]
Fig. 1. Aridity index in the Czech Republic [9]

Sezona měření výparu ve stanici Hlasivo je od května do října. V případě nízkých teplot (zamrzání vody ve výparoměru) může začít později nebo být ukončena o několik dní dříve. V takových případech jsou pro vyhodnocování vztahů a korelačních koeficientů výparu s vybranými meteorologickými veličinami data zkrácena tak, aby korespondovala s konkrétními dny, kdy se výpar měřil.

Vztah výparu k vybraným meteorologickým veličinám

Spolu s průběhem výparu v čase byl zpracován i průběh teploty vzduchu a teploty hladiny vody ve výparoměru, viz obr. 2.

obr. 23 je patrná vzájemná korelace mezi hodnotou výparu a teplotou vzduchu (korelační koeficient r = 0,854), závislost nejlépe vystihuje mocninná funkce s koeficientem determinace R2 = 0,752.

Obr. 2. Průběh průměrné denní hodnoty výparu, průměrné teploty vzduchu a vody ve stanici Hlasivo (květen–říjen)
Fig. 2. Average daily evaporation, average air and water temperature in Hlasivo station (May–October)

Závislost výparu na teplotě vody nejlépe vystihuje exponenciální funkce na obr. 4 s R2 = 0,819 a r = 0,886.

Výpar z vodní hladiny nejvíce koreluje s globální sluneční radiací (r = 0,914) a jejich vztah nejlépe vystihuje mocninná funkce (R2 = 0,884), viz obr. 5.

Výpar s relativní vlhkostí vzduchu vykazuje závislost nepřímo úměrnou (r = -0,644). Tuto závislost nejlépe vystihuje lineární funkce (R2 = 0,411) viz obr. 6.

Obr. 3. Vztah mezi průměrnou měsíční teplotou vzduchu a výparem od roku 1957–2018
Fig. 3. Relationship between average monthly air temperature and evaporation from 1957–2018
Obr. 4. Vztah mezi průměrnou měsíční teplotou vody ve výparoměru a výparem od roku 1957–2018
Fig. 4. Relationship between average monthly water temperature in evaporimeter and evaporation from 1957–2018
Obr. 5. Závislost výparu z vodní hladiny na globální sluneční radiaci (1999–2018)
Fig. 5. The dependence of evaporation from water surface on global solar radiation (1999–2018)
Obr. 6. Vztah mezi průměrnou relativní vlhkostí vzduchu a výparem od roku 1965–2018
Fig. 6. Relationship between average relative air humidity and evaporation from 1965–2018

Metodika odvozování vzorců

Vzhledem k tomu, že některé veličiny nebyly měřeny od začátku pozorování (vítr, globální sluneční radiace), byly zvoleny dva časové úseky (1957–2018 a 2006–2018), ze kterých byly vzorce odvozovány. Nejprve byly určeny párové závislosti průměrného denního výparu z vodní hladiny (v měsíčním kroku) na jednotlivých meteorologických veličinách. Regresní analýzou byla určena rovnice. Pomocí takto získaných rovnic byl vypočítán výpar.

Následně byly spočteny odchylky (rezidua) vypočítaného výparu od pozorovaného (naměřeného). V následujícím kroku byla regresí vyjádřena závislost vypočítaných reziduí na další meteorologické veličině. Kombinací dvou regresních vztahů došlo k vytvoření nového vzorce pro výpočet výparu, do kterého vstupují dvě meteorologické veličiny. Tento vzorec byl následně rozšířen o další veličinu, a to stejným způsobem. Z vypočítaného výparu byla spočtena rezidua od výparu pozorovaného. Na základě závislosti další meteorologické veličiny s těmito rezidui byl zkombinován nový vzorec.

Výše popsaným postupem byly vytvořeny desítky vzorců z datové řady Hlasivo 2006–2018, které kombinují veličiny: globální sluneční radiace, teplota vzduchu a vody, relativní vlhkost vzduchu a rychlost větru. Dále bylo vytvořeno několik vzorců z nejdelší možné datové řady, které kombinují teplotu vody a vzduchu (1957–2018) a relativní vlhkost vzduchu (1965–2018).

Vhodnost vzorců byla hodnocena na základě průměrné relativní chyby (MRE) a hodnoty Kling-Gupta efficiency (KGE) [11]. Závislosti výparu na datech z let 1957–2018 vykazují vyšší MRE a nižší KGE, jsou ovšem platné pro širší rozsah hodnot. Na základě nejvyšších hodnot KGE a nejnižších hodnot MRE v jednotlivých datových řadách byl zúžen výběr vzorců na 16, viz tabulka 1.

Tabulka 1. Výběr vzorců pro výpočet výparu a jejich hodnocení na základě MRE a KGE
Table 1. The formulas for calculating evapotration and their evaluation based on MRE and KGE

Výsledky a diskuse

Tabulka 1 uvádí výběr vzorců pro výpočet výparu z vodní hladiny. První sloupec značí datovou řadu, ze které daný vzorec vznikl. V případě, že byl vzorec z delší datové řady kombinován s relativní vlhkostí vzduchu, je výpočet aplikován pouze na data od roku 1965.

Nejlepší shody vypočteného a měřeného výparu na základě KGE je dosaženo při použití odvozených vztahů se zastoupením měřených meteorologických veličin: teplota vody, relativní vlhkost vzduchu a rychlost větru (vzorec E5, MRE = 12,31 %, KGE = 0,937). Nejnižší hodnotu MRE vykazuje vzorec E2, do kterého vstupují veličiny: globální sluneční radiace a teplota vzduchu (MRE = 11,08 %, KGE = 0,892). V obou případech se jedná o vzorce vzniklé z datové řady Hlasivo 2006–2018.

Výpočet výparu na základě vzorců vzniklých z delší datové sady odpovídá nejlépe při použití vzorce E15, který kombinuje teplotu vody a relativní vlhkost vzduchu (MRE = 13,24 %, KGE = 0,907) a vzorce E14, kombinující teplotu vody, relativní vlhkost vzduchu a teplotu vzduchu (MRE = 13,20 %, KGE = 0,857). Průběh výparu vypočteného podle vybraných vzorců je znázorněn na obr. 7.

Validace vzorců

Všechny vytvořené vzorce byly validovány na datové řadě Hlasivo 1999–2005. K dispozici byly všechny veličiny, které vstupují do odvozených vzorců. U globální sluneční radiace není datová řada kontinuální. Jedná se o sezonu 1999 a poté 2001–2005. Výsledky testování jsou uvedeny v tabulce 1, sloupec „1999–2005“. Průběh naměřeného a vypočteného výparu je zobrazen na obr. 8. Maximální a minimální hodnoty veličin uvádí tabulka 2.

Z výsledků vyplývá, že nejlepší shody vypočteného a naměřeného výparu na základě nejnižší hodnoty MRE je dosaženo při použití vzorce založeného na lineárním vztahu s globální sluneční radiací a teplotou vody (vzorec E3, MRE = 10,38 %, KGE = 0,905). Z hodnocení na základě KGE vyplývá, že nejlepší vzorec k výpočtu výparu je vztah založený na kombinaci teploty vody, relativní vlhkosti vzduchu a teploty vzduchu (vzorec E14, MRE = 11,51 %, KGE = 0,933).

Obecně lze říci, že z hodnocení na základě KGE se jako významná veličina vstupující do výpočtu výparu prokázala teplota hladiny vody. Přičemž, je vhodnější využívat vzorců z delší datové řady, jelikož jsou robustnější a mají širší rozsah platnosti, viz tabulka 2. Hodnota KGE u vzorců vycházejících z teploty vody se pohybuje mezi 0,85–0,93.

Tabulka 2. Maximální a minimální hodnoty veličin naměřené ve stanici Hlasivo (měsíční průměry)
Table 2. Maximum and minimum values, measured in the Hlasivo station (monthly averages)

Z hodnocení na základě MRE se jako nejvýznamnější veličina vstupující do vzorců prokázala globální sluneční radiace. U takovýchto vzorců se MRE pohybuje mezi 10,4–12,7 %. Vzorce využívající k výpočtu globální sluneční radiaci jsou k dispozici pouze z datové řady 2006–2018.

Všechny vzorce byly také aplikovány na datové řadě ze zrušené výparoměrné stanice Tišice u Neratovic, 163 m n. m. (1957–1974). V Tišicích byla rychlost větru ve 2 m měřena od roku 1959 a globální sluneční radiace zde nebyla měřena vůbec. Pro srovnání vypočteného výparu s naměřeným byly použity hodnoty ze srovnávacího výparoměru o stejné ploše jako v Hlasivu. Sezona pro měření výparu v Tišicích byla od dubna do října. Výpar byl počítán pouze pro rozsah hodnot platný pro rovnice odvozené z Hlasiva v období 1957–2018. Při ponechání minimálních hodnot se projevil rozsah platnosti vzorců, proto některé výpočty udávaly nereálné hodnoty.

Výsledky testování jsou uvedeny v tabulce 1, sloupec „Tišice“. Průběh výparu je zobrazen na obr. 9. Nejlepší shody vypočteného a naměřeného výparu na základě hodnoty MRE je dosaženo při použití vzorce E6, založeného na vztahu s teplotou vody a rychlosti větru (MRE = 18,8 %, KGE = 0,755). Z hodnocení na základě KGE vyplývá, že nejlepší vzorec k výpočtu výparu je vztah založený na jednoduché párové regresi s teplotou vzduchu (vzorec E8, MRE = 28,2 %, KGE = 0,756).

Obr. 7. Průběh naměřeného (černá barva) a vypočteného výparu pro roky 2006–2018
Fig. 7. Measured (black color) and calculated evaporation for years 2006–2018
Obr. 8. Průběh naměřeného výparu (černá barva) a vypočteného výparu pro roky 1999–2005
Fig. 8. Measured evaporation (black color) and calculated evaporation for years 1999–2005
Obr. 9. Průběh naměřeného výparu (černá barva) a vypočteného výparu pro stanici Tišice
Fig. 9. Measured evaporation (black color) and calculated evaporation for Tišice station

Obecně lze výsledky interpretovat tak, že rychlost větru je významnou veličinou, která zpřesňuje výpočet výparu. Při absenci měření rychlosti větru je vždy lepší použít vzorce vzniklé z delší datové řady, jelikož vykazují vyšší shodu na základě KGE. Dále bylo prokázáno, že jednoduchá párová regrese s teplotou vzduchu, nebo vody je pro výpočet výparu pro stanici Tišice přesnější, než vícenásobné regrese kombinující relativní vlhkost vzduchu.

Závěr

Všechny regresní vztahy pro výpočet výparu byly odvozeny na základě dat měřených pouze od května do října. Obor platnosti těchto vztahů je definován rozsahem hodnot uvedených v tabulce 2. Vytvořené vzorce byly validovány na datové řadě Hlasivo 1999–2005 a ověřené na datech ze stanice Tišice 1957–1974.

Pro výpočet výparu ve stanici Hlasivo jsou stěžejní vzorce, které obsahují globální sluneční radiaci, jež vykazují nejnižší MRE, konkrétně vzorec E3. Další stěžejní veličinou je teplota hladiny vody ve výparoměru, především v kombinaci s dalšími meteorologickými veličinami, které daný výpočet zpřesňují. Velmi dobře vychází vícenásobná regrese teploty hladiny vody s relativní vlhkostí vzduchu a teplotou vzduchu (vzorec E14), popř. teplota hladiny vody s relativní vlhkostí vzduchu a rychlostí větru (vzorec E5).

Pro výpočet výparu pro stanici Tišice je vhodné využít vzorce z delší datové sady, zakládající se na jednoduché párové regresi s teplotou vody (vzorec E10), anebo vzduchu (vzorec E8), popř. vzorce kombinující teplotu vody a rychlost větru (vzorec E6). Vhodnost využití globální sluneční radiace nebylo možné testovat.

Volba vzorců pro výpočet výparu závisí na dostupnosti jednotlivých meteorologických veličin, přičemž je nutné ověřit i rozsah platnosti jednotlivých vzorců.

Pro zpřesnění výpočtů je nutné vzorce validovat na více datových sadách z různých lokalit. Následně vytvořit sady vzorců, které budou využitelné pro lokality s podobnými geografickými charakteristikami. Dá se předpokládat, že vzorce ověřené na stanici Tišice jsou již nyní použitelné pro jiné lokality, avšak uživatel musí počítat s chybou 20–30 %.

V současné době je řešen projekt TJ01000196 Vytvoření softwaru pro výpočet výparu z vodní hladiny pro podmínky ČR, jež má za cíl vytvořit vztahy pro výpočet výparu z vodní hladiny platné na celé území ČR. Řešení bude vycházet z pozorování výparu ve stanici Hlasivo a vybraných výparoměrných stanic ČHMÚ.

Poděkování

Článek vznikl na základě výzkumu prováděného v rámci projektu Technologické agentury ČR TJ01000196 Vytvoření softwaru pro výpočet výparu z vodní hladiny pro podmínky ČR v rámci programu Zéta.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

Vliv výparu z vodní hladiny na celkovou hydrologickou bilanci povodí může být značný, a to především v letech s nízkými srážkovými úhrny. Na povodích s významným zastoupením vodních ploch se vlivem oteplování jeho význam zvyšuje. V příspěvku je vyčíslena ztráta vody výparem z rybniční soustavy jižních Čech s dopady na celkový odtok z povodí Lužnice. Je také zmíněn vliv výparu z jezer vzniklých hydrickými rekultivacemi území zasažených povrchovou těžbou v severních Čechách.

Úvod

Průběh počasí v posledních letech, zejména v letech 2014 až 2018, kdy se vyskytují vysoké teploty vzduchu a nízké celkové srážkové úhrny, je vhodným důvodem pro vyhodnocení vlivu zvyšujícího se výparu z vodní hladiny na celkový odtok z povodí.

V popředí zájmu je klimatická změna, jejíž dopady mají dalekosáhlý vliv na různé oblasti lidských činností. Vodní hospodářství, jež je v ČR výlučně závislé na srážkových vodách, je z tohoto hlediska dopady klimatické změny významně ohroženo a může být citelně zasaženo. Aktuálně se jako největší problém jeví zvyšující se teplota vzduchu, jež má za následek zvyšování územního výparu a výparu z vodních ploch. Tyto ztráty vody z hydrologického systému nejsou dostatečně nahrazeny srážkovými úhrny, jež jsou na území ČR nerovnoměrně rozloženy, a tím pádem se v ČR vyskytují oblasti, kde celkový výpar převyšuje srážky a dochází k projevům sucha (např. [1, 2]). Na extrémní projevy klimatické změny je zapotřebí reagovat za pomoci navrhování adaptačních opatření, jež dokáží negativní dopady klimatické změny zmírnit, nebo jim zabránit.

V článku je popsán vliv výparu z vodní plochy na povodí Lužnice po uzávěrový profil Bechyně. Na tomto území se nachází nejvýznamnější rybniční soustavy v ČR. Vyhodnocení suchých let s extrémně nízkými úhrny srážek 2015 a 2018 Českým hydrometeorologickým ústavem (ČHMÚ) [3] dává důležitý podklad pro zamyšlení se nad navrhováním malých vodních nádrží a jejich lokalizaci. Ty mohou při využití pro rybochovné potřeby a špatným umístěním zhoršovat celkovou hydrologickou situaci na povodí. V závěru jsou v příspěvku uvedeny hlavní výsledky studie VÚV TGM, jež se mj. zabývala určením výparu z vodní hladiny jezera Most. Problematika výparu z vodní hladiny je v souvislosti se zatápěním jam po povrchové těžbě vzhledem k charakteru počasí v posledních letech vysoce aktuální. Zejména se řeší vhodnost hydrických rekultivací u neprůtočných jezer, tam kde je výpar vyšší než srážkové úhrny.

Data a metody

Zájmové oblasti

Pro popsání vlivu rybniční soustavy na celkový odtok z povodí bylo vybráno povodí Lužnice po profil Bechyně (obr. 1), které je typické vysokým zastoupením vodních ploch na svém území. Nachází se zde rybniční soustavy jižních Čech, jež svou plochou zaujímají 82,64 km2, z celkové plochy povodí 4 055 km2. Podíl vodních ploch na celkovém území je přibližně 2 %. Rybníky jsou většinou využívané k umělému chovu ryb. Ne všechny rybníky jsou propojeny s říční soustavou, nicméně prezentované výsledky výpočtu výparu mají spíše informativní charakter a jsou uvedeny pro řádovou představu vlivu výparu z vodních ploch na celkový odtok z povodí během suchých období. Dlouhodobý průměr teploty vzduchu na povodí Lužnice je 7,5–8 °C, dlouhodobé roční srážkové úhrny 600–650 mm [5].

Obr. 1. Zájmová oblast povodí Lužnice po profil Bechyně, výparoměrná a meteorologické stanice (nahoře: srážkové úhrny, dole: průměrná teplota vzduchu)
Fig. 1. Lužnice catchment (Bechyně), evaporation and meteorological stations
(above: map of precipitation, down: map of average air temperature)

Druhou zájmovou lokalitou je jezero Most, vzniklé zatopením bývalého povrchového Dolu Ležáky sloužícího do roku 1999 k těžbě hnědého uhlí. Jezero má plochu 311 ha a objem vody přibližně 70 mil. m3. Kompletně napuštěno bylo v roce 2014. Dlouhodobý průměr teploty vzduchu na území jezera Most je 8,5–9 °C, dlouhodobé roční srážkové úhrny 500–550 mm [5].

Hlavním zdrojem dat pro odvozování empirických vztahů pro výpočet výparu z vodní hladiny je výparoměrná stanice Hlasivo u Tábora.

Výparoměrná stanice Hlasivo

Pozorování výparu z vodní hladiny probíhá ve výparoměrné stanici Hlasivo u Tábora od roku 1957, poskytuje tedy dostatečně dlouhou řadu měřeného výparu z vodní hladiny (obr. 2) společně s dalšími meteorologickými veličinami (teplota vzduchu, relativní vlhkost vzduchu, teplota půdy v různých hloubkách, rychlost a směr větru, úhrn a intenzita srážek, globální sluneční radiace, teplota vody ve výparoměrech). Pozorování ostatních meteorologických veličin společně s výparem dovoluje odvozování empirických vztahů, jež slouží pro výpočet výparu z vodní hladiny i v jiných oblastech ČR. Na obr. 2 lze pozorovat nárůst průměrného denního výparu z vodní hladiny cca o 0,5 mm/den v posledních letech, to představuje zvýšení výparu z vodní hladiny ve vegetačním období téměř o 100 mm (pro představu na plochu jezera Most se jedná navýšení o cca 300 tis. m3/rok).

Obr. 2. Průměrný denní výpar v sezoně květen až říjen v letech 1957–2018
Fig. 2. Mean daily evaporation in season May–October in 1957–2018

Dlouhodobý průměr teploty vzduchu je 7,5–8 °C, dlouhodobé roční srážkové úhrny 550–600 mm [5].

Výpar se měří obvykle v období od dubna (května) do října, kdy se teplota pohybuje většinou nad bodem mrazu a nedochází k zamrzání výparoměrného zařízení. Ve stanici Hlasivo se po mnohaletých zkušenostech omezila měřící perioda na měsíce květen až říjen.

Pro výpočet výparu na vodních plochách na povodí Lužnice byl použit nejjednodušší empirický vztah, jenž vyžaduje pouze měřené hodnoty teploty vzduchu. Tento vzorec (uveden níže) byl odvozen na základě závislosti pozorovaného výparu a teploty vzduchu ve stanici Hlasivo za období 1957–2018. Vzorce s využitím globální sluneční radiace, teploty vody, případně jejich kombinace, dávají přesnější výsledky, nicméně tyto měřené veličiny jsme neměli k dispozici a účelem bylo poskytnout přibližný odhad, pro který nám vztah vyhovuje. Odvození empirických vztahů pro výpočet výparu z vodní hladiny je uvedeno v průběžné zprávě projektu TJ01000196 Vytvoření software pro výpočet výparu z vodní hladiny pro podmínky ČR [4]. Odvozený vzorec je:

kde VVH je výpar z vodní hladiny [mm/měsíc],
Tvzd průměrná měsíční teplota vzduchu [°C].

Použitá data

Průběh pozorovaného odtoku a celkových srážek ve vodoměrné stanici Bechyně na Lužnici byl převzat ze zprávy ČHMÚ Sucho v roce 2018 [3]. Ve zprávě je uveden hydrogram průměrných denních průtoků za období duben až říjen 2018 a porovnán s rokem 2015. Tyto dva roky byly extrémní z hlediska nízkých úhrnů srážek, jejich distribucí v průběhu roku a navíc rok 2018 byl nejteplejším rokem na území ČR zaznamenaným v období od roku 1961.

Obrázek 3 ukazuje bilanci srážek a potenciální evapotranspirace, kdy v roce 2018 (duben až září) byly téměř na celém území ČR srážky podstatně nižší.

Obr. 3. Rozdíl sumy srážek a potenciální evapotranspirace travního porostu v mm za duben až září 2018 [3]
Fig. 3. Difference rainfall-potential evapotranspiration in mm (April–September 2018) [3]

Celkové rozložení dlouhodobých úhrnů srážek na ploše povodí a v okolí bylo získáno z map v Atlasu podnebí Česka od kolektivu autorů z ČHMÚ [5]. Obrázky 7, 89 byly sestrojeny na základě dat ze tří klimatických stanic (Bechyně, Třeboň-Lužnice a Ševětín-Mazelov).

Pro výpočty výparu na jezeře Most byly k dispozici měřené hodnoty výparu z plovoucího výparoměru na jezeře spolu s dalšími měřenými klimatickými veličinami od Palivového kombinátu Ústí, s. p., dále byla k dispozici klimatická data (srážkové úhrny, teplota vzduchu, rychlost větru) z nedaleké stanice ČHMÚ Kopisty.

Znázorněné dva mapové listy (obr. 4 a 5) zachycující klimatologickou vodní bilanci (rozdíl mezi ročním úhrnem srážek a referenční evapotranspirací) pro kalendářní rok pro současné (1981–2015) klimatické podmínky a podmínky očekávané v období 2021–2040 na základě odhadu pěti globálních cirkulačních modelů. Ty reprezentují jak pomyslný střed rozsahu změn teplot a úhrnů srážek (IPSL), tak modely předpokládající spíše mírný nárůst srážek (CNMR a MRI), resp. pokles srážek (HadGEM, BNU) ve vegetačním období a liší se i mírou nárůstu teplot. Modely HadGEM a CNMR zastupují modely s větším nárůstem teploty a modely MRI a BNU spíše s menším nárůstem teplot. Na prvním obrázku je zachycena vláhová bilance pro běžný rok (medián) a na druhém pro tzv. 10leté sucho (10% percentil). Z map je zřejmé, kde se nacházejí oblasti, které jsou bilančně deficitní. Odhad vývoje klimatu naznačuje prohlubující se vodní deficit pro všech pět globálních cirkulačních modelů a zvýšení deficitu vláhové bilance na většině území jak v běžném roce, tak v případě 10letého sucha. Výsledky vychází z Generelu vodního hospodářství krajiny ČR [6].

Obr. 4. Vláhová bilance za období leden–prosinec pro běžný rok pro současné klimatické podmínky (1981–2015) a očekávané v období 2021–2040 pro 5 GCM modelů [6]
Fig. 4. Average moister balance for period from January to December for current climatic conditions (1981–2015) and for predictions of 5 GCM models for the period 2021–2040 [6]
Obr. 5. Vláhová bilance za období leden–prosinec pro 10leté sucho pro současné klimatické podmínky (1981–2015) a očekávané v období 2021–2040 pro 5 GCM modelů [6]
Fig. 5. Moisture balance in a 10 year drought for the period from January to December for current climate conditions (1981–2015) and for predictions of 5 GCM models for the period 2021–2040 [6]

Výsledky

Povodí Lužnice

Vliv rybniční soustavy na zvýšení srážek

První řešenou úlohou bylo posoudit, jestli rybniční soustava zvětšuje srážky a do jaké míry. Jde o efekt takzvaného malého oběhu vody.

Na mapě průměrného ročního srážkového úhrnu srážek (obr. 1) není patrné, že by se přítomnost vodních ploch v povodí Lužnice projevila zvětšením srážek v jejich okolí. Účinek vodních ploch na lokální zvýšení srážek je viditelný z obr. 6, kde je znázorněn průměrný roční počet srážkových dní s úhrnem vyšším než 0,1 mm. Nicméně tato skutečnost již není viditelná na mapě průměrného ročního počtu srážkových dní s úhrnem vyšším než 1 mm (obr. 10).

Obr. 6. Průměrný roční počet srážkových dní s úhrnem vyšším než 0,1 mm [5]
Fig. 6. Mean annual number of days with rain higher than 0.1 mm [5]

Na základě výše uvedených skutečností lze konstatovat, že účinkem vodních ploch v povodí Lužnice je zvětšení počtu srážek jen do velikosti 0,1 mm. Značná část srážek velikosti do 0,1 mm je patrně tvořena usazenými srážkami, které v suchých obdobích prospívají vegetaci. Rozdíl počtu dní se srážkami do 0,1 mm v okolí rybniční soustavy od okolního území je přibližně 50 dní. Roční zvýšení srážek je tedy cca 5 mm. Z hlediska celkového ročního úhrnu je to méně než 1 %, což je v hydrologické bilanci území zanedbatelné. Podle [7] se z výparu nad pevninou do tvorby srážek zapojí v pásu dlouhém 500 km 8,8 %. Při odhadnuté šíři pásu, ve kterém se srážka z rybniční soustavy v povodí Lužnice uplatňuje hodnotou 20 km, by voda vypařená z rybníků zvětšila srážky v území 20 × 500 km o 0,06 mm/měsíc. Tento fakt potvrzuje i graf na obr. 7, který porovnává četnosti srážkových úhrnů s daným úhrnem (jedná se o vyhlazený histogram), pro dvě meteorologické stanice nacházející se v rybniční soustavě a jednu mimo ni (viz obr. 1, tabulka 1). Na grafu je možné pozorovat rozdíl četností nižších denních srážkových úhrnů, kdy stanice Ševětín a Třeboň vykazují vyšší počet dnů se srážkovým úhrnem. V tabulce 1 jsou uvedeny počty dní v roce se srážkovým úhrnem pro jednotlivá období. Průměrný počet dní se srážkou větší než 0,1 mm za období 1961–2016 je u stanic nacházejících se v rybniční soustavě 165, o 20 více než ve stanici Bechyně. Obrázek 8 reprezentuje časový vývoj v počtu dní se srážkovým úhrnem. Je zřejmé a zajímavé, že tento počet dní v posledních letech roste, a to právě u srážky s nízkým úhrnem (obr. 9).

Obr. 7. Výskyt srážkových úhrnů od 0,1 mm (včetně) do 5 mm pro jednotlivé stanice
Fig. 7. Occurrence of precipitation amounts from 0.1 mm (inclusive) to 5 mm for selected stations
Obr. 8. Počet dní se srážkovým úhrnem větším než 0,1 mm včetně v jednotlivých letech (křivka je vyhlazena metodou loess); barevný pás značí interval spolehlivosti na 0,95
Fig. 8. Number of days with total precipitation higher than 0.1 mm inclusive (the curve is smoothed by loess method); color belt represents confidence interval level 0.95
Obr. 9. Počet dní se srážkovým úhrnem větším než 0,1 mm a menším než 0,2 mm včetně v jednotlivých letech (křivka je vyhlazena metodou loess); barevný pás značí interval spolehlivosti na 0,95
Fig. 9. Number of days with total precipitation higher than 0.1 mm and less than 0.2 mm inclusive (the curve is smoothed by loess method); color belt represents confidence interval level 0.95

 

Obr. 10. Průměrný roční počet srážkových dní s úhrnem vyšším než 1 mm [5]
Fig. 10. Mean annual number of days with rain higher than 1 mm [5]

Vliv výparu na celkový odtok z povodí v období sucha

Na obr. 11 jsou uvedeny hydrogramy průměrných denních průtoků na Lužnici v profilu Bechyně pro roky 2015 a 2018. Z průběhu je možné vypozorovat, že průběh denních průtoků byl v období od dubna do listopadu velice podobný, v období od půlky července až do konce září průměrné denní průtoky nedosahovaly ani hodnoty Q364 v obou zmiňovaných rocích.

Tabulka 1. Počet dní se srážkovým úhrnem větším než 0,1 mm včetně
Table 1. Number of days with a total precipitation higher than 0.1 mm (inclusive)

Pro vyčíslení vlivu výparu z vodních ploch na povodí Lužnice byl na základě průměrných měsíčních teplot vzduchu z výparoměrné stanice Hlasivo spočítán průměrný výpar, od kterého byly dále odečteny průměrné srážky. Tato průměrná ztráta vody výparem byla na základě celkové plochy vodních ploch na povodí (82,64 km2) převedena na průtok v jednotkách m3/s (obr. 12). Z grafu je patrné, že vliv výparu z vodních ploch na povodí Lužnice značnou část vegetační sezony od května do září převyšuje v profilu Bechyně m-denní průtok Q364 (1,78 m3/s), v maximech dosahuje dokonce hodnot Q355 (2,91 m3/s).

Obr. 11. Hydrogram průměrných denních průtoků na Lužnici v profilu Bechyně [3]
Fig. 11. Daily mean runoff (Lužnice, Bechyně) [3]
Obr. 12. Výpar z celkové plochy rybníků v povodí Lužnice nad Bechyní redukovaný o srážky a převedený do měřítka průtoků v porovnání s Q355 a Q364
Fig. 12. The evaporation of the total area of the ponds in the Lužnice catchment, reduced by precipitation and converted into a flow rate compared to Q355 and Q364

Vliv výparu z vodní hladiny na ztrátu vody z jezera Most

Podle mapy z Atlasu podnebí Česka [5] je v lokalitě jezera Most dlouhodobý průměrný roční úhrn srážek mezi 450 až 550 mm a dlouhodobý průměrný roční výpar z vodní hladiny v pásmu 600 až 650 mm. Pokud od sebe odečteme průměrné hodnoty z těchto rozmezí, dostaneme 625 – 500 = 125 mm, což způsobuje dlouhodobý průměrný roční pokles hladiny o 12,5 cm. Podle mapy dlouhodobé roční vláhové bilance (půdní) je průměrný roční deficit 200 mm. V případě suchých a teplých let, což je případ posledních roků, jsou srážky podstatně nižší a výpar z vodní hladiny vyšší, vodní bilance je tedy více deficitní. Na základě pozorovaných srážkových úhrnů od roku 1961 a výparu z vodní hladiny vypočteného na základě pozorované teploty vzduchu se roční deficit srážky – výpar pohybuje v posledních letech okolo hodnoty -300 mm/rok, jak je patrné z obr. 13.

Obr. 13. Rozdíl srážky – výpar pro období 1961–2017 na jezeře Most (tečkovaně 5letý klouzavý průměr)
Fig. 13. Difference rainfall – evaporation in the period 1961–2017 in the area Lake Most (dotted 5-year moving average)

Z porovnání pozorovaných hodnot výparu plovoucím výparoměrem na jezeře Most a dat z výparoměrné stanice Hlasivo (obr. 14) pro období 13. 7. 2017 (začátek místního pozorování) až 31. 10. 2017 je vidět vysoká míra shody v letních měsících a vyšší výpar z vodní hladiny jezera Most v měsících září a říjen. Tento rozdíl je způsobený rozdílem teploty vody, kdy si jezero drží vyšší teplotu než malý výparoměr, který na změny teploty vzduchu reaguje téměř okamžitě [8]. Navíc výpar z jezera je více ovlivněn rychlostí větru.

V letech 2016 a 2017 byl na lokalitě jezera Most vypočítán výpar z vodní hladiny v rozmezí 700–900 mm za rok. V období let 1961 až 2017 docházelo ke zvyšování průměrné teploty vzduchu s průměrným gradientem 0,378 °C za 10 let, což mělo za následek zvyšování průměrného výparu z vodní hladiny a zvyšování deficitu srážky – výpar. Nárůst teploty vzduchu pro oblast jezera Most do roku 2055 se očekává v rozmezí 0,27–0,37 za 10 let, roční srážkové úhrny zůstanou spíše stejné, lze proto očekávat další zvyšování vláhového deficitu ve prospěch ztrát vody. Tyto výsledky jsou převzaty z výzkumné zprávy Beran a kol. [8]. Pro představu lze uvést, že zvýšení průměrného denního výparu o 1 mm se rovná zvýšení úbytku vody na ploše jezera o přibližně 3 000 m3 vody za jeden den.

Obr. 14. Porovnání pozorovaného výparu z plovoucího výparoměru na jezeře Most a ze stanice Hlasivo
Fig. 14. Comparison of observed evaporation from floating evaporator on Lake Most and from Hlasivo station

Závěr

Pokud malé vodní nádrže nebudou určeny pro nadlepšování průtoků v obdobích hydrologického sucha, což neumožňuje jejich využití k intenzivnímu chovu ryb, bude jejich efekt na odtok z povodí závislý na tom, zda v období sucha srážky, které na hladinu spadnou, jsou větší než výpar z hladiny. V opačném případě, tj. obvykle, rybníky v období sucha odtok z povodí vlivem intenzivního výparu zmenšují. Významný vliv na zvýšení srážek v bezprostředním okolí nebyl prokázán. Vliv výparu z vodních ploch na povodí Lužnice na celkový odtok z povodí je vlivem vysokého zastoupení vodních ploch značný. V letních měsících dosahuje ztráta vody výparem hodnoty 3 m3/s, což se v profilu Bechyně rovná průtoku Q355. Pozitivní vliv na mikroklima a estetické funkce krajiny nebyly v rámci příspěvku řešeny.

Pro zajímavost, byly vyhodnoceny měřené hodnoty výparu z výparoměrné stanice v Praze-Podbabě za období 28. 3.–28. 4. 2019, kdy byla průměrná teplota vzduchu 11 °C a spadlo pouhých 9 mm srážek. Za toto období se vypařilo 56 mm, což v případě podobného průběhu počasí v dalších měsících může mít za následek další rekordní rok z pohledu ztrát vody výparem.

I přes nejistoty spojené s modelováním klimatu v budoucích časových horizontech lze, na základě dosavadního vývoje klimatu ČR v posledních letech, jednoznačně potvrdit zvyšování průměrné roční teploty vzduchu, což má vzhledem ke stagnující velikosti srážkových úhrnů významný vliv na výslednou bilanci výpar-srážkový úhrn. Při plánování hydrických rekultivací na územích po povrchové těžbě je třeba s těmito fakty počítat, jelikož ztráty vody výparem jsou na velkých vodních plochách značné.

Poděkování

Příspěvek byl prezentován na konferenci Rybníky 2019 (13. 6. 2019–14. 6. 2019, Praha). Problematika jezera Most byla řešena v rámci výzkumného úkolu pro objednatele Palivový kombinát Ústí, s. p. (obj. OV-13.65.00-18-0460). Výsledky studie byly prezentovány na konferenci SMART REGION FÓRUM Ústeckého kraje SMART VODA (25. 4. 2019 Chomutov).

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

Příspěvek se zabývá dopadem technického zasněžování na vybrané toky na území Krkonoš z pohledu změn v průtocích, z hlediska interakce možného znečištění přírodního prostředí z toků a opačně, a rozdílů mezi přírodním sněhem a sněhem ležícím na sjezdovce z hlediska hustoty sněhu a s tím souvisejícím odlišným odtokovým vlastnostem.

Úvod

Následující příspěvek analyzuje dopad technického zasněžování na vybrané toky v Krkonoších z pohledu změn v průtocích, z hlediska interakce možného znečištění přírodního prostředí z toků a opačně a rozdílů mezi přírodním sněhem a sněhem ležícím na sjezdovce z hlediska hustoty sněhu a souvisejících odlišných odtokových vlastností.

Problematika hodnocení dopadu odběrů vody pro technické zasněžování na průtoky vodních toků nebyla prozatím na území České republiky komplexně řešena. Pokud byla tematika řešena, tak pouze z hlediska vlivu na konkrétní profil (z něhož by se měla voda pro technické zasněžování odebírat) v rámci povolovacího řízení. Pro každý z těchto odběrných profilů je vodoprávním úřadem vydáno povolení pro nakládání s vodou. Povolení od vodoprávního úřadu obsahuje mj. údaje o velikosti minimálního zůstatkového průtoku, maximálního povoleného denního odběru vody, maximálního povoleného měsíčního odběru vody a maximálního povoleného ročního odběru vody. Těmito limity by se měli jednotliví odběratelé řídit.

Podrobnější analýza porovnání kumulativního vlivu více odběrů na jednotlivých povodích nebyla známa. V roce 2009 byla na základě požadavku Správy KRNAP zpracována pilotní studie o vlivu technického zasněžování na průtoky dílčích povodí Labe, Úpy a Jizery vzhledem k teoretickým závěrovým profilům v místech odtoku těchto tří toků z území Krkonošského národního parku a jeho ochranného pásma [1]. Byl počítán maximální kumulativní vliv ze všech povolených odběrů vody pro technické zasněžování. Za běžných podmínek nebyl shledán podstatný vliv.

První pravidelná terénní měření, z nichž by se dal vypozorovat vliv odběrů vody pro technické zasněžování na vodní toky, byla zahájena v zimě 2011/2012 na Zeleném a Vlčím potoce v Peci pod Sněžkou pod odběrnými profily pro technické zasněžování. Na těchto profilech byl vliv technického zasněžování na průtoky patrný. Jednalo se ale pouze o dvě bodová měření v antropogenně ovlivněném prostředí s více vlivy, na základě nichž nebylo možno objektivně zobecnit získané poznatky.

Proto byl inicializován vznik komplexnějšího projektu, který by se problematikou zabýval. Technologickou agenturou ČR bylo v projektu Epsilon podpořeno řešení projektu s názvem Podpora dlouhodobého plánování v oblasti vodního hospodářství na území Krkonošského národního parku s důrazem na řešení problematiky vlivu technického zasněžování na pokles průtoků s cílem zvýšit dlouhodobou efektivitu ochrany přírody a krajiny (označení TH02030080). Projekt se zabývá problematikou vlivu dopadů technického zasněžování na vodní toky velmi komplexně – od vytvoření měřicí sítě pro sledování dopadů technického zasněžování na vodní toky na 22 profilech na území Krkonoš, přes komplexní zhodnocení vlivu technického zasněžování na změnu průtoků v tocích, srovnání těchto dopadů s ostatními vlivy, návrh opatření na eliminaci negativních dopadů, včetně vytvoření metodiky pro povolování odběrů vody pro technické zasněžování, tak aby tyto odběry vody byly spravedlivé ke všem odběratelům a bylo zajištěno trvale udržitelné hospodaření s vodou, které zajistí odběry vody pro všechny potenciální odběratele a zároveň nebude narušena ekologická rovnováha v toku. Měla by být vytvořena i mapa ovlivnění území Krkonoš technickým zasněžováním a jinými odběry. Kromě samotného pozorování dopadů v terénu probíhá i matematické modelování dopadů. Výsledky tohoto projektu by měly díky nezávislým měřením ukázat, zda skutečně odběry vody pro technické zasněžování přispívají významně ke snížení hladiny v tocích, nebo naopak zda se jedná hlavně o nepodložené domněnky odpůrců technického zasněžování.

Následující příspěvek představí vybrané části z počáteční fáze probíhajícího výzkumu. V úvodu bude ukázán na výsledcích pozorování možný dopad vlivu odběrů vody pro technické zasněžování na změnu průtoků. Následně je prezentován doplňkový výzkum možné vzájemné interakce odběru vody ze znečištěného toku a přírodního prostředí či rozdíly mezi směsí technického a přírodního sněhu na sjezdovce a přírodního sněhu mimo sjezdovku.

Literatura zabývající se problematikou technického zasněžování a tematikou sněhu se věnuje zejména dopadům klimatickým změn na možnosti technického zasněžování [např. 1–6]. Další skupinu tvoří studie zachycující ekonomický přínos lyžování pro daný region [např. 3, 7, 8]. Velké množství studií zkoumá dopady technického zasněžování na ekosystémy (rostliny a živočichy) [podrobná rešerše v 9, dále např. 10–12], světelné znečištění [13], popř. lze nalézt úkoly snažící se nějakým způsobem spočítat neznámé množství vody používané pro technické zasněžování [např. 1, 2, 4, 14–16]. Do další skupiny projektů je možno zařadit úkoly související s výzkumem sněhu – jeho vlastnostem, hydrologickému režimu, modelováním výšky sněhové pokrývky, lavinám apod. [např. 17–22]. Zvláštní skupinu tvoří souhrnné studie ekologických organizací poukazující na negativní dopady technického zasněžování [23, 24].

Vybrané lokality, metodika měření průtoků

Na území Krkonošského národního parku a jeho ochranného pásma se odebírá voda pro technické zasněžování celkem na 48 místech. Pro studium dopadů vlivu technického zasněžování na změnu průtoků byly vybrány profily, které leží na menších a středně velkých tocích (do mediánu průtoku 0,2 m3/s), protéká v nich voda po celý rok a je možno měřit průtoky nad i pod profilem, z něhož se odebírá voda pro technické zasněžování. Na základě těchto kritérií bylo vybráno 22 pozorovacích profilů (obr. 1). Profily se nacházejí na celém území Krkonoš v různých fyzicko-geografických podmínkách. Porovnávány jsou i dopady ostatních antropogenních činností.

Obr. 1. Vybraná povodí pro sledování dopadů technického zasněžování
Fig. 1. Selected river basins for monitoring the impact of snowmaking

Pro prezentaci v tomto příspěvku byla vybrána data ze 14 hlavních profilů, z nichž jsou k dispozici spolehlivá data. Jsou na nich instalovány hladinoměry od firmy Fiedler s online přenosem dat a měřením výšek hladin po 5 minutách. Vyhodnocena data jsou z období mezi 1. prosincem 2017 a 23. dubnem 2019. Pro jednoznačné označení profilů v dalším textu je užit název toku a pořadové číslo profilu v pořadí od pramene (např. pozorovací profil na Svatopetrském potoce ve Špindlerové Mlýně umístěný nad odběrem vody u sjezdovky Stoh má označení Svatopetrský 1).

Měření průtoků probíhá průběžně během celého roku při různých vodních stavech. Na základě měrné křivky využívající závislosti získaných bodových hodnot z křivky kontinuálně sledované výšky hladiny toku a naměřenými průtoky v rámci terénních měření byly odvozeny kontinuální hodnoty průtoků, jež byly dále analyzovány. Měrné křivky závislosti naměřených průtoků a výšky hladin toku jsou průběžně zpřesňovány. Díky tomu může docházet u hodnot kontinuálně odvozených průtoků v čase k mírným změnám (drobnému posunu hodnot odvozených průtoků). V případě, že se hodnoty průtoků v tocích u odvozených křivek průtoků pohybují těsně kolem hodnoty minimálního zůstatkového průtoku a probíhá odběr vody, nelze s ohledem na tuto možnou nepřesnost objektivně posoudit, zda byl odběr vody v souladu s vydaným povolením, či zda eventuálně mohl být překročen povolený limit pro odběr vody.

Dopad technického zasněžování na změnu průtoků

Dopad na experimentální povodí

Měření na tocích byla zahájena v říjnu a listopadu 2017. Díky tomu jsou k dispozici data ze dvou zimních období – zimy 2017/2018, zimy 2018/2019 a léta 2018. Zima 2017/2018 byla běžnou zimou posledních let s ideálními podmínkami pro výzkum dopadů technického zasněžování na pokles průtoků – nebylo příliš teplo ani příliš zima. Jediným obdobím, kdy zamrzaly toky v Krkonoších, byl přelom února a března 2018. Následovaly suché léto a podzim, kdy byly zaznamenány na tocích v Krkonoších extrémně nízké průtoky, přičemž nízké průtoky (pod hranicí Q330d) přetrvávaly v Krkonoších do přelomu listopadu a prosince 2018. S ohledem na tuto skutečnost nebylo možno na řadě toků technicky zasněžovat. V prosinci došlo ke zlepšení – začalo sněžit. Díky oteplení sníh tál a došlo ke zvýšení průtoků, nicméně v porovnání se zimou 2017/2018 byly průtoky v krkonošských tocích menší. Na začátku ledna 2019 se situace obrátila a nasněžilo velké množství přírodního sněhu – např. na Labské Boudě bylo k 15. lednu 220 cm sněhu, na Sněžce 210 cm a v Peci pod Sněžkou 103 cm přírodního sněhu [25]. Díky dostatku přírodního sněhu nebylo potřeba sjezdovky technicky zasněžovat.

Obr. 2. Průběh průtoků od prosince 2017 do dubna 2019 na Svatopetrském potoce pod odběrem vody pro technické zasněžování ve Svatém Petru ve Špindlerově Mlýně (s ohledem na zachycení vývoje průběhu nejmenších hodnot v grafu zobrazeny pouze hodnoty průtoků nižší než 0,35 m3/s)
Fig. 2. Running of discharges during the year at the Svatopetrský stream under water abstraction for snowmaking in Svatý Petr in Špindlerův Mlýn
Obr. 3. Příklad vlivu odběrů vody na průtoky středně velkého vodního toku za běžné zimy (Černohorský potok ve dnech 12. až 16. ledna 2018)
Fig. 3. An example of the effect of water abstraction on medium-sized streams during normal winters (Černohorský stream between 12th–16th January 2018)
Obr. 4. Odběry vody z 12. až 16. ledna 2018 na Černohorském potoce v kontextu s ostatními lednovými průtoky
Fig. 4. Water abstraction from 12th to 16th January 2018 at Černohorský stream in the context of other January discharges
Obr. 5. Příklad vlivu odběrů vody na průtoky středně velkého vodního toku v období nízkých průtoků – v době, kdy byl průtok pod hranicí minimálního zůstatkového průtoku pro odběry vody, tzn. období, v němž není povolen odběr vody (Černohorský potok v listopadu a začátkem prosince 2018)
Fig. 5. An example of the effect of water abstraction on medium-sized streams during small discharges – at a time when discharges were below the minimum residual flow for water abstraction, i.e. period in which water abstraction is not permitted (Černohorský stream in November and early December 2018)

V extrémních případech je odebíráno z vodního toku až 70 % objemu protékající vody. Zda se jedná o velké objemy vody, které mohou ohrozit vodní tok, či nikoliv, je potřeba hodnotit u každého toku zvlášť podle jeho hydrologických poměrů a výšky hladiny zůstatkového objemu. Jiná situace nastává, pokud se aktuální velikost průtoku blíží k hranici minimálního zůstatkového průtoku, jiná pokud překračuje hranici povodňových stupňů. V případě odběrů vody v období minimálních průtoků je jakýkoliv odběr vody nežádoucí a může významně poškodit ekosystém toku, naopak při odběrech vody během povodňových stavů se může docílit zmírnění negativního vlivu rozlivu povodňové vody.

Ke správnému zhodnocení dopadu vlivu technického zasněžování na průtoky v tocích je zapotřebí znát jejich roční průběh a situaci, za níž se voda odebírá. Krkonošské toky mají největší průtoky buď na jaře nebo v zimě a nejnižší na podzim nebo v létě (obr. 2). Z pohledu hodnocení vlivu dopadu je proto ideální porovnat zimní průtoky i s průtoky v letním období.

V případě běžné zimy (jako byla zima 2017/2018), kdy se střídají chladnější období s oblevami a dlouhodobě nemrzne, mají toky dostatek vody. Ve většině případů i v době technického zasněžování protéká korytem toku více vody než v letním a podzimním období. Je to dobře patrné z podrobné analýzy variability denních hodnot průtoků během roku a srovnání průtoků v období, kdy se typicky může zasněžovat (měsíce prosinec až únor) a období, kdy se nezasněžuje, resp. byly v roce 2018 naměřeny nejmenší průtoky (měsíce červen až září). Na polovině profilů (8 ze 14 – profily Černý 1, Černohorský 1, Vlčí 2, přítok Huťského potoka, Huťský 6 a na všech profilech na Svatopetrském potoce) byla zimní minima vyšší než medián průtoků v letním období, přičemž přítok Huťského potoka, z něhož se i zasněžuje, je potok, který má ze sledovaných toků nejmenší roční medián průtoku. Obdobně se odebírá voda pro technické zasněžování i z Vlčího potoka a Svatopetrského potoka. Na ostatních profilech byly mediány letních průtoků vyšší než zimní minimum, avšak vždy nižší než hodnota Q330d pro letní období.

Na začátku zimy 2018/2019 (měsíce listopad a prosinec) vrcholilo hydrologické sucho z předchozího období. Z tohoto důvodu byly měřeny na sledovaných tocích nízké průtoky, při kterých nebylo vhodné odebírat vodu z toků (nejen pro účely technického zasněžování). Byly zaznamenány odběry vody ze Zeleného, Vlčího, Černohorského a Svatopetrského potoka. Naopak na Černém potoce nebyly zaregistrovány žádné odběry.

Ukázky příkladů dopadu technického zasněžování na průtoky vybraných toků jsou zobrazeny na obr. 28. Na obr. 2 je ukázán celoroční průběh průtoků na Svatopetrském potoce (potok se středně velkým průtokem, medián průtoku 0,17 m3/s). Na obr. 3 je zobrazen podrobnější pohled na jeden z typických odběrů vody pro technické zasněžování v běžné zimě (na Černohorském potoce). Na obr. 4 je dán tento odběr (z obr. 3) do souvislosti s dalšími průtoky v měsíci lednu. Je zde vidět, že přestože je odebíráno i 27 % objemu vody, přírodní kolísání hladiny toku je významnější. Daleko významnější pro Černohorský potok byly odběry vody z listopadu 2018, které jsou zobrazeny na obr. 5. Již při letmém porovnání obr. 35 je patrné, že listopadové odběry vody (které byly realizovány v době nízkých průtoků a zároveň v období, kdy byl průtok na toku menší než povolený minimální zůstatkový průtok pro odběr vody, tzn. odběry vody by neměly být podle platných vydaných rozhodnutí realizovány) měly na Černohorský potok významnější dopad, kde odběry vody v kombinaci s velmi nízkými průtoky a podnulovými teplotami vzduchu mohly vést k vymrznutí koryta toku, nebo dokonce i k jeho vyschnutí.

Jiný pohled na odběry vody pro technické zasněžování ukazuje obr. 6. Zatímco na příkladu Černohorského potoka byl ukázán dopad na středně velké toky (kam se zařazuje většina z prezentovaných toků, medián průtoků Černohorského potoka je 0,03 m3/s), tak Černý potok patří k těm s menším průtokem (medián 0,02 m3/s). Rozdílný u obou potoků je i roční chod průtoků. Zatímco Černý potok má průtok vyrovnanější, tak u Černohorského potoka dochází k většímu rozptylu mezi hodnotami menších a větších průtoků.). Díky menšímu průtoku na Černém potoce mají odběry vody v místě odběru na kolísání průtoku výrazně větší dopad. Negativní dopad odběrů vody je u Černého potoka kompenzován dostatečnou dotací vody z okolních zdrojů, po proudu dochází k rychlému navýšení průtoku a relativně brzké minimalizaci vlivu odběru vody.

Změna dynamiky odtoku při tání sněhu nás také zajímala – na všech profilech bylo analyzováno, jaká část odtoku pochází z přírodního sněhu a jaká část z technického sněhu. S ohledem na krátkou dobu pozorování zatím nelze publikovat jednoznačné závěry, zda (o kolik a po jakou dobu) je dotace vody pocházející z tajícího technického sněhu pro nadlepšení průtoků vodních toků významná či nikoliv.

Obr. 6. Příklad vlivu odběrů vody na průtoky malého vodního toku za běžné zimy (Černý potok v lednu 2018)
Fig. 6. An example of the effect of water abstraction on small-sized streams during
normal winters (Černý stream in January 2018)
Obr. 7. Dopad antropogenní činnosti (vypouštění vod) v povodí Černého potoka; příklad vzestupu průtoků dne 19. 1. 2018 (poznámka: vzdálenost pozorovacího profilu nad a pod odběrovým místem 600 m)
Fig. 7. Impact of anthropogenic activity (discharge of water) in the Černý stream catchment area; example of increase of discharges on 19th January 2018
Obr. 8. Dopad antropogenní činnosti v povodí Zeleného potoka – odhrnování sněhu do vodního toku dne 16. 1. 2018, odběr vody pro technické zasněžování ve dnech 13. až 16. 1. 2018
Fig. 8. Impact of anthropogenic activity in the Zelený stream catchment area – snow removal into the stream on 16th January 2018, water abstraction for technical snowmaking from 13th to 16th January 2018

Byl sledován vliv i dalších antropogenních faktorů. V rámci měření bylo objeveno v Rokytnici nad Jizerou na Černém potoce periodické vypouštění vod, které probíhá během hlavní turistické sezony zpravidla dvakrát denně (viz obr. 7, dobře patrno i z obr. 6, vypouštění detekováno i na mírně zvýšených hodnotách v odebraném vzorku dne 20. 2. 2019 – viz tabulka 1 – a nepřímého kontinuálního měření konduktivity toku). V Peci pod Sněžkou bylo zaznamenáno odklízení sněhu z komunikací do vodního toku (na obr. 8 je zobrazena ukázka vlivu na průtoky Zeleného potoka). Na sledování vlivu odběrů vody pro technické zasněžování a ostatní antropogenní činnosti na pokles průtoků byla zaměřena pozornost i v rámci analýzy dopadu na soustavu jednotlivých povodí Huťského potoka v Rokytnici nad Jizerou. Přestože byl zaznamenán na jednotlivých pozorovacích profilech těsně pod provedenými odběry vliv na pokles průtoků, dále po proudu toku byly podstatnější ostatní odběry a vypouštění a odběry vody pro technické zasněžování na průtocích nebylo možno v kombinaci s ostatními vlivy rozpoznat.

Obr. 9. Místo odběru vody pro technické zasněžování na Vlčím potoce v Peci pod Sněžkou
Fig. 9. The place of water abstraction for technical snowmaking on Vlčí stream in Pec pod Sněžkou

Posuzování dopadu technického zasněžování

Odběry vody pro technické zasněžování mají na vodní tok obdobný vliv jako ostatní odběry vody. Je vhodné tyto odběry posuzovat stejně jako ostatní odběry. Výhodou odběrů vody pro technické zasněžování oproti ostatním odběrům je jejich realizace v zimní čtvrtině roku, kdy zpravidla bývá vyšší průtok. Existují však dvě riziková období – začátek zimní sezony, kdy často přetrvávají nízké průtoky z předchozího podzimního období s nízkým průtokem, a období, kdy dostatečně mrzne a dochází k vymrzání toků, a tudíž k poklesu průtoků v toku.

Tabulka 1. Znečištění sněhu a vodních toků
Table 1. Snow and water pollution

Z pohledu velikosti toku není odběr vody ze středně velkých a velkých toků (s mediánem průtoku od 0,025 m3/s) v běžné zimě při dodržení všech povolení zásadní. U menších toků je dopad odběrů vody na kolísání hladiny ve vodním toku významnější. Při dodržení všech povolených limitů by s odběry vody neměl být problém. S ohledem na neexistenci staniční sítě na malých tocích a zjednodušeným výpočtům hodnot minimálních zůstatkových průtoků (a dalších charakteristik) formou analogie stavu mezi povodími, kde existuje staniční síť, a povodím, z něhož se má realizovat odběr, může v ojedinělých případech nastat situace, kdy odvozené hodnoty limitních hodnot průtoků mohou být v některých případech nadhodnoceny nebo podhodnoceny. V případě podhodnocení limitů může nastat problém s dodržením optimální velikosti minimálního zůstatkového průtoku. Z tohoto důvodu by bylo vhodné, aby pod každým odběrovým místem bylo instalováno certifikované zařízení na měření průtoků a na základě konkrétních dat byly upraveny povolené limity maximálního odebraného množství vody, resp. minimálního zůstatkového průtoku, aby lépe odpovídaly realitě.

Obr. 10. Zamrzlá akumulační nádrž na odběr vody pro technické zasněžování z Janského potoka v Janských Lázních
Fig. 10. Frozen water storage reservoir for technical snowmaking from Janský stream in Janské Lázně
Obr. 11. Měření vodní hodnoty sněhu pomocí sněhoměru ve Vítkovicích
Fig. 11. Measurement of water value of snow using snow meter in Vítkovice

Zvláštním případem je povolený průběžný odběr vody z velmi malých toků (resp. vodotečí) s průtokem kolem jednotek l/s. Ten je nevhodný. Tyto vodoteče často nemají stálý průtok. Přestože v nich v zimě protéká voda, je v nich složité udržet hodnotu minimálního zůstatkového průtoku. Využití vodotečí je teoreticky možné v období jarního tání či jiných extrémních srážek, kdy je vody dostatek, formou akumulace vody v retenčních nádržích.

Právě využití odtékající vody v období jarního tání a dalších období extrémních srážek je jedna z variant, jakým způsobem eliminovat případné negativní účinky odběrů vody z toků. Pokud by došlo k vybudování retenčních nádrží na akumulaci vod z tání sněhu a extrémních srážek a využití této vody pro technické zasněžování sjezdovek, neměl by být problém při jejich dostatečné kapacitě technicky zasněžit sjezdovky během celé zimní sezony a zejména na začátku sezony, kdy provozovatelé ski areálů potřebují technicky zasněžit sjezdovky před Vánoci, ale s ohledem na přetrvávající malý průtok není možno z vodních toků vodu odebírat. Někteří provozovatelé pak odebírají vodu nad rámec vydaných povolení. Zároveň by neměl být problém pokrýt i druhé kritické období, v němž je během zimy v toku málo vody – v době, kdy hodně mrzne. Třetí potenciálně rizikovým obdobím, v němž mohou nádrže přispět ke snížení rizika zvýšených odběrů vody, je období oblevy, kdy jsou přes den vysoké teploty a během noci krátká období, v nichž mrzne, a je potřeba nárazově co nejvíce zasněžovat. V případě, že akumulační nádrž bude postavena na vhodném místě, tak aby krajinářsky zapadla do prostředí a zároveň nenarušila ekologicky cenné prostředí, jedná se o preventivní řešení, které může eliminovat negativní odběry vody během nízkých průtoků a zároveň chránit území proti negativním dopadům jarních rozlivů. V případě možných odběrů za různě velkých průtoků se nabízí i možnost lepší regulace – omezovat odběry vody z toků v období malých průtoků a naopak je směřovat do období s vyššími průtoky – např. v souvislosti s často diskutovanou problematikou poplatků za odběr vody pro zasněžování sjezdovek, kdy se vede dlouhodobá diskuse, zda výjimku pro odběry vody pro technické zasněžování sjezdovek zachovat, či nikoliv. Pokud by byl zvolen kompromis – obecné zrušení této výjimky bezplatného odběru vody pro technické zasněžování, avšak s možností prominutí tohoto poplatku v případě že by odběry vody probíhaly pouze při nadprůměrných průtocích (a obecně byly splněny předem stanovené podmínky pro ekologicky dlouhodobě udržitelný rozvoj) a bylo měření průtoků a zařízení na odběry vody certifikováno – by na tom byly ekologicky se chovající areály stejně jako dnes. Ve vydaných povoleních by bylo potřeba definovat období nadprůměrných průtoků a ošetřit období, během něhož bude možno vodu odebírat a kdy nikoliv.

Hustota a vodní hodnota sněhu na technicky zasněžované sjezdovce a mimo ni

S ohledem na množství vody, které může odtéci ze sjezdovek, je zásadní i množství vody, které sníh obsahuje. Z tohoto důvodu je důležitá i vodní hodnota sněhu, resp. hustota sněhu. Čerstvý sníh má menší vodní hodnotu sněhu a hustotu než např. sesedlý sníh, firn nebo mokrý sníh. Zajímalo nás, jaké jsou rozdíly ve vodní hodnotě sněhu a v hustotě sněhu na sjezdovkách a mimo ně při různých typech počasí. Ve 12 dnech bylo provedeno celkem 211 měření v Janských Lázních, Peci pod Sněžkou, Špindlerově Mlýně, Rokytnici nad Jizerou, Pasekách nad Jizerou a Vítkovicích.

Hustota sněhu mimo sjezdovku se pohybovala mezi 0,08 a 0,28 g/cm3, na sjezdovce pak mezi 0,11 a 0,43 g/cm3. Vodní hodnota sněhu se pohybovala mimo sjezdovku od 159 mm po 557 mm a na sjezdovce od 188 mm do 742 mm. Na sjezdovce bylo v průměru mezi 1,3 až 1,9× více vody ve sněhu než mimo ně. Číslo vyjadřuje nejnižší a nejvyšší průměr z více hodnot na téže sjezdovce, resp. mimo ni. Rozpětí mezi krajními hodnotami může být značné (např. vodní hodnota sněhu v Rokytnici na sjezdovce byla v blízkém okolí od 398 mm do 536 mm).

Rozdíl mezi množstvím vody je dán typem počasí (umrzlý sníh má vyšší vodní hodnotu než čerstvý), strukturou sněhu a zhutňováním sněhu rolbou. Vliv zhutnění rolbou je velmi dobře patrný z pozorování v terénu, kdy při odběrech sněhu sněhoměrem na sjezdovce je nejprve horní vrstva tuhá, pod rolbou zhutněnou vrstvou je postupně sníh měkčí. Pokud neprobíhá soustavné zhutňování, je rozdíl mezi vodní hodnotou na neupravované sjezdovce a mimo ni menší.

Analýza chemismu vody a sněhu

V souvislosti s technickým zasněžováním se často diskutuje o problematice kvality vody využívané k technickému zasněžování, ať už v souvislosti s užívanými aditivy nebo s ohledem na odběry znečištěné vody z toků díky neexistenci účinných čistíren odpadních vod u jednotlivých horských bud. K celkovému obrazu o vlivu technického zasněžování patří nejen pohled na dopad na změnu průtoků a hydrologické bilance, ale i pohled na možné znečištění menších toků (u nichž se běžně kvalita vody nesleduje) a ev. dopad takto znečištěné vody na biotu sjezdovky.

Proto bylo během zimní sezony 2018/2019 odebráno 25 vzorků, u nichž byl proveden základní chemický rozbor, kde akreditovaná laboratoř VÚV TGM, v. v. i., v Praze stanovila celkový obsah dusíku a fosforu, obsah amoniakálního a dusičnanového dusíku, obsah chloridů a pH. Obsahy amoniakálního a dusičnanového dusíku pak byly výpočtem převedeny na množství amonných iontů a dusičnanů. Cílem těchto rozborů nebylo podrobně zmapovat znečištění na jednotlivých potocích a sjezdovkách a variabilitu tohoto znečištění (kde by bylo pro objektivitu potřeba provádět častý monitoring a zároveň během každého odběru vzorků odebrat současně větší množství vzorků s ohledem na proměnlivost prostředí), ale pouze orientačně zjistit, jak hodně může být voda a sníh znečištěný běžně se vyskytujícími látkami a zda je potenciálně toto znečištění významné a je potřeba ho řešit.

Na přítomnost aditiv chemické rozbory nebyly prováděny s ohledem na minimální pravděpodobnost užití těchto aditiv, vysokým nákladům na pořízení jedné chemické analýzy a s ohledem na to, že v lyžařských areálech, v nichž byla teoretická pravděpodobnost užití aditiv největší, byly prováděny analýzy podnikem Povodí Labe a v rámci projektu TITSMZP707 (Vliv technického zasněžování na biologické složky přírodního prostředí na území Krkonošského národního parku a jeho ochranného pásma).

V průběhu sezony bylo během tří termínů (na začátku, uprostřed a na konci zimy) odebráno celkem 25 vzorků – 12 vzorků z potoků, 4 vzorky z nového sněhu a 9 vzorků ze sjezdovek ze všech námi sledovaných oblastí (Rokytnice nad Jizerou, Špindlerův Mlýn, Janské Lázně, Pec pod Sněžkou). Naměřené znečištění na technicky zasněžovaných sjezdovkách bylo minimální (viz hodnoty v tabulce 1). Znečištění bylo hluboko pod limity pro pitnou vodu. Jediným případem, kdy byly překročeny limity hodnot pro pitnou vodu, byl jeden vzorek odebraný ze sjezdovky, na níž se jel světový pohár ve sjezdovém lyžování. Obsah amonných iontů zde překračoval normu více než 16x, oproti jiným sjezdovkám byl také zvýšený obsah chloridů (avšak limity pro pitnou vodu nebyly překročeny). Zvýšené hodnoty znečištění v jednom ze dvou odebraných vzorků souvisí s pravděpodobným užitím salmiaku (chlorid amonný – NH4Cl), který se používá při závodech pro udržení optimální kvality sjezdových tratí během závodu. Analýza vzorků ze sjezdovky, na níž se jel světový pohár, byla z tohoto důvodu zvolena záměrně, protože bylo zajímavé zjistit, jak velké lokální znečištění sjezdovky může být, pokud se na dané sjezdovce koná vrcholová sportovní akce, na níž je s ohledem na udržení kvality sjezdových tratí během závodu a její regulérnosti nutná předzávodní úprava sjezdovky, včetně jednorázového výjimečného užití salmiaku v období, kdy je vyšší teplota vzduchu, tak, aby zůstala sjezdová trať po celou dobu tvrdá a netvořila se na ní koryta.

Obr. 12. Sjezdové tratě ve Svatém Petru ve Špindlerově Mlýně; v levé části snímku černá FIS sjezdovka, na níž se jel světový pohár ve sjezdovém lyžování a kde byly naměřeny zvýšené koncentrace amonných iontů
Fig. 12. Ski slopes in Svatý Petr in Špindlerův Mlýn

Obdobně málo významné bylo znečištění v potocích, z nichž se odebírá voda pro technické zasněžování. Z tohoto pohledu by odběr vody z toku neměl představovat pro přírodní prostředí zásadnější problém. Kromě 12 komplexních vzorků analyzovaných v akreditované laboratoři bylo pro vyhodnocení k dispozici ještě přes 200 měření hodnot konduktivity, která se měří průběžně za různých vodních stavů současně s měřením průtoků. Naměřené hodnoty konduktivity byly velmi nízké (mezi 16 a 81 µS/cm), přičemž nejnižší nejvyrovnanější hodnoty byly na Černohorském potoce (konduktivita v rozmezí mezi 20 a 30 µS/cm) v Janských Lázních. Naopak nejvyšší konduktivita byla všeobecně na tocích v Rokytnici nad Jizerou. Vyšší znečištění (avšak výrazně pod limitem pro pitnou vodu) zde bylo v Huťském potoce. Konduktivita se na horní části Huťského potoka pohybovala za běžných podmínek mezi 76 a 144 µS/cm, na spodní části toku pod Rokytnicí (kde se voda pro technické zasněžování neodebírá) mezi 107 a 229 µS/cm (limit pro pitnou vodu je 1 250 µS/cm). V současné době je věnována pozornost hlavně kvalitě protékající vody v Černém potoce. Přestože odebrané vzorky z tohoto potoka prozatím svými hodnotami příliš nevybočovaly z měření na ostatních profilech, existuje předpoklad, že na části toku tomu tak nemusí být s ohledem na vypouštění vod, které je podchyceno daty s hodnotami zvýšených průtoků a hodnotami naměřené zvýšené konduktivity v toku. Bohužel, rozbory vzorků z toku z doby vypouštění nejsou prozatím k dispozici – nepřímo pouze vzorek z 20. 2. 2019, který byl ale odebrán až 2 hodiny po vypouštění vody při doznívání dopadu vypouštění.

Z provedených rozborů vzorků vyplývá, že ve většině případů by během technického zasněžování nemělo docházet díky odběrům vody z vodních toků ke kontaminaci přírodního prostředí znečišťujícími látkami. Problematické mohou být pravděpodobně pouze jednotky případů, kdy probíhá nepovolené vypouštění odpadních vod, popř. je nedostatečně účinná lokální čistírna odpadních vod.

Závěr

Odběry vody pro technické zasněžování nepředstavují při běžné zimě na středně velkých a velkých tocích při dodržení maximálního povoleného množství odebrané vody pro technické zasněžování zásadní problém. Menší toky jsou s ohledem na možnost výraznějšího kolísání hladiny zranitelnější. V zimní sezoně existují dvě kritická období (začátek zimy a období mrznutí), v nichž se mohou potenciálně častěji vyskytnout nízké průtoky, a s ohledem na jejich výskyt není žádoucí, aby probíhaly odběry vody. Pro překlenutí těchto období je ideální využít akumulační nádrže naplněné vodou odebranou v období se zvýšenými průtoky.

Odběry vody pro technické zasněžování mají na vodní tok obdobný vliv jako ostatní odběry vody. Je vhodné tyto odběry posuzovat stejně jako ostatní odběry a brát v potaz i ostatní antropogenními vlivy (vypouštění vod, shrnování sněhu do toku apod.). V kontextu ostatních odběrů a antropogenních vlivů mají odběry vody pro technické zasněžování za běžných podmínek spíše menší vliv než ostatní antropogenní činnost. Vlivy odběrů vody pro technické zasněžování na toky jsou tak přeceňovány.

Z hlediska znečištění vody v tocích, z nichž se odebírá voda pro technické zasněžování, i ze sněhu nebyly za běžných podmínek naměřeny žádné znepokojivé údaje. Jediné vyšší koncentrace znečišťujících látek se vyskytly nárazově ve vzorku ze sjezdovky, na níž se jel světový pohár ve sjezdovém lyžování. Z hlediska porovnávání hustoty sněhu na sjezdovce a mimo ni má sníh na sjezdovce přibližně 1,5× větší hustotu než mimo ni.

Poděkování

Příspěvek vznikl v rámci výzkumného projektu Technologické agentury ČR a označením TH02030080 a názvem Podpora dlouhodobého plánování v oblasti vodního hospodářství na území Krkonošského národního parku s důrazem na řešení problematiky vlivu technického zasněžování na pokles průtoků s cílem zvýšit dlouhodobou efektivitu ochrany přírody a krajiny.

Poděkování patří i ostatním kolegům z Odboru hydrologie, hydrauliky a hydrogeologie VÚV TGM, v. v. i., kteří se spolupodíleli na výstavbě staniční sítě a měřeních.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

Příspěvek se zabývá hydraulickým a statickým posouzením sektorového uzávěru v Děčíně a v Českém Krumlově na základě vyhodnocení experimentálních měření provedených na fyzikálním hydraulickém modelu ve vodohospodářské laboratoři Fakulty stavební ČVUT v Praze. Hydrotechnický výzkum popisuje měření hladin, průtoků a tlaků na obtékané ploše. Na modelu bylo vyhodnoceno mnoho typů technických možností úprav přelivu. Kapacita přelivu je ovlivňována manipulacemi s pohyblivými uzávěry. Klasické hydraulické výpočty nejsou dostatečně přesné vzhledem k velikosti a významnosti celého vodního díla. Z tohoto důvodu bylo přistoupeno k otestování zjednodušených teoretických hydraulických výpočtů pomocí fyzikálního hydraulického modelu.

Úvod

Hydrostatický sektor je typ jezové konstrukce, jehož pohyb se ovládá propojením tlačné komory s horní nebo dolní vodou. Spodní stavba jezu je navržena tak, aby se hradicí těleso zvedalo přetlakem vody vyvozeným při propojení prostoru horní vody s tlačnou komorou a sklápělo se při jejím propojení s dolní vodou. Hlavní výhodou hydrostatického sektoru je úspora pohybovacích mechanizmů, protože pohyb hradicího tělesa je zajištěn spojením přes trojcestný ventil různými polohami horní nebo dolní vody. Tlačná komora je tedy umístěna ve spodní stavbě jezu a podstatně se ušetří na výšce pilířů, což se příznivě projeví i při začlenění jezu do rámce krajiny. Rozhodujícími podmínkami pro správnou funkci je vytvoření dostatečného rozdílu hladin horní a dolní vody ve všech polohách hradicího uzávěru. Dále je potřeba zajistit podmínky pro zdvih při udržování stálého vzdutí a udržet hradicí uzávěr v nejnižší poloze při stoupání průtoků. Zvláštní pozornost nutno věnovat vlivu dolní vody a tvaru spodní stavby na funkci uzávěru. K dokonalé funkci hydrostatického sektoru je nutné, aby jeho vnitřní prostor byl stále naplněn vodou, nebo aby vniklý vzduch byl z horní části plněného prostoru odváděn. Hydraulické charakteristiky jsou podobné jako u jezů se strojním pohybem. Budování hydrostatických jezů je možné i v místech s omezeným prostorem, neboť prostorové nároky na technologii jsou malé. Jsou to pouze kanálky se šoupaty pro propojení tlačné komory s horní a dolní vodou a jejich ovládání. Umísťování jezů může být i do míst s mírně nepříznivými hydraulickými podmínkami, které je potřeba prověřit na hydraulickém modelu. Opodstatnění fyzikálního modelování je zásadní v okruhu otázek ohledně upřesnění hydraulických charakteristik nebo v nalezení popisu jednotlivých hydraulických jevů, které nelze popsat rovnicemi a vzorci základní hydrauliky.

Plavební stupeň Děčín

Plánovaný plavební stupeň Děčín v ř. km 737,12 Labe je situován v levostranném oblouku v bezprostřední blízkosti děčínského přístavu Loubí. Plánovaný plavební stupeň Děčín má velký význam v možnosti využití labsko-vltavské vodní cesty pro lodní nákladní dopravu. Labsko-vltavská vodní cesta spojuje Českou republiku s přístavy v Severním a Baltském moři. V současné době není v úseku od státní hranice ČR/SRN zajištěna splavnost s dostatečným ponorem po velkou část roku. Navrhovaný plavební stupeň společně s koncentračními stavbami pod plavebním stupněm by měly zajistit splavnost s ponorem 1,4 metru po 345 dní v roce a s ponorem 2,2 metru po 180 dní v roce.

Plavební stupeň Děčín se skládá z jezu, plavební komory, malé vodní elektrárny a biokoridoru. Jez je tvořen třemi jezovými poli, každé o šířce 40 metrů. Jednotlivá pole jsou oddělena pilíři, každý o šířce 4 metry. Pole jsou hrazena hydrostatickými sektory, které při plném sklopení navazují na betonovou konstrukci jezu a společně tvoří Jamborův práh. Jamborův práh převyšuje dno řeky o 1,3 metru. V jezovém tělese se nachází komunikační a revizní štola. Betonová konstrukce je dělena příčnými dilatačními spárami na několik celků. Tlumení energie přepadající vody je řešeno pomocí bezvývarového řešení. Na konci Jamborova prahu se nacházejí rozrážeče, za nimi je zához z lomového kamene. Zához je tvořen ze dvou frakcí, v bezprostřední blízkosti jezu se nachází frakce tvaru krychle o straně cca 1 metr, dále od jezu je „jemnější“ frakce o průměrném zrnu 0,45 metru.

Plavební komora je situována u levého konvexního břehu, její pozice je určena tak, aby i přes dlouhé rejdy na vstupu a z výstupu komory dobře navazovala na plavební dráhu lodí v oblouku. Užitná délka komory je 200 metrů, komoru je možné rozdělit na horní (38 m) a dolní (140 m) provozní délky. Užitná šířka komory je 24 metrů. Komora je tvořena železobetonovou polorámovou konstrukcí. Plnění a prázdnění komory je zajištěno pomocí dlouhých obtoků. Horní vrata jsou hrazena spustným segmentem, střední a dolní vrata jsou vzpěrná.

Vzniklý spád je využíván malou vodní elektrárnou nacházející se u pravého břehu mezi biokoridorem a jezovými poli. Elektrickou energii vyrábí dvě Kaplanovy turbíny o celkovém výkonu 7,9 MW a celkové hltnosti 250 m3.s-1. Na pravém břehu se nachází biokoridor o šířce 30 metrů sloužící pro překonání jezu veškerou vodní faunou a dále také suchozemskými živočichy [1].

Hydrostatický jez na plavebním stupni Děčín je tvořen spodní pevnou betonovou konstrukcí s tlačnou komorou a pohyblivým ocelovým uzávěrem. V prahu jezového tělesa se nachází tlačná komora, s jejíž pomocí jsou ovládány hydrostatické sektory (obr. 1). Jezový uzávěr je tvořen svařenou ocelovou konstrukcí o výšce 5,2 metru a délce 40 metrů. Voda je do tlačné komory přiváděna potrubím, které prochází pod celou jezovou konstrukcí revizní štolou. Ocelová konstrukce uzávěru je otočná okolo ložisek umístěných na povodní straně. Sektor je možné zaaretovat v horní a dolní poloze.

Obr. 1. Řez spodní stavby a hydrostatickým sektorem VD Děčín
Fig. 1. The cut of the substructure and the hydrostatic sector of the Děčín waterworks

Jez „Jelení lávka“ – Český Krumlov

Jez „Jelení lávka“ je vzdouvacím stupněm na Vltavě v tradiční lokalitě centra Českého Krumlova s vysokou pohledovou expozicí. Původní jediný a základní účel jezu – hydroenergetické využití průtoku a spádu v pravobřežním objektu mlýna s návazným mlýnským odpadem mimo koryto Vltavy je dnes nutně spojen s účelem estetického vzdutí hladiny řeky podél městského centra.

V rámci protipovodňových opatření v Českém Krumlově byl v letech 2012 až 2013 rekonstruován jez „Jelení lávka“. Při této rekonstrukci byl původní pevný jez nahrazen pohyblivým jezem hrazeným hydrostatickým sektorem. Rekonstrukce pevného jezu na pohyblivý byla provedena s ohledem na zlepšení průchodu povodní historickým centrem města.

Půdorysně šikmý jez vůči ose toku, zahrnující pevné a sklopné pole, zahrnuje širokou propust u levého břehu. Propust zajišťuje smíšenou funkci koridoru sportovní či rekreační plavby a rybího přechodu přes spádový stupeň. U pravého břehu je vytvořen oddělením od řečiště nornou stěnou s lávkou přítokový kanál k objektu mlýna. Tento kanál přivádí vodu do dvou kašen vertikálních turbín, oddělených vzájemně užší jalovou propustí s osazeným vodním kolem, odtok od turbín je realizován odpadním kanálem mimo říční koryto. Odkalení přítokového kanálu je zajištěno další jalovou propustí, hrazenou zdvižným stavidlem v prodloužené ose jezu.

Vodní dílo je tvořeno pohyblivým jezem, plavební propustí se současnou funkcí rybího přechodu při levém břehu a vtokovým zálivem – přítokovým kanálem k MVE, umístěné pod budovou mlýna, na pravém břehu.

V úseku 40 m od pravobřežního pilíře je jez řešen jako sklápěcí pohyblivé pole s osazením ocelového hydrostatického sektoru s dřevěným opláštěním viditelné přelivné plochy. Zbytek délky jezu po levobřežní propust se zalomením osy koruny je řešen jako pole pevného jezu s vnitřní přístupovou chodbou k levému okraji pole sektoru. V běžném provozu bude sektorový uzávěr trvale zaaretován v horní poloze z pravé strany. Po nástupu povodňových průtoků ve stanovený okamžik bude ručně uzávěr odaretován a sklopen. Po konci povodně bude uzávěr v určený okamžik opět vztyčen a zaaretován. Tvar hydrostatického sektoru je atypický, prodloužený v přelivné ploše pevného jezu – pohyblivé pole tak odpovídá vizuální podobě spodní stavby pevného jezu (obr. 2).

Obr. 2. Řez spodní stavbou a hydrostatickým sektorem VD Český Krumlov
Fig. 2. The cut of the substructure and the hydrostatic sector of the Český Krumlov waterworks

Pohyb hydrostatického sektoru nahoru a dolů je řešen trubním propojením jeho tlačné komory s horní či dolní vodou. Pro některé přechodové stavy je plnění i prázdnění tlačné komory podpořeno čerpáním. Armaturní komora je umístěna v pravém dutém pilíři jezu. Levé zavázání sektoru zahrnuje pouze horní aretaci uzávěru pro účel revize tlačné komory při jejím vyčerpání. Přístup k aretaci je možný chodbou od šachty v pilíři propusti v konstrukci pevného jezu.

Jezová propust u levého břehu má smíšenou funkci vodácké propusti a rybího přechodu. V šířce propusti je vytvořena plavební snížená kyneta s větším přeronem vody. Zdrhla v propusti, které zpomalují i čeří proud v propusti, zároveň vytváří mezilehlé tišiny jako útočiště ryb v pohybu proti proudu. Zdrhla jsou vytvořena z poměrně vysokých plastových polí kartáčů. Výška kartáčů ve střední snížené plavební kynetě je 50 cm, v přidružených bočních polích pak 30 cm.

Na pravém břehu v břehové linii nadjezí, je před vtokem do mlýna instalována norná stěna s možností osazení hrubých česlí světlosti 30 cm. Norná stěna je vytvořena jako srubová konstrukce s horní lávkou a jednoduchým dřevěným zábradlím. Po lávce je umožněn přístup obsluhy k armaturní komoře, v konstrukci v chráničkách pod mostovkou vedou i kabely NN přípojky k jezu. Za stěnou navázanou na pravobřežní pilíř jezu s armaturní komorou je prostor přiváděcího kanálu ke kašnám dvou turbín, pod objektem mlýna s navazujícím derivačním odpadem, zaústěným dále do Vltavy [2].

Popis konstrukce hydrostatického uzávěru

Hydrostatický pohyblivý jez je tvořen pevnou spodní stavbu s tlačnou komorou a ocelovým pohyblivým uzávěrem. Tvar spodní stavby odpovídá požadavku osazeného typu pohyblivého jezového uzávěru – hydrostatického sektoru. Tlačná komora jezu je spojena vodotěsnými dveřmi s armaturní komorou a s přístupovou chodbou pod pevnou částí jezu od dělícího pilíře propusti. V tlačné komoře jsou na povodním prahu zakotvena ložiska sektoru. V ozubech spodní stavby jsou dále zakotveny profily prahových těsnění sektoru. Část spodní stavby jezu tvoří Jamborův práh. V rámci prahu jsou do spodní stavby zakotveny patky slupic provizorního hrazení jezu.

Kapacita jezu

Sektor je možné zaaretovat v horní a dolní poloze. Za běžných průtoků nebude s hydrostatickým sektorovým uzávěrem, zaaretovaným v horní poloze, nijak manipulováno. Výjimkou mohou být krátkodobé kontrolní funkční zkoušky a revizní prohlídky. Za povodně bude hydrostatický sektorový uzávěr sklopen a zaaretován v dolní poloze.

Měrná křivka jednotlivých částí jezu i celek byla počítána na základě hydraulického výpočtu pro přepad vody:

kde Q je průtok [m3.s-1],
σz součinitel zatopení,
m součinitel přepadu,
b0 účinná šířka přelivu [m],
g tíhové zrychlení [m.s-2],
h0 přepadová výška [m].

Měrné křivky jednotlivých objektů byly počítány pro mnoho poloh hydrostatického sektoru. Nutno poznamenat, že přesnost výpočtů je dána geometrií, složitostí stavebních konstrukcí a velikostí zatopení dolní vodou, která má přímý vliv na kapacitu objektů. Při hydraulických výpočtech bylo nutno zohlednit tvary přelivných ploch jednotlivých částí jezu součinitelem přepadu a dispozičního uspořádání stavebních konstrukcí odpovídajícími součiniteli bočního zúžení. Zohlednit všechny ukazatele, které ovlivňují kapacitu přelivu, při různých hladinách vody ve zdrži, je prakticky nepostihnutelné a oddělit od sebe součinitele pro jednotlivé části jezu (včetně přelévaných pilířů) je nemožné.

Hydrotechnický modelový výzkum

Hydraulické jevy, proudění vody a jeho hydraulické charakteristiky je možno zkoumat na postaveném vodním díle, nicméně z objektivních příčin je tento výzkum značně ztížen, proto se často přistupuje ke zkoumání na zmenšeném modelu vodního díla v laboratorních podmínkách. Počáteční, okrajové a limitující podmínky jsou dány rozměrovou, silovou a hmotnostní analýzou, které vychází z podmínek zkoumání jevů na modelu pomocí Froudova zákona mechanické podobnosti. Pokud existuje alespoň částečná rozměrová podobnost, je možno použít pro hydraulické výpočty analogii z předchozích výzkumů. Přepočet jednotlivých charakteristik z původního modelu na skutečné vodní dílo lze provést pomocí vzorců:

  • měřítko délek                     Ml ,
  • měřítko rychlostí             Mv = Ml1/2 ,
  • měřítko průtoků               MQ = Ml5/2 ,
  • měřítko sil                             MF = Ml3 .

Měřítko modelu jezu s hydrostatickým sektorem bylo určeno na základě mezních podmínek modelové podobnosti, možnostech laboratoře, konstrukčních možnostech a podmínek reprezentativnosti výzkumu. Zvolená měřítka pro model jezu v Děčíně byla podle vzorců stanovena takto: délek Ml = 1 : 20, rychlostí je Mv = 1 : 4,47, průtoků je MQ = 1 : 1 789 a sil je MF = 1 : 8 000. Zvolená měřítka pro model Český Krumlov byla podle vzorců stanovena takto: délek Ml = 1 : 16, rychlostí je Mv = 1 : 4, průtoků je MQ = 1 : 1 024 a sil je MF = 1 : 4 096.

Voda byla k modelu hydrostatického sektoru přiváděna rozváděcím potrubím v laboratoři, průtok byl měřen pomocí magneticko-indukčního průtokoměru, voda byla uklidněna v uklidňovací nádrži. Voda z modelu byla odvedena sběrnou nádrží do podzemních prostor vodohospodářské laboratoře, kde je umístěna centrální akumulace vody.

Cílem modelového výzkumu bylo ověřit a zpřesnit hydraulické výpočty jezu s hydrostatickým sektorem. Kapacitu jezu ovlivňuje tvar přelivné plochy, drsnost přelivné plochy, pilíře mezi jednotlivými poli, předpolí jezu a dolní voda v korytě pod jezem. Všechny tyto detaily bylo potřeba zohlednit při fyzikálním modelování, aby výsledky byly co nejvěrohodnější.

Výsledky experimentů

Výsledky pokusů všech měření jsou zaznamenány pomocí měrné křivky hydrostatického sektoru a pomocí grafických závislostí sil působících na hydrostatický sektor (nejsou součástí tohoto článku).

Pro úplnost měření byly změřeny a vyhodnoceny konzumční křivky hydrostatického sektoru v mezipolohách mezi úplným vztyčením a úplným sklopením. Při úplném sklopení hydrostatického sektoru v Českém Krumlově byl do výpočtu zahrnut součinitel zatopení dolní vodou. Součinitel zatopení dolní vodou byl uvažován pro polohy hladin dolní vody nad přelivnou hranou sklopeného hydrostatického sektoru. Na hydraulickém modelu byla dolní hladina nastavována podle konzumční křivky dolní vody.

Obr. 3. Měrná křivka jezu Děčín
Fig. 3. The specific curve of the Děčín weir

obr. 3 konzumčních křivek VD Děčín je patrný rozdíl kapacit mezi jednotlivými polohami hydrostatického sektoru. Kapacita přelivu je velkou měrou závislá na geometrickém tvaru, proto se s různými polohami hydrostatického sektoru mění. Na obr. 4 konzumčních křivek jezu v Českém Krumlově lze pozorovat výrazný rozdíl v kapacitě jezu vztyčeného hydrostatického sektoru ve srovnání se sklopeným uzávěrem. Součinitel přelivu je také v tomto případě výrazně ovlivňován nátokovými podmínkami v nadjezí a dolní vodou pod jezem.

Obr. 4. Měrná křivka jezu „Jelení lávka“ – výpočet Králík × manipulační řád
Fig. 4. Specific curve weir “Jelení lávka” – calculation of Králík and handling regulations

V rámci všech měření přepadových výšek přes hydrostatický sektor byly také měřeny polohy hladiny v místě druhé vzájemné hloubky a dále poloha hladiny dolní vody. Při všech pokusech se pod sektorem nalézal prostý vodní skok. Veškerá kinetická energie byla utlumena v přilehlém prostoru, kde se očekává tlumení kinetické energie podle projektu.

Na hydrostatický sektor působí vnější síly od vlastní tíhy, statického a dynamického působení vody a třecí síly v ložiscích a těsněních. Model hydrostatického sektoru byl vyroben z plastů a těsnění potřebné pro správnou funkci z pryže, která při stejném zatížení vodou může vykazovat různé tření mezi konstrukcí pilířů a sektorem, a tím znehodnotit měření vnějších sil. Pro měření reakcí sil byly pokusy opakovány třikrát po sobě a výsledky vykazovaly naprostou shodu, což je důkaz pro korektnost naměřených údajů a nezávislost postupu na možných diferencích třecích sil. Vyhodnocení sil je možno použít při výpočtu zatížení na hydrostatický sektor a pro návrh manipulace pomocí vztlakové síly v tlačné komoře.

Závěr

Určení měrné křivky pohyblivého jezu s hydrostatickým sektorem se opírá rovněž o výsledky předchozích výzkumů, které ale nepostihovaly konkrétní tvar přelivné plochy a podmínek proudění vody před hydrostatickým sektorem jezu. Proto je součinitel přepadu odlišný od původního výpočtu. Rozdíl původního součinitele přepadu zjištěného z literatury [3] ve srovnání se součinitelem vypočteným z naměřených hodnot průtoku a přepadové výšky je 4 % při zdviženém sektoru a 12,5 % při sklopeném sektoru.

Hydraulické fyzikální modelování má své opodstatnění při řešení složitých úloh návrhu a posouzení hydrotechnických děl. Při posouzení nově navrženého i stávajícího stavu jezu a navazujících objektů byl použit hydraulický model, který věrně popisuje proudění na jednotlivých objektech. Výsledky řešení stávajícího stavu byly znázorněny ve formě grafického zpracování měrných křivek a křivek vnějších sil působících na konstrukci hydrostatického sektoru. Výsledky těchto měření mohou být použity pro posouzení a optimalizaci všech dílčích částí jezu. Znalosti získané v modelovém výzkumu, nejen významných vodních děl, jsou velmi ceněné a v celkovém pojetí jsou získány za malou cenu z ceny projektu, či za zlomek ceny z výstavby plánovaného vodního díla [4].

Poděkování

Tento článek vznikl za podpory grantu SGS19/046/OHK1/1T/11 Kombinovaný výzkum proudění vody na hydrotechnických stavbách.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Směrnice INSPIRE je pojem, který se v poslední dekádě skloňuje v souvislosti s prostorově lokalizovanými daty, tzv. geodaty, hydrologickými nevyjímaje. Plným názvem Směrnice Evropského parlamentu a Rady ze dne 14. března 2007 o zřízení Infrastruktury pro prostorové informace v Evropském společenství (INSPIRE) primárně adresuje dostupnost, kvalitu, uspořádání, zpřístupnění a sdílení prostorových informací. INSPIRE legislativa je v českém právním prostředí definována zákonem č. 380/2009 Sb., který novelizoval znění zákona č. 123/1998 Sb., o právu na informace o životním prostředí, resp. doprovodnou vyhláškou č. 103/2010 Sb., o provedení některých ustanovení zákona o právu na informace o životním prostředí.

Pod zjednodušeným označením „směrnice INSPIRE“ se rozumí také deset dalších evropských legislativních dokumentů, které blíže popisují základní principy jednotlivých stavebních kamenů infrastruktury pro prostorové informace. Těmito stavebními kameny jsou metadata, síťové (neboli webové) služby, geodata, pravidla pro sdílení dat, sledování infrastruktury. Na technické úrovni pak hovoříme o desítkách dokumentů, které ukazují, jak nejlépe implementovat vznesené legislativní požadavky.

S blížícím se termínem pro naplnění všech legislativních povinností na geodata definovaná ve směrnici INSPIRE (říjen 2020) provádí Evropská komise častější kontroly se zaměřením na chybějící plnění povinností jednotlivých členských států. V rámci České republiky je legislativně definovaným koordinátorem směrnice INSPIRE Ministerstvo životního prostředí, které tyto povinnosti a pravomoce delegovalo na Českou informační agenturu životního prostředí (CENIA).

Primárním účelem směrnice INSPIRE je podpora nalezení geografické informace uživatelem. Z toho důvodu je legislativně vyžadováno, aby geografická data byla popsána metadaty. INSPIRE metadata se skládají z cca 20 metadatových prvků, pomocí kterých se uvádí základní popis datové sady, série datových sad nebo webové služby publikující geodata. Definovanými metadatovými prvky jsou například název, abstrakt, klíčová slova, datum vytvoření, odkaz pro získání geografické informace, jazyk, původ dat, odpovídající měřítko, omezení veřejného přístupu, podmínky přístupu a použití, zodpovědná organizace, datum aktualizace metadat apod. Smyslem je popsat geodata tak, jak jsou popsány jiné produkty každodenní činnosti, od údajů o složení potravin až po vinětu na láhvi vína. V běžném životě člověk na tato metadata spoléhá a nejinak by tomu mělo být v případě geodat.

Metadata sama o sobě nezaručují ani vyhledání, ani získání geodat. Jsou však vhodným začátkem těchto procesů. Vyhledávání, prohlížení i stahování geodat zajišťují webové služby popsané níže. Vyhledávací službu si může čtenář zjednodušeně představit jako webovou stránku, na které může zadat název hledaných dat, měřítko či zakreslením do mapy vyznačit zájmové území např. kolem soutoku Dyje a Moravy. Prohlížecí služby následně dovolí procházet mapou s hydrologickými geodaty podobně jako na portálech Mapy.cz či Google Maps. Pomocí prohlížecí služby je pak možné podívat se na náhled geodat, která lze následně stáhnout pomocí služby stahování dat. Oproti portálům Mapy.cz či Google Mapy cílí směrnice INSPIRE na 34 témat prostorových dat. Jejich výčet je velmi pestrý, od katastrálních parcel, přes ortofota, vodstvo, geologii, statistické jednotky, zařízení pro sledování životního prostředí (zjednodušeně senzory), oblasti ohrožené přírodními riziky, meteorologické jevy, rozložení druhů až po nerostné suroviny. Metadata, vyhledávací i prohlížecí služby musí být dostupné bez poplatku, mohou však být chráněny například registrací. Pro zamezení nechtěného kopírování nebo zneužití dat může být v prohlížecích službách kvalita obrazu degradována či znehodnocena například vodoznakem.

Směrnice INSPIRE definuje také tzv. datové modely. Ty si lze představit jako explicitní definici objektů, které mají být v geodatech uloženy, jako například vodní tok, jez, brod, stojatá voda, povodí, záplavové území či mokřad. Pro každý tento objekt, resp. prvek v Geografickém informačním systému (GIS) jsou definovány konkrétní atributy, jako například geometrie záplavového území, doba opakování povodní (Q5, Q20, Q100 atd.), jedinečný identifikátor prvku či datum vytvoření/modelování v GIS. Takto definované atributy jsou povinné. Zároveň je však vytvořen mechanismus pro situace, kdy hodnotu atributu nelze uvést. Takové případy mohou nastat ve chvílích, kdy správná hodnota není známá nebo ji není z různých důvodů možné spočítat či uvést, či je daná hodnota jakkoli utajená. Dobrým úmyslem v pozadí tohoto požadavku je nepředávat uživateli pouze nulovou hodnotu, ale také uvést důvod, proč je tato hodnota nulová.

Směrnice INSPIRE nikoho nepřesvědčuje pro nová mapování ani pro vedení GIS prvků a jejich atributů jen v předepsané formě. Úmysl i nejčastější praxe nenarušují dobře zaběhnuté a odzkoušené procesy v dané organizaci. Konkrétně řečeno, zaměstnanci mohou dál používat svoje systémy i data tak, jak jsou zvyklí. Z databází s geodaty může být jen navíc nastaven export dat relevantních pro uživatele z řad veřejné správy, soukromých subjektů či občanů. Tento export by pak byl ve struktuře podle směrnice INSPIRE. Zároveň se zjednoduší reportování vůči Evropské environmentální agentuře, například s ohledem na Rámcovou směrnici o vodách (2000/60/ES). Evropská komise prostřednictvím směrnice INSPIRE sjednotila své požadavky na geodata, takže pokud se mají předávat geodata odpovídající Rámcové směrnici o vodách či Ramsarské úmluvě o mokřadech, předávají se ve struktuře definované směrnicí INSPIRE.

Jednotliví pořizovatelé či správci dat mohou vytvářet geoportály, kde bude možné vyhledávat geodata, prohlížet si je či bude uživatelům umožněno si je stáhnout. Míra otevřenosti, zpoplatnění či licencí je přitom na daném subjektu. Pro vytvoření geoportálu hovoří návštěvnost a obliba geoportálů u veřejnosti obecně, představují nejvíce navštěvované webové stránky veřejné správy nejen v České republice, ale i v celé Evropě. Proti hovoří náklady na jejich realizaci i správu. Alternativou je využití infrastruktury Ministerstva životního prostředí s doprovodným exportem geodat na straně pořizovatelů dat.

Infrastruktura pro prostorové informace není jednorázovou záležitostí. Prostorová informační infrastruktura je stejná jako jiné infrastruktury – vodohospodářská, pro přenos elektrické energie či telekomunikační. Vyžaduje velké úsilí mnoha lidí i finanční investice po desetiletí. Uživatelé se nestarají o to, jak funguje, jen ji používají. Z těchto důvodů je také nutné sledovat funkcionalitu a využívání infrastruktury pro prostorové informace. Souhrnná zpráva o stavu prostorových informací a služeb daného subjektu proto musí být předávána Evropské komisi každý rok, vždy nejpozději 15. května roku následujícího.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie, Ze světa vodního hospodářství.

Výpar z volné hladiny je jedním ze základních prvků hydrologické bilance. Jeho průměrná hodnota se v průběhu let mění vlivem postupující klimatické změny, stejně jako je tomu u dalších prvků hydrologické bilance. Data z výparoměrných stanic jsou přínosná pro studie posuzující vliv klimatické změny na hydrologickou bilanci, stejně tak pro stanovení rovnic pro jeho výpočet a obecně pro bližší poznání hydrologického cyklu. Význam pozorování je zvětšen potřebou kvantifikovat změny výparu vlivem probíhající změny klimatu. Pozorování výparu z vodní hladiny není prováděno běžně, z důvodu značné náročnosti na údržbu a obsluhu výparoměrných stanic. Z tohoto důvodu je dopočítáván ze vzorců na základě závislosti na dalších meteorologických veličinách.

Obr. 1. Pozorování výparu v Praze Podbabě (přibližně 40. léta)

Výzkumný ústav vodohospodářský se zabývá pozorováním výparu z vodní hladiny již od 30. let minulého století. V období mezi světovými válkami konal ústav pozorování v souvislosti s plánovanou nádrží na Rozkoši u České Skalice (rybník Rovenský) a na výzkumné hydrologické stanici při ústavu v Podbabě [1] (obr. 1 a 2). Bylo používáno plovoucích i zemních výparoměrů. Výsledkem těchto prací bylo nakonec sestrojení tzv. Rónova výparoměru.

Obr. 2. Průměrný měsíční výpar z Rónova výparoměru – stanice Podbaba

V následujících letech byla v souvislosti s plánovanou výstavbou tzv. Odersko-dunajského průplavu zřízena celostátní síť výparoměrů Rónových. V roce 1956 byly zřízeny výparoměrné stanice v Hlasivu u Tábora, která je v provozu dodnes, a v Tišicích na Mělnicku (1956–1974). V roce 2018 bylo obnoveno pozorování výparu z vodní hladiny v areálu VÚV v Podbabě, současně byly pořízeny dva plovoucí výparoměry, jež budou v provozu v rámci výzkumných projektů na vodních nádržích.

Tabulka 1. Seznam v současnosti měřených veličin ve stanici Hlasivo
Tabulka 2. Seznam v současnosti měřených veličin ve stanici Podbaba

Výparoměrná stanice Hlasivo

Výparoměrná stanice v Hlasivu u Tábora byla vybudována v roce 1956 v místech původní výzkumné meteorologické stanice a nyní je jedinou nezrušenou základní výparoměrnou stanicí na území ČR. Zaznamenává data o výparu z volné hladiny spolu s dalšími meteorologickými prvky (tabulka 1). Výpar je zde měřen v sezoně od května do října.

Obr. 3. Srovnávací výparoměr ve stanici Hlasivo

V Hlasivu byly v průběhu let používány výparoměry Rónův, Wildův, GGI 3000, Class-A pan a srovnávací výparoměr o ploše hladiny 20 m2 (obr. 3). Na blízkém rybníku byl v minulosti umístěn na voru nejprve plovoucí výparoměr o ploše 1 m2, později výparoměr o ploše 3 m2 (obr. 4), pozorování probíhalo v 50. až 70. letech minulého století.

Obr. 4. Plovoucí výparoměr – stanice Hlasivo

Výparoměrná stanice Podbaba

Od roku 2018 je pozorován výpar v areálu pražského pracoviště VÚV TGM. Jsou zde aktuálně umístěny tři výparoměrné bazény o průměru 2 m (obr. 5). Probíhá zde klasické měření výparu z vodní hladiny (1) v měsících duben až říjen (podle teplot i déle), (2) ve stejných měsících z vody s odlišným albedem z důvodu zelené barvy vody, (3) celoročně za použití nemrznoucí směsi rozpuštěné soli ve vodě. Výsledky pozorování jsou porovnávána s pozorováním ze stanice Hlasivo a od roku 2019 budou porovnávána s pozorováním plovoucími výparoměry. Současně s výparem jsou zde měřeny další meteorologické veličiny (tabulka 2). Aktuální hodnoty měřených meteorologických veličin i výparu jsou online dostupné na internetových stránkách http://www.suchovkrajine.cz/aplikace.

Obr. 5. Výparoměrné bazény v Podbabě (vpředu čistá voda, uprostřed solný roztok, v pozadí zelená („vykvetlá“) voda)

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Českou republiku v posledních letech trápí nízké srážkové úhrny a vysoké teploty vzduchu. Jaký je pozorovaný vývoj zásob podzemní vody?

Poslední nadprůměrné doplnění zásob podzemí vody na území ČR nastalo v roce 2010. Následující roky již byly z hlediska doplňování zásob podzemní vody pouze průměrné, ale i výrazně podprůměrné (2016–2018). Důsledkem je snížení zásob doprovázené poklesem hladiny podzemní vody hlouběji pod úroveň terénu.

V období beze srážek napájí říční síť pouze podzemní voda. V letech 2016–2018 byla v povodí Moravy i Labe opakovaně dosažena mnohaletá minima pozorovaného odtoku. Například v oblasti Dolnomoravského úvalu (profil Strážnice) v roce 2018 poklesl průtok k hodnotám 5 m3/s (0,63 l/s/km2). Lze si tak již představit situaci, kdy by v případě masivnějších odběrů pro závlahy odtok v Moravě při hranici se Slovenskem téměř ustal.

Dochází vlivem dlouhodobého sucha a změnou klimatických podmínek ke změnám některých vlastností půd, jež mají vliv na infiltraci vody do podzemních kolektorů?

Doplňování podzemních vod primárně závisí na velikosti srážek a na jejich distribuci v čase jak během jednotlivých srážkových událostí, tak i v průběhu celého roku. Aby k doplnění zásob podzemní vody došlo, musí být horninové prostředí mezi terénem a hladinou podzemní vody, tzv. proměnlivě saturovaná zóna, nasyceno nad svou retenční kapacitu. Mocnost proměnlivě saturované zóny na území ČR dosahuje decimetry (oblasti drenáže podzemní vody), ale i vyšší desítky metrů (horninová prostředí s dobrou propustností – nejčastěji křídového stáří).

K doplnění zásob podzemní vody dochází v ČR dosud pravidelně v průběhu zimy a zejména v navazujícím jarním období. Nadprůměrně teplé zimy s absencí sněhové pokrývky ale způsobují snížené doplňování. Celoročně zvýšený výpar daný vzestupem teplot a větší vláhový deficit v proměnlivě saturované zóně z letního a podzimního období neumožňuje jarní doplnění zásob podzemní vody na obvyklou úroveň. Z důvodu změny klimatu tak hrozí nižší obnova zásob podzemní vody. A to i přesto že se srážky nemusí snížit, nebo dokonce i mírně vzrostou.

Retenční schopnost a proudění podzemní vody v proměnlivě saturované zóně jsou úzce spjaty s uspořádáním pórů (vodivých cest). Procesy, které vedou ke zhutnění půdního horizontu, ztrátě jeho propustnosti, nebo k zamezení infiltrace např. v důsledku zástavby, snižují obnovu zásob podzemní vody. Srážky se pak více účastní povrchového a mělkého přípovrchového odtoku na úkor odtoku podzemního.

Je možné pozorovat přímou souvislost mezi snižující se zásobou vody v podzemí a zvýšenou evapotranspirací?

Na časových řadách chodu teplot v ČR lze v posledních třech dekádách jednoznačně identifikovat vzestupný trend. V dětství mne otec naučil jezdit na sjezdovkách a bruslit na svazích a rybnících v Praze. Totéž jsem svým dětem dopřát nemohl. Dlouhodobější výskyt teplot v blízkosti 30 °C nebyl v létě běžný. Klima se skutečně změnilo a lze to dokladovat na měřeních realizovaných ČHMÚ.

Výpar z rostlin a půdy nelineárně vzrůstá s nárůstem slunečního záření, teploty a rychlosti proudění vzduchu. Růst teplot tak prokazatelně znamená větší ztráty vody z krajiny a proto i snížené doplňování zásob vody podzemní. Z hlediska doplnění zásob podzemní vody jsou pro území ČR významné změny klimatu zejména v období zimy a jara. V létě a na podzim obvykle k doplnění zásob podzemní vody téměř nedocházelo ani dosud.

Zásoby podzemní vody kolísají v ročních a víceletých cyklech. Snížené doplňování se neprojeví okamžitě, ale mnohaletými poklesovými trendy (i změny klimatu jsou spíše pozvolné). Existenci trendů poklesu zásob podzemní vody lze dokládat častějším výskytem dosud nepozorovaných minim úrovní hladin podzemní vody i odtoku v říční síti, rovněž jejich trváním i plošným rozsahem.

Napjatější vodní bilance se promítá do činnosti provozovatelů vodních zdrojů. Ti i přes značný pokles odběrů podzemní vody během posledních dekád (z důvodu růstu ceny vody) mají mnohdy problém vyhovět stanoveným limitům (minimální hladiny a průtoky v říční síti v oblastech zdrojů podzemních vod), které byly na základě historické zkušenosti o hydrogeologických poměrech pro oblasti jímání stanoveny.

Může mít zvyšující se výpar z vodní hladiny, např. z rybníků, přímý vliv na hladinu podzemní vody v jejich bezprostředním okolí? A jak se díváte na roli rybníků a malých vodních nádrží jako potenciální zdroje pro posilování podzemních vod?

Vodní nádrže jsou v oblastech s převažujícím výparem nad srážkami doplňovány povrchovým přítokem a příronem podzemních vod (nejčastěji jejich kombinací). Pokud povrchový přítok chybí (např. nebeské rybníky, pískovny, štěrkovny), jsou ztráty výparem nahrazovány přítokem podzemní vody.

Antropogenní změny krajiny podstatně zvýšily povrchový odtok. Ten v době srážek vzniká na zpevněných plochách, ale i na polích s nepříznivými poměry danými sklonem, obděláváním i aktuální skladbou plodin. Zadržení povrchového odtoku a vytvoření zásoby pro suché období je správná myšlenka. Vodní nádrže jsou ale rovněž recipientem splavenin a příjemcem znečištění. Často se v nádržích vyskytuje eutrofizace a prostředí deficitní na rozpuštěný kyslík. V posledních letech se dostává do popředí zájmu problematika kontaminace vod pesticidy a jejich metabolity, léčivy a dalšími průmyslovými látkami. Minimálně stejně hodnotná je tak proto myšlenka podporovat přirozené vsakování srážek do horninového prostředí, případně ho ve vhodných lokalitách posilovat umělou infiltrací.

Nádrže je možné stavět pouze v příznivých morfologických a geologických poměrech. Obvykle se jedná o oblasti regionální drenáže podzemních vod. Nádrže mohou primárně nadlepšovat nepříznivé odtokové poměry v říční síti. Zlepšení stavu podzemních vod není hlavním přínosem nádrží.

Je možné charakterizovat oblasti v ČR, které považujete za nejohroženější jak v současných podmínkách, tak v podmínkách ovlivněných změnou klimatu například k pol. 21. století?

Klimatická změna se nejvíce projeví v oblastech s napjatou vodní bilancí – tedy v místech s nízkým srážkovým normálem, nebo v místech s odběry podzemní vody pro lidskou spotřebu. Geograficky se jedná především o nížiny, kam je vázána značná část populace i zemědělské výroby, tzn. oblast jižní Moravy nebo Polabí. Vlivem srážkového stínu je klimatickou změnou silně ohroženo rovněž Žatecko.

V širší soutokové oblasti Moravy a Dyje je za dosavadních podmínek velikost doplňování zásob podzemí vody odhadována jen okolo 0,5 l/s/km2. Ročně se zde do podzemních vod infiltruje pouze cca 15 mm vodního sloupce. Přitom v letním období na jižní Moravě dosahuje výpar z volné hladiny v maximech až 11 mm za den.

Změny klimatu mohou v uvedených oblastech ČR dosud pravidelné každoroční doplňování zásob podzemní vody změnit jen na občasné. Přijatá adaptační opatření, studie problematiky i informovanost společnosti patří mezi klíčové faktory, které ovlivní, jak bolestné změny klimatu výsledně budou.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Dne 22. května 2019 pořádal Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, v. v. i., v pražském areálu workshop na téma Water Footprint. Odborným garantem byl Ing. Libor Ansorge, Ph.D. Workshopu se zúčastnilo devět tuzemských a zahraničních expertů zabývajících se problematikou posuzování vodní stopy (WF). Cílem workshopu byla výměna informací a zkušeností s vodní stopou na pracovištích v České republice, navázání kontaktů a diskuse potřeb dalšího rozvoje vodní stopy v ČR.

Ing. L. Ansorge, Ph.D., přivítal hosty a představil řešení problematiky Vodní stopy ve VÚV TGM. V návaznosti na skončený projekt QJ1520322 podpořený Ministerstvem zemědělství z programu KUS se VÚV TGM zabývá i nadále vodní stopou a tato problematika se promítla i do Dlouhodobé koncepce rozvoje VÚV TGM, kde je vymezena oblast výzkumu č. 12 Výzkum a hodnocení životního cyklu výrobků, služeb a institucí s vazbou na vodu. Tato oblast výzkumu je rozdělena na tři dílčí cíle. DC12-1 se soustředí na vývoj přístupů ke kvantifikaci modré, zelené a šedé vodní stopy výrobků, služeb a institucí v ČR podle Water Footprint Assessment Manuálu. S ohledem na vodohospodářské zaměření VÚV TGM se práce soustředí na kvantifikaci vodní stopy významných vodohospodářských infrastruktur, jako jsou vodní nádrže a systémy zásobování pitnou vodou a nakládání s odpadními vodami. Dílčí cíl DC12-2 se zabývá výzkumem metod a regionalizace charakterizačních faktorů užívaných při LCA water scarcity/availability footprint studiích pro různé typy vodních zdrojů. Aktuální práce se zaměřují na regionalizaci vybraných charakterizačních faktorů (AWARE, fwua), dat pro analýzu LCIA (Life Cycle Impact Assessmment – hodnocení dopadu životního cyklu) a v neposlední řadě variabilitu dostupných dat používaných k hodnocení vodní stopy, které ovlivňují i její citlivost. Práce na posledním dílčím cíli DC12-3, který je zaměřen na vývoj metod hodnocení vlivů užívání vody na úrovni midpoint a endpoint v rámci LCA, jsou v současnosti omezeny z důvodů nedostatku řešitelských kapacit. Během prezentace byla zmíněna možnost využívání vodní stopy jako nástroje pro řízení vodního/environmentálního hospodářství, potřeba popularizace vodní stopy, potřeby dalšího výzkumu. Jako vhodný nástroj pro další rozšiřování vodní stopy do praxe bylo uvedeno zavedení výuky vodní stopy na vysokých školách.

Dalším účastníkem workshopu byl doc. Ing. Jan Weizettel, Ph.D., (UK – Centrum pro otázky životního prostředí), který představil svůj projekt, ve kterém hodnotí nejen vodní, ale i environmentální stopu vybraných výrobků s finální spotřebou v hodnocené zemi. Ta je obdobou národní uhlíkové stopy (emise ekvivalentu CO2 z veškerých výrobních řetězců všech výrobků spotřebovaných občany dané země). K vyjádření WF používá input-output analýzu, při které jsou ekonomiky rozděleny do sektorů a výrobky do produktových skupin jednotlivých zemí a regionů. Předpokládá, že každý sektor a skupina výrobků v rámci jedné země nebo regionu jsou homogenní, tj. mají stejnou výrobní a stejnou prodejní strukturu. Ke sledovaným/posuzovaným tokům výrobků mezi ekonomickými sektory přiřazuje environmentální dopady pokrývající celé výrobní řetězce. Jako své hlavní zaměření v oblasti WF uvedl hodnocení zemědělské produkce v jednotlivých zemích a regionech podílející se na globálním využívání vzácného, omezeně obnovitelného přírodního zdroje – vody. Objem spotřebované modré vody převádí na kubické metry ekvivalentu vzácnosti vody a tím odráží místní a časový nedostatek vody v povodí příslušného výrobního řetězce. Pro hodnocení WF bilančním přístupem v souladu s normou EN ISO 14046 využívá pouze ukazatele „modré vody“ tj. přírodní vody odebrané přímo z vodních zdrojů. Pomocí charakterizačních faktorů WF převádí všechny dílčí stopy na jeden společný jmenovatel (objem spotřebované vody v litrech vážených vzácností). Jako silnou stránku charakterizačních faktorů uvádí snadnou pochopitelnost pro koncového uživatele. Představil výsledky svého výzkumu, které ukazují, že mezinárodní obchod ovlivňuje/pomáhá omezit vodní stres v aridních/semiaridních oblastech jako je Portugalsko, Mexiko nebo Střední východ. Ke své práci využívá model MRIO (multiregionální model vstupů a výstupů) a vodní stopu kvantifikuje pro hodnocený stát v globálu.

Problematiku vodní stopy řeší v úzké spolupráci s Dr. Stephanem Pfisterem (ETH Zürich, Institute of Environmental Engineering).

Zástupkyně pracoviště VÚT Brno NETME Centre Xuexiu Jia, MSc., po představení výzkumného týmu prof. Ing. Jiřího J. Klemeše, DrSc., jehož je členkou, seznámila účastníky workshopu s dosaženými úspěchy výzkumného týmu jako je studie poskytující přehled všech dostupných definic WF a měrných jednotek spojených s environmentálními, sociálními a ekonomickými stopami včetně kompozitních stop, které kombinují dvě i více stop jednotlivých. Ve svých pracích došli k závěrům, že vzhledem k umístění výrobců a spotřebitelů v různých částech světa jsou významné rozdíly ve virtuálních emisích CO2 a virtuální vodě. Dovozem výrobků vyráběných s nižšími emisemi uhlíku a nižší spotřebou vody než v domácím průmyslu může mezinárodní obchod snížit globální tlak na životní prostředí. Roli WF vidí v prezentaci problematiky vodní stopy, indexu nedostatku vody, vodního stresového indexu, potenciálu degradace vody apod. Díky dobře vyvinutým rámcům vodní stopy, ať dopadové tak bilanční, lze porovnávat využití vody a poskytovat informace pro identifikaci kritického uživatele ve výrobním řetězci. Podle X. Jia není WF dostatečným nástrojem ke sledování vodních sítí a pro management vodního hospodářství.

Doc. Ing. Vladimír Kočí, Ph.D., MBA, (VŠCHT, Fakulta technologie ochrany prostředí) a Ing. Martin Dočkal, Ph.D., (ČVUT, Fakulta stavební, Katedra hydromeliorací a krajinného inženýrství) v krátkosti představili svá pracoviště a shodně uvedli, že vodní stopu chápou jako nástroj k posuzováním dopadů na životní prostředí. Na VŠCHT je vodní stopa, resp. problematika vody řešena v rámci posuzování životního cyklu (LCA) ve specifických sektorech, jako je například chemický, stavební a obalový průmysl. Na ČVUT se studenti oboru životního prostředí seznamují s vodní stopou v rámci výuky.

Po úvodních vystoupeních proběhla diskuse, ve které si účastníci vyměnili zkušenosti a vlastní názory na problematiku vodní stopy. Ze závěrečné diskuse vyplynuly tyto klíčové potřeby:

  • zvýšení propagace vodní stopy jak u politiků, podnikatelů, tak i obyvatel napříč spektrem;
  • zjednodušení prezentace výsledků vodní stopy obdobně jako u uhlíkové stopy, která je široce využívána;
  • zvýšení tlaku na výrobce prostřednictvím osvěty obyvatel-konzumentů, kteří budou chtít u výrobků znát vodní stopu;
  • sjednocení názvosloví problematiky (např. sucho, nedostatek vody, vodní stopa) a způsobu výpočtu vodní stopy;
  • zvýšení kvality a dostupnosti dat (sjednocení způsobu sledování i v časové řadě), sjednocení způsobu jejich využívání i z důvodu porovnávání výsledků, modelování využívání/znečištění vod.

Workshop byl účastníky hodnocen jako přínosný, a to i z důvodu vzájemného seznámení se a navázání kontaktů pro možnou budoucí spolupráci.

Poděkování

Tato akce byla podpořena účelově vázanými prostředky institucionální podpory na dlouhodobý rozvoj Výzkumného ústavu vodohospodářského T. G. Masaryka, v. v. i., číslo projektu: IG/2019/1644.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Dne 20. června 2019 se prostory Výzkumného ústavu vodohospodářského při příležitosti oslav 100. výročí od založení otevřely široké veřejnosti v rámci Dne otevřených dveří, a to jak na pražském pracovišti, tak na pobočkách v Brně a Ostravě.

Návštěvníci mohli v pražském areálu během 90minutových exkurzí zhlédnout nejzajímavější pracoviště instituce názorně reprezentující výzkum vody a vodního prostředí ve všech jejich aspektech. Největší ohlas měly zejména ukázky fyzických hydraulických modelů plavebního stupně Děčín a Trojské kotliny v měřítku 1 : 70, děti si mohly odnést figurky vytištěné na 3D tiskárnách používaných pro tisk vodoměrných zařízení. Dále se návštěvníci měli možnost seznámit s činností České kalibrační stanice vodoměrných vrtulí, která je v evropském prostoru unikátní tím, že pro experimenty využívá přírodní vodu z řeky Vltavy. Zástupci laboratoří seznámili přítomné s mnohdy překvapivými výsledky stanovení množství nelegálních drog v městských odpadních vodách, předvedli ukázky testování prototypů domovních čistíren odpadních vod a informovali o způsobech značení ryb pro sledování propustnosti migračních cest na našich vodních tocích. V závěru si návštěvníci pražského areálu mohli v rámci nově vybudované České výparoměrné stanice prohlédnout tři experimentální výparoměry.

Na brněnské a ostravské pobočce byly akce zaměřeny zejména na studenty středních škol se zájmem o přírodní vědy; kromě praktických ukázek vědecké a laboratorní práce se zapojením studentů do interpretace výsledků zde byly připraveny i vědomostní soutěže o ceny.

Pro velký zájem ze strany veřejnosti se akce uskuteční v červnovém termínu i v příštím roce.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

Příspěvek presentuje pokusy s umělým deštěm a stopovačem v Jizerských horách, které jsou nezbytné pro modelování svahu modelem MIPs (Multiple Interacting Pathways [1]). Jsou podrobně popsány pokusy na několika svazích v povodí Lužické Nisy v Jizerských horách a na jednom svahu na Šumavě. MIPs je model založený na sledování dráhy částic. Cesty proudění jsou v něm popisovány pravděpodobnostně. Pracuje s částicemi (balíčky vody) v různých cestách proudění definovaných rozdělením rychlostí a maticí přechodu, která representuje výměnu vody mezi jednotlivými cestami. Výstupy modelu MIPs byly předvedeny na experimentálním svahu na louce ve formě výpočtu scénáře postupného nasycování svahu při srážkových epizodách, zvláště první epizody po suchém období. V terénních pokusech je vidět rozdíl v procesech odtoku mezi lučním a zalesněným svahem. Přestože bylo stříkáno vysokými intenzitami i velkými objemy vody, na lesních svazích byl stále rozhodující vliv vysoké infiltrační kapacity v lese. Je tady zřejmý podstatný vliv preferenčních cest.

Úvod

Model MIPs byl vytvořen pro hornaté oblasti, ve kterých jsou infiltrační kapacity vysoké ve srovnání se srážkovými intenzitami a úhrny. Pokud půdní profil v těchto oblastech není nasycen vodou až do úrovně terénu, je povodňová odezva tvořena převážně podpovrchovým odtokem (tj. jedná se o mělkou podzemní vodu). Takové podmínky jsou časté zvláště na zalesněných svazích v mírném vlhkém klimatu s propustnými půdami a relativně příkrými svahy [2].

Pokud chceme porozumět geochemickým procesům v povodích a jejich závislosti na hydrologii, je nutné, aby odtokový proces byl dobře popsán. Je třeba mít adekvátní představu o cestách proudění v terénu, kterou je obtížné získat třeba i jen pro jediný svah. Je také nutné mít hydrologický model, který toto proudění vhodně popisuje. Model MIPs [1, 3] je pokusem o takové řešení. Cesty proudění v terénu je zřejmě v současnosti možno prozkoumat pouze s využitím stopovačů. Nestačí tedy mít k disposici jen hydrogram odtoku, protože z něj nelze zpětně soudit o podstatě procesů, které proběhly ve svahu nebo v povodí. Pro odtok z povodí mohou být rozhodující preferenční cesty [4–7], tj. obchvaty nebo zkratky, kterými voda obejde půdní matrici. Stopovače je možno použít v průběhu srážkoodtokové epizody jako v případě lokality Gardsjon [3]. To však předpokládá dlouhý výzkumný projekt. My jsme použili metodu experimentů – skrápění části svahu vysokou intenzitou, kdy byl do vody přidáván stopovač NaCl.

Procesy důležité pro tvorbu odezvy jsou v nenasycené zóně: intenzita vstupu v úrovni terénu, změny vlhkosti půdy, rychlost fronty zvlhčení, hloubka hladiny podzemní vody, doba nutná k dosažení hladiny podzemní vody; v nasycené zóně: postupivost vlny, vzdálenost od toku, doba nutná k dosažení toku. Cesty odtoku, kterými srážkový vstup prochází, závisí na struktuře a předcházející nasycenosti půdy. Srážková voda vstoupí do půdní matrice a teče svisle v závislosti na místních vodivostech a gradientech. Část vody může jít obchvaty a zkratkami a vyhnout se tak půdní matrici. Tyto preferenční cesty jsou spojeny s puklinami, kanálky po kořenech nebo jinými makropóry nebo se může jednat o oblasti vyšší propustnosti půdy. Preferenční cesty mohou mít různou hloubku, šířku, křivost a spojitost. Pro jednoduchost je možno předpokládat, že dominantní směr proudění v nenasycené zóně je svislý [1, 8].

Mnohočetné cesty proudění v nenasycené zóně jsou reprezentovány funkcí rozdělení svislých rychlostí, která závisí na hloubkách a časech vyplývajících ze vzájemného působení rozdělení vstupních intenzit a cest proudění v půdě, jež se mezi sebou také vzájemně ovlivňují [1].

Dále model pracuje s rozdělením hloubek k hladině podzemní vody v příslušných místech, které bude záviset na předcházejících podmínkách, odvodnění části svahu nad zkoumaným úsekem a tvaru svahu (rozbíhání nebo sbíhání proudnic). Z těchto údajů a rozdělení rychlostí můžeme dostat rozdělení dob dotoku v nenasycené zóně. Výsledné rozdělení bude ve vzájemném vztahu k prostorovému rozdělení nasycených hydraulických vodivostí, z čehož získáme rozdělení dob dotoku v nasycené zóně. Ty budou v obecném případě záviset na dotaci z nenasycené zóny [1, 8].

Aby bylo možno smysluplně pracovat s modelem MIPs, je tedy třeba provést průzkum na vybraných svazích s využitím stopovačů.

Základní výzkumnou otázkou pro nás stejně jako pro více hydrologických týmů v Evropě a USA je bližší poznání procesů podpovrchového odtoku, který v povodích s vegetačním pokryvem, zejména zalesněných, tvoří většinu přímého odtoku při menších (častějších) povodních. Výzkum v tomto směru bude pokračovat v několika dalších letech.

Cílem tohoto příspěvku tedy je ukázat na příkladu typ výstupů z modelu MIPs a jeho využitelnost v Jizerských horách. K tomu bylo třeba vybrat, zřídit a vystrojit pokusné svahy a provést pokusy se zkrápěním a stopovači. Jedná se o náš první článek v časopise k tomuto typu modelování a nutné experimentální části výzkumu.

Vysvětlení pojmů

MIPs (Multiple Interacting Pathways) – mnohočetné vzájemně se ovlivňující cesty odtoku

Particle tracking – sledování dráhy částic

Random particle tracking – rychlosti částic jsou vzorkovány z náhodných rozdělení

Bypassing – obchvat, zkrácení tzv. preferenčními cestami, část proudění se vyhne půdní matrici

Tracing – použití stopovačů

Transition probabilities – matice přechodu obsahující pravděpodobnosti výměny vody mezi jednotlivými cestami

Tipping bucket – překlápěč pro měření objemů srážek nebo průtoku

Conductivity – konduktivita – vodivost

Metody

Model MIPs

Prvním článkem o MIPs je příspěvek viz [1], inspirovaný pokusy se stopovači na Bear Brook ve státě Main [12]. V článku viz [5] je popsán případ transientního proudění experimentálním svahem v povodí Gardsjon ve Švédsku.

V modelu MIPs jsou cesty proudění vody popisovány pravděpodobnostně [1, 13]. Sledování drah částic, přičemž rychlosti jsou vzorkovány z náhodného rozdělení, pracuje s částicemi (balíčky) vody v různých cestách proudění definovaných rozdělením rychlostí a maticí přechodu, která representuje výměnu vody mezi jednotlivými cestami. Předpokládá se exponenciální pokles nasycené hydraulické vodivosti s hloubkou [5].

Počáteční zásoba vody ve svahu a vstupy (déšť) během epizody jsou simulovány velkým množstvím diskrétních částic. V každém časovém kroku se částice pohybují v možných cestách proudění. Rychlost je částicím přisuzována náhodně z rozdělení rychlostí. Tímto způsobem lze modelovat účinek preferenčního proudění a obchvatu (zkrácení) dráhy ve svahu bez explicitní znalosti geometrie cest proudění. Kontinuita je zajištěna bilancováním počtu částic [1, 5, 8].

K tomu, abychom mohli pracovat s modelem MIPs, potřebujeme tedy mít možné cesty odtoku prozkoumány s využitím stopovačů. Dále popisujeme pokusy, které jsme za tímto účelem provedli.

Vybraná povodí

Pro pokusy na experimentálním svahu byla vybrána dvě povodí.

Horní část povodí Lužické Nisy v Jizerských horách, konkrétně oblast v Dolních Lučanech. Tok  Lužická Nisa pramení v údolí rozkládajícím se na sever od Černostudničního hřebene v nadmořské výšce 639 m n. m. Ve vzdálenosti cca 2 km od pramene se nachází závěrový profil ČVUT – FSv Dolní Lučany, kde je sledována hladina a teplota vody, teplota a vlhkost vzduchu a úhrn srážek od roku 2013 (obr. 1). V roce 2014 jsme zde instalovali automatickou sněhoměrnou stanici LDSS [9]. Experimentální svah se nacházel cca 150 m proti proudu od závěrového profilu na pravé straně toku. Na podzim 2014 zde byly provedeny dva experimenty. V roce 2015 byl ve stejném povodí vybudován nový svah ve vzdálenosti asi 500 m od bývalého svahu, ve vzrostlém lese s převahou smrku ztepilého.

Obr. 1. Měsíční úhrny srážek a průměrné výšky hladiny vody ve stanici ČVUT v Dolních Lučanech v Jizerských horách 2014–2016
Fig. 1. Monthly precipitation totals and average water level depths in Czech Technical University station in Dolní Lučany in Jizera Mountains 2014–2016 (úhrn srážek – precipitation total; výška hladiny vody – water level depth; měsíční – monthly)

Povodí Černého potoka na Šumavě. Toto povodí patří celým územím do II. zóny ochrany a je hospodářsky využívané. Převážnou část tvoří les s převahou smrku ztepilého, doplněný porostem jedle bělokoré, buku lesního, javoru klenu a břízy bělokoré. Podrost je tvořen porostem borůvčí a travinou bikou lesní. Zamokřené plochy jsou porostlé rašeliníkem a sítinou rozkladitou.

V rámci diplomové práce [10] byly v povodí vyhloubeny půdní sondy za účelem odběrů půdních vzorků. Nejčastějším půdním typem v povodí je kryptopodzol s různými podtypy, dále pak ranker, podzol nebo glej. Půdní typy jsou zde ovlivněny hlavně vegetací a sklonitostí. Sklonitost je v celém profilu víceméně podobná. Hloubky půdy se pohybují kolem 40–50 cm. Půdy mají velké množství skeletu. Srážky a hladiny v potocích jsou v obr. 2.

Obr. 2. Měsíční úhrny srážek a průměrné výšky hladiny vody ve stanicích PřF UK Černý potok a Zhůřecký potok na Šumavě 2014–2017
Fig. 2. Monthly precipitation totals and average water level depths in CUNI stations Černý potok and Zhůřecký potok at Šumava Mountains 2014–2017 (úhrn srážek – precipitation total; výška hladiny vody – water level depth; měsíční – monthly)

Schéma pokusů na louce a v lese pro potřeby modelu MIPs

Celková plocha byla ohraničena vyšším plůtkem a na konci plochy se svah zařízl do hloubky 80–120 cm. V zářezu byly vyříznuty drážky dovnitř svahu hluboké cca 10 cm ve výškách 20 a 50 cm (obr. 3, 4a, 4b a 4c). Stékající voda z drážek byla odváděna okapem do velkých překlápěčů.

Obr. 3. Experiment na louce, Dolní Lučany, drážky 20 a 50 cm od povrchu
Fig. 3. Experiment on the meadow, Dolní Lučany, troughs 20 and 50 cm from the surface

V první fázi pokusu bylo obvykle skrápění prováděno čistou vodou z toku. Jako značkovač pro zjištění cest odtoku byla použita NaCl, která se rozpouštěla v sudech v koncentraci 5 mg/l (průměrná vodivost se pohybovala kolem 9,8 mS.cm-1), a tímto roztokem se skrápěla pokusná plocha.

Vodivost se měřila přístrojem firmy Hach s přesností ±0,5 %.

Předpokládalo se, že vzorky odtékající vody budou odebírány z překlápěčů, ze sondy pod svahem a z blízkého toku: před pokusným svahem, ve středu pokusného svahu, z výtoku ze svahu (pokud byl rozeznatelný) a ve vybraném vzdálenějším místě. Ve vzorcích vody a v toku byla průběžně měřena elektrická vodivost. V laboratoři byla provedena analýza vzorků na množství NaCl.

Automatický rozstřikovací systém pro simulaci deště

Na vytyčené ploše 25 m2 se instaluje do čtverce devět trysek postřikovače. Voda je přiváděna hadicí pomocí čerpadla z blízkého zdroje (toku, cisterny). Množství vody sledoval vodoměr s přesností ±1 cm. Připojený datalogger zaznamenával úhrn srážek ze srážkoměru s přesností ±0,1 mm a vlhkost půdy z čidla Virrib s přesností < ±0,01 m3.m-3. Toto čidlo bylo instalováno buď v hloubce 25 cm, nebo v hloubkách 20 a 50 cm [11].

Obr. 4a. Schéma experimentu na louce v Dolních Lučanech – Jizerské hory
Fig. 4a. Diagram of meadow experiment in Dolní Lučany – Jizera Mountains (svah – slope, postřikovače – sprinklers, příkop – trench, tok – stream, sud – barrel, voda z toku – stream water, odběr vody z toku – stream water sampling sites, před svahem – before slope, na konci svahu – at the end of slope)
Obr. 4b. Schéma experimentu v lese v Dolních Lučanech – Jizerské hory
Fig. 4b. Diagram of forest experiment in Dolní Lučany – Jizera Mountains (svah – slope, postřikovače – sprinklers, příkop – trench, tok – stream, sonda – dug well, sud – barrel, voda z toku – stream water, odběr vody z toku – stream water sampling sites, před svahem – before slope, uprostřed svahu – middle of slope, odběr vytékající vody z pod svahu – sampling water flowing into stream from the bank, i.e. a distinctly visible flow under stream water table, na konci svahu – at the end of slope, před mostem – before bridge)
Obr. 4c. Schéma pokusu v lese v povodí Černého potoka
Fig. 4c. Diagram of forest experiment in Černý potok catchment – Šumava Mountains (svah – slope, postřikovače – sprinklers, příkop – trench, tok – stream, sonda – dug well, sud – barrel, voda z toku – stream water, odběr vody z toku – stream water sampling sites, před svahem – before slope, uprostřed svahu – middle of slope, odběr vytékající vody z pod svahu – sampling water flowing into stream from the bank, i.e. a distinctly visible flow under stream water table, na konci svahu – at the end of slope)

Výsledky experimentů pro získání dat do modelu MIPs

Experimenty v lese

Experimenty v letech 2015 a 2016 v lese v Dolních Lučanech

Na jaře 2015 byl vybudován experimentální svah ve vzrostlém lese s převahou smrku ztepilého. Svah se nalézal 1 m od toku. Pod svahem byl instalován piezometr na sledování hladiny podpovrchové vody [10]. Na této lokalitě bylo v letech 2015 a 2016 provedeno celkem pět pokusů.

Rok 2015 (druhý rok delšího suchého období) byl sušší než rok předešlý. Sněhová pokrývka se vyskytovala přes celé zimní období, ale úhrn srážek od března do října činil jen 44,2 % dlouhodobého úhrnu. Nejnižší hladiny v toku byly zejména v letních měsících. Nedostatek vody významně ztěžoval práce na pokusu.

Pro instalování překlápěčů byly vyhloubeny jámy, které se po skrápění začaly plnit vodou. K protékání do žlabů bohužel nedošlo a jámy pod svahem byly použity jako sondy (obr. 4a, 4b a 4c). Současně byla měřena výška podpovrchové vody v piezometru pod svahem, která kolísala podle skrápění.

První pokus byl proveden od 12. 5. do 14. 5. 2015, kdy plocha byla nejdříve skrápěna čistou vodou, aby se zvětšila nasycenost půdního profilu. Poslední den byl aplikován postřik se solí. Souběžně byla měřena vodivost toku před pokusným svahem, v polovině svahu, na konci svahu a u mostku cca 5 m od svahu. Pod svahem vyvěrala za 2 dny voda, a tak byly vyvrtány další dvě sondy hluboké 40 cm. Z těchto sond byly odebírány vzorky po dobu všech pokusů. Voda ze sond se ihned ztrácela po skončení skrápění.

Další opakování pokusu 25. 6.–30. 6. 2015 bylo provedeno v době, kdy voda v toku stoupla po předešlých srážkách. Z důvodu nedostatku vody se pokus opakoval v říjnu od 15. 10. do 19. 10. 2015. Průběh experimentu byl obdobný (obr. 5a, 5b a 5c).

Obr. 5a. Povodí Nisy – les, Dolní Lučany – průběh skrápění a vlhkosti půdy 14. 10.–20. 10. 2015
Fig. 5a. Nisa catchment – forest, Dolní Lučany – sprinkling (mm per 10 minutes) and soil moisture (% per 10 minutes) 14th–20th Oct. 2015
Obr. 5b. Jizerské hory – Dolní Lučany – les, průběh vodivosti v sondách a v toku a vlhkost půdy 14. 10.–24. 10. 2015
Fig. 5b. Jizera Mountains – Dolní Lučany – forest, conductivity (mS.m-1) and soil moisture at 50 cm (% per 10 minutes) 14th–24th Oct. 2015 (sonda – dug well, horní tok – upstream, střed toku – middle of stream, výtok ze svahu – flow from slope)
Obr. 5c. Jizerské hory – Dolní Lučany – les, průběh vodivosti v toku 14. 10.–23. 10. 2015 – detail
Fig. 5c. Jizera Mountains – Dolní Lučany – forest, conductivity in stream 14th–23rd Oct. 2015 – detail (vlhkost půdy – soil moisture, horní tok – upstream, střed toku – middle of stream, výtok ze svahu – flow from slope)

Nejvyšší vodivosti byly dosahovány v obou experimentech v sondě (jámě) pod svahem, ale oproti předešlému pokusu v roce 2014 byly zaznamenány změny v toku zejména v místě u konce svahu, kdy ze břehu pod hladinou viditelně vytékala voda.

Rok 2016 byl bohatší na úhrn srážek zejména na sníh (57 % dlouhodobého úhrnu). První experiment se konal v květnu 14.–21. 5. 2016. Svah byl skrápěn nejdřív 3,5 dne pouze vodou a potom 3,5 dne s roztokem soli. Pravidelně byla měřena vodivost ve vybraných profilech v toku. V době skrápění roztokem soli byly odebírány i vzorky vody.

Půdní profil byl vyschlý a ani po skrápění nedošlo k odtoku vody do okapů, pouze voda začala vyvěrat v sondě pod svahem, ze které byly odebírány vzorky, a pravidelně byla měřena vodivost. Ve vzorcích bylo zjištěno velké množství soli a samozřejmě vodivost byla také vysoká.

Nejvyšší hodnoty vodivosti a nejvyšší hodnoty NaCl se vyskytovaly ve vzorcích odebíraných v toku těsně u břehu v blízkosti experimentálního svahu (výtok), kdy viditelně odtékala voda pod hladinou z břehu do toku.

V poslední den skrápění došlo k přívalovému dešti, který ovlivnil konec experimentu (snížila se vodivost toku, voda stékající po povrchu se dostala do sondy).

Obdobný průběh experimentu byl zaznamenán 17. 7.–24. 7. 2016.

Experiment v povodí Černého potoka – září 2017

Začátkem září 2017 byl vybudován experimentální svah v horní části povodí Černého potoka na Šumavě (oblast Hůrka) ve vzrostlém lese (buk, smrk ztepilý, javor) v blízkosti turistické cesty na břehu potoka. Experiment začal 2. 9. 2017 a skončil 6. 9. 2017. Výška zářezu byla 120 cm, drážky byly ve výšce 15 cm a 50 cm od rostlinného pokryvu (20 cm a 50 cm od povrchu). Vzdálenost svahu od toku činila cca 1,5 m. Vzorky z toku byly odebírány před experimentálním svahem, na jeho středu a za ním. Výtok ze svahu byl rovněž vzorkován. Schéma rozmístění postřikovačů, piezometrů a odběrných míst v toku a umístění sond je na obr. 4c.

Na obr. 2 jsou graficky znázorněny měsíční úhrny srážek a průměrné měsíční výšky hladin z povodí Černého Potoka a Zhůřeckého Potoka ve stanicích PřF UK na Šumavě (2014–2017).

Pokus probíhal spíše za deštivého počasí. Druhý den experimentu se začala objevovat voda v sondách pod svahem. Další den prosakující voda v dolním levém rohu svahu vytékala jako povrchový odtok po kameni velkou rychlostí. Postupně vyvěrala voda i v dalších sondách. Ani v tomto případě však netekla z drážek do překlápěčů. Průběh pokusu je graficky znázorněn na obr. 6a, 6b a 6c.

Obr. 6a. Povodí Černého Potoka – les, průběh skrápění a vlhkosti půdy 2. 9.–7. 9. 2017
Fig. 6a. Černý potok catchment – forest, sprinkling (mm per 10 minutes) and soil moisture (% per 10 minutes) 2nd–7th Sept. 2017
Obr. 6b. Šumava – Povodí Černého Potoka – les, průběh vodivosti v sondách a v toku 2. 9.–7. 9. 2017
Fig. 6b. Šumava Mountains – Černý potok catchment – forest, conductivity in dug wells and in stream 2nd–7th Sept. 2017 (vlhkost půdy – soil moisture, sonda – dug well, horní tok – upstream, střed toku – middle of stream, výtok ze svahu – flow from slope)
Obr. 6c. Šumava – Povodí Černého Potoka – les, průběh vodivosti v toku 2. 9.–7. 9. 2017 – detail
Fig. 6c. Šumava Mountains – Černý potok catchment – forest, conductivity in stream 2nd–7th Sept. 2017 – detail (vlhkost půdy – soil moisture, horní tok – upstream, střed toku – middle of stream, výtok ze svahu – flow from slope)

Experimenty na louce – 2014

Rok 2014 patřil mezi velmi suchá období (69 % dlouhodobého průměru za období III–X). Nedostatek srážek v zimě, v létě i na podzim se projevil nízkou hladinou v toku. Průměrné nejnižší hladiny toku byly dosaženy v srpnu a v podzimních měsících (obr. 1).

Experimentální svah byl instalován cca 5 m od toku. Byly provedeny dva pokusy: 7. 10.–9. 10. 2014 a 20. 10.–21. 10. 2014.

Období první třetiny října bylo velmi suché (48 % dlouhodobého průměru). Hladina toku byla velmi nízká a vlhkost půdy v hloubce 50 cm činila 21 % objemové půdní vlhkosti. K odtékání z půdního profilu do žlabů docházelo až třetí den (9. 10.). Při druhém pokusu za 14 dnů do vlhčí půdy (asi 30 %) odtok nastal hned první den. Součástí pokusu bylo sledování hladiny podpovrchové vody v piezometrech pod svahem. Současně se odebíraly vzorky povrchové vody z toku před pokusným svahem a za svahem. Schéma svahu s odběrnými místy je znázorněno na obr. 4a.

Na obr. 1 jsou graficky znázorněny měsíční úhrny srážek a průměrné měsíční výšky hladiny naměřené ve stanici ČVUT v Dolních Lučanech v Jizerských horách (2014–2016).

Pokus 7. 10. do 9. 10. 2014

Svah se skrápěl tři dny pouze roztokem NaCl. Voda ze svahu začala protékat až třetí den skrápění, tj. 9. 10. 2014, a to nejprve ze spodního žlabu (9. 10. od 10:50) a později i z horního od 11:50 (obr. 7a).

Nejvíce vody odteklo z dolního žlabu a současně zde byla naměřena nejvyšší vodivost 9. 10. 2014 ve 14:30 807 µS.cm-1.

Pokus 20. 10. do 21. 10. 2014

První den byl svah skrápěn pouze vodou a druhý den skrápění pokračovalo s roztokem soli. K odtékání ze svahu došlo již na začátku prvního dne z dolního okapu – voda odtékala do spodního překlápěče. V poledne začala voda odtékat i z horního okapu do horního překlápěče. Druhý den pokračovalo skrápění roztokem NaCl+H2O (5 mg.l-1) a od začátku skrápění voda odtékala do obou překlápěčů. Dne 21. 10. byla naměřena nejvyšší hodnota vodivosti ve 12:15 v dolním žlabu (okapu) 8 270 µS.cm-1. V horním žlabu byly nejvyšší vodivosti dosahovány ve vzorcích odebraných 20. 10. 2014 16:00 hod. 8 700 µS.cm-1.

Současně byla měřena vodivost i v toku, ale vzhledem k vzdálenosti pokusného svahu od toku se vodivost téměř neměnila. Hodnoty NaCl byly změřeny jen u několika vzorků, a proto je neuvádíme. Nebyla naměřena žádná změna hladiny podpovrchové vody v instalovaných piezometrech (hloubka v blízkosti svahu byla 50 cm, v blízkosti vody 40 cm).

Scénář vsakování vydatné srážky do suché půdy

Na obr. 7a a 7b je příklad výstupu modelu MIPs, který ukazuje sycení experimentálního svahu umělým deštěm.

Experimentální svah má plochu 5×5 m. Ve vstupech do modelu je délka svahu 5 m rozdělena na oddíly po 0,5 m, tzn. že svah má 10 oddílů, které vidíme na vodorovné ose na obr. 7b. Na svislé ose je vykresleno množství částic v příslušném časovém kroku a v příslušném oddílu. Jedna „částice“ má ve výpočtu objem 1 litr. Časový krok výpočtu je stejný jako časový krok měření, tj. 10 minut.

V horních obrázcích je vykreslena nenasycená (proměnlivě nasycená) zóna, ve spodních nasycená zóna (mělká podzemní voda). Označení A, B, C odpovídá označení na obr. 7a, tedy jsou to počty částic v době, kdy skončil postřik.

Obr. 7a. Dolní Lučany, louka: umělý déšť, kumulativní déšť, vlhkost ve 20 a 50 cm, vodivost v překlápěčích, A, B, C časové okamžiky ukončení deště
Fig. 7a. Dolní Lučany, meadow: artificial rain, cumulative rain, conductivity in tipping buckets, A, B, C times of rainfall end
Obr. 7b. Histogramy počtu částic v časech A, B a C (viz obr. 7a), horní obrázky (zeleně) – nenasycená zóna, dolní obrázky (modře) – nasycená zóna, na vodorovné ose délka svahu dělená po 0,5 m
Fig. 7b. Histograms of numbers of particles at times A, B and C (fig. 7a), horizontal axis is subdivided by 0.5 m

Modelem je možno vyjádřit scénáře zvětšení klimatických extrémů – velmi vydatná srážka do suché půdy – a ověřovat hypotézy podle experimentů v terénu. V našem případě jsme tedy modelovali srážky o velikosti 185,5, 223 a 231,6 mm (je možno srovnat s maximálním denním úhrnem 345 mm v ČR, naměřeným na Nové Louce v Jizerských horách).

Při modelování odtoků ze srážek je první vlna po suchém období zpravidla zatížena velkou chybou (v desítkách procent), což je způsobeno velkou nelinearitou proměnlivě nasycené půdní zóny. Bylo tomu tak i předtím, než se začal projevovat vliv klimatické změny. Scénáře vsakování vydatných srážek do suché půdy a tvorba povodňového odtoku modelem MIPs, založeném na jiném aparátu než Richardsova rovnice [14], může tedy přispět k rozboru problému tvorby odtoku v podmínkách klimatické změny.

Zhodnocení a závěry

Tabulka 1 uvádí období skrápění, spotřebu čisté vody, spotřebu roztoku vody a NaCl (koncentrace v průměru 5 g.l-1, tj. průměrný úhrn v mm). Tabulka 2 uvádí maximální hodnoty vodivosti a koncentrace v odebraných vzorcích u všech experimentů.

Z uvedených dosažených výsledků vyplývají následující závěry.

Vlhkost půdy a odtok vody

Vlhkost půdy ve všech experimentech se zvyšovala v závislosti na délce skrápění.

Nejdelší skrápění bylo provedeno při experimentech v roce 2016, kdy se nejdéle skrápělo čistou vodou v období 18. 7.–23. 7. 20:36 hodin a v období 14. 5.–20. 5. nejvíce roztokem NaCl (21:28 hod), viz tabulka 1.

Tabulka 1. Lokality, období skrápění, spotřeba čisté vody, spotřeba roztoku vody a NaCl (v průměru 5 g/l), průměrný hodinový úhrn v mm
Table 1. Sites, sprinkling period, volume clean water used (litres), volume NaCl solution (about 5 g/l), average rain total (mm per hour)

Při kratších skrápěních (Dolní Lučany na louce) maximální vlhkost půdy dosahovala 56,5 %, ale při delších obdobích skrápění byly od 3.–5. dne stabilně maxima 63,3 %, např. obr. 6a.

Při prvním experimentu na louce začal odtok vody do překlápěčů až třetí den (9. 10.), ale při opakování (20. 10.–21. 10.) již první den voda protékala oběma překlápěči. Na skrápěné ploše docházelo, na málo propustném povrchu, také k povrchovému odtoku.

Při lesních experimentech, i přes delší období skrápění, voda do překlápěčů neodtékala, ale vyvěrala těsně pod zářezem svahu. Pro sledování vodivosti a koncentrace NaCl byly v těchto místech vyhloubeny sondy cca 30–40 cm hluboké, viz obr. 4b. K povrchovému odtoku v lese ani přes velké úhrny srážek nedocházelo. Zřejmě je důvodem větší přítomnost preferenčních cest (makropóry, dutiny po kořenech a žížalách apod.) a tedy větší propustnost půdy.

Konduktivita vody

V době experimentu byly několikrát za den odebírány vzorky z toku před pokusným svahem. Na Lužické Nise v Dolních Lučanech se vodivost pohybovala od 14,5 do 18,6 mS.m-1 a na Šumavě byla kolem 5 mS.m-1.

Při prvním ani druhém experimentu na louce v Dolních Lučanech se neprokázal žádný vliv na vodivost v toku. Svah byl ve větší vzdálenosti od toku a byl zde vykopán příkop pro plynové potrubí, který narušil přirozený terén. Z tohoto důvodu byly další experimenty přeneseny do blízkého lesa.

V lese při skrápění docházelo k zřetelnému výtoku ze břehu pod hladinou do koryta v blízkosti svahu. Vodivost v tomto místě začala stoupat 3.–4. den skrápění. Příklad průběhu vodivosti v toku je vykreslen na obr. 5c. Nejvíce se projevil odtok ze svahu do toku v posledním roce pokusu v povodí Černého potoka na Šumavě, viz obr. 6ctabulka 2.

Vodivost v odebraných vzorcích z překlápěčů a ze sond postupně stoupala a největší byla v posledním dni skrápění roztokem NaCl. Nejvyšší maximální hodnota byla naměřena v posledním pokusu na Šumavě.

Tabulka 2. Dosažené maximální hodnoty vodivosti v překlápěčích, sondách, v toku a ve výtoku při experimentech 2014–2017
Table 2. Maximum conductivity in tipping bucketes, dug wells, in stream and in outflow from slope during experiments 2014–2017

Odtok vody ze svahu závisí především na preferenčních cestách, kdy v lesním porostu je velké množství cest po kořenech a makropórů. Voda prosakuje spíše do spodních vrstev půdního profilu a stéká po málo propustném podloží laterálně do toku. Objevuje se u paty svahu v sondách a ve výtoku (pod hladinou) ze břehu do koryta. Na louce se laterální pohyb odehrával v menší hloubce, popř. po povrchu po nepropustných plochách. Podstatný je též sklon terénu a nepropustné nebo málo propustné podloží.

Modelování

Model MIPs [2, 5] je založen na metodě sledování dráhy částic. Nepracuje s Richardsovou rovnicí [14] pro nenasycenou půdní zónu a je tedy alternativou k modelům duální pórovitosti [15]. Právě nenasycená zóna svojí nelinearitou způsobuje největší potíže při modelování odtoku. První povodňová epizoda po suchém období (i po běžném sezonním suchu) bývá obvykle špatně vystižena.

MIPs je vhodným nástrojem ke zkoumání v tomto směru. K tomu přispívá i vizualizace procesů – je možno sledovat pohyb jednotlivých částic (rozumí se balíčků vody o objemu např. 1 litr) mezi povrchovým a podpovrchovým odtokem, mezi nasycenou a nenasycenou zónou apod. To ovšem neznamená, že nejistoty spojené s proměnlivě nasycenou půdní zónou zmizí. Výpočty MIPs bude vhodné provádět v rámci odhadu nejistot. Model MIPs je výpočetně náročný a vyhodnocení nejistot tuto náročnost ještě znásobí. Model duální pórovitosti je ovšem náročný také. To plyne z velké variability přírodních podmínek, zejména proměnlivě nasycené půdní zóny.

MIPs bude vhodný i ke zkoumání pohybu znečištění v půdním prostředí (pokud je založen na datech z průzkumu se stopovači). V podmínkách klimatické změny se zřejmě zvětšuje extremita povodní a sucha. Lze se tedy obávat přívalových srážek do půdy vyschlé dlouhotrvajícím suchem.

Poděkování

Příspěvek byl zpracován v projektu GA ČR 13-32133S. Druhá autorka děkuje prof. Bevenovi za poskytnutí programu MIPs. Dále děkujeme ČHMÚ a FSv ČVUT za poskytnutí dat a anonymním oponentům za cenné připomínky.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie, Informatika, kartografie ve vodním hospodářství.

Souhrn

Topografické údaje hrají klíčovou roli v otázce přesného hydrodynamického modelování povodňových událostí. Často je vyžadován přesný digitální model terénu (DMT), který obsahuje popis říční batymetrie. DMT může být získán z různých zdrojů dat, jako jsou pozemní měření nebo metody dálkového průzkumu země. Pořízení pozemních, zejména geodetických, dat bývá často finančně nákladné a časově náročné. Další alternativou získání dat DMT jsou satelitní zdroje, ty však zpravidla nedosahují přesností, které jsou vhodné pro korektní hydrodynamické modelování. Jako nejvíce vhodná se proto jeví data pořízená technologií leteckého laserového skenování (LLS).

Pro sběr dat LLS se v ČR využívá snímání infračerveným laserovým paprskem. Omezením ve využití této technologie pro hydrodynamické modelování je fakt, že infračervený laserový paprsek je pohlcován vodní hladinou. V praxi to znamená, že nelze získat výškopisnou informaci o morfologii terénu pod vodní hladinou. Při tvorbě DMT z dat LLS tak dochází k vytvoření modelu, který zanedbává průtočnou plochu zaměřovaného koryta vodního toku.

V tomto příspěvku jsou prezentovány výsledky z vyvíjeného softwaru Bathy_supp, který stanovuje batymetrii přirozeného říčního koryta. Batymetrie je stanovena pomocí analytických křivek, které popisují průběh příčných profilů. Následně je provedena prostorová interpolace mezi odhadnutými profily, jejímž výsledkem je batymetrická bodová síť. Vytvořenou batymetrickou bodovou síť lze spojit např. s daty LLS a vytvořit tak DMT vhodný pro hydrodynamické modelování. V příspěvku je prezentován praktický příklad testování softwaru na pilotní lokalitě. Dosažené výsledky ukazují, že výsledky softwaru Bathy_supp výrazně zlepšují model terénu vytvořený z dat LLS.

Úvod

Klíčovou znalostí pro hydrodynamické modelování povodní je morfologie terénu. Přesnost a využitelnost hydrodynamických modelů závisí na charakteru, dostupnosti a přesnosti zdrojových topografických dat, ze kterých je generován výsledný DMT [1].

Relevantní výškopisné údaje o morfologii koryt vodních toků a přilehlého inundačního území je možné získat různými, navzájem často kombinovatelnými metodami. Jednou z metod získání zdrojových dat pro DMT je měření pomocí družicových polohových systémů. Tato data však nejsou, díky svému rozlišení, pro hydrodynamické modelování dostatečně přesná. Naopak velmi přesnou metodou získání dat pro DMT je pozemní geodetické měření, tato metoda je nicméně časově i finančně velmi náročná. Třetí, nejmodernější, metoda spočívá ve využití technologie LLS, která má široké uplatnění v celé řadě oborů. Běžně se využívá při pořizování prostorových geografických dat pro potřeby v geodézii, ve stavebnictví, v lesnictví, v archeologii atp. Významnou možností využití LLS je i oblast vodního hospodářství, příkladem je zpřesňování polohy os vodních toků a vodních ploch [2] nebo tvorba map povodňových rizik [3].

Metoda LLS [4] využívá technologii LiDARu (Light Detection and Ranging). Princip této technologie spočívá v měření doby návratu vyzařovaného laserového paprsku. Analýzou této doby je pak určena vzdálenost měřicí jednotky (na palubě letadla) od snímaného objektu (povrchu Země), resp. nadmořská výška mapovaného zemského povrchu. Výhodou LLS je jednak rychlost získání dat, dále vysoká přesnost a vysoké prostorové rozlišení vznikajícího DMT. Skenery používané k celoplošnému mapování využívají laser o vlnové délce blízké infračervenému spektru, přičemž voda toto záření zcela pohlcuje [5]. To sice umožňuje přesnou identifikaci hranice vodních ploch, nicméně informaci o batymetrii dna nepodává. Proto byla vyvinuta duální forma LiDARu (DiAL – Differential Absorption Lidar), která kombinuje dva laserové paprsky vyzařované v různých vlnových délkách, v infračerveném spektru (1 064 nm) pro mapování topografie terénu a v zeleném (zeleno-modrém) spektru (532 nm), které proniká pod vodní hladinu [6, 7]. Tento specifický typ LLS, známý rovněž pod označením letecké batymetrické laserové skenování (LBLS) nebo v anglickém originále Airborne Lidar Bathymetry (ALB), se používá především v mělkých příbřežních mořských vodách [8].

Stále však přetrvávají jistá omezení, míra proniknutí zeleného paprsku vodním sloupcem závisí na průhlednosti, resp. zákalu a proudění vody [9, 10]. Někteří autoři [6–8] deklarují, v závislosti na vnějších podmínkách (průhlednost vody, zákal,…), že reálná batymetrická data lze získávat až do hloubky 50 m pod vodní hladinu s horizontální přesností ±2,5 m a s vertikální přesností ±0,25 m [7]. Guenther a kol. [8] navíc doporučuje věnovat maximální pozornost správnému načasování snímkování a případně mapování opakovat. V podmínkách ČR byly, parametricky obdobným vybavením, testovány vybrané vodní nádrže a 6 km dlouhý úsek vodního toku. Relevantní výsledky byly ovšem dosaženy pouze do hloubky 1,5–2 m pod vodní hladinou v případě vodní nádrže a do hloubky 0,8 m v případě vodního toku [11].

Důsledkem nejistoty získání relevantních výsledků LBLS mohou být nespolehlivá zdrojová data. Konkrétně může dojít k zanedbání hloubky a tvaru koryta, což je zásadní problém pro hydrodynamické modelování říčních toků a správné posouzení ekologických a geomorfologických vlastností vodních toků [12].

Další možností tvorby vysoce přesného a batymetricky korektního DMT je kombinace dat LLS s daty pozemního měření charakterizující tvar koryta vodních toků. Dodatečným zdrojem batymetrických dat může být geodetické zaměření vodního toku nebo zaměření s využitím SONARu (SOund Navigation And Ranging), tedy zařízením využívající akustických vln jednak k navigaci a zaměřování objektů pod vodou, ale také k měření hloubek [13]. Specifickým přístrojem pro získání batymetrických dat je přístroj ADCP (Acoustic Dopler Current Profiler) využívající Dopplerova jevu. Primárně je určen pro měření průtoku v otevřených korytech řek, jeho sekundárním využitím je pak batymetrické mapování [13]. Všechny tyto metody jsou však časově i finančně náročné.

Nabízí se otázka alternativního zjištění tvaru příčného profilu vodního toku, resp. velikosti průtočné plochy, tedy hlavních vstupních dat pro hydrodynamické modely. Existují různé metody doplnění chybějících dat charakterizující tvar koryt vodních toků v jejich přirozeném tvaru.

Caletka [14] popisuje metodu lineární extrapolace chybějících dat z původních rastrů na základě sklonu břehů v rámci příčných profilů, kde je schematizace prováděna na základě volby vhodného geometrického obrazce, který by ideálně vystihoval řešený příčný profil. Výsledky využití této metody zatím ukazují mírné nadhodnocování minimální úrovně dna koryta vodního toku.

Další možností využití softwarových metod pro doplnění chybějících batymetrických dat je software CroSolver [15, 16]. Ten nahrazuje říční batymetrii korytem lichoběžníkového nebo obdélníkového průřezu. Model koryta vodního toku je následně spojen s daty LLS a vzniká tak zpřesněný DMT.

Inovativním přístupem ke stanovení reálné profilace vodního toku je vývoj softwarového prostředku Bathy_supp. Software využívá matematického stanovení tvaru příčných profilů na základě jejich rozmístění v modelované oblasti. Následně dopočítává kompletní batymetrii modelovaného úseku vodního toku. Takto získaná batymetrická data jsou posléze spolu se vstupními topografickými daty (TOPO) využita pro tvorbu celistvého DMT.

Program Bathy_supp

Program Bathy_supp je vytvořen jako samostatně spustitelný program v programovacím jazyku C++ a je určen pro stanovení batymetrie vodního toku. Koryto vodního toku může být určeno v programu na základě zobrazení dat TOPO, nebo jako seznam souřadnic příčných profilů, definujících geometrii budoucího koryta vodního toku. Výstupem je seznam souřadnic definujících (výškově i polohově) novou batymetrii koryta v textovém formátu. Tento výstup může být nadále použit v geografických informačních systémech (GIS) k samotné syntéze dat z programu Bathy_supp a dat TOPO pro tvorbu celistvých DMT.

Obr. 1. Příklady prohnutí analytické křivky
Fig. 1. Examples of deflection of the analytical curve

Vstupní data

Jak již bylo řečeno, základními vstupními údaji jsou data TOPO, v našem případě získaná metodou LLS. Tento vstup je ve formě seznamu diskrétních bodů o souřadnicích XYZ. Tato data musí být v textovém formátu s koncovkou „*.txt“ nebo „*.xyz“, shodně řazenými v pořadí XYZ. Dalšími vstupními daty jsou informace o průtoku v říčním korytě v době pořízení dat TOPO a drsnostní charakteristika koryta.

Popis programu

Batymetrický výpočet je proveden na základě virtuálních příčných profilů, jejichž rozmístění definuje uživatel v rámci modelovaného úseku řeky. V těchto profilech je z dat TOPO určena nadmořská výška hladiny vody, na jejímž základě jsou následně odvozeny jednotlivé profily, definované souřadnicemi XYZ. Podle zvolené schematizace jsou pak mezi profily interpolovány souřadnice nových batymetrických bodů. Tímto postupem vzniká bodová síť, ze které je možné za použití běžných interpolačních technik vytvořit 3D batymetrický model koryta vodního toku.

Geometrie vodního toku

Prvním krokem po spuštění programu je nahrání dat TOPO. Na základě zobrazení dat TOPO je možné v grafickém okně programu zvolit umístění modelovaných příčných profilů. Poloha těchto profilů definuje geometrii modelované části vodního toku, proto je nutné pečlivě zvažovat jejich rozmístění v modelovaném prostoru. Profily musí být definovány v po sobě jdoucím pořadí, a to od nejvýše umístěného profilu. Délka profilů definuje šířku koryta, pro níž bude batymetrický výpočet proveden. Rozestup profilů musí být volen s ohledem na výběr schematizačního algoritmu (viz kap. Meziprofilová interpolace). Počet zadávaných profilů je volen uživatelem. Alternativou je možnost nahrát umístění profilů formou seznamu jejich definičních bodů.

Zahloubení modelovaných příčných profilů

Pro modelované příčné profily je odečtena z dat TOPO nadmořská výška hladiny v místě profilu. Toho je docíleno tak, že v okolí koncových bodů každého profilu je programem vyhledán bod s nejnižší nadmořskou výškou. Tato nadmořská výška je vybrána jako výška hladiny vody v době pořízení dat TOPO. Po určení nadmořské výšky hladin v profilech program automaticky zkontroluje celkový podélný profil hladiny toku, případně nadmořské výšky hladin v profilech automaticky upraví.

Zahloubení koryta je provedeno na základě analytické křivky. Jedná se o dvou-parametrickou křivku, jejíž prohnutí (schopnost popsat průběh příčného profilu) záleží na velikosti jejích parametrů (obr. 1). Parametry jsou určeny regresní rovnicí na základě náklonu profilů a břehových vzdáleností po sobě jdoucích modelovaných příčných profilů. Parametry regresní rovnice je možné v programu upravovat a tím průběh příčného profilu ovlivňovat. Program také umožňuje manuální korekci regresních parametrů na základě uživatelem vloženého reálného vzorového profilu. Zahloubení je provedeno tak, aby bylo dosaženo ekvivalentní průtočné plochy v modelovaném profilu. Ekvivalentní průtočná plocha je určena výpočtem za využití Chézyho rovnice. Pro tento výpočet uživatel zadává průtok v modelovaném říčním úseku a Manningův součinitel drsnosti ze dne pořízení dat TOPO. Podélný sklon je automaticky určován ze vzdálenosti a rozdílů nadmořských výšek hladin v po sobě jdoucích profilech. Počet bodů, z nichž se budou modelované profily skládat, definuje uživatel.

Meziprofilová interpolace

Pro vytvoření batymetrie vodního toku je nutné provést prostorovou interpolaci mezi modelovanými příčnými profily. Celková batymetrie vodního toku je v programu schematizována bodovou 3D sítí. Hustota této sítě závisí na počtu bodů v modelovaných příčných profilech a počtu bodů mezi profily. Oba parametry určuje uživatel. Pro vytvoření 3D sítě z 3D modelovaných profilů lze využít celkem tři algoritmy pro tvorbu sítí (obr. 2).

Obr. 2. Interpolace mezi profily
Fig. 2. Interpolation between cross-sections
Tabulka 1. Povodňové události ve studovaném úseku
Table 1. Flood events in study river reach

První algoritmus (SA1) [17] používá pro podélnou (prostorovou) interpolaci mezi profily lineární interpolační algoritmus. Ten provádí interpolaci mezi odpovídajícími si body v po sobě jdoucích profilech. To znamená, že nově vzniklé body leží na přímce mezi výchozími body. Pro interpolaci nadmořských výšek je použita také lineární interpolace.

Druhý algoritmus (SA2) [18] modelovaný profil nejdříve převzorkuje. Touto úpravou dojde ke změně rozestupu bodů tak, aby na obě strany od nejhlubšího místa v profilu ležel stejný počet bodů. Původní tvar profilu však zůstává zachován. Díky převzorkování je respektována spojnice míst s nejnižší hloubkou v profilech. To má za následek reálnější schematizaci průběhu hloubek mezi profily. Poté je opět využito lineární interpolace pro dopočet bodů mezi profily a jejich nadmořských výšek.

Třetí algoritmus (SA3) [19] využívá také převzorkování modelovaného profilu a navíc pro prostorové rozmístění nových bodů mezi profily využívá kubické hermitovské interpolace (CHS). Nové body tak nevznikají na přímkové spojnici, ale jsou interpolovány po obloukové křivce. To zajišťuje věrohodnější popis koryta mezi modelovanými profily zejména v říčních obloucích. Pro interpolaci nadmořských výšek je opět použita lineární interpolace.

Aplikace softwaru Bathy_supp

Pilotní území

Jako pilotní území byl vybrán úsek řeky Otavy v Písku (obr. 3), především z důvodu dostupnosti topografických a hydrologických dat (ve studovaném úseku se nachází měrný profil č. 127). Vybraný úsek je 1,65 km dlouhý a je lokalizován v úseku mezi 22,83–24,48 říčního kilometru (ř. km). Šířka toku ve studovaném území se pohybuje mezi 25–35 m. Průměrná hloubka toku je 0,94 m. Průměrný roční průtok je 23,4 m3.s-1. Průměrná nadmořská výška hladiny se pohybuje okolo 354,84 m n. m. Přehled povodňových událostí v tomto říčním úseku je uveden v tabulce 1. Návrhové průtoky (QN) pro tento úsek jsou uvedeny v tabulce 2.

Obr. 3. Zájmové území
Fig. 3. The area of interest
Tabulka 2. Návrhové průtoky QN
Table 2. N-year flow discharges

 

Vstupní data

Data TOPO pochází z digitálního modelu reliéfu 5. generace (DMR 5G), který představuje zobrazení přirozeného nebo lidskou činností upraveného zemského povrchu [20]. Data DMR 5G jsou standardně dodávána v požadovaném formátu s koncovkou „*.xyz“. Data byla pořízena dne 18. 4. 2011 ve 13:00 hod. Průtok v řece Otavě v tuto dobu byl 36,8 m3.s-1. Hodnota Manningova drsnostního součinitele (0,025 s.m-1/3) byla zjištěna kalibrací hydrodynamického modelu se zaměřenou topografií.

Tvorba DMT pro hydrodynamické modelování

Na základě vstupních dat byl programem Bathy_supp proveden výpočet tří batymetrických sítí (SA1–SA3), které byly v prostředí ArcGIS spojeny s daty DMR 5G. Následně byly vytvořeny celistvé modely terénu, kde batymetrické sítě popisují prostor v korytě řeky a DMR 5G definuje její široké okolí. Celkově bylo vytvořeno pět modelů terénu (viz obr. 4). Model ADCP, který byl vytvořen syntézou reálného zaměření koryta toku pomocí přístroje RiverSurveyor M9 a dat DMR 5G, byl s ohledem na svou přesnost zvolen jako referenční. Model 5G byl vytvořen pouze na základě dat DMR 5G a neobsahoval žádné dodatečné informace o batymetrii koryta. Modely S1, S2 a S3 byly vytvořeny na základě syntézy příslušné batymetrické sítě (SA1, SA2 a SA3) s daty DMR 5G. Odhad příčných profilů pro tvorbu batymetrických sítí SA1–SA3 byl totožný.

Obr. 4. Příčné řezy terénem; část A – řez v rovném úseku řeky; část B – řez v říčním oblouku
Fig. 4. Cross-sectional cuts; part A, cut in the straight section of the river; part B, cut in the river arc

Hydrodynamické modelování

Pro hodnocení DMT z hlediska hydrodynamického modelování byl použit 1D model HEC-RAS, který byl použit v mnoha studiích hodnotících vliv různých zdrojů topografických dat na stanovení inundačních území [5, 21–24].

Hydrodynamické simulace provedené v této studii se liší pouze topografickým zdrojem dat (5G, S1, S2, S3). Na sestavení říční geometrie modelů bylo použito 24 příčných profilů. Manningův koeficient pro koryto řeky byl nastaven na 0,025 s.m-1/3. Zvolené hodnoty Manningova koeficientu byly zjištěny kalibrací modelu na průtok blízký hodnotě Q100. Jednalo se o průtok z 9. 7. 1954, jehož hodnota byla 800 m3.s-1 (tabulka 1). N-leté návrhové průtoky (Q5, Q50 a Q100) byly použity jako horní okrajové podmínky. Kritická hloubka byla použita jako dolní okrajová podmínka. V této studii byly všechny simulace vypočteny v režimu ustáleného nerovnoměrného proudění [25, 26].

Výsledky vypočtené hydrodynamickým modelem byly následně zpracovány v programu ArcGIS za pomocí extenze HEC-GeoRAS, odkud byly exportovány hodnoty pro porovnání polohy hladiny (viz kap. Porovnání polohy hladiny) a velikosti inundační oblasti (viz kap. Porovnání velikosti inundační oblasti) [27].

Vyhodnocení kvality DMT

Kvalita výsledných DMT byla hodnocena formou detekce vertikálních rozdílů mezi testovanými a referenčním DMT. Jako referenční DMT byl zvolen ADCP z důvodu garance přesnosti jeho zdrojových dat. Pro hodnocení byly použity dvě metody výsledných DMT, jednou z nich bylo porovnání příčných průřezů, druhou pak porovnání podélného profilu dna v ose toku. Pro porovnání příčných průřezů bylo zvoleno 29 srovnávacích řezů, které byly náhodně rozmístěny v modelované oblasti. Umístění těchto řezů bylo identické pro všechny hodnocené DMT. Střední kvadratická chyba (RMSE) a střední absolutní chyba (MAE) byly použity při hodnocení kvality DMT. Rovnice pro tato kritéria hodnocení jsou následující:  

kde ElevDMT je hodnota nadmořské výšky (m) odvozená z modelů 5G, S1, S2 a S3,
ElevREF odpovídající referenční hodnota odvozená z modelu ADCP,
N počet bodů definujících daný průřez nebo osu toku.

 

Vyhodnocení vlivu vstupních dat DMT při hydrodynamickém modelování

Za účelem vyhodnocení vlivu dat DMT byla zkoumána rozloha inundační oblasti (IA) a nadmořské výšky hladin (WSE).

Použité hodnotící kritérium rozsahu inundační oblasti (IA):

 

 

kde IAdif je rozdíl v rozsahu inundačních ploch v procentech,
IADEM inundační plocha (km2) produkovaná výstupními DMT,
IAREF referenční (ADCP) inundační plocha (km2).

IA a WSE byly hodnoceny pro N-leté průtoky Q5, Q50 a Q100. Pro toto hodnocení byl použit stejný přístup, jako je popsán v kapitole Hydrodynamické modelování. Model ADCP byl opět zvolen jako zdroj referenčních údajů. Chyba WSE byla hodnocena pomocí rovnic 1 a 2.

Výsledky

Program Bathy_supp na základě uživatelem definované geometrie vodního toku nejprve odhaduje příčné profily a z nich je následně tvořena batymetrická síť. Ta je následně spojena s daty TOPO a je vytvořen výsledný DMT.

Shoda v příčných profilech

Vizuální porovnání průřezů odvozených z hodnocených DMT je uvedeno na obr. 4. Část A ukazuje příčný řez terénem v rovném úseku řeky. Modely S1–S3 zde vykazují podobné výsledky blízké referenčnímu modelu ADCP. Model 5G vykazuje zásadní odchýlení. V části B je vyobrazen příčný řez říčním obloukem. Modely S1–S3 vykazují tvarovou podobnost, ale modely S1 a S2 jsou vychýleny mimo osu toku. Model 5G opět vykazuje zanedbání velké části koryta toku.

Obrázek 5 popisuje rozptyl v hodnotách RMSE a MAE dosažených pro všechny srovnávací průřezy. Z výsledků vyplývá, že chyby modelů S1, S2 a S3 jsou srovnatelné. Model 5G se od ostatních modelů opět výrazně liší. Jak je patrné z tabulky 3, celková hodnota RMSE modelu 5G byla 0,96 m. Pro S1, S2 a S3 to bylo 0,44 m, 0,43 m a 0,34 m. Celková hodnota MAE modelu 5G byla 0,68 m, zatímco hodnoty S1, S2 a S3 byly 0,25 m, 0,25 m a 0,2 m. Z výsledků je patrné, že nejmenších chyb dosahoval model S3.

Obr. 5. Rozptyl hodnot střední kvadratické chyby (RMSE) a střední absolutní chyby (MAE) při porovnávání průřezů
Fig. 5. Variance of root mean square error (RMSE) and mean absolute error (MAE) values when comparing cross-sections

Hloubka dna v ose koryta

Vizuální srovnání řezů vedených osou vodního toku (podélný profil) je znázorněno na obr. 6 a posouzení shody je uvedeno v tabulce 4. Hodnota RMSE pro model 5G byla 1,50 m. Hodnoty RMSE pro modelované sítě S1, S2 a S3 byly 0,44 m, 0,45 m a 0,44 m. Hodnota MAE pro model 5G byla 1,47 m a pro modelované sítě S1, S2 a S3 0,34 m, 0,34 m a 0,35 m. Z výsledků je patrné, že modely S1, S2 a S3 vykazovaly srovnatelné chyby, které však byly výrazně nižší než chyby modelu 5G.

Obr. 6. Srovnání řezů v ose koryta
Fig. 6. Comparison of cuts in the channel axis

Porovnání polohy hladiny

Obrázek 7 popisuje odchylky v rozdílech WSE mezi srovnávanými DMT (5G, S1, S2, S3) a referenčními DMT. Výsledky ukazují, že nejhoršího výsledku bylo dosaženo modelem 5G a že variabilita v rozdílech WSE se u tohoto modelu s rostoucím průtokem zvyšuje. Nejlepší mediánová hodnota a nejnižší variabilita u WSE byla poskytnuta modelem S3, který dosahuje nejlepších výsledků bez ohledu na modelovaný průtok. Posouzení velikosti chyb z porovnání vypočtené výšky hladiny je uvedeno v tabulce 5.

Obr. 7. Porovnání WSE v ose koryta
Fig. 7. Comparison of WSE in the channel axis

Porovnání velikosti inundační oblasti

Výsledky porovnání IA jsou uvedeny v tabulce 6. Ve všech případech model významně nadhodnocuje rozsah IA. Pro průtoky Q50 bylo toto nadhodnocení až o téměř 15 %. Zbylé modely výsledky mírně podhodnocovaly. Srovnatelných výsledků dosáhly modely S1 a S2, které podhodnocovaly s chybou menší než 5 %. Nejlepších výsledků dosáhl model S3, jehož maximální chyba byla menší než 2 %.

Diskuse

Prezentovaný postup pro matematický odhad říční batymetrie vyžaduje posouzení nejistot spojených s danými přístupy. Podobné posouzení vyžaduje i následná syntéza vypočtené říční batymetrie s daty TOPO a celková tvorba výsledného DMT určeného pro hydrodynamické modelování.

Výsledná přesnost při určení batymetrie je primárně závislá na přesnosti vstupních dat TOPO, která definují výškovou přesnost přilehlých inundačních území. Na území ČR jsou v současnosti standardně dostupná data TOPO získaná metodou LLS ve formě DMR 5G. Deklarovaná úplná střední chyba těchto dat je 0,18 m pro vertikální přesnost v otevřeném terénu a 0,30 m v zalesněném terénu [29]. Poloha hladiny určená pro zahloubení koryta toku zatížena touto chybou zanáší stejnou nejistotu i do přesnosti určení dna v korytě toku. Při použití jiných zdrojů vstupních dat, jako jsou například družicová data, se může tato nejistota lišit v závislosti na použité technologii snímání zemského povrchu. Lze ale předpokládat, že s technologickým pokrokem bude docházet ke zpřesňování metod pro snímání zemského povrchu a tím i k postupnému snižování této nejistoty. Nicméně data TOPO získaná metodou LLS jsou v současné době hojně využívána jako velmi přesný zdroj topografických dat pro hydrodynamické modelování [16–19, 26].

Tabulka 3. Hodnoty středních kvadratických chyb (RMSE) a středních absolutních chyb (MAE) pro porovnávané modely DMT (srovnání průřezů)
Table 3. Root mean square error (RMSE) and mean absolute error (MAE) values for the compared DEMs (cross-sectional comparison)

Na obr. 6 jsou vidět ve staničení cca 600 a cca 1 600 dvě místa s výrazným odchýlením dna od reálného průběhu. Tyto odchylky mohou být způsobeny právě určením sklonu hladiny, který je vypočítáván z použitých dat TOPO. Určení špatného sklonu čáry energie má za následek nesprávný výpočet průtočné plochy daného profilu Chézyho rovnicí, tj. ustáleným rovnoměrným prouděním. Software pak nadměrně, nebo naopak nedostatečně zahloubí modelované koryto.

Koeficienty regresní rovnice jsou úzce spjaty s charakterem modelovaného toku. Pro uživatele jsou tyto koeficienty neznámé, a proto je nutné je odhadovat na základě podobnosti toků. Pro několik různých typů toků jsou v softwaru tyto regresní koeficienty i s fotodokumentací uvedeny. Nejistota v určení regresních koeficientů je předmětem navazujícího výzkumu.

Tabulka 4. Hodnoty středních kvadratických chyb (RMSE) a středních absolutních chyb (MAE) pro porovnávané DMT (srovnání řezů v ose toku)
Table 4. Root mean square error (RMSE) and mean absolute error (MAE) values for the compared DEMs (channel axis comparison)

Zjištění průtoků potřebných pro výpočet batymetrické sítě zajišťuje především síť hydrografických stanic na významných vodních tocích. Pro určení průtoků u nepozorovaných vodních toků může být využito metody hydrologické analogie. Je otázkou, zda nepřesnosti této metody u střední velikosti toků mohou výrazně ovlivnit výsledky hydrodynamického modelování, při kterém jsou modelované průtoky zpravidla vyšší i o několik řádů. Použití hydrologické analogie u malých vodních toků může zanášet již značnou chybu.

Tabulka 5. Chyby ve výšce hladin (WSE) při použití vybraných digitálních modelů terénu (DMT) v porovnání s referenčním DMT pro vybrané N-leté průtoky
Table 5. Water surface elevation (WSE) errors when usings elected digital elevation models (DEMs) compared to the reference DEM for the chosen N–year flow rates

Volba metody schematizace říčního koryta může značně ovlivňovat celkovou kvalitu výsledků. Při nevhodném rozmístění virtuálních příčných profilů může docházet k tomu, že modelované koryto může být, zejména v říčních obloucích, vedeno příbřežní zónou namísto v prostoru reálného koryta. Tento případ je znázorněn na obr. 4, část B. Jedná se o jev typický pro sítě SA1 a SA2 (obr. 2), což je dáno využitím lineární interpolace mezi jednotlivými profily. Tato zkreslení lze eliminovat zejména vhodným rozmístěním profilů a redukcí jejich vzdáleností.

Tabulka 6. Plochy inundačních oblastí a jejich rozdíly od referenční hodnoty vypočtené hydrodynamickým modelem pro vybrané N-leté průtoky
Table 6. Inundation areas and their differences from the reference value calculated by the hydrodynamic model for selected N-year flows

Závěr

Cílem příspěvku je představení nových možností matematické schematizace reálného tvaru koryta vodního toku. Metoda je založena na matematickém odhadu reálného vzhledu příčných profilů a následném vytvoření batymetrické sítě celého říčního úseku. Metoda využívá při tvorbě celistvého DMT syntézy dat TOPO s hydrologickými daty (průtok a drsnost koryta v době snímkování dat LLS).

Prezentované výsledky ukazují, že tvorba batymetrie koryta vodního toku pomocí softwaru Bathy_supp přináší nové možnosti a výrazné zjednodušení procesu přípravy DMT pro navazující hydrodynamické modelování.

Pro hodnocení nejistoty vstupních veličin softwaru Bathy_supp byly zpracovány citlivostní analýzy vlivu jednotlivých parametrů na spolehlivost určení tvaru a průtočné plochy modelovaných příčných profilů. Výsledky těchto analýz ukazují, že předložený přístup přináší výrazné zpřesnění výsledného modelu terénu použitého pro samotné hydrodynamické modelování povodňových scénářů. Zpracování rozsáhlé citlivostní analýzy bude předmětem navazující publikační činnosti.

Výhodou daného přístupu je jeho celosvětová aplikovatelnost. Přístup není omezen pouze na využití dat LLS jako vstupu, ale i ostatních dat dálkového snímání země. Díky tomu může být využit i v místech, kde probíhá pouze satelitní snímání povrchu. Jedinou podmínkou je dostatečná hustota topografických bodových dat pro model Bathy_supp.

Autoři si uvědomují, že přesnost popsaného způsobu tvorby říční batymetrie má svá omezení. Hlavním omezením je nejistota v určení výšky hladiny a jejího sklonu ve virtuálních příčných profilech. Ta je závislá na deklarované přesnosti dat LLS. Stejnou nejistotou je zatížen i parametr sklonu pro Chézyho rovnici. Lze ale předpokládat, že s technologickým rozvojem metod pro snímání zemského povrchu bude docházet ke snižování této chyby.

Poděkování

Tento příspěvek vznikl za podpory Technologické agentury ČR, projektu číslo TJ01000132 Pokročilé zpracování dat leteckého laserového skenování za účelem schematizace vodních toků pro potřeby matematického modelování.

Posted by & filed under Hydrochemie, radioekologie, mikrobiologie, hydrobiologie.

Souhrn

Možnost rekreačního využití některých (nejen) pražských nádrží je omezena především kvalitou přitékající vody. Článek navazuje na předchozí část [1] a shrnuje výsledky sledování kvality vody v roce 2018 ve vybraných profilech přítoků do rybníka Šeberák (Vestecký a Kunratický potok) a do přehradní nádrže Hostivař (Botič s Pitkovickým potokem). Sledování bylo zaměřeno na obsah hlavních živin v přítocích (fosfor, dusík), koncentraci chlorofylu-a a kvalitativní složení fytoplanktonu a zooplanktonu v nádržích v povodí. Značné množství živin v přítoku omezuje ve svých důsledcích především rekreační využití rybníka Šeberák (hlavně přítokem z Vesteckého potoka). V letech 2017–2018 zde byl po většinu rekreační sezony vyhlášen zákaz koupání, především pro nadměrný výskyt sinic. Botič do přehradní nádrže Hostivař přináší sice nižší, ale také značné množství živin (zhoršená kvalita vody pro koupání byla v letech 2017–2018 po většinu rekreační sezony). Milíčovský potok, který ústí do přehradní nádrže Hostivař v její horní části, je hlavním zdrojem inokula fytoplanktonu.

Obr. 1. Vestecký potok, přítok do rybníka Šeberák
Fig. 1. Vestecký stream, inflow to the Šeberák pond

Úvod

V průběhu roku 2018 byla v období březen až listopad sledována kvalita vody na vybraných profilech hlavních přítoků do přírodních koupališť v jihovýchodní části Prahy: rybník Šeberák (Vestecký a Kunratický potok) a přehradní nádrž Hostivař (Botič, Pitkovický potok). Zatímco přítoky do rybníka Šeberák pramení na území Prahy (nebo těsně za jeho hranicemi), hlavní přítok do přehradní nádrže Hostivař (Botič spolu s Pitkovickým potokem) protéká většinou územím Středočeského kraje.

Obr. 2. Kunratický potok, přítok do rybníka Šeberák
Fig. 2. Kunratický stream, inflow to the Šeberák pond

Rybník Šeberák byl vybudován na Kunratickém potoce; první zmínka o něm je z roku 1602. Zaujímá plochu cca 10 ha (objem vody cca 170 tis. m3). V roce 1933 na něm bylo zřízeno koupaliště. V současné době je jeho účel rekreační, slouží jako zdroj vody pro závlahy a zároveň je významným krajinným prvkem [2]. Na konci roku 2018 byl vypuštěn a v roce 2019 bude odbahněn a revitalizován. Má dva hlavní přítoky: z jižní strany Vestecký potok (obr. 1), z východní Kunratický potok (obr. 2).

Obr. 3. Olšanský potok, přítok do Vesteckého potoka
Fig. 3. Olšanský stream, inflow to the Vestecký stream
Obr. 4. Hrnčířský rybník, odtok
Fig. 4. Hrnčířský pond, outflow
Obr. 5. Rybník Brůdek, odtok
Fig. 5. Brůdek pond, outflow

Vestecký potok (délka toku cca 2,8 km) pramení v oblasti Vestce. Na horním toku má několik drobných přítoků, ale jeho hlavním (a v roce 2018 většinou vodnějším) přítokem je pravostranný Olšanský potok. Olšanský potok (délka toku cca 3,5 km) pramení dvěma větvemi (Olšanský a Olšanský západní), také v oblasti Vestce, v ř. km 0,5 protéká Olšanským rybníkem (v roce 2018 vypuštěný a byly odtěženy sedimenty); odtud teče potrubím pod jahodovými poli v Kunraticích a do Vesteckého potoka vtéká v jeho ř. km 0,6, blízko ústí do Šeberáku [3] (obr. 3).

Obr. 6. Šeberovský rybník
Fig. 6. Šeberovský pond
Obr. 7. Nový rybník
Fig. 7. Nový pond
Obr. 8. Rybník Jordánek
Fig. 8. Jordánek pond

Kunratický potok (celková délka toku cca 13,3 km; z toho před ústím do rybníka Šeberák cca 2,5 km) pramení v oblasti Šeberova [2]; na svém horním toku zásobuje Hrnčířský rybník (voda z něj v roce 2018 odtékala dál pouze v jarním období – obr. 4). Poté před vtokem do rybníka Šeberák na ř. km 11 protéká soustavou menších rybníků (Brůdek – obr. 5, odtok; Šeberovský – obr. 6; Nový – po většinu roku 2018 vypuštěný, odtěžovány sedimenty – obr. 7). Z pravé strany se k němu za dostatku vody připojují drobné přítoky z rybníka Jordánek (obr. 8) a z nově rekonstruovaného rybníka Kovářský (obr. 9). Po odtoku z rybníka Šeberák se Kunratický potok po průtoku Kunratickým lesem a dalšími menšími rybníky vlévá v Braníku do Vltavy [3].

Přehradní nádrž Hostivař (Hostivařská přehrada, vodní dílo Hostivař) byla vybudována na potoce Botič v letech 1961–1963. Za normální hladiny je plocha nádrže 39,4 ha; objem vody 1,31 mil. m3. Jejím účelem je rekreace, zmírnění průchodu velkých vod, zároveň je krajinotvorným a ekologickým prvkem a sportovním rybářským revírem. Levý břeh nádrže je využíván jako sportovní areál a největší pražské přírodní koupaliště s kapacitou až 15 tis. osob [2].

Obr. 9. Rybník Kovářský
Fig. 9. Kovářský pond
Obr. 10. Botič – přítok do přehradní nádrže Hostivař
Fig. 10. Botič stream – inflow to the Hostivař reservoir
Obr. 11. Pitkovický potok před Botičem
Fig. 11. Pitkovický stream before Botič

Botič (celková délka toku 34,5 km; na území Prahy cca 20 km) pramení jihovýchodně od Prahy ve Středočeském kraji v oblasti mezi obcemi Radějovice a Popovičky, protéká soustavou rybníků v Průhonickém parku [4]. Na ř. km 15 ústí do přehradní nádrže Hostivař (obr. 10). Před ústím do přehradní nádrže Hostivař je jeho hlavním přítokem pravostranný Pitkovický potok (obr. 1112); do Botiče se vlévá v jeho ř. km 17,5. Celková délka toku je 15 km (z toho na území Prahy cca 7,5 km), pramení ve Středočeském kraji u obce Strančice. Malým pravostranným přítokem Botiče je i Dobrá voda (do Botiče ústí v jeho ř. km 17); v odběrových termínech v roce 2018 jím voda neprotékala. Významným přítokem Botiče před přehradní nádrží Hostivař je levostranný Milíčovský potok. Do Botiče ústí v jeho ř. km 16 a vtéká přímo do horního konce jejího vzdutí (obr. 13). Potok pramení v chráněném území Milíčovský les a v délce 2,6 km protéká zalesněným územím s převahou listnatých dřevin a soustavou rybníků: Milíčovský (obr. 14), Kančík (obr. 15), Homolka (obr. 16), rybářsky obhospodařovaný rybník Vrah – soukromý sportovní rybářský revír (obr. 17), Šáteček (obr. 18).

Obr. 12. Soutok Pitkovického potoka a Botiče
Fig. 12. Confluence Pitkovický and Botič streams
Obr. 13. Milíčovský potok; před soutokem s Botičem
Fig. 13. Milíčovský stream; before the confluence with the Botič stream
Obr. 14. Milíčovský rybník
Fig. 14. Milíčovský pond
Obr. 15. Rybník Kančík
Fig. 15. Kančík pond

Přímo do přehradní nádrže Hostivař z levé strany ústí také Hájecký potok, který odvodňuje retenční nádrže R1–R3 (v roce 2018 trvale bez odtoku). Pod přehradní nádrží Hostivař má Botič charakter přirozeného toku, protéká přírodní památkou Meandry Botiče [2]. Dále teče většinou regulovaným korytem jihovýchodní částí Prahy a jako pravostranný přítok se vlévá pod Vyšehradem do Vltavy [3].

Obr. 16. Rybník Homolka
Fig. 16. Homolka pond
Obr. 17. Rybník Vrah
Fig. 17. Vrah pond
Obr. 18. Rybník Šáteček
Fig. 18. Šáteček pond

Sledované lokality, metodika odběrů a analýz vzorků

Vzorky pro sledování kvality vody přítoků do obou přírodních koupališť (Šeberák, přehradní nádrž Hostivař) byly v roce 2018 odebírány 1× měsíčně v období březen až listopad. Seznam odběrových míst je uveden v tabulce 1, jejich poloha je znázorněna na mapách na obr. 19 (Šeberák) a obr. 20 (přehradní nádrž Hostivař). Podkladové mapy byly převzaty z portálu Mapy.cz.

Obr. 19. Odběrová místa v povodí rybníka Šeberák
Fig. 19. Sampling sites in the Šeberák pond catchment area
Obr. 20. Odběrová místa v povodí přehradní nádrže Hostivař
Fig. 20. Sampling sites in the Hostivař reservoir catchment area

Vzorky vody byly odebírány na hlavních přítocích do obou nádrží a na odtoku z rybníků v povodí (vždy, pokud existoval). Odběry v terénu doprovázelo in-situ měření fyzikálně-chemických charakteristik kvality vody (teplota, pH, koncentrace rozpuštěného kyslíku, nasycení vody kyslíkem). Laboratorní analýzy vzorků byly zaměřeny na stanovení jednotlivých forem dusíku (N-NH4, N-NO3, N-NO2, N-org., N-celk.) a fosforu (P-PO4, P-celk.). Hydrobiologické analýzy vzorků zahrnovaly stanovení koncentrace chlorofylu-a jako měřítka biomasy fytoplanktonu a kvalitativní složení společenstva fytoplanktonu a zooplanktonu. Odběry vzorků a jejich analýzy v laboratoři VÚV TGM, v. v. i., byly prováděny standardními postupy [5–10], popř. podle schválených metodik [11, 12].

Tabulka 1. Seznam odběrových míst
Table 1. List of sampling sites

Výsledky

Chemické ukazatele

Rybník Šeberák a přítoky

Vestecký potok

Na obr. 21 jsou znázorněny průměrné a maximální koncentrace N-NH4, N-NO3, P-PO4 a P-celk. v závěrném profilu levostranného přítoku do rybníka Šeberák (profil je označen jako Šeberák přítok L). Z obr. 21 je zřejmé, že přísun živin závěrným profilem Vesteckého potoka do tohoto rekreačního rybníka byl v celém sledovaném období vysoký (koncentrace N-NH4 0,6–3 mg.l-1; P-PO4 0,08–1,7 mg.l-1; P-celk. 0,2–2 mg.l-1). Vestecký potok byl ve své horní části od července 2018 neprůtočný, ale při odběru 15. 5. 2018 v něm byly zaznamenány nejvyšší koncentrace živin v celém povodí rybníka Šeberák (N-NH4 45,5 mg.l-1; P-PO4 5,33 mg.l-1; P-celk. 6,26 mg.l-1; el. konduktivita 1 390 µS.cm-1). Přítok z Olšanského potoka výrazně vodu v závěrném profilu přítoku do Šeberáku ve výsledku „naředil“ (N-NH4 2,91 mg.l-1; P-PO4 1,70 mg.l-1; P-celk. 2,01 mg.l-1). Olšanský potok, jako hlavní přítok Vesteckého potoka, přinášel trvale velmi vysoké koncentrace živin (N-NH4 0,06–2,85 mg.l-1; P-PO4 0,16–0,42 mg.l-1; P-celk. 0,44–1,9 mg.l-1).

Kunratický potok

Pravostranný přítok ovlivnil v roce 2018 přísun živin do rybníka Šeberák pouze minimálně (velmi nízký průtok v první polovině roku 2018, nulový průtok v jeho druhé polovině). V první polovině roku 2018 byly v přítoku Kunratického potoka do rybníka Šeberák oproti Vesteckému potoku zaznamenány nižší koncentrace živin (N-NH4 0,04–0,43 mg.l-1; P-PO4 < 0,025–0,06 mg.l-1; P-celk. 0,09–0,25 mg.l-1). Průtokové a kvalitativní poměry Kunratického potoka ovlivňovala především situace v jeho povodí – soustava rybníků (Šeberovský, Brůdek, Jordánek, Kovářský). Koncentrace hlavních živin na odtoku z některých rybníků v povodí jsou na obr. 21 (označeny jako Šeberovský r. odtok; Kovářský r. odtok). Většina těchto rybníků je značně zarybněná.

Přehradní nádrž Hostivař

Botič a přítoky

Na obr. 21 jsou znázorněny průměrné a maximální koncentrace N-NH4, N-NO3, P-PO4 a P-celk. ve sledovaných profilech Botiče (jako hlavním a trvalém přítoku do přehradní nádrže Hostivař). V roce 2018 byly odebírány vzorky ve třech profilech: Botič před soutokem s Pitkovickým potokem (na obr. 21 označen jako Botič nad); Pitkovický potok před soutokem s Botičem (na obr. 21 Pitkovický p.); Botič pod soutokem s Pitkovickým potokem a před vtokem do přehradní nádrže Hostivař (na obr. 21 označen jako Botič pod).označen jako

Obr. 21. Průměrné a maximální hodnoty N-NH4, N-NO3, P-PO4 a P-celk. ve sledovaných profilech v povodí Šeberáku a Hostivařské přehrady (sloupec = průměr, trojúhelníček = maximum)
Fig. 21. Mean and maximum values of N-NH4, N-NO3, P-PO4 and P-celk. in the studied profiles of the Šeberák pond and Hostivař reservoir catchment are (column = mean, triangle = maximum)

Z výsledků je zřejmé, že oba potoky jsou pro přehradní nádrž Hostivař značným zdrojem živin (především fosforu). V Botiči před soutokem s Pitkovickým potokem byly v roce 2018 koncentrace P-PO4 < 0,025–0,6 mg.l-1; P-celk. 0,16–0,74 mg.l-1. V Pitkovickém potoce byly koncentrace živin jen o málo nižší (P-PO4 0,03–0,24 mg.l-1; P-celk. 0,065–0,94 mg.l-1). Hodnoty těchto ukazatelů v Botiči před vtokem do přehradní nádrže Hostivař většinou (v závislosti na vzájemných průtokových poměrech) přítok Pitkovického potoka jen mírně snižuje (koncentrace P-PO4 < 0,025–0,38 mg.l-1; P-celk. 0,16–0,92 mg. l-1 – obr. 21).

Milíčovský potok

Množství živin, přitékající Milíčovským potokem (koncentrace P-PO4 < 0,025 mg.l-1; P-celk. 0,07–0,21 mg.l-1), nemá vzhledem k poměru průtoků na kvalitu vody Botiče zásadní vliv. Hlavním problémem a rizikem pro přehradní nádrž Hostivař a její rekreační využití je (kromě přísunu živin z povodí Botiče) přítok značného množství inokula fytoplanktonu z rybníků v povodí, kterými potok protéká. Například v rybníku Šáteček (poslední rybník soustavy) dosahovaly koncentrace chlorofylu-a 150–170 µg.l-1. V Milíčovském potoce v přítoku do Botiče těsně před vzdutím přehradní nádrže Hostivař byla zjištěna koncentrace chlorofylu-a až 100 µg.l-1 (obr. 23).

Hydrobiologické ukazatele

Chlorofyl-a

Vestecký a Kunratický potok

Na obr. 22 jsou graficky znázorněny změny obsahu chlorofylu-a během vegetační sezony (březen–říjen) ve vybraných profilech Vesteckého a Kunratického potoka. Oba toky mají z hlediska biomasy fytoplanktonu významný vliv na kvalitu vody v rybníce Šeberák. Ve sledovaném profilu Šeberák – přítok L (Vestecký potok) byly v srpnu a září 2018 zjištěny vysoké hodnoty koncentrace chlorofylu-a 262,7 µg.l-1 a 168,2 µg.l-1. Důsledkem přísunu vysokého množství živin a inokula řas dochází v rybníce Šeberák k  silnému rozvoji fytoplanktonu. V období květen až září se hodnoty chlorofylu-a v hladinové vrstvě rybníka Šeberák pohybovaly v rozmezí 142,4–278,5 µg.l-1 (obr. 22). Vysoká biomasa fytoplanktonu způsobila snížení průhlednosti vody až na 0,15 m. V rybníce došlo k vývoji mohutného vodního květu, který tvořila kokální sinice Microcystis aeruginosa doprovázená ojedinělými koloniemi druhu Microcystis wesenbergii.

Podobně také ve sledovaných profilech na Kunratickém potoce, který protéká několika rybníky, byly v průběhu vegetační sezony zjištěny nadměrné koncentrace chlorofylu-a (obr. 22). Dokladem je průběh změn koncentrace chlorofylu-a v profilu Šeberovský rybník – odtok. V letních měsících se koncentrace chlorofylu-a pohybovaly v rozmezí 108,4–183,3 µg.l-1, maximální hodnota koncentrace 311,5 µg.l-1 byla zjištěna na odtoku v závěru vegetační sezony.

Obr. 22. Sezonní změny koncentrace chlorofylu-a ve sledovaných profilech v povodí Šeberáku
Fig. 22. Seasonal changes of chlorophyll-a concentration in the studied profiles of the Šeberák catchment area
Obr. 23. Sezonní změny koncentrace chlorofylu-a ve sledovaných profilech v povodí přehradní nádrže Hostivař
Fig. 23. Seasonal changes of chlorophyll-a concentration in the studied profiles of the Hostivař reservoir catchment area

Hodnoty průhlednosti vody měřené v rybníce Šeberovský byly v rozmezí 0,10–0,25 m. V období červen–listopad se v rybníce vyskytoval vodní květ, který tvořila sinice Microcystis aeruginosa. Nadměrně vysoké koncentrace chlorofylu-a byly zjištěny i na odtoku z rybníka Kovářský. První polovina vegetační sezony, až do června, byla charakteristická přítomností nízké biomasy fytoplanktonu, následně došlo k jejímu enormnímu rozvoji. Koncentrace chlorofylu-a dosáhla v červenci hodnoty 413,5 µg.l-1 a v září maxima 646,2 µg.l-1. Rozvoj biomasy fytoplanktonu vedl v rybníce ke vzniku vegetačního zákalu a poklesu průhlednosti vody. Vegetační zákal byl tvořen v první polovině léta zejména zástupci ze skupiny zelených řas (Chlorophyceae). Hodnoty průhlednosti vody měřené v rybníce se v této době pohybovaly kolem 0,15 m. V závěru vegetační sezony byla na odtoku z nádrže zjištěna nejvyšší hodnota koncentrace chlorofylu-a (646,2 µg.l-1) ze všech sledovaných lokalit. Ve fytoplanktonu se v tomto případě vyskytovala pouze obrněnka Ceratium hirundinella, zástupce skupiny Dinophyceae.

Botič a Milíčovský potok

Změny obsahu chlorofylu-a během vegetační sezony jsou pro vybrané profily Botiče a Milíčovského potoka znázorněny na obr. 23. Množství fytoplanktonu v potoce Botič bylo sledováno ve dvou profilech: nad soutokem s Pitkovickým potokem (Botič nad) a na vtoku do přehradní nádrže Hostivař (Botič pod). V místě pod soutokem byly hodnoty chlorofylu-a v Botiči mírně nižší než v profilu nad soutokem s Pitkovickým potokem, který měl díky svému nízkému obsahu fytoplanktonu v průběhu vegetační sezony (maximální zjištěná hodnota chlorofylu-a 9,2 µg.l-1) ředící efekt pro vodu v Botiči. Přesto zejména v jarním období (březen–duben) byla biomasa fytoplanktonu v Botiči na vtoku do přehradní nádrže Hostivař poměrně vysoká (koncentrace chlorofylu-a cca 67 µg.l-1). Významné množství fytoplanktonu se do přehradní nádrže Hostivař dostává také Milíčovským potokem (obr. 23), který protéká soustavou rybníků v Milíčovském lese. Vodnost Milíčovského potoka je závislá na odtoku z rybníka Šáteček, ze kterého ve sledovaném období vzhledem k poklesu hladiny vody (důsledek nedostatku srážek a sucha)  v některých termínech odběru vzorků voda neodtékala. Nicméně v červnu a červenci byla ve sledovaném profilu Milíčovského potoka zjištěna koncentrace chlorofylu-a 97,4–99,2 µg.l-1. Přímo v rybníce Šáteček se v květnu až červenci hodnoty chlorofylu-a pohybovaly v rozmezí 99,2–170,3 µg. l-1. Odtok z rybníka Šáteček Milíčovským potokem je významným zdrojem inokula fytoplanktonu pro blízkou přehradní nádrž Hostivař.

Fytoplankton

Druhové složení fytoplanktonu sledovaných profilů bylo, s výjimkou potoků Botiče a Pitkovického, ovlivněno skladbou fytoplanktonu rybníků. V jarním období se vyskytovali především zástupci centrických rozsivek (Cyclostephanos invisitatus, Aulacoseira granulata, Melosira varians, Stephanodiscus spp.) a druhy rodů Cryptomonas (Cryptophyceae), Chrysococcus (Chrysophyceae) a Trachelomonas (Euglenophyta). V letním a podzimním období bylo složení společenstva fytoplanktonu velmi pestré s přítomností řady taxonů, zejména zelených řas (Chlorophyceae). Ze skupiny kokálních zelených řas se vyskytovaly druhy rodů Actinastrum, Ankyra, Coelastrum, Crucigenia, Desmodesmus, Dictyosphaerium, Monoraphidium, Oocystis, Pediastrum, Scenedesmus, Tetraedron. Bičíkovci byli zastoupeni druhy rodů Euglena, Chlamydomonas, Pandorina, Phacotus, Pteromonas. Vodní květ, tvořený kokální sinicí Microcystis aeruginosa, byl v průběhu sledování zaznamenán na odtoku z rybníků Šeberák a Šeberovský. Výskyt ojedinělých vloček vláknité sinice Aphanizomenon flos-aquae byl zjištěn ve fytoplanktonu rybníků Šeberák a Kovářský.

Zooplankton

Kvalitativní složení společenstva zooplanktonu bylo v roce 2018 orientačně sledováno v rybnících v povodí Kunratického potoka (Šeberovský, Brůdek, Kovářský) a Botiče (Homolka, Vrah, Šáteček) v červenci a říjnu. Oproti rybníkům a nádržím v povodí Motolského a Litovického potoka v západní části Prahy [1] bylo složení zooplanktonu v těchto rybnících velmi uniformní, indikuje vysokou rybí obsádku. Ve všech sledovaných rybnících v obou termínech odběrů v jeho složení dominovali zástupci skupin:

  • Rotifera: ve všech rybnících dominovali zástupci rodů Keratella (především K. quadrata, K. cochlearis), Brachionus (B. calyciflorus, B. urceolaris), Asplanchna priodonta.
  • Copepoda (především malé druhy): Microcyclops bicolor, Cyclops strenuus, Paracyclops sp., Thermocyclops sp.). Méně – v letním období – se v některých rybnících hojněji vyskytoval Eudiaptomus gracilis (Šeberovský, Kovářský). Ve všech lokalitách se trvale vyskytovala kopepoditová a naupliová stadia.
  • Cladocera: ve všech sledovaných rybnících trvale dominovala Bosmina longirostris; s mnohem nižší abundancí se vyskytovala Ceriodaphnia sp. Perloočka Daphnia galeata byla v nízkých počtech přítomna v rybnících Brůdek, Kovářský, Šáteček a Vrah.
Obr. 24. Vodní květ sinic – rybník Šeberák
Fig. 24. Cyanobacteria water bloom – Šeberák pond
Obr. 25. Vodní květ sinic – přehradní nádrž Hostivař
Fig. 25. Cyanobacteria water bloom – Hostivař reservoir

Závěr

Sledování přítoků do koupališť na jihovýchodě Prahy (rybník Šeberák, přehradní nádrž Hostivař) probíhalo v teplotně nadprůměrném a srážkově chudém roce 2018. Všechny přítoky (Vestecký a Kunratický potok, Botič) charakterizuje vysoký přísun živin (N, P), který svým projevem následně značně omezuje jejich rekreační využití. Podle údajů Hygienické stanice hl. m. Prahy [13] byla v sezonách 2017 a 2018 (především z důvodu nadměrného rozvoje sinic) voda obou koupališť charakterizována následovně:

  1. rybník Šeberák (23 údajů, z toho):
    • vhodná ke koupání: 0×,
    • zhoršené smyslově postižitelné vlastnosti vody: 0×,
    • zhoršená jakost vody; nevhodná ke koupání pro vnímavé jedince: 4×,
    • voda nevhodná pro koupání: 3×,
    • zákaz koupání: 16×.
  2. přehradní nádrž Hostivař (26 údajů, z toho):
    • vhodná ke koupání: 1×,
    • zhoršené smyslově postižitelné vlastnosti vody: 2×,
    • zhoršená jakost vody; nevhodná ke koupání pro vnímavé jedince: 15×,
    • voda nevhodná pro koupání: 7×,
    • zákaz koupání: 1× (obr. 2425).

Je zřejmé, že hlavním důvodem této situace je vysoký přísun živin z přítoků s negativními důsledky pro obě nádrže. Bez opatření v jejich povodí lze jen stěží očekávat zlepšení podmínek pro rekreační využití obou lokalit.

Poděkování

Příspěvek vznikl za podpory projektu CZ.07.1.02/0.0/0.0/16_040/0000382: Rekreační potenciál vody v Praze – stav a výhledy; řešeného v rámci operačního programu Praha – pól růstu II.

Posted by & filed under Odpadové hospodářství.

Souhrn

Bioodpad neboli odpad podléhající anaerobnímu nebo aerobnímu rozkladu se díky způsobu využívání zelených ploch zejména ve velkých městech s velkou hustotou osídlení stal problematickou složkou komunálního odpadu. Na bioodpad lze pohlížet jako na zdroj nebezpečného methanu uvolňovaného při skládkování, ale díky principům oběhového hospodářství se navracíme k jeho podstatě – zdroji živin a organické hmoty pro zemědělskou půdu a městskou zeleň. Úspěšnost sběru bioodpadu, zpracování a návratu do životního prostředí se mezi jednotlivými hlavními městy členských států Evropské unie liší. Článek popisuje, jak efektivně se s danou problematikou vypořádává Praha ve srovnání s ostatními vybranými hlavními městy států Evropské unie.

Úvod

Bioodpad řadíme mezi biologicky rozložitelný odpad (BRO), který definuje směrnice Evropského parlamentu a Rady 1999/31/ES o skládkách odpadů jako odpad podléhající anaerobnímu nebo aerobnímu rozkladu, jako jsou potravinářské a zahradní odpady a rovněž papír a lepenka. Historicky byl BRO považován spíše za materiál, který byl spotřebován v místě svého vzniku. Postupem času, kdy hospodářské využití zelených ploch a zahrad jako zdroj píce pro chovaná hospodářská zvířata a pěstování ovoce a zeleniny ustoupilo obytnému a volnočasovému využití, se na BRO začalo nahlížet jako na nepotřebný odpad, jehož způsob nakládání bylo potřeba upravit právními předpisy.

Evropská unie (EU) v současnosti upravuje nakládání s BRO dvěma hlavními předpisy: směrnicí Rady 1999/31/ES o skládkách odpadu a Rámcovou směrnicí Evropského parlamentu a Rady č. 98/2008/ES o odpadech. Problematiku BRO živočišného původu upravují nařízení Evropského parlamentu a Rady č. 1069/2009 Sb., o hygienických pravidlech pro vedlejší produkty živočišného původu a získané produkty, které nejsou určeny k lidské spotřebě (nařízení o vedlejších produktech živočišného původu) a nařízení Evropského parlamentu a Rady č. 853/2004 Sb., kterým se stanoví zvláštní hygienická pravidla pro potraviny živočišného původu.

Směrnice Rady 1999/31/ES o skládkách odpadů ze dne 26. dubna 1999 má za cíl předcházet nebo maximálně omezit negativní dopady skládek na povrchové vody, podzemní vody, půdu, ovzduší a lidské zdraví. Směrnice také požaduje omezení skládkování biologicky rozložitelných komunálních odpadů v letech 2006, 2009 a 2016 na úroveň 75 %, 50 % a 35 % produkce roku 1995. Státy jako Česká republika, Slovensko a Polsko, které v roce 1995 ukládaly na skládky více než 80 % tuhých komunálních odpadů, požádaly o výjimku a povinnost splnění daných cílů jim byla posunuta o 4 roky.

Produkce komunálního odpadu (obr. 1) je ovlivněna životní úrovní obyvatelstva, zavedeným systémem odpadového hospodářství země a v neposlední řadě osvětou a ekologickým smýšlením obyvatel. Je nutné si také uvědomit, že v zemích EU bioodpad tvoří největší složku komunálního odpadu (KO). Ve směsném komunálním odpadu (SKO) se vyskytuje i více než z 50 % a z toho 30 % představují zbytky potravin, slupky od ovoce a zeleniny, z 12 % biologický odpad ze zahrad a 10 % je tvořeno papírem a kartonem [1].

Mezi BRO spadají i odpady ze zemědělského, lesnického a potravinářského průmyslu, ale v tomto článku se budeme zabývat pouze biologicky rozložitelnými odpady spadajícími pod komunální odpad často zkráceně nazývanými komunální bioodpad. Směrnice Evropského parlamentu a Rady č. 98/2008/ES o odpadech uvádí, že bioodpad je tvořen biologicky rozložitelným odpadem ze zahrad a parků, potravinářskými a kuchyňskými odpady z domácností, restaurací, stravovacích a maloobchodních zařízení a srovnatelným odpadem ze zařízení potravinářského průmyslu.

Přestože celkové procento skládkovaného odpadu v zemích EU klesá (obr. 2), mezi jednotlivými státy EU jsou velké rozdíly ve způsobech nakládání s KO, které souvisí se zavedeným odpadovým hospodářstvím. Rakousko, Nizozemsko, Dánsko, Německo, Švédsko a Belgie patří mezi lídry cirkulární ekonomiky. Mají komplexní systémy sběru odpadu, na skládky ukládají méně než 5 % svého odpadu, mají dobře vyvinuté recyklační systémy, dostatečnou kapacitu technologií pro zpracování vytříděných složek KO a dobře nakládají i s biologicky rozložitelným odpadem.

Obr. 1. Produkce komunálního odpadu na jednotlivce ve státech EU v roce 2017 [2] (pozn.: Irsko nedostupná data)
Fig. 1. Generation of municipal solid waste per capita in EU countries in 2017 [2]
(note: Ireland unavailable data)

Na opačném konci pomyslného žebříčku se nacházejí státy jižní a východní Evropy, mezi které patří Řecko následované Bulharskem, Maltou, Litvou, Rumunskem a Kyprem. Hlavními nedostatky jsou špatné nebo neexistující systémy předcházení vzniku odpadů, nedostatek pobídek k přesměrování odpadu ze skládek a nedostatečná infrastruktura nakládání s odpady. Velké množství členských států svůj SKO převážně skládkuje, navzdory lepším alternativám a dostupnosti evropských strukturálních fondů pro pořízení technologií splňujících hierarchii nakládání s odpady a principy oběhového hospodářství. Některé státy jako problém pro zavedení ekologičtějších alternativ označily ekonomickou nekonkurenceschopnost nových technologií vůči skládkování [3].

Způsoby sběru a nakládání s bioodpadem

Sběr bioodpadu lze provádět dvěma postupy. První, finančně i časově náročnější pro zavedení, je oddělený sběr. Nicméně jde o sběr s čistším výsledným materiálem a se sníženým rizikem kontaminace nebezpečnými látkami. Oddělený sběr lze provádět buď pomocí sběrných nádob, nebo pytlů na úrovni domácností, restaurací, jídelen apod., svozovým systémem „door to door“ (tzn. od domu k domu), dále pomocí kontejnerů ve sběrných hnízdech tříděného odpadu, velkoobjemovými kontejnery pravidelně přistavovanými do ulic anebo donáškou do sběrných dvorů.

Vytříděný bioodpad, jehož úroveň čistoty souvisí s mírou osvěty a spolupráce jednotlivých obyvatel, lze kompostovat anebo zpracovat anaerobní digescí (AD) v bioplynových stanicích. Kompostování podle rozsahu rozdělujeme na domácí, vermikompostování, komunitní kompostování, na kompostování v malých zařízeních (do 10 tun na jednu zakládku) a v centrálních kompostárnách. Anaerobní digesce probíhá centrálně v uzavřených technologiích, které podle vlhkosti vstupního materiálu rozdělujeme na mokrou (max. 12 % sušiny) a suchou (min. 20 % sušiny).

Při druhém postupu je bioodpad součástí SKO a k jeho zpracování lze použít technologii mechanicko-biologické úpravy, jejímž cílem je zmenšit objem SKO a stabilizovat ho tak, aby po uložení na skládku nedocházelo k výluhu nebezpečných látek, nevznikal methan, případně požáry. Pro zabránění takovýchto rizik lze SKO s příměsí BRO energeticky využít v závodech energetického využití odpadů (ZEVO) nebo spálit. Tímto způsobem však znehodnotíme materiálovou složku BRO. V České republice vyhláška č. 294/2005 Sb., o podmínkách ukládání odpadů na skládky a jejich využívání na povrchu terénu limituje podíl biologické složky SKO pro rok 2020 na 35 %.

Bioodpad v hlavních městech členských států EU

Ve velkých městech, kde je vysoká hustota obyvatel, restaurací, jídelen, hotelů a podobných zdrojů bioodpadů, je nakládání s bioodpadem složitější, ale lze říci, že míra úspěšnosti plnění principů oběhového hospodářství hlavních měst je shodná s úspěšností států.

Hlavní města států EU podle zavedených systémů nakládání s bioodpadem lze rozdělit do tří skupin. Do první patří ty, které dodržují hierarchii nakládání s odpady a principy oběhového hospodářství ještě před zavedením recyklačních a skládkových limitů výše uvedenými směrnicemi. Bioodpad zpracovávají kompostováním, anaerobní digescí nebo kombinací obou. Digestát se po ukončení procesu vyhnívání většinou stává součástí kompostové zakládky a fugát je využit jako tekuté hnojivo pro zemědělské pozemky. Kompost je prodáván zemědělcům nebo je využíván v městské zeleni, eventuálně je zdarma rozdáván obyvatelům města. Neustálou osvětou jsou obyvatelé motivováni k preventivním opatřením zabraňujícím vznik odpadu a ke kompostování na vlastních pozemcích či v rámci komunit. Svozem separovaného bioodpadu jedenkrát týdně „door to door“ je obslouženo 100 % obyvatelstva. Řadíme sem Brusel, který vyvíjí velké úsilí pro osvětu a motivaci rezidentů k vlastnímu kompostování. Berlín preferuje anaerobní digesci, z důvodu uzavřené bezzápachové technologie. Vzniklý bioplyn je využíván pro pohon svozových aut a za rok ušetří až 2,5 milionů litrů nafty. Amsterodam splňuje limity spálením veškerého zbytkového KO bez separace bioodpadu, která je zavedena pouze v jedné městské čtvrti. Kodaň v současnosti skládkuje méně než 2 % vyprodukovaného odpadu, přestože většinu energeticky využije. Odpad, který lze spálit je zakázáno skládkovat. Cena za skládkování je desetkrát větší než za spalování. Od roku 2017 má Kodaň nejvýkonnější spalovnu v Evropě a soustřeďuje se také na maximální recyklaci. Jako přístavní město zavádí program pro separaci bioodpadu z lodí, vede osvětové kampaně pro prevenci vzniku bioodpadů zejména „gastro“. Lucemburk na rozdíl od ostatních, kteří využívají systémy třídění „door to door“ doplněné o možnost využití sběrných dvorů, preferuje donášku do kontejnerových hnízd. Vídeň třídí bioodpad od rezidentů i od právnických osob od roku 1991 a má 100% obslužnost. Přestože provozuje ZEVO, snaží se o maximální materiálové využití bioodpadu a o návrat cenných živin zpět do půdy [4–11].

Do druhé skupiny řadíme města, která zavedla třídění až na základě požadavků právních předpisů EU. Například Londýn plní limity pomocí energetického využívání, které, na rozdíl od první skupiny hlavních měst, v poslední době stoupá. Sběr tříděného odpadu řeší pomocí pytlového nebo nádobového sběru „door to door“, nicméně není plošně zaveden pro celé město. Stejně tak i v Lisabonu je již od roku 2005 bioodpad separován pouze od třetiny obyvatel, není možnost odevzdat bioodpad ve sběrném dvoře a přednostně jsou za úplatu obslouženi podnikatelé. Řím má odpadové hospodářství dobře nastavené, ale velký vliv na jeho fungování mají politické změny jak ve státě, tak v městském zastupitelstvu. Pro splnění limitů odklonu odpadů od skládkování využívá kapacit rakouských ZEVO, kam v roce 2017 vlaky z Říma týdně vozily až 700 tun SKO. Helsinky se řadí mezi nejlepší „třídiče” odpadů, a to díky masivnímu informačnímu systému (informace jsou podávány ve finštině, angličtině, ruštině, kurdštině, somálštině a arabštině), 75 % obslužnosti obyvatel je realizováno systémem „door to door“ a také díky poplatkům motivujícím k třídění. Separovaný bioodpad rozdrtí a rozdělí na dvě frakce. Jemná frakce (6–8 mm), která představuje 70 % nashromážděného bioodpadu je zplyněna a hrubší frakce je kompostována. Paříž nemá plošný sběr vytříděného bioodpadu, nicméně disponuje 187 veřejně dostupnými kompostovacími místy. V současnosti Paříž zavádí několik projektů pro separaci jak „gastro“ (tzn. biologicky rozložitelný odpad z kuchyní a stravoven), tak zahradního bioodpadu, který by měl být upraven pomocí anaerobní digesce a navrácen v podobě hnojiva do půd. Sběr „door to door“ by měl probíhat i pomocí biorozložitelných sáčků firmy Novamon. Nadále má být podporováno individuální kompostování rezidenty.

Obr. 2. Vývoj způsobů nakládání s komunálním odpadem v zemích EU [2] (pozn.: rok 2017 spalování – nedostupná data)
Fig. 2. Development of municipal waste management in EU countries [2] (note: year 2017 incineration – unavailable data)

Stockholm přes 50 % vyprodukovaného odpadu energeticky využívá. Skládkuje pouze 1 % odpadu. Bioodpad separuje systémem „door to door“ pouze od 12 % rezidentů. Nově stavěné bytové domy jsou opatřeny drtiči kuchyňského odpadu, který je shromažďován u paty domu, odkud je odvážen do bioplynové stanice. Kromě získání organické hmoty vidí Stockholm přínos ve snížení počtu svozů SKO [12–28].

Ve třetí skupině jsou města Talin, Budapešť, Bukurešť, Sofie, Athény, Dublin, Valletta, Záhřeb, Varšava, Vilnius, Bratislava, která, stejně jako celé jejich státy, mají se splněním limitů stanovených předpisy EU velké problémy. Jako příklad za všechny lze uvést Madrid, který celkově recykluje pouze 19,6 % KO a odděleně sbírá pouze plast, kov a nápojový karton systémem „door to door“. Separaci bioodpadu a konečné zpracování kompostováním a anaerobní digescí plánuje zavést od roku 2019 [29–39].

Bioodpad v Praze

Kraj hl. m. Praha za rok 2017 celkem vyprodukoval 430 300 tun komunálního odpadu, z toho přibližně 83 % využil, a to 27 % materiálově a 56 % energeticky. V roce 2017 bylo na skládku uloženo 12,7 % komunálního odpadu [40].

Zájemci o svoz bioodpadu si mohou od Pražských služeb pronajmout kompostejnery, které jsou za úplatu sváženy v sezoně (od 1. 4. do 30. 11.) jednou za dva týdny [41]. Svoz bioodpadu používá již přes 13 tisíc pražských domácností [42]. Zahradnictví a domácnosti, kde je bioodpad produkován po celý rok, si mohou nasmlouvat celoroční svoz s frekvencí 1x za 14 dní. Mnoha osvětovými akcemi je podporováno domácí kompostování. Praha v rámci projektu „Podpora domácího kompostování na území hl. m. Prahy“ poskytuje zdarma zájemcům – fyzickým osobám – zapůjčení kompostérů. Ve všech pražských částech jsou do ulic v pravidelných intervalech přistavovány velkoobjemové kontejnery na posečenou trávu, listí, ořezané větve. Po celý rok mohou rezidenti zdarma odvážet svůj bioodpad do 27 sběrných dvorů. V sídlištích Prahy 13 a 15 byl zaveden pilotní projekt svozu tříděného bioodpadu. Bioodpad je kontrolován a zpracováván v kompostárnách a převážně „gastro“ odpad je odvážen do bioplynové stanice Přibyšice.

V rámci prací na projektu CZ.07.1.02/0.0/0.0/16_040/0000379 Odpady a předcházení jejich vzniku – praktické postupy a činnosti při realizaci závazků Krajského Plánu odpadového hospodářství hlavního města Prahy byla mimo jiné monitorována efektivita sběru a čistota separovaného bioodpadu na sídlištích Prahy 15 a současně bylo analyzováno složení SKO z této lokality.

Monitoring na sídlišti probíhal v měsíčních intervalech. Byla sledována využitelnost kompostejnerů, čistota separovaného bioodpadu a složení SKO ze stejné oblasti bylo z kapacitních důvodů zjišťováno jednou za dva měsíce. Nicméně byla pokryta všechna roční období.

Síť kompostejnerů je na sídlišti velmi hustá. Nacházejí se buď v blízkosti kontejnerů pro SKO, nebo v blízkosti kontejnerových hnízd pro separovaný odpad. Donášková vzdálenost je menší než doporučovaných 100 metrů.

Rozbor SKO probíhal v areálu ZEVO Malešice Pražské služby, a. s., pomocí sít. Byly mimo jiné separovány dvě složky bioodpadu – zahradní odpad a „gastro“ odpad, resp. ty složky, které nelze konzumovat, ale jsou vhodné pro kompostování.

Kontejnery nikdy nebyly plné a lze říci, že četnost vyvážení je optimálně nastavená. Jako problematické se jeví ponechávání bioodpadů v plastových sáčcích nebo zeleniny a ovoce v původním plastovém obalu, v kterém jsou prodávány. Často se v kompostejnerech nacházel SKO. Další komplikací je znečištění kontejnerů po vyprázdnění, kdy zejména v teplých ročních obdobích je doprovázeno znatelným výskytem hmyzu.

Obsah bioodpadu v SKO byl oproti analyzovanému SKO z Prahy 1 a z Újezdu nad Lesy až o 5 % nižší. V případě Újezdu nad Lesy zvýšené množství bioodpadu představuje zahradní odpad jako listí, posekaná tráva, pařezy, větve a to i přes to že i zde je propagováno domácí kompostování a možnost pronájmu kompostejneru. V Praze 1 je zvýšené množství „gastro“ odpadu v bioodpadu způsobeno velkým množstvím restaurací, prodejen rychlého občerstvení a ubytovacích zařízení pro turisty. Z rozboru SKO ze sídlišť Prahy 15 je vidět, že obyvatelé mají povědomí o důležitosti třídění bioodpadu, ale stále jsou zde rezervy jak sběr zlepšit. Je častým jevem, že bioodpad je vytříděn zvlášť v sáčku, nicméně zůstane v SKO. Domníváme se, že je to způsobeno specifičností tohoto druhu odpadu, který rychle podléhá rozkladu. Vznikající zápach a výskyt hmyzu spojený s neochotou minimálně denního vynášení zabraňuje lepšímu třídění. Možným řešením by mohly být nezaměnitelné biologicky rozložitelné sáčky jako v Paříži, které by mohly být dostupné v supermarketech, domácích potřebách nebo obecním úřadě tak jako v Bruselu.

Obr. 3. Zahradní (vlevo) a gastro (vpravo) bioodpad
Fig. 3. Gardening (left) and food (right) biowaste
Obr. 4. Bioodpad s příměsí SKO (vlevo) a čistý bioodpad (vpravo)
Fig. 4. Biowaste with MSW (left) and clean biowaste (right)

Závěr

Zásadní otázkou pro udržitelnost měst je nakládání s odpady. V cirkulární ekonomice se obvykle jedná o tři etapy: snížení produkce, zlepšení sběru a opětovné získání materiálu a/nebo energie. Tyto tři etapy musí probíhat současně. Rozdílnost mezi jednotlivými městy/státy je způsobena dostupností finančních prostředků, politickou a společenskou vůlí, technickými dovednostmi, vhodným plánováním, vymahatelnými právními předpisy a řadou dalších sociálních, demografických, kulturních a administrativních faktorů. Ochrana životního prostředí se stává stále důležitější globální prioritou a politické, obchodní a zdravotní výhody efektivního nakládání s odpady jsou jasné. Tyto skutečnosti by měly dát zemím stimuly, které potřebují k efektivnímu nakládání s jejich odpady.

Po prvním roce řešení projektu vyplývá, že kraj Hl. m. Praha má zavedeno velmi dobré odpadové hospodářství. Spolu s Pražskými službami, a. s., se snaží o nastavení co nejefektivnější sítě sběrných nádob jak pro separované složky komunálního odpadu, tak i směsného komunálního odpadu, kterou lze srovnávat s hlavními městy západní Evropy. Dostupnost a šíření informací o způsobech nakládání s odpady pro obyvatelstvo, osvětové akce v předškolních a školních zařízení jsou na velmi dobré úrovni. Jak lze vidět u států, které jsou na špici v zavádění oběhového hospodářství, je to nekončící proces. Praha má v této oblasti stále rezervy, ale snaží se celý proces nakládání s bioodpady trvale zlepšovat. Jak efektivní zavedená opatření jsou, budeme moci říct na konci projektu v polovině roku 2020.

Poděkování

Příspěvek vznikl za podpory projektu CZ.07.1.02/0.0/0.0/16_040/0000379 Odpady a předcházení jejich vzniku – praktické postupy a činnosti při realizaci závazků Krajského Plánu odpadového hospodářství hlavního města Prahy.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Dánsko a Česko jsou z hlediska zeměpisných a vodních zdrojů zcela odlišné. Myslíte si, že existuje prostor pro spolupráci mezi našimi odborníky na vodu? Existuje nějaká oblast, kde by se Dáni mohli učit od nás?

My, Dánové, jsme velmi hrdí na dánská udržitelná vodohospodářská řešení, která snižují spotřebu vody a jsou šetrná k životnímu prostředí. I když věříme, že máme nejlepší technologii, co se týče průměrné spotřeby vody v domácnostech, jsou Češi o něco lepší. Měli bychom se od českých domácností naučit, jak ještě více šetřit vodou. Průměrná domácí spotřeba v Česku je 86,2 litrů na osobu a den a v Dánsku 104 litrů na osobu a den. Dánské společnosti sídlící v České republice nám navíc často říkají, že obě naše země mají srovnatelné výsledky ve ztrátách vody ve vodovodní síti, ale trend poklesu ztrát vody v Česku je rychlejší. Totéž platí pro hydroinformatiku. Dánsko je o něco napřed, ale Česko je v zavádění hydroinformatiky dynamičtější.

Většina dánské sladké vody pochází z podzemních zdrojů, které jsou v některých oblastech nadměrně využívány, zejména na Sjællandu. Jak řeší tento problém vláda?

Ano, Sjælland jako region s nejvyšší hustotou obyvatelstva čelí problémům s podzemními vodami. Vláda věnovala velkou pozornost ochraně zdrojů podzemních vod v celém Dánsku. Už v roce 1988 byl schválen nový zákon, který stanovil povinnost, že je třeba získat a pravidelně obnovovat povolení pro odběr podzemních vod a jednou ročně nahlásit odběr vody státním orgánům. Vláda také prováděla kampaně na úsporu vody a zavedla daň z vody. Během posledních dvaceti let se tak snížil odběr podzemních vod o více než třetinu.

Navíc v roce 1997 vláda, respektive dánské okresy vymezily oblasti se zvláštními zájmy pitné vody. Ty tvoří 35 % země. Zbývající plochy byly označeny za cenné odběrové plochy a oblasti s omezeným zájmem o odběr vody. O rok později začalo Dánsko provádět hydrogeologické mapování zdrojů podzemních vod, zejména v oblastech se zvláštními zájmy pitné vody. Vypadá to tak, že vrtulník skenuje podzemní vody do hloubky 300 metrů. Za toto mapování platí spotřebitelé příplatek 0,07 EUR za m3. Čtyřčlenná rodina tak zaplatí za mapování zhruba 12 € ročně.

I přes výrazné zlepšení od roku 1988 zůstává kvalita vody v Dánsku problémem, zejména v důsledku znečištění z intenzivního zemědělství – hnojiv a pesticidů. Bylo pro zemědělce obtížné přizpůsobit zemědělskou praxi a pomohla jim vláda?

Ano, snižováním používání pesticidů se dánská vláda také zabývá a má to přímý dopad na zemědělce. V roce 1994 schválila vláda desatero o pesticidech. V něm stojí, že pesticidy škodlivé pro zdraví a nebezpečné pro životní prostředí musí být odstraněny z trhu, aby je zemědělci nemohli koupit. Pak jsme zavedli daň z pesticidů. Funguje tak, že přípravky, které jsou více škodlivé pro zdraví a životní prostředí, podléhají vyšším daním, zatímco méně škodlivé přípravky podléhají relativně nižším daním. Vláda se rovněž rozhodla podpořit ekologické zemědělství a vést dialog se zemědělci. Mimochodem, Dánsko má nejvyšší podíl na trhu ekologických produktů na světě, přičemž v roce 2018 tvořily biopotraviny zhruba 12 % celkového maloobchodního trhu s potravinami. Jeden ze tří litrů mléka zakoupeného dánskými spotřebiteli je bio a biovejce představují čtvrtinu celkové produkce vajec. Zemědělci se tedy začali více zabývat ekologickým zemědělstvím.

Přizpůsobení se novým podmínkám vždy vyžaduje čas a výjimkou není ani případ omezení používání pesticidů v zemědělství. V roce 2012 u nás propukla rozsáhlá kauza týkající se pašování pesticidů, která zahrnovala desítky farmářů po celé zemi. Pašovali z Německa pesticidy, které byly v Dánsku zakázány.

Významné místo v oběhové ekonomice mají zejména odpadní vody. Jak postupuje Dánsko v této oblasti? Dánové jsou také vnímáni jako otevření lidé. Jak by podle Vašeho názoru obyvatelstvo reagovalo na opatření opětovného použití vody (vody z toalety do kohoutku)?

Nezaznamenal jsem v Dánsku debatu o opětovném použití vody z toalety do kohoutku. Myslím, že je to proto, že Dánové mají dostatek kvalitních přírodních podzemních vod. Většina vody dokonce není chlorována (s výjimkou Kodaně s dlouhými přenosovými sítěmi) a kvalita vody z vodovodu je často lepší než voda z láhve. Pokud Dány nestihne extrémní sucho, myslím, že budou stále pít podzemní vodu.

Cena za metr krychlové vody v Dánsku je téměř 500 Kč, což je zhruba pětkrát vyšší než v Česku a řadí se mezi nejdražší na světě. Platí Dánové spravedlivou cenu?

Doufám, že ano. Neslyšel jsem, že by si lidé stěžovali na ceny vody. Ano, platíme hodně, ale věříme, že platíme za kvalitní služby. Čištění vody je relativně složité. Kvalita a dostupnost podzemních vod není zadarmo. Jak jsem již zmínil, už jen hydrogeologické mapování stojí čtyřčlennou rodinu ročně 12 eur. Mimochodem, skutečnost, že je voda drahá, také motivuje naši společnost nabízet lepší technologická řešení šetřící vodu. Drahá voda nás může připravit na časy, kdy čelíme suchu.

My Češi jsme hrdí na kvalitu své vody z vodovodu. Pijete vodu z vodovodu nebo ji servírujete hostům na velvyslanectví v Praze? Jsme také pyšní na naše pivo. Je české pivo k dispozici také na vašich recepcích nebo zůstáváte věrní svým národním pivovarům?

Stejně jako v Dánsku pijeme vodu z vodovodu, pijeme ji také na velvyslanectví. Našim hostům podáváme vodu z vodovodu. No, a když pořádáme rauty a recepce, nabízíme různé nápoje z různých zemí. Doufám, že Vás nezklamu, když řeknu, že je víno častější volbou. Když jsme ale pořádali konferenci o technologiích ve vodním hospodářství v Plzni, mohli si účastníci dopřát i české tankové pivo. Jsme rádi, že můžeme našim hostům nabídnout české či dánské pivo, zkrátka cokoliv, co mají rádi.

 

Posted by & filed under Odpadové hospodářství, Ze světa vodního hospodářství.

Souhrn

Biouhel (biochare) má mnohostranné využití v oboru technologie vody, a to nejen jako součást technologického řešení čištění a úpravy vod, ale i jako materiál vyráběný z odpadních produktů této technologie. V článku se zamýšlíme nad perspektivou této aplikace a nad možností a potřebou jejího výzkumu.

Úvod

V článku se pokoušíme shrnout poznatky o „biouhlu“ (biochare) z hlediska jeho využití v technologii čištění odpadních vod. Protože jde ve velké většině o nadšené informace výrobců tohoto materiálu, nebo o dílčí výzkum formou diplomových a doktorandských prací, u kterých je také důležitý pozitivní výsledek, je třeba být trochu skeptický.

Dosud získané poznatky jsou nicméně velmi pozitivní. Protože článek není výsledkem vlastního výzkumu, není jeho součástí metodika ale pouze souhrn informací s kritickým rozborem, co je třeba ověřit a kde jsou případná slabá místa použití tohoto materiálu.

Metodika

Jak je uvedeno v úvodu, metodický postup byl pouze ve zpracování rešerše z publikovaných informací o biouhlu, jejíž přehled je uveden v literatuře článku.

Výsledky a diskuse

Biochare (česky tedy biouhel) je zuhelněná biomasa, která vznikla termickou přeměnou (nízkoteplotní pyrolýza, karbonizace), nikoli spalováním z organických hmot. V podstatě jde o obdobu dřevného nebo aktivního uhlí, ale vyrobeného ze zbytkové a odpadní biomasy. Základní složkou je chemicky stabilní uhlík, který nepodléhá dalšímu rozkladu ani oxidaci. Tento materiál má použití ovšem všestrannější než obyčejné aktivní uhlí. Důležité, z hlediska technologie vody a obecně ochrany životního prostředí, je především to, že zdrojem jeho výroby může a musí být odpadní biomasa, jejíž využití se tím stává mnohem lépe dostupné a potřebné.

V našem případě jde o to najít a ověřit možnosti využití biocharu v oblasti technologie vody a odpadů, a to nejen jako zdroje (technologie přeměny bioodpadů na biochar), ale i jako součást technologie úpravy vody, čištění a stabilizace odpadních vod a kalů a likvidace odpadů.

Z předností možností využití biouhlu se nabízí v prvé řadě jeho vlastnost základní – dobrá koexistence s přírodním prostředím. Ukládáním tohoto materiálu do půdy se zásadně zlepšuje její kvalita [1–3]. Uhlík v něm obsažený váže živiny a další důležité látky (dusík, fosfor, draslík), které se následkem toho z půdy nevyplavují. Má velkou retenční schopnost, takže zadržuje v půdě i vodu. Ukládání biocharu do půdy má ale i další globální přínos: dochází k odebírání CO2 z atmosféry. Samozřejmě tato tvrzení nejsou tak úplně pravdivá, existují ale zdroje, které je potvrzují [4–11]. V minulosti se samozřejmě využívalo zuhelňené biomasy popela k hnojení půdy. Klasické je „ždáření“ lesa používané i nyní v tropických lesích Jižní Ameriky, Afriky a Asie, což ovšem není zrovna doporučovaný způsob polního hospodářství. V minulosti jako zahájení kultivace polí bylo „žďáření“ i v českých zemích běžným postupem.

Možné použití biouhlu v technologii vody

Pokud jde o využití v oblasti čištění odpadních vod, je důležitá možnost výroby biouhlu z kalů vzniklých při této činnosti. Pokud by bylo možné používat je po této úpravě s výhodou v zemědělství, odpadly by stávající problémy s likvidací kalu a navíc by se stala jeho produkce na ČOV opět přitažlivá pro sektor zemědělství, jak tomu bylo v minulosti před zpřísněním předpisů o ochraně zemědělské půdy. S tím souvisí i možnost (při bezprostředním zpracování přebytečného kalu z ČOV na biochar) využití naakumulovaného fosforu v kalu (v případě použití technologie biologické eliminace fosforu na ČOV) v zemědělství, což nyní není možné bez chemického srážení fosforu (a tedy tvorby pro rostliny hůře dostupných sloučenin fosforu) [1–3, 11].

Další možností využití biocharu je dekontaminace při sanaci tzv. starých zátěží. Půdní přídavek pro sanaci půd (s využitím především na bývalých dolech, skládkách a v bývalých vojenských prostorech) je samozřejmě vhodný. Opět jde o lepší (a přírodě bližší) možnost likvidace kalů z ČOV, než je spalování a skládkování či kompostování popela.

Ve velkém je možné využít biouhel (opět i vyrobený z čistírenských kalů) [11, 12] k budování ochranných bariér, zabraňujících vyplavování pesticidů do povrchových vod, kdy okraje polí (kontaminovaných použitím pesticidů) a nebo vodních toků a nádrží v jejich sousedství mohou být vybaveny 30–50 cm hlubokou bariérou, vytvořenou z biouhlu pro odfiltrování pesticidů.

Voda v přírodních nádržích může být díky tomu, že biouhel dobře adsorbuje pesticidy a hnojiva a také zlepšuje okysličování vody, ošetřena dávkováním biouhlu (opět z kalů v ČOV) s výsledkem sorpce znečišťujících látek nevratně do sedimentů na dně rybníků a nádrží. To se samozřejmě týká i přírodních nádrží určených ke koupání.

Přímo na ČOV je možné biouhel používat jednak jako substrát a katalyzátor procesu výroby bioplynu přidáváním jako příměs biomasy ve fermentaci (vyhnívání), samozřejmě nejen na ČOV, ale i na bioplynových stanicích. Podle výsledků specializovaných výzkumů [12, 13] to zvyšuje účinnost procesu výroby bioplynu a také stabilitu vzniklých kalů.

Podle výsledků se přidáváním biouhlu do fermentované heterogenní biomasy zvyšují výnosy metanu, přičemž se zároveň snižuje množství CO2 a amoniaku v získaném bioplynu. Mimo to přídavkem biocharu do fugátu při procesu výroby bioplynu dochází k lepší fixaci nutrientů na vzniklý kal, a tím se snižuje tvorba emisí.

Využití biouhlu ve vlastní technologické lince čištění a hlavně dočišťování odpadních vod je nasnadě. Poměrně dobře ověřený postup využití přídatných filtrů s náplní z aktivního uhlí je možné a vzhledem k výhodám dostupnosti materiálu i vhodné aplikovat s koncovkou, kdy náplní filtrů bude biochare. Efekt tohoto postupu dočišťování odpadních vod se dá považovat za ověřený a jde i o stabilní a funkční technologii. Z výsledků pokusů [14, 15] srovnávajících filtraci na biouhelných filtrech s filtrací přes aktivní uhlí vyplynulo, že efekt je srovnatelný, zatímco na filtrech s biouhlem se lépe eliminoval fosfor, na aktivním uhlí dusík, nicméně efekt byl i u druhého nutrientu vysoký.

Využití biouhlu je také možné v náplni tzv. kompostovacích toalet. Tedy řešení přechodného znečištění vody na stavbách, akcích armády, turistických, kulturních a sportovních pořádaných v přírodě a také do autobusů a karavanů.

Vedle čištění odpadních vod se nabízí i použití těchto filtrů jako součásti úpravy vod povrchových a nebo mikropolutanty a jiným (běžnými technologickými postupy úpravy vod) těžko odstranitelným znečištěním na vodu užitkovou nebo pitnou.

Ve velké míře by se mohl tento postup uplatnit především v rozvojových zemích, u nás a v jiných zemích s rozvinutou technologií by tento technologický postup našel uplatnění především u malých lokálních zdrojů a nebo v případě sanací u vod z kontaminovaných studní.

Možné nevýhody použití biouhlu

Je třeba ovšem zdůraznit, že všechny možnosti použití biouhlu v technologii čištění odpadních vod a samozřejmě i zpracování kalů z ČOV na biochar a jeho použití v zemědělství či při sanacích je podmíněno. Existují dvě možné překážky masového využití biouhlu.

V prvé řadě jde o legislativní předpisy upravující podmínky aplikace kalů z ČOV na zemědělskou půdu (což se samozřejmě může, při určitém způsobu výkladu, týkat i sanačních prací, nebo i budování bariér k ochraně vody a půdy). Nová vyhláška o podmínkách využití upravených kalů na zemědělské půdě stanovuje jednoznačné předpisy pro provozovatele zařízení na úpravu kalu [16, 17]. Jsou v ní určeny přísnější limitní hodnoty pro ukazatele znečištění v kalech, pokud jde o indikátory mikrobiologického znečištění ovšem při úpravě pomocí řízeného spalování snadno dosažitelné. Nicméně hlavně je v ní zavedena jednoznačná povinnost zpracovatele porovnat kontaminaci upravovaného materiálu před a po úpravě formou rozboru kontrolních vzorků. To může vést ke zdražení i nyní poměrně finančně náročného postupu řízené tepelné úpravy.

Dalším faktorem je, oproti ostatním postupům úpravy kalů, právě finanční náročnost řízeného spalování na biouhel. Pokud má být zachováno složení výsledné hmoty, což je nezbytné pro aplikace typu sanací a výroby náplně do filtrů, je třeba kontrolovat stav kalu používaného k výrobě biouhlu a v případě kontaminace jej zředit jinými šaržemi tohoto materiálu, nebo kontaminovaný materiál z procesu vyřadit. To nutně zdražuje výrobu biouhlu z kalů z ČOV proti jeho výrobě z jiných biologických materiálů s víceméně konstantním složením.

Obě tyto znevýhodňující podmínky vedou k tomu, že vlastní výzkum použití biouhlu (především jeho výroby z čistírenských kalů) musí být prováděn v silné návaznosti na ekonomická kritéria jeho výroby. Přesněji cílem nemůže být jen nalézt optimální postup výroby biouhlu vedoucí k nejlépe, v daných technologických podmínkách, použitelnému materiálu – tedy k nejvyššímu efektu v technologii či optimálnímu využití při sanacích či aplikaci do půdy, ale také hledání optimalizace nákladů při zpracování tedy i nejlevnějšího možného postupu při výrobě biouhlu s požadovanými vlastnostmi.

To ovšem nebude tak jednoduché. Hlavní překážkou je požadavek stabilní likvidace, či v tomto případě znovu využití kalů, kde může vysoká cena výroby stát v cestě odbytu materiálu, tedy nikoli aplikaci biouhlu jako takového, kde nesporné výhody převažují, ale aplikaci biouhlu vyrobeného z kalů vzniklých na ČOV, kde je nutné před aplikací kontrolovat jeho obsah znečištění (především těžké kovy) více než u jiných odpadních materiálů (například u dřevěných štěpků).

Dá se tedy říci, že výzkum optimalizace vlastností biouhlu vzniklého řízeným spalováním čistírenských kalů je potřebný, ale využití tohoto typu biouhlu ve větším měřítku nelze zatím očekávat. Samozřejmě využití menších šarží biouhlů při filtraci na menších ČOV a u kompostovacích WC nebo při sanaci menších nádrží je možné už nyní a hledání optimální aplikace pro praktické užití je zde na místě bez jakýchkoli omezení. Pokud se podaří optimalizovat cenu výroby, pak bude možné i masové použití biouhlu v zemědělství a při ochraně vody a půdy před kontaminací.

Závěr

Biouhel má v oblasti technologie vody široké možnosti použití. Lze jej používat k sanaci povrchových vod, dočišťování odpadních vod, zlepšování vlastností vyráběného plynu i při úpravě povrchových vod.

Z hlediska technologie jeho nejlepší varianta užívání tedy výroba biouhlu z čistírenských kalů k dalšímu použití na ČOV a obecně v oblasti technologie vody má ovšem meze dané požadavky na kvalitu materiálu k výrobě biouhlu a bude nutné se pokusit najít cestu k optimalizaci nákladů. Nejde jen o nevyrovnanou kvalitu šarží kalů z hlediska koncentrace znečištění, ale i o náklady, které jsou oproti běžnému spalování u řízeného spalování poněkud vyšší.

Ověřování vlastností biouhlu vyrobeného z čistírenských kalů a optimalizace ceny jeho výroby, a to nejen úsporou energie – hledáním co nejnižší teploty spalování pro dosažení optimálních vlastností, ale i optimalizací produktu (kalů z ČOV) s cílem snížit vhodným výběrem či mixováním šarží kalu jeho kontaminaci znečišťujícími látkami, by tedy mělo pokračovat. Přestože výsledky zahraničních měření jsou zdánlivě uzavřené, je třeba ověřit kvalitu biouhlu vyráběného z domácích kalů a především meze jeho užití včetně ekonomického aspektu.

Rozhodující pro využívání biocharu bude možnost jeho výroby z čistírenských kalů, a proto je třeba zaměřit pozornost na tuto část problematiky. Dá se říci, že nejde o ověření vlastností biouhlu, ale o nalezení optimálního postupu jeho výroby z dostupného materiálu – kalů z ČOV, a tím i elegantní způsob jejich masového využití.

Poděkování

Článek byl z podpory Ministerstva životního prostředí na výzkum určený pro Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, v. v. i.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Dne 28. března 2019 uspořádaly na Novotného lávce v Praze společně Česká vědeckotechnická vodohospodářská společnost a Česká limnologická společnost diskusní fórum, jehož tématem bylo „Hospodaření s vodou v krajině“. Hlavním cílem této akce, které se zúčastnilo 44 odborníků z obou společností, bylo vzájemně diskutovat o problematice vodního režimu krajiny, hospodaření se zdroji vody v povodí a hledání vhodných opatření k omezení následků hydrologických extrémů.

V dopoledním bloku programu byly prezentovány úvodní vystoupení vyzvaných odborníků na téma hydrologické bilance povodí, vlivu stavu půdy na odtokový režim, opatření k zadržení vody v krajině, hospodaření se zdroji vody v povodí a snižování rizika povodní. V odpoledním diskusním bloku pak zaznělo 11 doplňujících mikroprezentací a probíhala rozsáhlá, nicméně velmi korektní diskuse k probíraným okruhům. Vstupem do této diskuse bylo společné prohlášení výborů obou společností, které vyjadřuje náš společný zájem na řešení otázek spojených s hospodařením s vodou v krajině a hledáním cest ke zmírňování negativních dopadů sucha a povodní.

Společné prohlášení České limnologické společnosti a České vědeckotechnické vodohospodářské společnosti k hospodaření s vodou v České republice

Dopady dlouhodobého sucha na krajinu a vodní zdroje se stále prohlubují. Sucho meteorologické v podobě nedostatku a nerovnoměrného rozdělení srážek doprovází sucho zemědělské a následně i sucho hydrologické. Vodu postrádáme v krajině, ve vodních tocích, mokřadech, lužních lesích, vodních nádržích a hlavně v podzemí, kde je monitorován stálý pokles hladin podzemních vod. Vodní zdroje jsou omezené, zásoby podzemních vod nejsou schopny pokrýt potřebu pitné vody pro obyvatelstvo, a proto je v České republice napojeno 5,5 mil. obyvatel na povrchové vodní zdroje – na vodárenské nádrže.

Vodohospodáři a limnologové hledají společnou cestu, jak naší krajině pomoci udržet na našem území ničím nenahraditelnou vodu pro přírodu a člověka a zmírnit dopady sucha a povodní. Obě zájmové skupiny sice naplňují odlišné povinnosti, mají jiná práva, cíle i zodpovědnost, ale společný mají zájem o udržení tří klíčových společenských priorit. Je to jednak kvalitní životní prostředí s funkční a zdravou krajinou poskytující produkční, regulační a kulturní ekosystémové služby, pro což je voda nutným předpokladem, jednak zajištění zásobování obyvatelstva a klíčových sektorů hospodářství kvalitní vodou jako základní služba v moderní společnosti a konečně, na stejné úrovni, i ochrana zdraví a majetku před negativními účinky hydrologických extrémů (povodní a sucha).

Jsme si vědomi, že hospodaření s vodou v naší zemi je závislé na srážkách, jako jediném zdroji vody. Jejich množství je však omezené a může se v čase a prostoru významně měnit. Navíc v průměru 70 % vody spadlé na zem ve srážkách se vrací ve formě výparu a transpirace rostlin. V suchých a horkých letech to v některých povodích je až 90 %. Musíme být tedy schopni tyto omezené a zranitelné zdroje efektivně využívat pro zvyšování kvality života v České republice a zvyšování naší odolnosti vůči vznikající nejistotě. To se neobejde bez změny přístupu!

Proto vodohospodáři a limnologové vnímají krajinu jako celek, kde zemědělská půda, lesy, rybníky, nádrže, mokřady, vodní toky a jejich nivy, ale i zástavba a podzemní vody zasahují do vodního koloběhu a tento koloběh ovlivňují. Společným cílem není jen řešení důsledků – dopadů sucha, ale i podpora koloběhu vody od první kapky, která spadne na zem, až po využití odtékající vody systémem vodních toků.

Koloběh vody je člověkem negativně ovlivněn, což spolu se zvyšujícími se teplotami, extrémním nárůstem počtu tropických dnů i nocí vede k vysokým ztrátám vody z celého území. Nápravu je třeba hledat na počátku tohoto koloběhu, v půdě, kde začíná cesta vody po každém dešti. Necitlivým způsobem změněná krajina a špatnou zemědělskou praxí utužená zemědělská půda nejsou schopny vodní vláhu udržet, umožnit infiltraci povrchové vody do podzemí, bránit povrchovému odtoku a následné erozní činnosti. Ta umocňuje vyplavování živin, odplavování organické hmoty a ze zemědělské úrodné půdy se stává horninové prostředí s nepropustným izolátorem utužené zeminy v hloubce pod úrovní orby. Důsledkem je zhoršené doplňování zásob podzemních vod, negativně ovlivněný malý vodní cyklus a mikroklima v krajině, zvyšující se teploty ve volné krajině a snížení kvality povrchových vod v síti vodních toků a nádržích.

Společným zájmem vodohospodářů a limnologů je pozitivní ovlivnění koloběhu vody včetně její ochrany ve všech částech vodního cyklu, ale rovněž ochrany před negativními účinky vodního živlu. Toho je třeba dosáhnout opatřeními přírodě blízkými i technickými, která se budou vzájemně doplňovat.

Společně vyzýváme českou společnost k novému pohledu a podpoře při zadržování vody v krajině a při ochraně před jejími extrémy, kde prioritou musí být:

  • změna hospodaření na zemědělské půdě,
  • zadržování vody v krajině a zpomalení jejího odtoku,
  • infiltrace povrchových vod do vod podzemních,
  • zvýšení akumulace povrchových vod ve vodních nádržích,
  • účelné a efektivní hospodaření se zdroji povrchových a podzemních vod v hydrologicky ucelených povodích.

Výše uvedený systém bude zohledňovat základní cíle rozdělené na samostatná opatření:

  • k překlenutí krátkodobého sucha (revitalizace, systém drobných nádrží, mokřadů a přírodě blízkých opatření),
  • k překlenutí dlouhodobého sucha (infiltrace povrchových vod do vod podzemních, akumulace povrchových vod v zásobních prostorách vodních nádrží apod.),
  • ke snížení rizika povodní (omezení povrchového odtoku a erozních jevů v krajině, retence v nádržích, ochrana sídel).

Tato opatření společně tvoří synergický efekt, vzájemně si nekonkurují a společně zmírňují dopady změny klimatu na naše území. Systém je nezbytné doplnit o doprovodná opatření ke zmírnění dopadů zejména na biotu výstavbou přednádrží, litorálních pásem, zahrnující zmírňující opatření u významných vodohospodářských staveb a doprovodná kompenzační opatření v navazujících vodních útvarech.

 

V Praze 28. března 2019

 

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, v. v. i., si Vás jménem svého ředitele, Ing. Tomáše Urbana a autora výstavy RNDr. Tomáše Hrdinky, Ph.D., dovoluje co nejsrdečněji pozvat na putovní výstavu při příležitosti 100. výročí založení naší instituce. Putovní výstava je prostřednictvím 12 veřejných vysokých škol zacílena především na studenty, kteří s vodou v různých podobách přicházejí při svých studiích denně do styku, ať už na poli hydrauliky, technologie vody, fyzické geografie, vodního hospodářství, chemie, hydrobiologie, nebo životního prostředí. Výstava sestávající ze 14 velkoformátových fotografických panelů tak umožňuje nejen studentům nahlédnout do historie i současnosti VÚV TGM, v. v. i., a pestrých oborů jeho činností a zaměření v oblasti studia, pochopení a kultivace vodní složky krajiny. Níže je uveden itinerář zastavení výstavy po vysokých školách, v první polovině září se výstava zastaví i v Poslanecké sněmovně Parlamentu České republiky pod záštitou ministra životního prostředí Mgr. Richarda Brabce.

Vernisáž putovní výstavy ke 100 letům VÚV TGM před Geografickou knihovnou Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy v Praze

Autor výstavy by na tomto místě velmi rád poděkoval všem kolegům a spolupracovníkům, kteří pro účely výstavy poskytli odborný a fotografický materiál z řešených i živých projektů a umožnili tak detailní vhled do problematiky, které se věnují. Pro více detailů o činnosti VÚV TGM, v. v. i., bude součástí výstavy i představení naší instituce formou zbrusu nové doprovodné publikace. Věříme, že se Vám výstava bude líbit.

Přehled zastávek výstavy:

1. 4.–12. 4. 2019

Praha, Univerzita Karlova, Geografická sekce Přírodovědecké fakulty

15. 4.–26. 4. 2019

Ostrava, Ostravská univerzita, Přírodovědecká fakulta

29. 4.–10. 5. 2019

Praha, České vysoké učení technické, Fakulta stavební

13. 5.–24. 5. 2019

Praha, Vysoká škola chemicko-technologická, Fakulta technologie ochrany prostředí

27. 5.–7. 6. 2019

Praha, Česká zemědělská univerzita, Fakulta životního prostředí

2. 9.–13. 9. 2019

Praha, Poslanecká sněmovna Parlamentu České republiky, atrium v přízemí

30. 9.–11. 10. 2019

Brno, Masarykova univerzita, Přírodovědecká fakulta

14. 10.–25. 10. 2019

Brno, Mendelova univerzita, Lesnická a dřevařská fakulta

29. 10.–8. 11. 2019

Olomouc, Univerzita Palackého, Přírodovědecká fakulta

11. 11.–22. 11. 2019

Ústí nad Labem, Univerzita Jana Evangelisty Purkyně, Fakulta životního prostředí

25. 11.–6. 12. 2019

Plzeň, Západočeská univerzita, Fakulta pedagogická

9. 12.–20. 12. 2019

České Budějovice, Jihočeská univerzita, Zemědělská fakulta a Fakulta rybářství a ochrany vod

3. 2.–28. 2. 2020

Brno, Vysoké učení technické, Fakulta stavební

 

Vernisáž putovní výstavy ke 100 letům VÚV TGM před Geografickou knihovnou Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy v Praze

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Dne 22. května 2019 Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, v. v. i., v pražském areálu pořádal workshop tuzemských a zahraničních expertů zabývajících se problematikou posuzování vodní stopy (WF). Jedním z cílů setkání bylo představení zkušeností zúčastněných výzkumných institucí s hodnocením vodní stopy ať z hlediska bilančního, či dopadového a jejich srovnání se současným a očekávaným vývojem výzkumu jak v České republice, tak ve světě. Dále byly formou prezentací uvedeny plány směřování výzkumu WF na jednotlivých pracovištích, publicita WF a možnosti vzájemné spolupráce.

Zpráva s konkrétními informacemi o stavu posuzování vodní stopy bude zveřejněna v příštím vydání časopisu VTEI.

Posted by & filed under Technologie vody, vodárenství, čistírenství.

Souhrn

Příspěvek přináší prvotní pokus o systematické pojetí stanovení typologie věžových vodojemů pro potřeby řešení výzkumného projektu Věžové vodojemy – identifikace, dokumentace, prezentace, nové využití. Navazuje na předchozí stanovení odborné terminologie problematiky a definování objektu zájmu. Z typologického hlediska je na věžové vodojemy nahlíženo jako na nedílnou součást větších technologických celků – vodovodních systémů. V rámci základního dělení je pak sestavena typologie věžových vodojemů založená na výběru parametrů – stavební situace věžových vodojemů ve vztahu k dalším objektům, funkce věžových vodojemů, nosná konstrukce, tvar a materiál akumulační nádrže, počet nádrží a účel objektu. Další rozšiřování a upřesňování uvedených typologických skupin bude dáno praktickými zkušenostmi v průběhu pokračujícího řešení projektu.

Úvod

Předkládaný příspěvek bezprostředně navazuje na text stejného autorského týmu, který vyšel v šestém čísle časopisu VTEI v roce 2018 [1]. Příspěvek představuje jeden z průběžných výsledků výzkumu, který probíhá v rámci řešení výzkumného projektu Věžové vodojemy – identifikace, dokumentace, prezentace, nové využití (kód projektu DG18P02OVV010, Program na podporu aplikovaného výzkumu a vývoje národní a kulturní identity NAKI II, Ministerstvo kultury ČR). Vedle stanovení odborné terminologie, díky které jsme mohli definovat objekt našeho zájmu, je druhým důležitým hlediskem naší práce stanovení základní typologie věžových vodojemů.

Článek typologicky člení věžové vodojemy z více pohledů. Ty zahrnují vnímání věžových vodojemů jako součásti vodovodních systémů a konstrukčních a technologických celků, ale také konkrétní materiálová a funkční řešení a další specifika.

Obr. 1. Věžový vodojem v Jaroměři-Josefově byl vestavěn do starší existující zástavby (archiv projektu, 2018)
Fig. 1. Elevated water tank in Jaroměř-Josefov was built into the older existing building (project archive, 2018)

V pohledu na stanovení vhodné typologie objektů vycházíme z dosavadního odborného zpracování tématu, které bylo přehledně představeno ve zmiňovaném článku. Typologizace tak stojí na současném stavu poznání, její definitivní stanovení bude doplněno a upřesněno během samotného řešení projektu na základě získání nových poznatků. Naše stanovení typologie věžových vodojemů slouží především pro vnitřní potřebu projektového týmu. Předpokládáme, že po jejím konečném stanovení by se měla stát vhodným východiskem i pro další badatele v tématu. V dosavadním odborném zpracování se jedná o první pokus systematického pojetí stanovení typologie věžových vodojemů.

Metoda sestavení typologie věžových vodojemů

Sestavení typologie věžových vodojemů předcházelo definování používané terminologie a vyloučení nevhodných a nesprávně používaných termínů. Zároveň byl vymezen objekt našeho zájmu.

Při řešení projektu jsme se rozhodli vycházet z termínů daných platnými normami ČSN 75 5355 Vodojemy a ČSN 75 0150 Vodní hospodářství – Terminologie vodárenství. Terminologicky tak výhradně užíváme pojmu věžový vodojem, jenž je definovaný jako „vodojem, pro dosažení potřebné hydrostatické výšky hladiny umístěný na vlastní nosné konstrukci.

Z hlediska vymezení objektu zájmu se pak zabýváme všemi stavbami, které obsahují nádrž či více nádrží sloužících k některé (nebo k některým) z funkcí vodojemů. Tyto nádrže jsou umístěny na samostatných nosných konstrukcích v určité výšce, které byly k účelu nesení nádrže zkonstruovány. Více k vymezení objektu zájmu viz článek o terminologii [1].

Věžové vodojemy jako nedílné součásti větších technologických celků – vodovodních systémů – jsou v našich úvahách základním typologickým prvkem pro jejich dělení. V rámci tohoto základního dělení je pak sestavena typologie věžových vodojemů založená na výběru parametrů (např. funkce objektu, materiálové řešení nosné konstrukce, počet nádrží atd.). Ty se pak dají třídit podle jednotlivých podobných znaků. Veškeré dělení věžových vodojemů provedené na základě stanovené typologie se samozřejmě navzájem prolíná a v některých případech je možné vysledovat u jednotlivých staveb i prolínání základních typologických kategorií. Jejich výběr a stanovení není samozřejmě definitivní a v rámci řešení projektu může být upřesňováno či doplňováno. Níže představená typologie je zpracována na základě dosavadních znalostí vývoje a podoby věžových vodojemů na českém území, a to od nejstarších období až do současnosti.

Na základě dosavadních znalostí, získaných dat a informací jsme rozhodli vypustit typologické zařazení výstavby věžového vodojemu do jednotlivých časových období. Důvodem je nemožnost jasně definovat podle současného stavu poznání jejich určující společné znaky. V rámci komplexu věžových vodojemů navíc existují velké rozdíly mezi jednotlivými skupinami staveb, definovaných především typologickým zařazením věžových vodojemů jako součásti vodovodního systému (viz níže). Každá z těchto skupin má poněkud odlišnější vývoj na ploše časových období, či se vzájemně prolínají. V projektu se tak omezujeme při časové identifikaci pouze na rok či roky realizace stavby věžového vodojemu.

Problematice typologizace časového zařazení věžových vodojemů se hodláme v projektu nadále věnovat. Členění či alespoň jeho východiska pak bude případně možné stanovit na základě našeho dalšího výzkumu.

Věžový vodojem jako součást vodovodního systému

Věžový vodojem, jakožto vodárenský objekt, je vždy součástí vodovodního systému. Vodovodní systémy dodávají vodu pro různé druhy potřeb a lze je typologicky rozdělit do několika skupin. Věžový vodojem přitom může být součástí i více vodovodních systémů (může nést například dvě nádrže, z nichž každá dodává vodu pro jiný druh spotřeby):

  • vodovodní systém zásobující odběratele pitnou vodou (domácnosti, objekty občanské vybavenosti, podniky, panská sídla atd.),
  • vodovodní systém zásobující odběratele užitkovou vodou (hygienicky nezávadná voda využívaná pro osobní hygienu zaměstnanců apod.),
  • vodovodní systém dodávající vodu pro potřeby průmyslu a výrobních technologií (kdy je voda součástí výrobního procesu),
  • vodovodní systém dodávající vodu pro potřeby zemědělské výroby (napájení pro zvířectvo, voda pro závlahy),
  • vodovodní systém sloužící pro hasební (sprinklerový) systém,
  • vodovodní systém sloužící pro napájení parní trakce.
Obr. 2. Řešení nosné konstrukce věžových vodojemů; vlevo drážní věžový vodojem bývalé tzv. Báňské dráhy v Ostravě (okres Ostrava-město), uzavřená konstrukce je zděná z cihel (systém stěnový); uprostřed věžový vodojem se skeletovým systémem – otevřenou nosnou konstrukci zde tvoří železobetonové pilíře (Bílina-Chudeřice, okres Teplice); vpravo je zástupce kombinovaného systému, kdy nosnou konstrukci věžového vodojemu v Chrasti (okres Chrudim) tvoří šestice železobetonových pilířů a středový kruhový dřík s potrubím a schodištěm (archiv projektu, 2014–2018)
Fig. 2. Solution of the supporting structure of elevated water tanks; on the left is the elevated water tank of the former so-called Mining Railroad in Ostrava, the closed structure
is brick made of bricks (wall system); in the middle of the elevated water tank with the skeletal system – the open support structure is made of reinforced concrete pillars (Bílina-Chudeřice);
on the right is a representative of the combined system, where the load-bearing structure of elevated water tank in Chrast (Chrudim district) consists of six reinforced concrete pillars and a central circular shaft with a pipeline and a staircase (project archive, 2014–2018)

Typologie věžových vodojemů

Stavební situace věžových vodojemů ve vztahu k dalším objektům

Vodárenskou technologii věžového vodojemu, která plní některou nebo některé z níže uvedených funkcí, bylo zapotřebí zejména v minulosti obsluhovat a kontrolovat její provozuschopnost. Věžový vodojem mohl být také obklopen dalšími funkčními provozy, například byl-li součástí továrny či v areálu nádraží. Objekty věžových vodojemů tak mohou být vzhledem k době výstavby:

  • situovány samostatně (většina objektů věžových vodojemů),
  • stavebně propojeny s dalšími objekty, které vznikly společně s věžovým vodojemem:
    • funkčními pro potřeby vodovodního systému (čerpací stanice, pohon sloužící čerpací stanici apod.),
    • technickými/provozními stavbami, nesouvisejícími přímo s provozem vodovodního systému (časté řešení u drážních věžových vodojemů, kdy je objekt napojen na další stavby – výtopna, skladiště, byt strojníka apod.),
  • zakomponovány do hmoty jiné starší stavby (obvykle bez vazby na vodovodní systém, příkladem může být věžový vodojem v objektu bývalých kasáren v Jaroměři-Josefově (okres Náchod), obr. 1).

Funkce věžového vodojemu

Věžové vodojemy, jakožto vodohospodářské technické stavby, zajišťovaly (a dodnes zajišťují) následující funkce:

  • vyrovnávací – spočívající ve vyrovnání rozdílu mezi rovnoměrným přítokem ze zdroje vody a nerovnoměrným odběrem spotřebiště,
  • tlakovou – spočívající v zajištění potřebného hydrostatického a hydrodynamického tlaku ve spotřebišti,
  • rezervní – pro případ přerušení dodávek vody a poruch ve zdrojové a přítokové části systému,
  • protipožární [2].

Zároveň lze dělit věžové vodojemy podle jejich funkce ve vztahu k umístění v rámci vodovodního systému na:

  • hlavní vodojem – vodojem zajišťující zásobu vody pro plynulý přívod vody do dalších vodojemů,
  • zásobní vodojem – vodojem zásobující vodou určité tlakové zásobovací pásmo, plnící funkci vyrovnávání nerovnoměrného odběru vody,
  • čelní vodojem; průtočný vodojem – vodojem umístěný před spotřebištěm; protéká jím veškerá voda dodávaná do spotřebiště,
  • koncový vodojem – vodojem umístěný za spotřebištěm na konci rozváděcích řadů, který vyrovnává tlakové rozdíly ve vodovodní síti zejména v období špičkových odběrů,
  • přerušovací vodojem – vodojem s akumulačním prostorem, v němž se výtokem do tohoto prostoru snižuje nadměrný přetlak v přívodním řadu na hodnotu přetlaku potřebnou ve spotřebišti odpovídající výšce hladiny vody ve vodojemu,
  • vodojem prací vody – vodojem sloužící k akumulaci vody pro praní filtrů v úpravně vody, zpravidla umístěný na vyšší kótě oproti filtrům,
  • provozní vodojem – vodojem sloužící k akumulaci vody pro provoz úpravny vody nebo jiného vodárenského objektu,
  • požární vodojem – vodojem určený jen pro akumulaci požární vody [3],
  • drážní vodojem – vodojem určený jen pro akumulaci vody pro parní lokomotivy.1

Nosná konstrukce

Podstatou věžového vodojemu je nesení nádrže či nádrží nad úrovní okolního terénu, resp. nad úrovní místa spotřeby. Objekt věžového vodojemu může být tvořen celou řadou materiálů. Z pohledu významu samotné stavby, čili nesení nádrže v potřebné výšce, je nejdůležitější řešení nosné konstrukce. Zde se mohou vyskytovat konstrukce:

  • dřevěné – platí pro nejstarší věžové vodojemy (doložené převážně jen útržkovitými historickými záznamy), případně pro dočasné stavby;
  • zděné (kámen, cihly, smíšené zdivo) – kamenné věžové vodojemy nahradily dřevěné objekty (spolehlivě doloženy od 16. století), později se užívalo cihelné zdivo, či zdivo smíšené;
  • železobetonové – pro realizaci nosných konstrukcí věžových vodojemů se začal železobeton užívat v prvním desetiletí 20. století;
  • ocelové – konstrukce věžových vodojemů typické pro průmyslové podniky přibližně od poloviny 19. století; ve druhé polovině 20. století pak velmi rozšířené také pro zásobování obyvatelstva pitnou vodou (např. aknagloby, hydrogloby).

Zároveň je konstrukční řešení nesoucí nádrž či nádrže možno zjednodušeně rozdělit na následující typy (obr. 2):

  • systém stěnový – uzavřená konstrukce,
  • systém skeletový – otevřená konstrukce,
  • systém kombinovaný – uzavřená + otevřená konstrukce.
Obr. 3. Věžový vodojem Brno-Kohoutovice s kuželovým tvarem železobetonové nádrže (fotografie: Ondřej Civín, 2018)
Fig. 3. The elevated water tank in Brno-Kohoutovice with conical shape of concrete reservoir (photo: Ondřej Civín, 2018)

Akumulační nádrž/nádrže

Tvar a materiál akumulační nádrže

Zásadními mezníky ve vývoji podoby akumulačních nádrží byly od druhé poloviny 19. století rychlý rozvoj ve výrobě válcované oceli, objev a následné masivní využívání železobetonu ve vodárenství, nové poznatky ve stavebnictví, statice a podobně. Vývoj tvaru nádrží souvisel s možnostmi užívaných materiálů, přičemž vliv na výsledný tvar a použití konkrétního materiálu měly a stále mají rovněž i zvyklosti a zkušenosti stavitelů a provozovatelů, požadavky investorů, dostupnost materiálů nebo regionální souvislosti. Tvar akumulační nádrže pak ovlivňoval i celkovou podobu objektu. Když profesor Otto Intze přišel s nápadem upravit tvar dna u válcovitých vodních nádrží částečným vydutím směrem nahoru, úložný věnec nádrže se stal subtilnějším než u vypouklého dna, a tím mohla být nosná konstrukce věžového vodojemu štíhlejší, než tomu bylo doposud [4].

Základní typologické dělení tvarů nádrží může být v praxi ještě doplněno odlišnostmi některých jejich částí (zejména dna nádrží a šachtic, které sloužily k pohybu osob a vedení trubních systémů), jejichž konstrukční řešení se rovněž postupně vyvíjela a následně užívala. Tyto podružné odlišnosti ale v základním dělení pro jejich mnohotvárnost nevyužíváme a budeme se jim podrobněji věnovat při některé z následujících prezentací výsledků řešení vodárenských technologií věžových vodojemů.

Tvary nádrží

  • Pánev – za dosud nejstarší doložený tvar akumulačních nádrží věžových vodojemů můžeme považovat kovové pánve. Jejich funkcí bylo především zajištění potřebného tlaku ve vodovodním systému a samotné množství akumulované vody bylo z dnešního pohledu velmi malé (například u pánve věžového vodojemu Šítkovské vodárny v Praze (okres Hlavní města Praha) se uvádí objem pouze 1,71 m3) [5, 6].
  • Čtyřhranná nádrž – vývojově druhý tvar nádrží. Realizovaly se jak na čtvercovém půdorysu, tak na obdélníkovém (Nové Dvory – okres Kutná Hora, Praha–Bohnice – okres Hlavní město Praha, Borovany – okres České Budějovice, Týniště – okres Plzeň-jih).
  • Válcová nádrž – postupně se v druhé polovině 19. století začaly prosazovat válcové nádrže na úkor nádrží čtyřhranných (Sychrov – okres Liberec, Poděbrady – okres Nymburk). Někdy se také projektovaly dvě soustředné kruhové nádrže, přičemž vnější nádrž pak tvořila prstenec (Staré Město – okres Uherské Hradiště, Kladno-Rozdělov – okres Kladno).
  • Kuželová nádrž – nádrž tvaru komolého kužele postaveného na užší základnu je typická pro některé komínové vodojemy z první poloviny 20. století (Česká Skalice – okres Náchod, Praha-Vysočany – okres Hlavní město Praha). Věžové vodojemy s nádrží ve tvaru kužele pak byly budovány ve druhé polovině 20. století (Brno-Kohoutovice – okres Brno-město (obr. 3), Frýdek-Místek – okres Frýdek Místek), později pak také podle patentu č. 268 910 vydaného v roce 1990 (Náměšť na Hané – okres Olomouc).
  • Kulovitá nádrž – věžové vodojemy s ocelovými kulovými nádržemi (někdy označované jako typ Klönne) se na našem území nebudovaly, našli bychom je například v sousedním Německu [7, 8]. Kulovité nádrže (byť mírně odlišné od typu Klönne, například mírným zašpičatěním spodní části) se na našem území začaly objevovat v šedesátých letech 20. století až s výstavbou typizovaných maďarských věžových vodojemů typu hydroglobus a aknaglobus.
  • Elipsoidní tvar – málo používaný tvar nádrží věžových vodojemů, přesto několik realizací na našem území najdeme (Světec-Chotějovice – okres Teplice, Kladno-Dubí – okres Kladno).
  • Ostatní – zde můžeme zařadit nádrže vzniklé kombinací výše uvedených tvarů (například ocelové věžové vodojemy, kdy nádrž tvoří zploštělá kuželovitá střecha, střední válcová část a spodní kuželové dno – např. dvojice věžových vodojemů Ostrava-Hladnov – okres Ostrava-město) nebo zcela atypické tvary nádrží, vyžadující podrobný slovní popis (Teplice-Nová Ves – okres Teplice).

Materiál nádrže

  • Kovové – nejstarším spolehlivě doloženým materiálem užitým pro nádrž ve věžovém vodojemu je měď. Masivní nástup používání ocelových nádrží přišel s rozvojem železnice v polovině 19. století. Ocelové nádrže se používají do současnosti [5, 9].2
  • Zdivo – výjimečné řešení, spolehlivě doloženo zatím pouze u věžového vodojemu v Praze-Bubenči z roku 1901 [7].
  • Železobeton – železobetonové nádrže jsou u nás zaznamenány od počátku 20. století, následně na našem území dosáhly značného rozmachu. V současné době se již železobetonové nádrže nerealizují [10, 11].2

Počet nádrží

U věžových vodojemů je kvůli konstrukčnímu řešení i omezenému prostoru pro umístění nádrží běžnější varianta, kdy je v něm instalována pouze jedna nádrž. Vícekomorové (vícenádržové) budování je obvyklé především u zemních vodojemů, přesto ale známe i věžové vodojemy, které nesou více než jednu nádrž.

V základě tak počet a s ním související užití nádrží ve věžových vodojemech můžeme rozdělit takto:

  • Jedna nádrž – většina objektů věžových vodojemů.
  • Dvě a více nádrží sloužící všechny stejnému vodovodnímu systému – umístění více nádrží v jednom objektu napojených na stejný vodovodní systém souviselo s potřebou neustálého zajištění dostatečné kapacity vody pro daný účel. Příkladem mohou být drážní věžové vodojemy větších nádraží, kdy bylo nutno dodávat vodu také většímu množství parních lokomotiv (např. Pardubice hlavní nádraží – okres Pardubice). Zároveň toto řešení mělo tu výhodu, že v případě potřeby provedení revize, údržby či opravy samotné nádrže nebylo nutné celý vodojem odstavit z provozu, ale pouze tu nádrž, které se to týká. Druhá nádrž (či další nádrže) mohla být i nadále v provozu [12].
  • Dvě a více nádrží sloužící více vodovodním systémům – do každé z nádrží mohla být přiváděna voda z jiného zdroje a následně rozváděna pro jiný způsob užití. Příkladem může být věžový vodojem stojící v Plzni v areálu pivovaru Prazdroj (okres Plzeň-město). Vodojem nese dvě ocelové nádrže – do horní proudila voda říční, do spodní voda pitná [7]. Podobné řešení najdeme i ve věžovém vodojemu v areálu psychiatrické léčebny v pražských Bohnicích (okres Hlavní město Praha). Ten nese nádrže dokonce tři – nejvyšší sloužila jako zásobárna užitkové vody, ve dvou níže umístěných nádržích se pak akumulovala ohřátá voda (na 40 a 70 °C) pro potřeby zdejších lázní a areálu [13]. Jiným důvodem pro vybudování dvou systémově nezávislých nádrží může být jejich výškově rozdílné umístění související s potřebou zásobování dvou rozdílných tlakových pásem (Borovany – okres České Budějovice) [14].

Zatím nejvíce nádrží v jednom objektu bylo zjištěno při průzkumu drážního věžového vodojemu vlakové stanice Koleč (okres Kladno, obr. 4). Zde se nachází celkem pět ocelových nýtovaných nádrží – čtyři kruhové umístěné ve stejné výšce nad úrovní terénu (5,5 m) a jedna obdélníková se dnem nádrže 12 m nad terénem. To je z hlediska množství nádrží jednoho objektu zcela ojedinělé. Význam počtu nádrží nám zatím není zcela jasný. Předpokládáme, že se mohlo jednat o technologii upravující vodu.

Obr. 4. Objekt drážního věžového vodojemu v Kolči nese celkem pět nádrží (archiv projektu, 2018)
Fig. 4. The object of the railway elevated water tank in Koleč carries a total of five reservoirs (project archive, 2018)

Účel objektu nesoucího nádrž/nádrže

Objekt, ve kterém je na nosné konstrukci umístěna nádrž, může být využíván i k dalším účelům, a plní tak více funkcí. Tuto další funkci či funkce mohl objekt plnit již od doby svého postavení, případně ji mohl získat později. V základu lze objekty nesoucí nádrž či nádrže z tohoto pohledu členit do několika skupin:

  • Objekt byl postaven, aby plnil (či stále plní) pouze funkci věžového vodojemu.
  • Objekt byl postaven, aby kromě funkce věžového vodojemu plnil (či stále plní) i jinou funkci související s vodárenským účelem. Může se v těchto případech jednat o:
    1. technologii/e související s vodárenským provozem – doprava vody (parní kotel, parní stroj, čerpadlo – časté řešení u drážních věžových vodojemů), úprava vody (ve věžovém vodojemu uherskohradišťské nemocnice byla v provozu technologie pro odstranění železa a tvrdosti vody, okres Uherské Hradiště, obr. 5);
    2. provozní prostory v souvislosti s provozem vodojemu/vodovodu – v některých věžových vodojemech byly prostory pod patrem s nádrží využívány pro menší byty zaměstnanců či kanceláře vodárenského podniku. Tato řešení najdeme například v objektech v Praze-Vinohradech, Praze-Bubenči (obě okres Hlavní město Praha) nebo Mladé Boleslavi (okres Mladá Boleslav) [10, 15].
  • Objekt byl zbudován nejen pro funkci věžového vodojemu, ale i pro další odlišnou funkci. Příkladem může být zauhlovací věž ve Vratislavicích nad Nisou (okres Liberec), která nesla zásobník na uhlí a nádrž na vodu, věž letiště v pražských Kbelích (okres Hlavní město Praha), která sloužila také jako maják nebo věž na Suchém Vrchu (okres Ústí nad Orlicí, obr. 6), která kromě funkce věžového vodojemu plnila také funkci rozhledny. Zcela ojedinělé bylo využití věže kostela sv. Pavla v Ostravě-Vítkovicích (okres Ostrava-město). Objekt nejprve sloužil krátce jako věžový vodojem, po dostavbě celé věže do plánované výšky a samotného kostela pak také jako zvonice [16].
  • Objekt byl zbudován pouze pro funkci věžového vodojemu, ale dodatečně byl rozšířen o nové funkce:
    1. související s vodárenským provozem (např. dodatečně zabudovaná automatická tlaková stanice),
    2. nesouvisející s vodárenským provozem (např. umístění telekomunikačních zařízení).
Obr. 5. Pozůstatky technologie na odstranění železa z upravované vody ve věžovém vodojemu v Uherském Hradišti (archiv projektu, 2018)
Fig. 5. Remains of technology for removing iron from the treated water in the elevated water tank in Uherské Hradiště (project archive, 2018)

Závěr

Definování základní typologie věžových vodojemů je po stanovení odborné terminologie a definování objektu zájmu dalším důležitým krokem z pohledu pokračujícího výzkumu vývoje věžových vodojemů na našem území. Stanovené typologické členění je postaveno na současném stavu poznání a není zatím konečné. V tuto chvíli je především důležitým východiskem pro řešitelský tým z pohledu probíhajících aktivit a přístupů k řešení problematiky dokumentující historický vývoj těchto staveb.

Obr. 6. Objekt rozhledny a věžového vodojemu na Suchém Vrchu vedle Kramářovy chaty (40. léta 20. století, archiv Radim Heinich)
Fig. 6. The object of the lookout tower and the elevated water tank in Suchý Vrch beside to Kramář‘s cottage (40th of the 20th century, archive Radim Heinich)

Při stanovení základní typologie bylo na věžový vodojem nahlíženo především jako na technologickou součást vodárenského systému dodávající vodu pro různé účely. Dále pak byly stanoveny typologické skupiny, které poskytují informace o samotné stavbě a jejích zařízeních. Typologizace je zaměřena na stavební situaci věžových vodojemů ve vztahu k dalším objektům, jejich postavení v rámci vodovodního systému a s tím spojenou jejich funkci, dále na nosné konstrukce, tvar a materiál akumulační nádrže a počet nádrží. Stanovená typologie si všímá i účelu objektu věžových vodojemů, který mohl sloužit nejen primární funkci v rámci vodovodního systému, ale i dalším souvisejícím či nesouvisejícím funkcím.

V rámci řešení projektu předpokládáme, že stanovená typologie se bude s novými poznatky a získanými zkušenostmi dále vyvíjet a upřesňovat. Naše bádání se v tomto směru zaměří především na typologizaci časového zařazení výstavby věžových vodojemů či na širší souvislosti jejich situování vzhledem ke vstupním podmínkám v době jejich výstavby. Dá se předpokládat, že typologické členění či alespoň jeho teoretická východiska budou stanovena na základě našeho dalšího výzkumu.

Poděkování

Příspěvek vznikl v rámci řešení projektu Věžové vodojemy – identifikace, dokumentace, prezentace, nové využití (Program na podporu aplikovaného výzkumu a vývoje NAKI II, Ministerstvo kultury ČR, kód DG18P02OVV010).

 

Poznámky

  1. Drážní věžové vodojemy již v současnosti neplní svou původní funkci, a tak je platná norma ČSN 75 0150 Vodní hospodářství – Terminologie vodárenství neobsahuje. Do výčtu jsou zařazeny, neboť typologizaci věžových vodojemů vnímáme i v historickém vývojovém kontextu.
  2. Na základě sdělení Miroslava Říčánka, Akvael s. r. o. (výstavba, servis a rekonstrukce vodojemů).

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Súhrn

Obdobie rokov 2000 až 2015, je obdobím, v ktorom sme pozorovali výrazné rozdiely a extrémy v hydrologickom režime slovenských tokov. Slovenský hydrometeorologický ústav v rámci svojich úloh spracúva komplexné posúdenie hydrologických charakteristík so zameraním na hodnotenie sucha. Tento článok sa venuje jednej z častí celkového hodnotenia, a to hodnoteniu zmien dlhodobých prietokových charakteristík obdobia 2001–2015 voči referenčnému obdobiu 1961–2000 z pohľadu zmeny v hodnotách dlhodobých priemerných prietokov za obdobie a priemerných mesačných prietokov za uvedené obdobie. Snahou je prehodnotiť obdobie nadväzujúce na aktuálne platné referenčné obdobie a jeho prípadné ovplyvnenie hydrologických charakteristík za obdobie 1961–2015.

Celkovo bolo vybraných 216 staníc, ktoré boli roztriedené a hodnotené na základe dĺžky časového radu a miery ovplyvnenia.

Výsledky analýz preukázali, že v období 2001–2015 na Slovensku došlo k poklesu prietokov, napriek tomuto faktu, trendové analýzy týchto hydrologických charakteristík vo väčšine prípadov nepotvrdzujú významne klesajúce trendy. Identifikované zmeny v hydrologickom režime slovenských tokov za ostatných 15 rokov nie sú takého charakteru, aby došlo k zmene referenčného obdobia, ale sú určité náznaky zmien v rozdelení odtoku v roku.

Úvod

Nerovnomernosť priestorového a časového rozloženia vodných zdrojov je evidentná nielen v globálnej miere, ale je výrazná aj vo vnútri kontinentov a prejavuje sa aj v tak malom územnom celku, akým je Slovensko. Táto skutočnosť nás núti poznať režim správania sa obehu vody v prírode aspoň do takej miery, aby sme vedeli vodné zdroje chrániť, racionálne využívať a chrániť spoločnosť pred následkami extrémnych hydrologických situácií [1, 2]. I preto sa postupne pristupuje k prehodnocovaniu dlhodobých hydrologických charakteristík. Napríklad v Českej republike boli údaje za referenčné obdobie 1931–1980 poskytované Českým hydrometeorologickým ústavom do roku 2012, od tohto roku sú poskytované údaje za obdobie 1981–2010. Autori Šercl a Kukla [3] a Budík a kol. [4] porovnávali základné hydrologické údaje pre referenčné obdobia 1931–1980 a 1981–2010 na 61 vodomerných staniciach. Významnejšie rozdiely v maximálnych ročných prietokoch na menších povodiach pripisujú kvalite vstupných dát a odlišným metodikám spracovania. Najväčšie rozdiely boli pri profiloch ovplyvnených ľudskou činnosťou. Zmeny v dlhodobom odtoku na profiloch s nevýznamným ovplyvnením neprevyšujú 5 %.

 

Obr. 1. Vodomerné stanice na území SR vybrané na analýzu obdobia 2001–2015
Fig. 1. Stations used for the study of 2001–2015 time period in Slovakia

Hydrologický režim vodných zdrojov Slovenska je daný fyzicko-geografickými a geologickými charakteristikami územia, ktoré sú veľmi rozdielne, preto aj v hydrológii sa sleduje ich režim v rámci jednotlivých povodí. Slovensko leží na tzv. streche Európy, voda od nás odteká a výrazná geografická rozdielnosť jednotlivých povodí spôsobuje aj ich rozdielny hydrologický režim. Obdobie ostatných 15 rokov, t.j. po roku 2000, je obdobím, v ktorom sme pozorovali výrazné rozdiely a extrémy v hydrologickom režime slovenských tokov. Zaznamenali sme hydrologicky suché roky (2007, 2011, 2012), ale aj vodné roky (2002, 2006, 2010, 2013), z ktorých v roku 2002 boli na Dunaji dve významné povodne a rok 2010, ako si dobre pamätajú tak vodohospodári ako aj veľká časť obyvateľstva, potrápil výskytom povodní celé Slovensko.

Slovenský hydrometeorologický ústav (SHMÚ) v rámci svojich úloh v súčasnosti spracúva komplexné posúdenie hydrologických charakteristík so zameraním na hodnotenie sucha, čím participuje i na novej národnej stratégii boja proti suchu H2Odnota je voda [5]. V rámci spomínaného hodnotenia sa analyzujú vo vybraných vodomerných staniciach prietokové i tzv. neprietokové charakteristiky za rôzne zvolené obdobia a porovnávajú sa s aktuálne platným referenčným obdobím 1961–2000. Toto obdobie platí ako referenčné od r. 2006, kedy po prehodnotení hydrologických charakteristík nahradilo predchádzajúce referenčné obdobie 1931–1980. Tento článok sa venuje jednej z častí celkového hodnotenia, a to hodnoteniu zmien dlhodobých prietokových charakteristík obdobia 2001–2015 voči referenčnému obdobiu.

Ciele

Hodnotenie je zamerané na porovnanie aktuálne posledného spracovaného 15-ročia 2001–2015 voči referenčnému obdobiu 1961–2000 z pohľadu zmien dlhodobých charakteristík, konkrétne priemerných prietokov za obdobie (Qa) a priemerných mesačných prietokov za uvedené obdobie (Qma). Snahou je prehodnotiť obdobie nadväzujúce na aktuálne platné referenčné obdobie a jeho prípadné ovplyvnenie hydrologických charakteristík za dlhšie (spojené) obdobie 1961–2015. Obdobie 2001–2015 je charakterizované výskytom obidvoch typov extrémov, nakoľko sa v ňom vyskytol hydrologicky mimoriadne vodný rok 2010, ako aj suché obdobia 2011/2012 a 2015.

Výber staníc

Pre hodnotenie sucha bolo potrebné spraviť výber vodomerných staníc zo štátnej hydrologickej siete s neovplyvneným hydrologickým režimom, resp. s minimálne ovplyvneným režimom.

Dôležitým kritériom pre výber staníc bola dostatočná dĺžka pozorovania s vyčísľovaním prietokov, a to tak, aby začiatok vyčísľovania prietokov bol minimálne od roku 1961 z dôvodu dolnej hranice v súčasnosti platného reprezentatívneho obdobia 1961–2000 a súčasne aby bolo pozorovanie neprerušené do roku 2015. Nakoľko počet staníc spĺňajúcich uvedené kritériá bol iba 42 a ani ich rozmiestnenie v jednotlivých povodiach nebolo reprezentatívne, zoznam staníc bol po zvážení s ohľadom na budúce analýzy jednotlivých hydrologických charakteristík, doplnený o vybrané vodomerné stanice s ovplyvneným hydrologickým režimom. Takto bolo v prvom kole vybraných 67 staníc, vrátane ovplyvnených. Počet vybraných staníc v niektorých povodiach však ani po tomto doplnení nebol dostatočný a nespĺňal podmienku plošného pokrytia s ohľadom na požadovanú reprezentatívnu analýzu hydrologického režimu a jeho vývoja v jednotlivých povodiach. Preto boli do hodnotenia zaradené aj stanice s kratšou dobou pozorovania. Najväčší počet doplnených staníc s ovplyvneným režimom je v povodiach Nitry, Ipľa a Bodrogu, nakoľko v týchto povodiach absentuje dostatočný počet dlhodobých neprerušených neovplyvnených pozorovaní. Zároveň je nutné pripomenúť, že v nasledujúcich analýzach hydrologického režimu dlhodobé ovplyvnené rady boli posudzované s ohľadom na ich ovplyvnenie, t.j. na mieru ovplyvnenia ľudskou činnosťou – odbery a vypúšťania, ktoré sú každoročne zhodnocované v rámci vodohospodárskej bilancie (dokument vypracovávaný SHMÚ). Celkovo bolo pre účely analýzy v tomto článku vybraných 216 vodomerných staníc s neprerušením radom pozorovania v rokoch 2001–2015 (obr. 1), ktoré boli porovnávané s vyčíslenými a platnými údajmi pre referenčné obdobie 1961–2000 [6].

tabuľke 1 sú prehľadne uvedené počty vodomerných staníc, vybraných na analýzu v tomto článku, podľa jednotlivých čiastkových povodí, prípadne ešte podrobnejších celkov (Nitra a Malý Dunaj sú vyčlenené z povodia Váhu a hodnotené osobitne) s vyčlenením počtu staníc s ovplyvneným hydrologickým režimom.

Tabuľka 1. Prehľad počtu vybraných staníc v jednotlivých čiastkových povodiach (VS – vodomerná stanica)
Table 1. Stations overview in the partial catchments (VS – gauging station)
Poznámka: M. Dunaj a Nitra patria do čiastkového povodia Váh

Hodnotenie po jednotlivých povodiach

tabuľke 2 sú zobrazené výsledky analýz rozdielov dlhodobých prietokov pre zvolené obdobie 2001–2015 voči referenčnému obdobiu za celé obdobie, za jednotlivé mesiace hydrologického roka (november až október), ako aj za vegetačné (apríl až september) a mimovegetačné obdobie (október až marec) iba pre 67 vybraných staníc s dlhodobým radom pozorovaní (min. od r. 1961). Stanice s ovplyvneným hydrologickým režimom sú v tabuľke odlíšené červenou farbou písma.

Porovnanie percentuálnej zmeny vo veľkosti dlhodobých prietokov voči referenčnému obdobiu je v tabuľke farebne zvýraznené nasledovne: Záporná zmena (červená) znázorňuje percentuálny pokles hodnoty, kladná (modrá) nárast hodnoty priemerného mesačného prietoku. Nevýznamné zmeny (do 1 %) sú znázornené bielou, rozdiely od 1 do 5 % svetlejším odtieňom, hodnoty nad 5 % tmavším odtieňom červenej, resp. modrej farby.

Tabuľka 2. Porovnanie dlhodobých mesačných a ročných prietokov v období 2001–2015 voči referenčnému obdobiu 1961–2000 (%)
Table 2. Comparison of long-term monthly and annual discharges in the period 2001–2015 over the reference period 1961–2000 (%)

Z tabuľkového prehľadu možno konštatovať, že pre dlhodobé priemerné prietoky je pokles prietokov v hodnotenom období zreteľný najmä v čiastkových povodiach Morava, Nitra, Hron a Bodrog, prevažná časť staníc v povodí Váhu (vrátane povodia Malého Dunaja). Naopak nárast dlhodobých prietokov v porovnaní s referenčným obdobím je zrejmý v čiastkových povodiach Poprad a Dunajec, a časť povodia Hornád.

Dlhodobé priemerné mesačné prietoky vykazujú pokles takmer vo všetkých povodiach v mesiacoch apríl a október, naopak nárast sa prejavuje v mesiaci január a čiastočne september (s výnimkou povodia Bodrog).

V povodí Nitry (kde sa aj za dlhodobý priemer prejavuje pokles) sa záporné zmeny prejavujú vo všetkých mesiacoch okrem januára a septembra. Podobne aj v povodí Malého Dunaja (časť povodia Váhu) prevládajú poklesy mesačných prietokov; stanica Bernolákovo – Čierna Voda (ktorá má ovplyvnené prietoky antropogénnou činnosťou – odbery) vykazuje však natoľko extrémne odchýlky, že bola z celkového hodnotenia vylúčená.

V povodí Popradu prevládajú vo všetkých mesiacoch kladné odchýlky od odpovedajúcich dlhodobých priemerných mesačných prietokov za referenčné obdobie.

Pre vegetačné obdobie (mesiace apríl až september) prevláda vo väčšine povodí záporná zmena voči referenčnému obdobiu, s výnimkou povodia Poprad, kde sa prejavuje nárast priemerného prietoku a povodí Hornád, Ipeľ a Slaná, v ktorých sa v jednotlivých staniciach v povodiach vyskytujú kladné aj záporné zmeny. Zmeny v mimovegetačnom období (október až marec) nie sú jednoznačné, s výnimkou povodia Nitry, v ktorom sú jednoznačne záporné zmeny priemerných prietokov v tomto období.

V mapových zobrazeniach za jednotlivé mesiace a za hydrologický rok sú zahrnuté hodnotenia zo všetkých 216 staníc zvolených na hodnotenie sucha. Na mapách sú v jednotlivých hodnotených profiloch poklesy porovnávaných prietokových hodnôt prezentované červeným trojuholníkom špicom nadol, nárasty modrým trojuholníkom so špicom smerujúcim nahor. Odtiene modrej resp. červenej farby a veľkosti trojuholníkov odpovedajú veľkosti zmien v % nasledovne:

Stanice, ktorých hydrologický režim je čiastočne ovplyvnený ľudskou činnosťou, sú na mapách označené čiernou bodkou v príslušnom trojuholníku.

Na obr. 2 sa nachádza mapové zobrazenie zmien dlhodobých priemerných prietokov hodnoteného obdobia 2001–2015 voči referenčnému obdobiu v hodnotených profiloch vodomerných staníc na Slovensku. Podobne ako z vyššie uvedenej tabuľkovej analýzy z užšieho výberu staníc, je aj z tohto mapového výstupu vidieť rozdiely v jednotlivých oblastiach Slovenska.

 

Obr. 2. Rozdiely dlhodobých priemerných prietokov v období 2001–2015 voči referenčnému obdobiu 1961–2000
Fig. 2. Differences in the long-term discharges in the period 2001–2015 over the reference period 1961–2000

Nárast dlhodobých hodnôt prietokov v hodnotenom období sa prejavuje najmä v povodiach Popradu a Hornádu, a to tak plošným zastúpením v daných povodiach ako aj veľkosťou kladných odchýlok od prietokov za referenčné obdobie, ktoré sa pohybujú v horných častiach povodí až na úrovni +20 až +30 %, v povodí Hornádu dokonca nad 50 % (75,5 % Markušovce – Rudňanský potok; 58,1 % Krompachy – Slovinský potok). Významne kladné odchýlky sa prejavujú aj v dolnej časti povodia Hrona a Ipľa a ojedinele aj v iných povodiach.

Na väčšej časti územia Slovenska sa však prejavujú záporné odchýlky dlhodobých prietokov od referenčných hodnôt, významne najmä v povodiach Nitra, Bodva, v slovenskej časti povodia Moravy, v strednej časti povodia Váhu, východnej časti povodia Bodrogu, v hornej časti povodí Hrona, Ipľa a Slanej. Percentuálne najväčšia záporná odchýlka sa prejavila v profile Bernolákovo – Čierna Voda (takmer -51 %), ako je už vyššie uvedené, túto stanicu s významne ovplyvneným režimom z celkového hodnotenia vylúčime. Záporné odchýlky o viac ako 20 % dlhodobej hodnoty sa vyskytujú najmä v povodí Nitry, na niektorých tokoch z Malých Karpát, v strednej časti povodia Váhu, v povodí Bodvy a v povodí Bodrogu.

 

Obr. 3. Rozdiely priemerných mesačných prietokov za obdobie 2001–2015 voči referenčnému obdobiu 1961–2000 – január
Fig. 3. Differences in the long-term monthly discharges in the period 2001–2015 over the reference period 1961–2000 – January

Pri hodnotení jednotlivých mesiacov sa v mapovom zobrazení sa celoplošne najvýraznejšie prejavujú kladné odchýlky priemerných mesačných prietokov za hodnotené obdobie od odpovedajúcich referenčných hodnôt v mesiaci január (obr. 3).

Naopak, záporné rozdiely prevládajúce takmer na celom území Slovenska sú viditeľné na mapách prezentujúcich odchýlky od priemerných mesačných prietokov v hodnotenom období od odpovedajúcich priemerných mesačných hodnôt za referenčné obdobie v mesiacoch október (obr. 4) a apríl (obr. 5).

Obr. 4. Rozdiely priemerných mesačných prietokov za obdobie 2001–2015 voči referenčnému obdobiu 1961–2000 – október
Fig. 4. Differences in the long-term monthly discharges in the period 2001–2015 over the reference period 1961–2000 – October

V mnohých mesiacoch sa rozdiely neprejavujú celoplošne, ale je viditeľný rozdiel medzi jednotlivými regiónmi. Ako príklad môžeme uviesť mesiac august (obr. 6), v ktorom sa vo väčšine profilov v juhovýchodnej a strednej časti Slovenska ukázali kladné odchýlky, kým v severozápadnej časti záporné odchýlky.

Obr. 5. Rozdiely priemerných mesačných prietokov za obdobie 2001–2015 voči referenčnému obdobiu 1961–2000 – apríl
Fig. 5. Differences in the long-term monthly discharges in the period 2001–2015 over the reference period 1961–2000 – April

Záver

Výsledky analýz preukázali, že v období 2001–2015 na Slovensku došlo k poklesu prietokov, napriek tomuto faktu, trendové analýzy týchto hydrologických charakteristík vo väčšine prípadov nepotvrdzujú významne klesajúce trendy [7]. Identifikované zmeny v hydrologickom režime slovenských tokov s ohľadom na pomerne krátku dĺžku hodnoteného obdobia 15 rokov, nie sú takého charakteru, aby došlo k zmene referenčného obdobia, ale sú určité náznaky zmien v rozdelení odtoku v roku.

Obr. 6. Rozdiely priemerných mesačných prietokov za obdobie 2001–2015 voči referenčnému obdobiu 1961–2000 – august
Fig. 6. Differences in the long-term monthly discharges in the period 2001–2015 over the reference period 1961–2000 – August

Analýzy rozdielov dlhodobých priemerných ročných prietokov za posledné spracované 15-ročie 2001–2015 v porovnaní s aktuálne platným referenčným obdobím 1961–2000 potvrdili pokles hodnôt prietokov na veľkej časti územia Slovenska, najmä v povodí Nitry, Bodvy, Moravy, strednej časti povodia Váhu, horných častí povodí Hron, Ipeľ a Slaná a východnej časti povodia Bodrogu. Nárast prietokov sa prejavuje v povodí Poprad, hornej časti povodia Hornád a v dolnej časti povodia Hron.

Malá vodnosť našich vodných zdrojov je prirodzená v letno-jesennom období. Ak však suchému letu predchádza „suchá jar“, t.j. v povodiach sa v zimnom období nevytvorí dostatočná snehová pokrývka, alebo v zimnom období dôjde k náhlemu otepleniu (ako sa to viackrát vyskytlo v období 2001–2015), nevytvoria sa priaznivé podmienky na prirodzenú retenciu vodných zdrojov. Pre naše toky je prirodzený stav výskytu zvýšených odtokov na jar, kedy si príroda vytvára prirodzenou cestou zásoby a ak to chýba, máme problém. Klimatické štúdie na Slovensku poukazujú na časovú zmenu v distribúcii zrážok počas roka, na rastúci trend zrážok v júni, júli a januári a klesajúci trend zrážok v decembri, apríli, máji a auguste za obdobie 1981–2013 [8]. Hodnotenie mesačných prietokov v období 2001–2015 ukázalo takmer pre celé územie Slovenska signifikantný nárast prietokov v mesiaci január, a naopak vo väčšine hodnotených profilov pokles v mesiacoch apríl a október. Zároveň ako riziko negatívnych dopadov zmien rozdelenia odtoku v roku na poľnohospodárstvo môžeme považovať aj pokles prietokov za celé vegetačné obdobie vo väčšine čiastkových povodí na Slovensku.

Sucho, boj o vodu, či snaha o zachovanie kvality vody sú globálne problémy ovplyvňujúce svet. Sú to problémy, ktoré spôsobujú svetové ekonomické výkyvy, problémy podporujúce celosvetovú migráciu obyvateľstva, problémy potravinovej dostatočnosti či ťažko kontrolovateľných lesných požiarov. Je najvyšší čas, aby si vodu začali všetci skutočne vážiť a chrániť. Pre históriu, súčasnosť, ale aj budúcnosť platí, že ľudská spoločnosť napreduje najmä tam, kde je vody primerane [2].

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie, Aplikovaná ekologie.

Souhrn

Článek popisuje metodu, zdrojová data i výsledky analýzy erozní ohroženosti podle nové metodiky využití dálkového průzkumu Země pro ochranu zemědělské půdy. Metoda je testována na pozemcích AGRA Řisuty, s. r. o. Pro zjištění přítomnosti vegetačního pokryvu na jednotlivých půdních blocích či jejich částech jsou využívána data z družic Landsat 8 a Sentinel 2. Dále jsou použita existující data zemědělského podniku o evidenci termínů agrotechnických postupů pro tvorbu kalibračních polygonů a výpočet faktoru ochranného účinku vegetace. Družicové scény jsou získávány ze serveru Land Viewer a zpracovávány v GIS. Sloučením zpracovaných dat vznikají mapy k další analýze, a je tak získán přehled o pozemcích a jejich předpokládaném a reálném ohrožení vodní erozí.

Pozemky o celkové ploše přesahující 1 500 ha byly sledovány po období tří vegetačních sezon (2015–2017). Nejrizikovější byl rok 2015, kdy se holé půdy vyskytovaly až na 1 000 ha během období července a srpna. Významným faktorem pro výskyt holých půd v období výskytu erozně účinných srážek na pozemcích AGRA Řisuty je výsev řepky ozimé.

Úskalím přístupu je stále nízká dostupnost bezoblačných družicových scén pro období nástupu přívalových srážek a rychlého rozvoje vegetačního pokryvu v rizikovém období červen–srpen. Další nejistotu do analýzy vnáší identifikace půdy nezakryté vegetací v období vysoké zralosti pěstovaných plodin, v tomto období je nutné konfrontovat výsledky s datem načasování sklizní jednotlivých půdních bloků.

Metoda se jeví jako vhodná pro využití jednotlivými zemědělskými podniky, přičemž nejistota při určování půdního pokryvu je dále redukována snadnou dostupností kalibračních dat z terénu a jednoduchým přístupem ke sklizňovým datům. Vypuštěním družice Sentinel 2 B v roce 2017 se také zlepšila dostupnost dostatečného množství dat v ucelených časových řadách.

Úvod

V současné době je trendem optimalizace výnosů v zemědělství pomocí metod precizního zemědělství a sledování prostorového rozložení výnosů v rámci půdních bloků. Na základě posouzení dlouhodobých růstových charakteristik je možno cíleně aplikovat hnojiva, ale též ochranné postřiky, a to jak z důvodu ekonomických úspor, tak za účelem dalšího zvyšování výnosů a zisku. Zároveň jsou však v České republice zemědělské pozemky vystavovány riziku degradace půdy vlivem vodní eroze, která se kromě známých negativních efektů pro vodu a půdu podílí i na případném snižování výnosů (poškození osiva, vzrostlých plodin, snížení úrodnosti půdy apod.). Prostorově správné posouzení erozního rizika je tedy potřebné jednak pro ochranu půdy, ale rovněž pro zlepšení zemědělské produkce, což je v souladu s cíli nejen precizního zemědělství.

Metodika využití volně dostupných družicových dat pro sledování prostorové distribuce růstu zemědělských plodin byla v ČR publikována Lukasem [1]. Od roku 2015 jsou pak pro doplnění časové řady a omezení problémů s oblačností v družicových scénách k dispozici kromě dat z programu Landsat (družice Landsat 5, Landsat 7 a Landsat 8) rovněž data z programu Copernicus (družice Sentinel 2). Ta mohou výrazně napomoci ke zkvalitnění analýz vývoje vegetačního růstu pomocí vegetačních indexů, zejména nejčastěji využívaného normalizovaného indexu NDVI. Družice Sentinel 2 A odstartovala v červnu 2015, družice Sentinel 2 B v březnu 2017. Společně tak poskytují časové rozlišení přibližně tři dny pro území ČR. Data Sentinelu 2 jsou získávána v celkem 13 spektrálních kanálech o různých vlnových délkách [2].

Běžným způsobem hodnocení erozního rizika v ČR, používaným jak při vymezení rizikových ploch v rámci kontroly podmíněnosti zemědělských dotací, tak při návrzích opatření např. v pozemkových úpravách, je posouzení pomocí Univerzální rovnice ztráty půdy – USLE [3–5]. Je obecnou shodou, že dlouhodobě rizikové lokality lze při dostatečně podrobných vstupních datech v rámci výpočtu v libovolném geografickém informačním systému pomocí metody USLE v její prostorově distribuované podobě (USLE2D, USLE3D) identifikovat dostatečně přesně [6]. Nicméně reálné erozní riziko závisí kromě výskytu přívalové srážky také na vegetačním pokryvu. Ten lze dlouhodobě popsat pomocí vyhodnocení skutečných osevních postupů [7], nicméně v konkrétním roce jej lze na rozsáhlých plochách nejrychleji odhadnout s využitím výše citovaných družicových dat.

Zde se nabízí využití družicových scén nejen k určení pokryvnosti a ochranného účinku vegetace, ale rovněž k vymezení zcela odkrytých půd a vývoje poklesu zastoupení holé půdy na povodích i na konkrétních pozemcích během vegetační sezony [8]. Znalosti o zastoupení holé půdy v erozně rizikových periodách roku pak pomáhají jednak zacílit protierozní ochranu, ale rovněž lépe vytipovat lokality, kde je třeba po výskytu přívalových srážek monitoringem ověřit, zda ke skutečnému eroznímu poškození dochází. Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy inicioval dlouhodobý celostátní monitoring eroze zemědělské půdy, který je významným verifikačním nástrojem pro výše uvedené hodnocení metodou USLE, ale také pro řadu srážkoodtokových modelů transportu splavenin do povrchových vod a infrastruktury. Samotný monitoring je vlastním šetřením i na podněty od veřejnosti prováděn pracovníky Státního pozemkového úřadu, který databázi zaštiťuje, a pro veřejnost je dostupný na adrese https://me.vumop.cz/.

Obr. 1. Panoramatický UAV snímek řešené lokality v okolí Řisut s ukázkou rozsahu holých půd (17. 3. 2016)
Fig. 1. Panoramic UAV image of the area around Řisuty with a demonstration of the extent of bare soil (17. 3. 2016)

Distanční metody monitoringu (dálkový průzkum Země a vyhodnocení ortofotomap a snímků z bezpilotních prostředků) byly rozvíjeny během projektu Ministerstva zemědělství QJ1330118 Monitoring erozního poškození půd a projevů eroze pomocí metod DPZ řešeného v letech 2013–2016 a jeho výsledky byly publikovány v certifikované metodice [8]. S cílem lépe využít metody dálkového průzkumu pro predikci lokalit, kde je vhodné provést operativní pozemní průzkum, byl zahájen návazný projekt QK1720289 Vývoj automatizovaného nástroje pro optimalizaci monitoringu eroze zemědělské půdy pomocí distančních metod. Propojení hodnocení erozního rizika a postupů precizního zemědělství si pak klade za jeden z cílů projekt EIP Implementace nových a inovovaných technologií precizního zemědělství do pěstebních systémů, registrační číslo 16/003/1611a/120/000095. Ten je řešen ve spolupráci se společností AGRA Řisuty, s. r. o., na jejíchž pozemcích byly rovněž testovány prezentované postupy.

Metodika

Lokalita

Zájmové pozemky se nacházejí severovýchodně od Prahy, nedaleko okresního města Slaný. Pozemky se rozkládají na katastrálních územích celkem 16 obcí, a to Byseň, Drnek, Hradečno, Jedomělice, Ledce u Kladna, Libovice u Slaného, Lodenice, Lotouš, Malíkovice, Mšec, Pozdeň, Přelíc, Řisuty u Slaného, Smečno, Studeněves a Svinařov u Kladna. Jedná se celkem o 129 pozemků s celkovou rozlohou 1 731 ha. Využití pozemků je především jako standardní orná půda, v menší míře travní porost na orné půdě či trvalý travní porost (obr. 1).

Morfologie oblasti má charakter ploché pahorkatiny s výškovou členitostí 30 až 75 metrů. Nadmořská výška řešených pozemků je v rozmezí 280 až 430 m n. m. Průměrné sklony na řešených pozemcích se pohybují v rozmezí 2,7–5,9°. Z klimatického hlediska je oblast mírně teplá a suchá s mírnou zimou. Průměrná roční teplota se pohybuje okolo 8 °C. Roční srážkový úhrn z hlediska ČR je podprůměrný a pohybuje se mezi 450 až 550 mm.

Farma AGRA Řisuty dlouhodobě aplikuje mělké zpracování půdy a šetrné technologie, během monitoringu erozní ohroženosti prováděného na pozemcích farmy proto nebylo zachyceno výrazné erozní poškození.

Vstupní data

Pro stahování a základní zpracování družicových scén je možné v současné době využít řadu internetových portálů. Pro data z programu Landsat jsou to Earth Explorer [9], GloVis, LandsatLook, ESA Landsat 8 Portal (pouze pro Landsat 8), Global Land Cover Facility [10] a jiné. Zajímavým rozhraním je portál Global Land Cover Facility, kde jsou ke stažení jak vybrané scény z některých družic (Landsat, Terra, Ikonos), tak odvozené produkty (např. krajinný pokryv, vegetační index, maska vodních ploch nebo albedo). Pro přístup k datům z družic Sentinel všem uživatelům slouží portál ESA Sentinel Scientific Data Hub, pro stažení scén stačí jednoduchá registrace. Přímé analýzy nad daty lze provádět efektivně v komerčním prostředí nazvaném jednoduše Sentinel Hub, provozovaném firmou Sinergise [11]. Zajímavým zdrojem družicových scén obou systémů pak může být server LandViewer [12], provozovaný firmou EOS. Ten byl využit i pro zajištění dat na lokalitě Řisuty.

Periodicita scén z družice Landsat 8 je 16 dní. Za vegetační sezonu osmi měsíců (období březen–říjen) jich tedy teoreticky může být k dispozici až 15. Periodicita družice Sentinel 2 A je pro řešené území méně než 7 dní, nicméně data začala být pořizována od července 2015. Společně s družicí Sentinel 2 B je periodicita dat pro řešené území v rozmezí 3–4 dny, nicméně tato data začala být pořizována v březnu 2017. V současnosti proto čistě teoreticky může být k dispozici pro období osmi měsíců březen–říjen až 80 různých satelitních scén z uvedených systémů. Nicméně dostupnost dat značně limituje oblačnost nad hledaným územím a reálně dostupné počty scén jsou podstatně nižší. Data družic Sentinel 2 jsou poskytována v různých úrovních předzpracování, surová data z výše uvedenou frekvencí nejsou přímo prakticky využitelná. Pro praktické využití je třeba čerpat ze scén převedených do produktu úrovně L1C, které jsou ošetřeny atmosférickou korekcí a ortorektifikovány [2]. Dostupný počet skutečně využitelných scén je tak proti teoretickému počtu vypočtenému z periody obletu již značně omezen.

V databázi satelitních scén na serveru LandViewer byla vybrána zájmová lokalita a pro ni byly vybrány scény pořízené družicemi Landsat 8, Sentinel 2 A a Sentinel 2 B. Při podmínce oblačnosti nižší než 20 % bylo pro vegetační sezonu (období březen–říjen) roku 2015 nalezeno 17 scén, pro vegetační sezonu roku 2016 bylo nalezeno 23 scén a pro vegetační sezonu roku 2017 potom 18 scén (obr. 2). Z těchto souborů pak byly vybírány scény, na kterých je celá zájmová oblast nezastíněna oblačností. Počet vhodných scén tak byl dále redukován zhruba na čtvrtinu.

 

Obr. 2. Dostupné bezoblačné družicové scény zájmového území v letech 2015–2017
Fig. 2. Available cloudless satellite scenes of the target area for the years 2015–2017

Celkem bylo analyzováno 16 scén, pro každý rok jich bylo nejméně pět (tabulka 1). Data pořízení vybraných scén byla volena tak, aby co nejvíce postihovala vegetační období a tu část roku, kdy je nejvyšší riziko výskytu srážkových událostí způsobujících erozní poškození.

Použity byly scény z družice Landsat 8 s prostorovým rozlišením 30 m. Pouze družicová scéna ze dne 27. 8. 2016 je pořízena družicí Sentinel 2 s prostorovým rozlišením 10 m. Vždy byly staženy rastry kompozice RGB, NI a NDVI, tedy viditelná a blízká infračervená pásma spektra.

Pro hodnocené pozemky byla dále firmou AGRA Řisuty poskytnuta reálná data o plodinách, datech setí a sklizní a výnosech v letech 2015, 2016 a 2017. Data byla z hlediska precizního zemědělství doplněna o izolinie průměrných normalizovaných výnosů na jednotlivých pozemcích. Výsledný normalizovaný výnos vyjadřuje, o kolik procent byl v daném bodě výnos vyšší nebo nižší než průměr celého pozemku v daném roce [1]. Tento relativní výnosový potenciál (či produkční zóny) vychází z hodnocení variability porostu z družicových multispektrálních snímků za posledních 8 let. Procentuální hodnota je stanovena pro každý pozemek zvlášť a ukazuje na slabá či silná místa na pozemcích. Nelze však porovnávat pozemky mezi sebou, už jen z principu rozdílných plodin. Pro Řisuty byly zóny vypočteny s rozlišením 5 m. Pro území celé České republiky jsou v hrubé podobě produkční zóny dostupné na adrese http://foodie.lesprojekt.cz.

Tabulka 1. Seznam analyzovaných scén, ve kterých se nevyskytovala oblačnost nad pozemky AGRA Řisuty
Table 1. List of analyzed scenes with detected no cloud cover over target area

Pro hodnocení erozní ohroženosti byly potom využity následující údaje. Výškopis, který vstupuje do použitého modelu Atlas EROZE jako mračno bodů z digitálního modelu reliéfu 5. generace [13]. Faktor erozního účinku deště, který je uvažován průměrnou dlouhodobou roční hodnotou 40 MJ.ha-1.cm.h-1 [14]. Faktor erodovatelnosti půdy, odvozený z volně dostupných vektorových map bonitovaných půdně ekologických jednotek [15]. Faktor ochranného účinku vegetace, který je odvozen z výše uvedených údajů o osevních postupech a termínech agrotechnických operací. Technická protierozní opatření nejsou na pozemcích farmy AGRA Řisuty aplikována.

Identifikace půdy nepokryté vegetací

Nepokryté půdy byly na scénách identifikovány na trénovacích množinách, tedy vybraných půdních blocích. Na jarních scénách to byly jednak pozemky čerstvě po zasetí, evidované podle termínu setí jednotlivých plodin, dále pozemky prokazatelně bez vegetace při RGB zobrazení v přirozených barvách. Na ostatních scénách pak pozemky s analogickým příznakem v RGB zobrazení a rovněž s hodnotami indexu NDVI ukazujícími na neexistenci vegetace na daných pozemcích. Po vytvoření trénovacích množin byly následně holé půdy na každé scéně vyhodnoceny na všech LPIS blocích pomocí řízené klasifikace klasifikátorem Maximum Likelihood v prostředí ArcGIS. Celá analýza probíhala pouze na zemědělské půdě, ostatní kategorie využití byly ponechány jako nehodnocená data. Dalším krokem bylo určení procenta výskytu holé půdy v každém období na každém pozemku nástroji prostorové statistiky. Data byla z map převedena do atributů databáze pozemků a do grafického vyjádření. Data o holé půdě dostupná z družicových scén byla doplněna o data známá z termínů agrotechnických prací (termíny setí), ve kterých jsou pozemky označeny jako zcela holé. Následně byly holé části pozemků ve vegetačním období konfrontovány s rizikem výskytu erozně účinných srážek a s prostorově distribuovanou vrstvou potenciální erozní ohroženosti.

Obr. 3. Ukázka porovnání změny prostorové distribuce holé půdy na pozemcích v letech 2015–2017 se zohledněním rizika výskytu erozních srážek v každém roce podle tabulky 2
Fig. 3. Comparison of the changes of spatial distribution of bare soil in the years 2015–2017, taking into account the risk of erosion of rainfall according to the table 2

Prostorově bylo v GIS mapovou algebrou vypočteno riziko výskytu holých půd během vegetační sezony s ohledem na riziko výskytu erozně účinných srážek. Výpočet vycházel z dlouhodobého průměrného erozního účinku srážek (R-faktoru) v jednotlivých měsících v procentech za období duben–září [14]. Toto období představuje 100 % celkového erozního účinku srážek. Distribuce erozně účinných srážek během roku pro období poslední dekády byla nově určena ČHMÚ [16]. Princip výpočtu byl následující.

Pro termín každé analyzované družicové scény je váženým průměrem určeno procento erozního účinku srážek reprezentovaného období. Procenta z tabulky (tabulka 2) jsou takto lineární interpolací rozdělena mezi data, ve kterých byl určen výskyt holých půd v každé sezoně. Pixelům holé půdy z dané scény je přiřazena tato hodnota procenta R-faktoru. Holá půda identifikovaná na dané družicové scéně má tedy váhu odpovídající období reprezentovanému datem pořízení scény. Tato procenta získaná ze všech analyzovaných scén v daném bodě pozemku byla vždy pro danou sezonu sečtena. Pokud by se tedy na dané části pozemku vyskytovala holá půda po celé sledované období konkrétního roku, získala by ve výsledné mapě hodnotu právě 100 %, tedy by byla uvažována jako zcela nechráněná proti erozi v daném roce.

Následně bylo ještě vypočteno průměrné dlouhodobé riziko výskytu holé půdy jako průměr ze sledovaných let.

Výpočet erozní ohroženosti

Erozní ohroženost byla počítána v prostředí modelu Atlas EROZE. Atlas pracuje s digitálním modelem terénu jako s prostorovou plochou, která kopíruje zaměřený nebo projektovaný terén. Vzniká na základě 3D bodů, čar a ploch, kterými prochází. Výpočet mezi zadanými body je upraven pro modelování hladkého terénu. Formát vstupních dat, výstupních modelů a výstupních protokolů je v souladu s platnými metodikami používanými při pozemkových úpravách v České republice. Metodou výpočtu je proto plošně distribuovaná (2D) verze Univerzální rovnice ztráty půdy (1) (USLE) ve tvaru:

kde G je průměrná dlouhodobá ztráta půdy [t.ha-1.rok-1],
R faktor erozní účinnosti deště [MJ.ha-1.cm.h-1],
K faktor erodovatelnosti půdy [t.h.MJ-1.cm-1],
L faktor délky svahu (-),
S faktor sklonu svahu (-),
C faktor ochranného vlivu vegetačního krytu (-),
P faktor účinnosti protierozních opatření (neuvažován).

 

Výsledný vztah pro LS faktor je dán kombinací rovnic podle Mitášové [17], Desmeta a Goverse [18] a Nearinga [19]. Plocha dílčích povodí je počítána pomocí algoritmu identifikace odtokových linií přímo na modelech typu TIN. Výstupem je rastr LS faktoru, jehož rozlišení je určeno uživatelem v nastavení programu. Odtokové linie jsou vytvářeny spouštěním „kapek“ na TIN model v hustotě, která je dána nastaveným rozlišením. V tomto výpočtu bylo zvoleno rozlišení 5 m. Ostatní faktory USLE převádí model Atlas EROZE na základě uživatelských vstupů na plošně distribuované rastrové modely s rozlišením výstupního LS faktoru.

Faktor ochranného vlivu vegetace byl uvažován ve dvou variantách. Jednak jako skutečná hodnota faktoru C na každém pozemku, vycházející z reálných osevních postupů za období 2015–2017 standardní metodou [14], jednak jako reprezentativní hodnota identická pro všechny pozemky orné půdy, za účelem výpočtu relativní erozní ohroženosti na všech pozemcích, nezávislé na konkrétní skladbě plodin za řešené tříleté období.

Výsledky

Výskyt půdy nezakryté vegetací

Mapy výskytu holých půd během vegetační sezony s ohledem na riziko výskytu erozně účinných srážek byly vytvořeny v rozlišení 30 m, odpovídajícímu původním družicovým scénám. Mapy ukazují na rizikové partie pozemků v každé sledované sezoně od dubna do května v letech 2015–2017 (obr. 3).

Z prezentovaných map je zřejmé, že v rámci zkoumaného tříletého období je variabilita holých půd v letním období na pozemcích velmi vysoká, v závislosti na osevních postupech. Zejména závisí na tom, které pozemky jsou vybrány pro setí ozimé řepky, jež probíhá ještě v době vysokého rizika erozních srážek, v průběhu srpna, v závislosti na klimatu daného roku. Rovněž celková délka období s holou půdou na daném pozemku se obvykle v každém roce liší, v letech 2015 a 2016 byla na řadě pozemků mnohem delší než v roce 2017. Na mnoha pozemcích se v roce 2015 (kdy byla situace nejhorší) vyskytovalo vysoké procento holé půdy rovněž vlivem extrémního sucha, a tedy omezeného růstu pěstovaných plodin. Kumulativní mapa výskytu holých půd v létě za celé tříleté období vlivem výše uvedené časové a prostorové variability již proto neukazuje na tak významné rozdíly a hodnoty dosahují maximálně 50 % (obr. 4).

Nejrizikovější pozemky (severně od Studeněvsi, okolí Pozdeni) tedy byly podle analýzy družicových dat vystaveny působení až 50 % erozně účinných srážek za celé tříleté období, aniž by byly jakkoli chráněny vegetací. V souhrnu byly pozemky AGRA Řisuty za období 2015–2017 vystavené průměrně 20 % erozního účinku srážek, aniž by byly chráněny vegetací. V roce 2015 to bylo 35 %, v roce 2016 pak 21 % a v roce 2017 pouze 6 %. Z tohoto trendu je zřejmé, že bez ohledu na běžné postupy výpočtu faktoru ochranného účinku vegetace (C – faktor) lze na základě analýzy družicových scén určit podstatně vyšší riziko erozního ohrožení řady pozemků v suchém roce 2015 než v roce 2017. Přitom AGRA Řisuty nepěstuje širokořádkové plodiny s pozdním vegetačním nástupem (kukuřice, brambory). Při jejich zahrnutí do osevních postupů by hodnoty rizikového výskytu holých půd byly ještě vyšší.

Obr. 4. Kombinovaná mapa výskytu holých půd v rizikovém období za roky 2015–2017
Fig. 4. A combined map of the occurrence of the bare soil at risk period for the years 2015–2017

Průběh zastoupení půdy bez vegetace

Průběhy procentního rozsahu holé půdy byly sledovány individuálně pro každý jednotlivý pozemek a nejprve byly sestaveny souhrnné grafy jednotlivých plodin se zachováním informace o konkrétních pozemcích. Zde je uveden příklad pro ječmen jarní v sezoně 2015 (obr. 5) s vyznačením základních termínů změn.

Z obrázku je jasně patrná výrazná variabilita průběhu růstu a nerovnoměrnosti porostů v daném suchém roce. I v období maximálního vzrůstu v průběhu června a července se na některých pozemcích vyskytla holá půda. V závislosti na termínu dalšího setí jsou pak pozemky zcela holé v období srpna, pokud následuje osetí řepkou ozimou, nebo až koncem října, pokud je na nich ponecháno strniště a následně je zde seto triticale ozimé.

Obr. 5. Variabilita průběhu zastoupení holé půdy na pozemcích ječmene jarního v roce 2015
Fig. 5. The variability of the bare soil extent on the land of spring barley in 2015

Agregací výsledků zastoupení půdy bez vegetace pro jednotlivé plodiny byl získán průběh zastoupení holé půdy pro sumu všech pozemků (obr. 6–8). Tyto grafy opět ukazují předpokládaný pokles zastoupení holé půdy uprostřed vegetační sezony. Pro porovnání jsou v grafech vyznačeny rovněž procentní významy jednotlivých měsíců z hlediska dlouhodobého erozního účinku srážek (tabulka 2). Barvy pro plodiny jsou zachovány pro všechny tři sledované roky, plodiny (pásy grafu) jsou nicméně seřazeny podle rozsahu holé půdy na konci sledovaného období. Z průběhů je jasně viditelné, jak se liší jednotlivé plodiny a jednotlivé roky. V souladu s mapovými výstupy prezentovanými výše platí, že nejvyšší rozsah holé půdy během kritického období přívalových srážek byl v roce 2015. V tomto roce dosahovala výměra holé půdy během července a srpna až 60 a 70 % celkové plochy všech pozemků (to odpovídá až 1 000 ha půdy). Nejvíce se na tomto rozsahu podílely plochy pšenice ozimé, ječmene jarního a řepky ozimé, jistý podíl má však samozřejmě také výběr plodiny pro následující sezonu a termín návazného setí. Navazující plodinou byla v roce 2015 často právě řepka ozimá (obr. 5). U řepky pěstované v sezoně 2015 dochází k nárůstu rozsahu holé půdy na přelomu června a července také z důvodu rychlého zrání a časné sklizně (a případné návazné kultivace pozemků).

Obr. 6. Celková a procentní výměra holé půdy pro jednotlivé plodiny v roce 2015
Fig. 6. The total and percentage extent of bare soil for different crops over entire target area in the year 2015

V roce 2016 je na pozemcích během května a června jen minimum holé půdy. Rychlý nárůst plochy holé půdy v srpnu je pak opět způsoben výsevem ozimé řepky. Nejvíce se na plochách holé půdy v tomto roce podílí porosty pšenice ozimé, hrachu setého, triticale a ječmene jarního. Rok 2017 je pak z tohoto pohledu nejpříznivější. Rozsah holé půdy na pozemcích je během rizikové části vegetační sezony minimální, v srpnu dosahuje 20 % (cca 300 ha).

Obr. 7. Celková a procentní výměra holé půdy pro jednotlivé plodiny v roce 2016
Fig. 7. The total and percentage extent of bare soil for different crops over entire target area in the year 2016

Dlouhodobý průměrný erozní smyv

Výsledkem výpočtu jsou mapy erozního rizika ve formě rastrových vrstev GIS. Výstupní délka hrany pixelu byla zvolena 5 m, což je běžný standard odpovídající kvalitě vstupních podkladů. Výsledky této analýzy mohou odhalit problémová místa na zemědělských pozemcích. Jedná se především o místa, kde při srážkových událostech hrozí vznik povrchového odtoku a půdního smyvu. Na těchto místech může docházet k poškozování vzcházející vegetace, případně na níže ležících místech k redepozici materiálu.

Obr. 8. Celková a procentní výměra holé půdy pro jednotlivé plodiny v roce 2017
Fig. 8. The total and percentage extent of bare soil for different crops over entire target area in the year 2017

Z erozních map jsme se pokusili vyčíst spojitost mezi výskytem půdy bez vegetace a hodnotou erozního rizika. Na erozních mapách z let 2015 a 2016 některé rizikové oblasti odpovídaly holým půdám již v období vegetačního růstu. Pro rok 2017 se oblasti s výskytem půdy bez vegetace a s vyšší hodnotou erozního smyvu míjely. Statisticky byla vazba mezi erozně rizikovými pozemky a výskytem holé půdy v letním období za roky 2015–2017 nevýznamná. Pro takové porovnání by však bylo třeba podstatně delší sledované období.

Závěr

Data o pozemcích a jejich částech bez vegetačního pokryvu v kombinaci se srážkovými průběhy erozně rizikových dešťů jsou vstupem do procesních modelů určujících hodnoty smyvu a transportu splavenin. Zemědělské podniky informaci o termínech vlastních agrotechnických operací v aktuálním čase samozřejmě mají a evidují, ale jejich určování pro širší regiony je obtížné, vzhledem k nutnosti získávat je zpětným šetřením u jednotlivých podniků. Informace o vývoji rozsahu holých půd během roku je pak možno efektivně získat pomocí dat dálkového průzkumu Země.

Výsledky provedené analýzy mohou kromě potvrzení výskytu holých půd těsně po termínu setí a určení rychlosti zapojení porostu setých plodin odhalit také problémová místa na zemědělských pozemcích. Jedná se především o místa, kde rostliny špatně vzchází. Na těchto místech již mohlo dojít k destrukci úrodné svrchní vrstvy půdy, místa mohou být zamokřená, či zde došlo k redepozici erozního splachu. Identifikací těchto míst lze učinit první krok k nápravě a opět začít pole plnohodnotně užívat. Tímto lze zvýšit hektarové výnosy plodin, případně upravit dělení půdních bloků. Ideálním postupem je sestavit z družicových scén dlouhodobé časové řady v odpovídajících si vegetačních obdobích. Pro komplexní popis situace na pozemcích je vhodné výsledky vyhodnocení dat dálkového průzkumu kombinovat s daty o konkrétních plodinách a datech výsevu (resp. sklizně). Tato data by mohla být pro řadu regionů snadno součástí LPIS, neboť podniky plodiny vykazují (byť ne přímo ve vztahu ke konkrétnímu bloku) a obvykle si vedou přesnou evidenci. Bohužel pro výzkum nejsou taková data standardně dostupná, stále je tedy třeba se obracet na jednotlivé podniky a zajišťovat osevní postupy individuálně.

Prostorová variabilita porostu je rovněž výborně evidována ve sklizňových mapách získaných přímo ze strojů pracujících v režimu přesného zemědělství, nicméně tyto údaje se nevztahují k iniciálním fázím porostu, které je třeba zejména sledovat při výpočtech erozního rizika. Zde se do budoucna nabízí vyhodnocení prostorově variabilních dat aplikace hnojiv.

Testování dostupnosti bezoblačných scén pro zájmovou lokalitu za roky 2015–2017 ukázalo na stále vysoké riziko jejich nedostatečné dostupnosti v období nástupu přívalových srážek a rychlého rozvoje vegetačního pokryvu v rizikovém období červen–srpen. Zásadní pokrok nastal v roce 2017, kdy byla vypuštěna družice Sentinel 2 B a dosavadní problematická dostupnost dostatečného množství dat v ucelených časových řadách se výrazně zlepšila. Rovněž trojnásobné prostorové rozlišení a vylepšené spektrální rozlišení v oblasti red-edge umožňuje podstatně kvalitnější klasifikace vegetačních indexů.

Kombinaci družicových dat a informací o termínech agrotechnických zásahů lze využít v protierozní ochraně a k optimalizaci pěstebních postupů s využitím precizního zemědělství, především se jedná o variabilitu použití nutrientů (případně herbicidů i pesticidů), nebo o zlepšení prostorové variability výsevu a trajektorií pojezdů na zemědělských pozemcích.

Poděkování

Autoři děkují Ing. Vítězslavu Krčkovi, Ph.D., a podniku AGRA Řisuty, s. r. o., za poskytnutá data a dlouhodobou spolupráci při terénních kampaních a výzkumu erozních procesů. Článek byl připraven s podporou projektů EIP Implementace nových a inovovaných technologií precizního zemědělství do pěstebních systémů, registrační číslo 16/003/1611a/120/000095 a QK1720289 Vývoj automatizovaného nástroje pro optimalizaci monitoringu eroze zemědělské půdy pomocí distančních metod.

Posted by & filed under Informatika, kartografie ve vodním hospodářství.

Souhrn

Databáze ochranných pásmem vodních zdrojů (OPVZ) vznikla ve Výzkumném ústavu vodohospodářském T. G. Masaryka, v. v. i., (dále jen VÚV TGM) přibližně v roce 2004. V následujících letech proběhla řada dílčích aktualizací.

V letech 2015–2017 byl v rámci podpory výkonu státní správy Ministerstva životního prostředí ČR (MŽP) řešen projekt s názvem Aktualizace OPVZ v ČR. Cílem dlouhodobého úkolu bylo zaktualizovat celou databázi OPVZ v České republice tak, aby výsledná vrstva ochranných pásem obsahovala pouze ochranná pásma, jejichž platnost a správnost je ověřena vodoprávním úřadem (krajským úřadem, dále jen KÚ, nebo obcí s rozšířenou působností, dále jen ORP). Ke každému pásmu byl připojen dokument příslušného vodoprávního rozhodnutí (opatření obecné povahy) v digitální podobě. Výsledná databáze byla publikována pomocí prohlížecích a stahovacích služeb mimo jiné i na národním geoportálu Infrastruktura pro prostorové informace v Evropském společenství (INSPIRE).

Obr. 1. Přehled polygonů OPVZ a OPVN v ČR
Fig. 1. Overview of OPVZ and OPVN polygons in the Czech Republic

V roce 2018 pokračovaly aktualizační práce v omezeném rozsahu. Navazující projekt měl v prvé řadě doplnit databázi o nově stanovená, změněná ochranná pásma či o informaci o zrušení ochranného pásma v roce 2018 (respektive od uzávěrky editací předchozího projektu v listopadu 2017). Současně bylo cílem prověřit nové podněty získané na základě výzvy MŽP od vodoprávních úřadů (VPÚ) ORP či KÚ, případně jiných subjektů.

Databáze OPVZ pomáhá správním úřadům, orgánům samosprávy a dalším subjektům v oblasti vodního hospodářství v rozhodovací činnosti a v dalších úkonech běžné agendy. Nahrazuje neexistující automaticky vytvořený soupis platných ochranných pásem s připojenou prostorovou informací (zákresu pásem).

Úvod

Databáze ochranných pásem vodních zdrojů je obecně tvořena geoprostorovou vrstvou zákresů hranic ochranných pásem a atributovou tabulkou. V té jsou základní informace vztahující se ke každému polygonu, jako např. číslo jednací a datum dokumentu o stanovení ochranného pásma, stupeň pásma, základní místopisné informace, popis zdroje, poznámky a několik pracovních atributů.

Databáze je v současné době vedena na platformě geografického informačního systému (GIS) ArcGIS Desktop společnosti ESRI ve formátu shapefile.

Výchozím zdrojem dat pro vznik samostatné databáze byla Základní vodohospodářská mapa v měřítku 1 : 50 000 (ZVM50). Původní tištěná ZVM50, která byla vytvářena, obnovována a vydávána Českým úřadem zeměměřickým a katastrálním (ČÚZK) ve spolupráci s VÚV TGM, jako tematické mapové dílo pro MŽP, obsahovala zákresy ochranných pásem vodních zdrojů (I.–III. stupně) převzaté z dokumentací příslušných úřadů. Mapy vznikaly počátkem 70. let minulého století. V devadesátých letech byla na oddělení GIS a kartografie VÚV TGM provedena vektorizace tematického obsahu ZVM50 z tiskových podkladů uložených na Zeměměřickém úřadu [1].

Výstupem vektorizace byla, mimo jiné, i samostatná prostorová vrstva OPVZ, která byla uložena jako součást Digitální báze vodohospodářských dat DIBAVOD. Databáze OPVZ byla částečně plněna z dokumentů získaných z rušených okresních úřadů. Od doby vzniku byla vrstva několikrát revidována. Vzhledem k nedostatku finančních prostředků se jednalo vždy jen o nárazové několikaměsíční akce, kdy byly zohledňovány především reklamace konkrétních pásem. V průběhu let byla z původní databáze vyčleněna samostatná vrstva ochranných pásem vodárenských nádrží (OPVN) podle vyhlášky č. 137/1999 [2]. V roce 2013 zadal Odbor ochrany vod MŽP aktualizaci databáze OPVZ externí firmě.

V rámci zakázky MŽP „Provedení a poskytnutí činností a služeb na podporu výkonu státní správy v oblasti vodního hospodářství“ byl v roce 2015 získán prostor pro komplexní revizi databáze OPVZ. Popis postupu prací a výsledky projektu jsou hlavním námětem tohoto článku.

Současný právní stav

Ochranná pásma vodních zdrojů (OPVZ) jsou definována zákonem č. 254/2001 Sb., o vodách a o změně některých zákonů (vodní zákon), ve znění pozdějších předpisů [3].

Podle odstavce 1 a 2 § 30 tohoto zákona „k ochraně vydatnosti, jakosti a zdravotní nezávadnosti zdrojů podzemních nebo povrchových vod využívaných nebo využitelných pro zásobování pitnou vodou s průměrným odběrem více než 10 000 m3 za rok a zdrojů podzemní vody pro výrobu balené kojenecké vody nebo pramenité vody stanoví vodoprávní úřad ochranná pásma opatřením obecné povahy. Vyžadují-li to závažné okolnosti, může vodoprávní úřad stanovit ochranná pásma i pro vodní zdroje s nižší kapacitou, než je uvedeno v první větě. Vodoprávní úřad může ze závažných důvodů ochranné pásmo změnit, popř. je zrušit. Stanovení ochranných pásem je vždy veřejným zájmem. Ochranná pásma se dělí na ochranná pásma I. stupně, která slouží k ochraně vodního zdroje v bezprostředním okolí jímacího nebo odběrného zařízení, a ochranná pásma II. stupně, která slouží k ochraně vodního zdroje v územích stanovených vodoprávním úřadem tak, aby nedocházelo k ohrožení jeho vydatnosti, jakosti nebo zdravotní nezávadnosti“ [3]. Ustanovení § 30 dále určuje rozsah, způsob stanovení a zrušení ochranných pásem a uvádí základní principy omezení užívání pozemků, staveb a činností v nich.

Tabulka 1. Přehled zpracování projektu v krajích s vrstvami od KÚ
Table 1. Project overview in regions with layers from regional authorities

Evidence OPVZ se řídí ustanovením § 19 vodního zákona: „Správní úřady a orgány územní samosprávy jsou povinny vést evidenci jimi vydaných rozhodnutí, opatření obecné povahy, závazných stanovisek, souhlasů a jim podaných ohlášení, k nimž daly souhlas podle tohoto zákona“. A dále: „Správní úřady a orgány územní samosprávy jsou povinny z jimi vedené evidence podle odstavce 1 ukládat jimi vydávaná rozhodnutí, opatření obecné povahy, závazná stanoviska a identifikační údaje v rozsahu stanoveném vyhláškou vydanou podle odstavce 2 do informačního systému veřejné správy“ [3]. Ustanovení § 20 vodního zákona ukládá vodoprávním úřadům povinnost „zaslat příslušnému katastrálnímu úřadu údaje potřebné k evidenci ochrany území podle odstavce 2 do 30 dnů ode dne nabytí právní moci rozhodnutí, kterým byla tato ochrana území vymezena“ [3].

Pro oblast ochranných pásem vodních zdrojů spravuje podle § 22 vodního zákona informační systém státní správy (ISVS) MŽP.

Ustanovení § 20 vyhlášky č. 252/2013 [4] stanoví, že: „ochranná pásma vodních zdrojů se evidují v rozsahu údajů o jejich územní identifikaci a údajů stanovených ve vyhlášce o vodoprávní evidenci (vyhláška č. 414/2013 [5]), s výjimkou údajů o jméně, příjmení, trvalém pobytu a rodném čísle fyzické osoby. Údaje zpracovává a do informačního systému veřejné správy ukládá pověřený odborný subjekt“ [4]. V současné době (rok 2019) není pro evidenci ochranných pásem vodních zdrojů ve smyslu uvedené vyhlášky [4] určen žádný pověřený odborný subjekt.

Posledně jmenovaná vyhláška č. 414/2013 podrobně stanovuje rozsah a způsob vedení vodoprávní evidence. Podle § 4 „Správní úřady, orgány územní samosprávy a správci povodí ukládají údaje podle § 2 odst. 1 až 4 do informačního systému veřejné správy způsobem, který zajistí návaznost na ostatní informační systémy veřejné správy prostřednictvím geografických a technických identifikátorů, standardních datových prvků a pravidel nakládání s nimi.“ Správní úřady a orgány územní samosprávy by měly právní akty a identifikační údaje do informačního systému veřejné správy předávat v elektronické podobě nejpozději za kalendářní čtvrtletí vždy do patnáctého dne prvního měsíce následujícího kalendářního čtvrtletí [5].

Podle výše uvedených předpisů by veškeré údaje potřebné k údržbě aktuální databáze OPVZ v ČR měly být v informačním systému státní správy a v katastrální mapě ČÚZK. Protože ale nefungují žádné kontrolní systémy plnění těchto zákonných povinností, je v ISVS pouze zlomek potřebných dokumentů a mapových podkladů. Pracovníci vodoprávních úřadů vyplňují vodoprávní evidenci podle svých technických a časových možností.

Seznam vodárenských nádrží a zásady pro stanovení a změny ochranných pásem vodních zdrojů stanoví MŽP vyhláškou č. 137/1999 [2].

Metodika, podklady

Databáze OPVZ je fyzicky tvořena dvěma geoprostorovými vrstvami ve formátu shapefile. Ve vrstvě pojmenované OPVZ jsou polygony ochranných pásem vodních zdrojů bez vodárenských nádrží. Ta jsou spravována v samostatné vrstvě s názvem OPVN.

Následující text se bude týkat především projektu Aktualizace OPVZ pro MŽP, který byl oddělením GIS a kartografie VÚV TGM řešen v letech 2015–2017 v rámci projektů podpory výkonu státní správy MŽP a navazujících činností v roce 2018.

Zadání úkolu bylo aktualizovat databáze OPVZ tak, aby každý polygon ochranného pásma byl příslušným vodoprávním úřadem (VPÚ) ověřen jako platný a byl k němu připojen dokument o stanovení ochranného pásma v digitální podobě. Ochranná pásma, která byla VPÚ označena jako neplatná, nebo která se ověřit nepodařilo (případně se k nim nepodaří připojit dokument rozhodnutí), byla z výsledné databáze odstraněna. Výchozí shapefile OPVZ obsahoval přibližně 12 000 polygonů a shapefile OPVN zhruba 1 000 polygonů. Přičemž digitální dokumenty byly připojeny k méně než polovině polygonů.

Na počátku řešení projektu byl hledán způsob, jak ověřit platnost tak obrovského množství polygonů ochranných pásem. Prvotní myšlenka spočívala v oslovení pracovníků krajských úřadů, kteří mají na starosti problematiku vodního hospodářství. Na jaře roku 2015 byly navštíveny všechny krajské úřady v České republice. Při účasti zástupců odborů ochrany životního prostředí, územního plánování a specialistů GIS byl diskutován stav evidence OPVZ v jednotlivých krajích a hledány možnosti aktualizace stávajících dat.

Každý krajský úřad používá rozdílný systém správy, uložení a aktualizace dat. Některé kraje mají vytvořený vlastní geoportál, jehož prostřednictvím obce samy ochranná pásma aktualizují. Jiné aktivně oslovují VPÚ a data spravují pracovníci oddělení vodního hospodářství, územního plánování (ÚP), popř. samostatného oddělení GIS. V některých krajích mají k prostorovým datům připojeny i skeny vodoprávních rozhodnutí, u jiných rozhodnutí je ukládají samostatně nezávisle na zákresech pásem. Některé krajské úřady vlastní celoplošnou evidenci OPVZ nevedou.

Pouze ze tří krajů (Královéhradeckého, Pardubického a Zlínského) bylo možné převzít celou databázi ochranných pásem v kraji jako celek. Z kraje Olomouckého, Plzeňského a Hlavního města Prahy byla rovněž získána plošná data, ovšem zde bylo nezbytné jich desítky až stovky editovat ručně. Všechny tyto kraje spolupracují s VPÚ ORP a získávají od nich podklady k údržbě databáze v aktuálním stavu. Kraj Královéhradecký a Pardubický úzce spolupracuje s Ústavem pro hospodářskou úpravu lesa (ÚHUL), jehož terénní pracovníci objíždějí jednotlivé VPÚ ORP a shromažďují podklady pro vlastní databázi ochranných pásem.

V Jihočeském, Libereckém, Ústeckém, Karlovarském kraji a Kraji Vysočina mají rovněž k dispozici určité datové sady ochranných pásem vodních zdrojů. Nicméně po podrobnějším prozkoumání dat bylo zjištěno, že je nebude možné využít pro potřeby projektu aktualizace. Někde se jednalo o databázi převzatou z DIBAVOD, čímž by došlo k zacyklení údajů o platnosti pásem. V dalších případech šlo o data z několika různých zdrojů (např. provozovatelé vodovodů a kanalizací), která nebylo možné považovat jako ověřená a platná. Liberecký kraj sice spravuje velmi kvalitní geoportál, na kterém mohou úřady editovat potřebné informace, nicméně datový obsah vrstvy OPVZ byl z důvodu chabé spolupráce VPÚ ORP rovněž těžko využitelný.

Krajské úřady Středočeského, Jihomoravského a Moravskoslezského kraje během úvodních jednání konstatovaly, že vlastní evidenci ochranných pásem vedou pouze u pásem, která samy stanovují. Jde o ochranná pásma vodárenských nádrží, kterých je v každém kraji jen několik. Evidenci ostatních pásem ponechávají na odpovědnosti VPÚ ORP a o její stav se nezajímají.

V krajích, kde nebylo možné převzít kompletní databázi OPVZ, byly postupně osloveny všechny vodoprávní úřady obcí s rozšířenou působností. Na úřady byly zaslány seznamy pásem ve stávající databázi s prosbou o ověření jejich platnosti a doplnění chybějících dokumentů o jejich stanovení. Za účelem kontroly zákresů pásem byla na řešitelském pracovišti publikována jednoduchá webová prohlížečka prostorových dat vrstev OPVZ a OPVN. Tam, kde o to měly úřady zájem, byly vytvořeny a rozeslány detailní obrázky pásem.

Obr. 2. Chybný ořez pásem databáze OPVZ
Fig. 2. Incorrect cut of OPVZ database bands

Evidence pásem u VPÚ ORP je nekonzistentní. Některé obce pracují s GIS, mají pásma zakreslena digitálně a k nim připojeny skeny rozhodnutí/opatření obecné povahy. V těchto případech probíhala kontrola poměrně rychle a jednoduše. Bohužel, takových obcí bylo minimum. Většina úřadů stále upřednostňuje analogový způsob archivace dokumentů. V mnoha případech ani nemají vyhotovený seznam pásem. Musí prohledávat archivy a ručně skenovat staré dokumenty. Zákresy pásem mají na špatně čitelných velkoformátových mapách, které nedokáží převést do digitální formy. Celkem 11 VPÚ ORP poslalo dokumenty rozhodnutí a kopie map poštou. Podklady musely být převedeny do digitální podoby řešiteli.

Obecně nebyly žádným VPÚ poskytnuty veškeré podklady hned na první dotaz. Někde se i přes veškerou snahu řešitelů nepodařilo přesvědčit úředníky k dohledání dokumentů v archivech (zejména v obcích, které nemají svého předchůdce v okresním úřadu), popř. k reakci na konkrétní dotazy k pásmům. V původní databázi DIBAVOD se téměř vždy nacházela ochranná pásma, která buď neobsahovala potřebné atributní informace, nebo jejich zákresy byly zcela nesmyslné. Ověření platnosti či neplatnosti stanovení těchto ochranných pásem a jejich oprava vyžadovala aktivní přístup VPÚ, kterého se bohužel ne vždy podařilo docílit. V některých případech to bylo z důvodu nedostatečné kapacity pracovníků úřadu či osobní frustrace z opakovaných požadavků různých subjektů na zasílání podkladů.

Přehled situace shromáždění podkladů a jejich zapracování do databáze je uveden v tabulkách 12.

Pro úlohu aktualizace prostorových dat OPVZ byly využity i další podklady:

Emailové podněty na změnu OPVZ (reklamace) zaslané Odborem ochrany vod MŽP, Oddělením centrální pracoviště registrů Ministerstva zemědělství ČR (Mze), Ústředním kontrolním a zkušebním ústavem zemědělským a zemědělskými družstvy.

Digitální katastrální mapa (DKM) připojená pomocí WMS služby (Web Map Service) z geoportálu ČÚZK. V těchto datech jsou čím dál častěji zobrazena ochranná pásma pomocí přerušované čáry. Bohužel tento podklad nelze nijak samostatně vyexportovat a není možné ho použít pro přímou aktualizaci nahrazením digitálního zákresu.

Datová vrstva ČÚZK – v únoru 2016 byla získána vrstva s polygony parcel, u kterých je evidovaná ochrana vodního zdroje nebo díla (jen v územích s katastrální mapou ve vektorové podobě). Tato vrstva obsahuje parcely, u nichž byl způsob ochrany podle § 38 vyhlášky č. 357/2013 [6] do katastru vložen pouze v posledních několika letech (od roku 2013).

Data podniků Povodí – během roku 2017 byly kontaktovány všechny podniky Povodí v ČR (Ohře, Vltava, Labe, Odra a Morava). Postupně byly získány zákresy ochranných pásem všech vodárenských nádrží a rovněž dokumenty příslušných rozhodnutí/opatření obecné povahy. Některé podniky v současné době stále pracují na zpřesnění svých mapových podkladů. Rovněž probíhá stanovování tzv. zón diferencované ochrany (ochranná pásma 2. stupně se zpřísněnými omezeními). Datum převzetí dat je uveden v databázi.

Aktualizovaná prostorová data OPVZ poskytnutá ÚHÚL – podle informací ÚHÚL vznikala vrstva ochranných pásem postupně koncem osmdesátých let z různých podkladů a je pravidelně aktualizována jednou za deset let. Ze začátku se zákresy překreslovaly ručně z podkladů různých institucí (okresní národní výbory, vodovody a kanalizace) do porostních map. Vrstva ochranných pásem slouží v oblastních plánech rozvoje lesů v rámci přehledu o funkčním zaměření lesů a jako podklad pro kategorizaci lesů. Údržba se provádí před vyhotovováním lesních hospodářských plánů. Proto nemusí být všude aktuální. Neobsahuje také některá pásma situovaná mimo les.

Tabulka 2. Přehled zpracování projektu v krajích s podklady od VPÚ ORP
Table 2. Overview of the project elaboration in regions with documents from the water authorities of municipalities with extended competence

Export tabelárních dat evidence vodoprávních rozhodnutí o ochranných pásmech vodních zdrojů poskytnutý v roce 2017 MZe a v roce 2018 přímo stažený z internetu – jedná se o tabulku ve formátu Excel se základními atributy vodoprávních řízení. Vedle tabulky jsou samostatně uloženy příslušné dokumenty.

Vrstva ochranných pásem přírodních léčivých zdrojů (OPPLZ) spravovaná Českým inspektorátem lázní a vřídel Ministerstva zdravotnictví ČR.

Postup aktualizačních prací se vyvíjel v průběhu projektu podle toho, jak byly oslovovány jednotlivé úřady a přicházely podklady v různých podobách. Obecně lze říci, že nejprve bylo nutné rozklíčovat příchozí dokument stanovující ochranné pásmo. Dokumenty byly často nejednoznačně nebo chybně pojmenovány (jedna ORP zaslala 17 stejně nazvaných souborů), jednotlivá rozhodnutí rozdělena do více souborů, nebo naopak nelogicky sloučena.

Po sestavení kompletního dokumentu byl v databázi podle základních údajů dohledán příslušný polygon ochranného pásma a do databáze zapsány atributy. Tato úloha závisela na čitelnosti dokumentu a existenci potřebných údajů. Především starší dokumenty byly často ručně vyplňovány do předtištěných formulářů, kde chyběla jakákoliv informace umožňující přesnou lokalizaci zdroje a jeho pásma v současné mapě. V těch úplně nejstarších z 60. let minulého století často nebyl uveden ani stupeň ochranného pásma nebo subjekt, který o stanovení ochranného pásma žádá.

Pokud byla k dokumentu připojena i čitelná mapka ochranného pásma, byl zkontrolován zákres v databázi. Přesnost zákresu odpovídá přesnosti podkladů. Byla-li přiložená mapka se zákresem pásma v malém měřítku, nemohl být polygon pásma zakreslen podle pozemků katastrální mapy. I když v textu rozhodnutí je téměř vždy uvedeno, že jeho nedílnou součástí je zákres pásma např. v katastrální mapě, bohužel ve velké části případů tyto mapky přiloženy k podkladům nebyly. Pokud ji VPÚ ani na opakovanou žádost nezaslal, byl vyžádán alespoň souhlas VPÚ se stávajícím zákresem v databázi.

Kontrola zákresů pásem pouze podle textu dokumentu rozhodnutí není prakticky možná. Pouze v nejnovějších dokumentech opatření obecné povahy (OOP) je přesný výčet pozemků, které lze nalézt ve stávající katastrální mapě. Takovéto dokumenty tvořily pouhý zlomek zpracovaných podkladů. V textech rozhodnutí v mnoha případech čísla pozemků vůbec uvedena nejsou. Pokud jsou, pak jejich číselné označení vzhledem k proběhlým pozemkovým úpravám v daném katastrálním území poměrně často neodpovídá současnému číslování. Ve stávající digitální katastrální mapě nelze zobrazit původní čísla pozemků, a proto nebylo podle těchto informací nejen možné pásmo přesně zakreslit, ale často ani lokalizovat.

V případě ochranných pásem, která ve zdrojové databázi DIBAVOD na začátku projektu nebyla uvedena, ale VPÚ k nim přesto informace poslal, bylo postupováno velmi podobně. Výsledkem nebyla oprava stávajícího, ale vložení nového polygonu OPVZ do databáze.

Pokud se podařilo s příslušným VPÚ prodiskutovat všechna stanovená ochranná pásma, byla úřadu v posledním kroku aktualizace zaslána souhrnná informace o proběhlých úpravách a výsledném stavu databáze.

Obr. 3. Výsledná (aktuální) podoba databáze OPVZ v místě ořezu
Fig. 3. The resulting (current) form of OPVZ database at the cutting point

U dat převzatých hromadně z krajských úřadů musel být vždy zdrojový datový model upraven pro potřeby vrstvy DIBAVOD. Znamenalo to vytvoření skriptů na rozdělení či naopak sloučení některých atributů v původních datech do polí cílové databáze. Musela být rovněž zkontrolována geometrie dat, neboť některé kraje nedbají na běžná topologická ani věcná pravidla geodatabází. Kompletní převzetí polygonů pásem v celých krajích bylo sice časově náročné, nicméně přesto pomohlo k zamýšlené úspoře práce s ověřením jednotlivých ochranných pásem.

Vrstva OPVN byla aktualizována trochu jiným způsobem. Především, jako zdroj informací o platnosti a správnosti zákresu pásem, byly použity vrstvy shapefile získané od podniků Povodí. Zákresy byly kompletně převzaty do databáze. V několika případech musely být dohledány a zkompletovány příslušné dokumenty, které jsou v případě OPVN značně obsáhlé.

Po skončení aktualizačních prací byla databáze na konci listopadu roku 2017 spolu s dokumenty rozhodnutí v digitální podobě předána na šesti DVD zadavateli (MŽP). V březnu roku 2018 byla data na pokyn MŽP publikována pomocí prohlížecích a stahovacích služeb mimo jiné i na Národním geoportálu INSPIRE. Aktualizovaná data je možné získat i na několika dalších místech (viz kapitola Výsledky).

Rok 2018

V roce 2018 pokračovaly aktualizační práce podle nového zadání ve značně omezeném rozsahu. V polovině března 2017 proto vydalo MŽP výzvu uživatelům vodních zdrojů ke kontrole databáze publikované na Národním geoportálu INSPIRE a k doplnění chybějících podkladů do 30. 8. 2018. V průběhu roku přicházely na Oddělení ochrany vod MŽP podněty k opravám. Byly přijaty i podněty, které byly odeslány po stanoveném termínu 30. 8. Celkem bylo nashromážděno 234 podnětů k opravám databáze.

Druhou skupinou podkladů byla data z Centrálního registru vodoprávní evidence. Za období září 2017 až říjen 2018 bylo z vodoprávní evidence staženo 29 záznamů o změnách v evidenci OPVZ.

Původně jich bylo staženo o několik víc. Bohužel VPÚ často formuláře editoru vyplní špatně, a tak jsou v evidenci OPVZ chybně zařazeny i dokumenty, které tam nepatří (např. povolení stavby). Záznamy z evidence byly zkombinovány s podněty zaslanými VPÚ a ostatními subjekty. Výsledkem byl soupis 40 změn.

Postup prací byl stejný, jako v rámci dlouhodobého projektu. Získané podklady neumožnily dokončit proces aktualizace u žádné další celé ORP (viz tabulka 2).

Výsledky

Pro vyřešení projektu aktualizace OPVZ v ČR byly navštíveny všechny krajské úřady. Bylo osloveno přibližně 150 VPÚ ORP a odborů územního plánování, všechny podniky Povodí, několik provozovatelů vodních zdrojů (vodovodů a kanalizací), ÚHUL, ČÚZK a několik starostů obcí.

Hromadným importem byla do databáze začleněna OPVZ ze tří krajů kompletně a dalších tří částečně. Individuálně byly zpracovány podklady ze 134 VPÚ ORP.

Během let 2015–2017 byl v rámci projektu s využitím podkladů získaných od výše uvedených subjektů navýšen celkový počet polygonů ve vrstvě OPVZ z původních cca 12 000 na 17 466. Polygonů ve vrstvě OPVN bylo v nejstarší verzi databáze přibližně 1 000, v konečné databázi jich bylo 1 466.

V roce 2018 se počet prvků ve vrstvě OPVZ zvýšil na 17 611. Z toho 14 542 polygonů splňuje kritéria MŽP pro zobrazení ochranného pásma ve výsledné databázi – polygony jsou platné, jejich platnost je ověřená u příslušného VPÚ ORP a je k nim připojen dokument vodoprávního rozhodnutí o stanovení pásma (případně opatření obecné povahy).

Podrobné dělení ochranných pásem do skupin podle jejich ověření, platnosti a připojení vodoprávního rozhodnutí/opatření obecné povahy k listopadu 2018 je v tabulkách 3 a 4.

Rozložení polygonů OPVZ a OPVN v České republice je patrné z obr. 1. Jsou zobrazena všechna pásma v konečné verzi databáze (před závěrečným exportem – odstranění neplatných a neověřených pásem a pásem bez vodoprávních rozhodnutí). Červenou barvou jsou zakreslena neověřená pásma, zelenou pásma platná a světle šedivou pásma neplatná. Světle modrá jsou pásma OPVN.

Data jsou oficiálně publikována pomocí prohlížecích a stahovacích služeb prostřednictvím národního geoportálu INSPIRE. Mapová služba (prohlížení pásem, zobrazení připojených dokumentů) je dostupná na adrese: https://geoportal.gov.cz/web/guest/map. Data jsou na geoportálu zveřejněna  rovněž prostřednictvím Web Map Service (WMS) a Web Feature Service (WFS) služby. Tyto služby zprostředkovává VÚV TGM.

V rámci evidence ISVS-VODA jsou data publikována rovněž prostřednictvím Hydroekologického informačního systému VÚV (HEIS VÚV) v prostředí vodohospodářské mapy na adrese: http://heis.vuv.cz/.

Tabulka 3. Počet polygonů OPVZ v kategoriích
Table 3. Number of OPVZ polygons in categories

I po ukončení projektu zůstává funkční jednoduchá prohlížečka ochranných pásem na adrese: http://www.dibavod.cz/ochranna-pasma. Zde je možné zobrazit si i neplatná pásma, neověřená pásma a pásma bez připojeného dokumentu vodoprávního rozhodnutí.

Na stránce s informacemi o projektu www.dibavod.cz/aktualizace-ochrannych-pasem jsou rovněž uvedeny odkazy ke stažení dat (shapefile) z portálů HEIS VÚV a DIBAVOD.

Databázi OPVZ, včetně neověřených pásem, převzalo MZe a použilo ji jako podklad do veřejného registru půdy LPIS.

Problémy

Problémy, na které řešitelský tým narážel během zpracování získaných podkladů, byly již naznačeny v předcházejících kapitolách. Pro získání ucelené představy o náročnosti práce na aktualizaci databází jsou zde hlavní oblasti problémů uvedeny souhrnně:

Datová struktura – data z krajů, případně ORP nejsou jednotně spravována. Proto má každá získaná vrstva jinak sestavenou atributovou tabulku, odlišné principy ukládání polygonů (např. prořezání či překrytí 1. a 2. stupně OPVZ), různý způsob navázání vodoprávních rozhodnutí atd.

Chyby ve vrstvách – jedná se o tzv. topologické chyby, tedy nepřesnosti v prostorových vlastnostech jednotlivých prvků datové sady (polygonů ochranných pásem). Pásma 1. a 2. stupně na sebe nenavazují, překrývají se, pásma 1. stupně nejsou vyříznuta z pásem 2. stupně, pásma 1. stupně v rámci jednoho OPVZ jsou spojeny v tzv. multipart objekt (což způsobí problém např. při zrušení OPVZ jedné ze studní vícezdrojového pásma).

Jiné než topologické chyby ve vrstvách – jde především o překryvy různých zákresů stejných pásem, které byly ve vrstvě ponechány buď chybnou, nebo nedokončenou kontrolou pásem na vodoprávním úřadě.

Vodoprávní rozhodnutí/opatření obecné povahy – velkým problémem je jejich neexistence (nebo nemožnost dohledání). Jedná se například o staré dokumenty, vydané dnes již neexistujícími okresními úřady. Druhou skupinou jsou dokumenty vodoprávních úřadů, které svoji agendu nemají v pořádku, případně nekomunikují. Další problematickou skutečností je formát získaných dokumentů. Jsou často nejednoznačně nebo chybně pojmenovány, rozděleny nebo naopak nelogicky sloučeny. Každý takový soubor bylo nezbytné samostatně prostudovat. Vzhledem k tomu, že tento typ podkladů byl řešen u 134 ORP a některé z obcí mají ve své správě i několik desítek až stovek OPVZ, bylo připojení rozhodnutí k polygonům nesmírně časově náročné.

Mapové podklady – jsou často špatně čitelné, zákresy pásem jsou v mapách malých měřítek, případně grafické podklady zcela chybí.

Vyjednávání s úředníky VPÚ – při kontaktování VPÚ ORP řešitelé často naráželi na neochotu či nepochopení. Úřady, kde pracují starší zaměstnanci bez vztahu k výpočetní technice, často nerozuměli zaslaným tabulkám. V několika případech složitě dohledávali rozhodnutí, která již byla ve VÚV TGM k dispozici (což bylo jasně v tabulce uvedeno). Velmi často pracovníci VPÚ argumentovali neúměrným pracovním zatížením běžnou agendou a tedy nedostatkem času pro zasílání podkladů a řešení sporných pásem. Minimálně u deseti úřadů se během prací na projektu vyměnila osoba, která má agendu OPVZ na starosti. A poměrně často svou práci nástupci nepředala a o projektu neinformovala. Což mělo za následek opětovné vysvětlování, prosby o poskytnutí podkladů a stahování časové ztráty.

Tabulka 4. Počet polygonů OPVN v kategoriích
Table 4. Number of OPVN polygons in categories

Špatná podpora legislativy – souvisí s výše uvedeným tématem. Úředníci v některých případech odmítali spolupracovat, protože byli přesvědčeni, že není jejich povinností evidovat ochranná pásma stanovená před vznikem jejich úřadu. V ČR je zhruba 70 % OPVZ stanoveno před rokem 2002 (nabití právní moci současného vodního zákona), případně 2003 (zrušení okresních úřadů). V současném vodním zákoně č. 254/2001 není způsob nakládání s původními pásmy hygienické ochrany stanovenými podle starší legislativy definován.

Samostatnou podkapitolu by mohly tvořit obsahové a topologické chyby v databázi zanesené při editacích firmou, která data spravovala v roce 2013. V roce 2017 byl řešen nejmarkantnější případ – firma chybně odstranila většinu OPVZ, která ležela pod polygonem OPVN Švihov 3. stupně. Z databáze tak zmizelo zhruba 250 polygonů platných ochranných pásem (viz obr. 23). V místech, kde OPVZ protínal polygon OP3 VN Švihov dokonce firma jednotlivá ochranná pásma polygonem ořízla, a vytvořila tak nesmyslný tvar pásma.

Závěr

Situace v evidenci OPVZ je velmi komplikovaná. Na jedné straně jsou zákonné povinnosti VPÚ ORP (§ 19 a § 20 vodního zákona) evidovat vydaná rozhodnutí a zasílat geometrii Katastrálnímu úřadu (zjednodušeně řečeno). Dále platí vyhlášky č. 252/2013 a č. 414/2013 upravující rozsah evidence (ovšem bez určení pověřeného odborného subjektu, který by údaje do informačního systému veřejné správy vkládal). Na druhé straně žádný předpis neřeší co s ochrannými pásmy stanovenými před účinností stávajícího vodního zákona. A těch je v ČR zhruba 70 %. Úředníci se mění, dokumenty se ztrácejí či jsou uloženy v archivech. Na stranu třetí, i v případě že VPÚ důsledně plní vodoprávní evidenci, neexistuje místo, kde se dokument o stanovení (změně, zrušení) OPVZ spojí s geometrií (zákresem). Výsledek aktivity úřadů tedy není nikde vidět. A na straně čtvrté jsou tu zemědělci, kteří jsou přímo dotčeni výskytem ochranného pásma na jimi obhospodařovaném pozemku. Rovněž veškeré administrativní úkony úředníků (povolení stavby, povolení k nakládání s vodami, zřízení nového zdroje atd.) z logiky věci musí být ovlivněny výskytem OPVZ v daném místě.

Obecně lze konstatovat, že v současné době neexistuje funkční evidence OPVZ ze strany VPÚ ORP. Jsou obce, které mají o OPVZ ve své působnosti přehled. Jsou to ale spíše výjimky a závisí to na konkrétní osobě úředníka VPÚ. Svou vlastní evidenci si vedou odbory územního plánování ORP, kde jsou OPVZ jedním z mnoha územně analytických podkladů. Velmi často odbory ÚP a VPÚ nespolupracují. Další evidenci si pro své potřeby lesního plánování vede Ústav pro hospodářskou úpravu lesa. ÚHUL není subjektem pověřeným k vedení evidence a pokrytí jejich dat v oblastech mimo les nemusí být kompletní. Evidenci OPVZ se věnují samotní oprávnění nebo podniky Povodí. Ani jejich evidence ovšem není nijak zařazena do oficiálního toku dokumentů a informace od nich nemusí být kompletní a správné. Vrstvy OPVZ a OPVN jsou součástí (podkladovou vrstvou) systému Veřejného registru půdy (LPIS), který spravuje MZe a podle kterého Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský kontroluje činnost zemědělských podniků. Chyba v zákresu ochranného pásma může ovlivnit způsob obhospodařování konkrétního půdního bloku, udělení pokut a dotační politiku.

Na přelomu tisíciletí vznikla ve VÚV TGM databáze OPVZ – zákresy pásem s připojenou tabulkou základních informací a v některých případech i dokumentem vodoprávního rozhodnutí v digitální podobě. Zdrojem byly papírové vodohospodářské mapy 1 : 50 000 a papírové dokumenty rozhodnutí z rušených okresních úřadů. V mnoha případech nebyly k dokumentům připojeny mapky, a tak bylo ochranné pásmo zakresleno jen ve formě kolečka uprostřed příslušné obce. V letech 2002–2015 byl VÚV TGM několikrát nárazově pověřen aktualizací vrstvy. Finance přidělené těmto úkolům postačovaly vždy jen na několik měsíců práce, kdy bylo možné vyřešit zhruba desítky konkrétních reklamací. Na systémovou práci prostředky nestačily. V roce 2013 zadalo MŽP zakázku jiné firmě, která v databázi provedla řadu nesmyslných a hlavně chybných změn. V roce 2015 MŽP již poskytlo finanční prostředky na kompletní aktualizaci databáze, neboť situace v evidenci OPVZ byla jednoznačně kritická. Po dokončení tříletého projektu byly v roce 2018 provedeny další editace databáze a aktualizovány desítky pásem.

V letech 2015–2018 se řešitelům podařilo vytvořit dva shapefile obsahující 17 611 polygonů OPVZ a 1 466 polygonů OPVN. Z tohoto počtu je v případě vrstvy OPVZ 14 542 polygonů ověřených, platných a je k nim připojen dokument vodoprávního rozhodnutí/opatření obecné povahy v digitální podobě. Celkem 2 177 polygonů bylo označeno jako ověřeně neplatných. K 308 polygonům, které jsou podle sdělení příslušných VPÚ platné, nebylo možné připojit dokument o stanovení ochranného pásma. Dokumenty jsou buď uloženy v archivech bývalých okresních úřadů, případně byla část dokumentů v minulosti ztracena. Vodoprávní úřad ORP v takovém případě nemá prostředky, jak stanovená OPVZ dohledat. Celkem 584 polygonů se nepodařilo ověřit. VPÚ v těchto případech nereagovaly na dotazy ke konkrétním ochranným pásmům a nezaslaly potřebné podklady pro jejich opravu či kontrolu.

Výsledná databáze OPVZ začala v okamžiku ukončení editačních prací zastarávat. Aby se v budoucnu neopakovala situace složitého vyhledávání podkladů pro aktualizaci, která nyní zaměstnala řadu lidí, je nezbytné nastavit systém dlouhodobé udržitelnosti evidence ochranných pásem. Ministerstvo životního prostředí by mělo pověřit konkrétní subjekt, který převezme úlohu aktualizace databází, ideálně v dlouhodobém horizontu. Je také důležité motivovat vodoprávní úřady ORP k zasílání dokumentů do registru vodoprávní evidence a na katastrální úřad, jak jim ukládá zákon.

V ideálním případě by evidence nejen OPVZ měla být řešena automatizovaným způsobem. V dnešní internetové době by nemělo být složité vybudovat systém propojení evidence dokumentů a zákresů v jednotné geoprostorové databázi. Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka je připraven se takové úlohy ujmout. Jednou z možností, jak zajistit funkčnost systému evidence, je zavést OPVZ jako účelový územní prvek (ÚÚP) v Registru územní identifikace, adres a nemovitostí (RUIAN), což v posledních letech navrhuje Český úřad zeměměřičský a katastrální. Tento způsob ovšem rovněž předpokládá důslednou spolupráci příslušných úřadů a pravděpodobně neřeší problematiku připojení dokumentace k zákresům pásem.

Na základě několikaleté zkušenosti s aktualizací OPVZ a především díky komunikaci s mnoha úřady doporučuje řešitel svolat jednání zástupců MŽP, MZe, Ministerstva pro místní rozvoj ČR, ČÚZK, KÚ, VPÚ ORP atd., které by mohlo napomoci vyřešit, či alespoň posunout problematiku evidence ochranných pásem vodních zdrojů do stavu odpovídajícímu technologii a také potřebám 21. století.

Posted by & filed under Hydrochemie, radioekologie, mikrobiologie, hydrobiologie.

Souhrn

Článek shrnuje výsledky sledování kvality vody ve vybraných profilech Motolského a Litovického potoka, které probíhalo v roce 2018. Sledování bylo zaměřeno na změny obsahu živin (formy dusíku a fosforu), koncentrace chlorofylu-a a na kvalitativní složení společenstva fytoplanktonu a zooplanktonu. Získané výsledky ukázaly horší stav v Litovickém potoce ve srovnání s Motolským potokem jak z hlediska obsahu živin, tak biomasy fytoplanktonu. Kvalita vody v Litovickém potoce je ovlivňována zejména přísunem znečištění ze zemědělsky využívané krajiny, přísunem komunálního znečištění a vodou odtékající z čistíren odpadních vod v povodí potoka.

Obr. 1. Motolský potok, profil Zličín
Fig. 1. Motolský stream, the profile Zličín

Úvod

V průběhu roku 2018 bylo prováděno sledování kvality vody ve vybraných profilech Motolského a Litovického potoka, které jsou významnými (páteřními) vodními toky západní části pražské aglomerace a na jejichž toku jsou využívaná přírodní koupaliště. Zatímco povodí Motolského potoka leží pouze na území hlavního města Prahy, povodí Litovického potoka zasahuje svou horní částí do území Středočeského kraje. Na obou sledovaných potocích se nachází řada rybníků a nádrží, z nichž některé jsou určitým způsobem využívány (rybářství, rekreace), případně mají retenční úlohu.

Obr. 2. Motolský potok, přítok do Mlýnského rybníka
Fig. 2. Motolský stream, inflow to the Mlýnský pond
Obr. 3. Motolský potok, odtok z Mlýnského rybníka
Fig. 3. Motolský stream, outflow from the Mlýnský pond
Obr. 4. Motolský potok, odtok z Pivovarského rybníka
Fig. 4. Motolský stream, outflow from the Pivovarský pond
Obr. 5. Motolský potok, přítok do rybníka R1
Fig. 5. Motolský stream, inflow to the R1 pond
Obr. 6. Motolský potok, odtok z rybníka R3
Fig. 6. Motolský stream, outflow from the R3 pond

Motolský potok (délka toku 9,9 km) pramení v oblasti Zličína, v blízkosti konečné stanice metra. Po krátkém, přibližně kilometrovém, toku otevřeným korytem (obr. 1) vtéká do podzemí, ze kterého se dostává na povrch u Motolského krematoria (obr. 2), kde napájí Mlýnský rybník. V jeho zatrubněné části do něj ústí zprava Větvený potok s retenční nádrží Brouček. Po odtoku z Mlýnského rybníka (obr. 3) pokračuje potok krátkým úsekem volné vody a znovu vtéká do podzemí, kde se dělí na dvě části. Pravá část prochází rybníkem Pivovarský, pokračuje krátkým otevřeným úsekem (obr. 4) a následně se potrubím pod Plzeňskou ulicí dostává na levou stranu, kde se později spojuje s druhou, levou částí. Levá část Motolského potoka podchází Plzeňskou ulici hned po rozdělení toku, částečně volně a částečně podzemím přitéká do soustavy tří propojených motolských rybníků (R1, R2, R3), které napájí (obr. 5).

Obr. 7. Motolský potok, přítok do nádrže Homolka
Fig. 7. Motolský stream, inflow to the Homolka reservoir
Obr. 8. Litovický potok, odtok z rybníka Bašta
Fig. 8. Litovický stream, outflow from the Bašta pond
Obr. 9. Litovický potok, odtok z rybníka Litovický
Fig. 9. Litovický stream, outflow from the Litovický pond
Obr. 10. Litovický potok, přítok do nádrže Strnad
Fig. 10. Litovický stream, inflow to the Strnad reservoir
Obr. 11. Litovický potok, odtok z nádrže Strnad
Fig. 11. Litovický stream, outflow from the Strnad reservoir
Obr. 12. Litovický potok, odtok z nádrže Jiviny
Fig. 12. Litovický stream, outflow from the Jiviny reservoir
Obr. 13. Litovický potok, přítok do rybníka Libocký
Fig. 13. Litovický stream, inflow to the Libocký pond
Obr. 14. Litovický potok, odtok z rybníka Libocký
Fig. 14. Litovický stream, outflow from the Libocký pond

Prostřední rybník R2 je v letním období využíván k rekreaci a koupání jako přírodní koupaliště. Po odtoku z rybníka R3 (obr. 6) pokračuje potok volně korytem, zprava přibírá potok Cibulka, podzemím podchází Plzeňskou ulici a na hranici lesoparku Cibulka vtéká do nově vybudované nádrže Homolka (obr. 7). Z nádrže Homolka odtéká Motolský potok podzemím pod oblastí Košíř a Smíchova a přibližně po čtyřech kilometrech ústí zleva do Vltavy mezi Palackého a Jiráskovým mostem [1].

Tabulka 1. Seznam odběrových míst
Table 1. List of sampling sites

Litovický potok (délka toku 13,3 km), resp. Litovicko-Šárecký potok (celková délka 24,3 km), pramení v oblasti obce Chýně ve Středočeském kraji, v blízkosti západního okraje Prahy. Potok postupně protéká soustavou navazujících rybníků Bašta (obr. 8), Strahovský a Břve, odkud se voda dostává do Litovického rybníka. Rybník Strahovský je intenzivně rybářsky využíván, rybník Břve je využíván k rekreaci. Odtoková voda z Litovického rybníka (obr. 9) pokračuje volným úsekem přes město Hostivice, kde se zleva připojuje Jenečský potok, dále do nádrže Strnad (obr. 10) se zaústěním Zličínského potoka.

Obr. 15. Litovický potok, přítok do nádrže Džbán
Fig. 15. Litovický stream, inflow to the Džbán reservoir
Obr. 16. Litovický potok, odtok z nádrže Džbán
Fig. 16. Litovický stream, outflow from the Džbán reservoir
Obr. 17. Odběrová místa na Motolském potoce
Fig. 17. Sampling sites on the Motolský stream

Po průchodu nádrží Strnad (obr. 11) pokračuje potok do retenční nádrže Jiviny na území Prahy-Ruzyně. Do nádrže přitéká zprava potok Řepský. Po výtoku z nádrže Jiviny (obr. 12) pokračuje potok krátce volným úsekem, následně podzemím prochází pod částí Ruzyně, vynořuje se pod oborou Hvězda a volně přitéká k Libockému rybníku. Část vody z Litovického potoka rybník napájí (obr. 13) a část teče dále obtokovým korytem. Odtok z Libockého rybníka pak ústí zpět do obtoku (obr. 14). Litovický potok následně pokračuje oblastí Liboce a Veleslavína a do nádrže Džbán (obr. 15), z nádrže vytéká v oblasti Divoké Šárky (obr. 16). Poté co protekl Šáreckým údolím jako Litovicko-Šárecký potok ústí zleva do Vltavy v Praze-Podbabě [2].

Lokality a metodika

Vzorky pro sledování kvality vody Motolského a Litovického potoka byly odebírány 1× měsíčně v období březen až listopad roku 2018. Seznam odběrových míst je uveden v tabulce 1, jejich poloha je znázorněna na mapách na obr. 17 (Motolský potok) a obr. 18 (Litovický potok). Podkladové mapy byly převzaty z portálu Mapy.cz.

Obr. 18. Odběrová místa na Litovickém potoce
Fig. 18. Sampling sites on the Litovický stream

Vzorky vody byly odebírány převážně na přítoku a odtoku z rybníků a nádrží. Odběry v terénu doprovázelo in-situ měření fyzikálně-chemických charakteristik kvality vody (teplota, pH, koncentrace rozpuštěného kyslíku, nasycení vody kyslíkem). Laboratorní analýzy vzorků byly zaměřeny na stanovení jednotlivých forem dusíku (N-NH4, N-NO3, N-NO2, N-organický, N-celkový) a fosforu (P-PO4, P-celkový). Hydrobiologické analýzy vzorků zahrnovaly stanovení koncentrace chlorofylu-a jako měřítka biomasy fytoplanktonu a kvalitativní složení společenstva fytoplanktonu a zooplanktonu. Odběry vzorků a následné analýzy byly prováděny standardními postupy podle ČSN ISO [3–8], popř. metodami běžnými v limnologickém výzkumu.

Výsledky a diskuse

Motolský potok

Na obr. 19 jsou znázorněny průměrné a maximální hodnoty koncentrací N-NH4, N-NO3, P-PO4 a P-celk. ve sledovaných profilech Motolského potoka v daném období. Horní úsek toku (profil Zličín) charakterizují nízké průměrné i maximální hodnoty vybraných ukazatelů kvality vody. Výjimkou jsou hodnoty N-NO3, které jsou identické s údaji v následujících profilech.

Obr. 19. Průměrné a maximální hodnoty N-NH4, N-NO3, P-PO4 a P-celk. ve sledovaných profilech na Motolském potoce (sloupec = průměr, trojúhelníček = maximum)
Fig. 19. Mean and maximum values of N-NH4, N-NO3, P-PO4 and P-celk. in the studied profiles on the Motolský stream (column = mean, triangle = maximum)

Hodnoty koncentrací forem dusíku a fosforu jsou v lokalitách pod výstupem toku z podzemí – po odtok z rybníka R2 – vyšší ve srovnání s horním úsekem. V těchto lokalitách se průměrné hodnoty N-NH4 pohybovaly v rozmezí 0,11–0,28 mg.l-1, N-NO3 0,57–3,24 mg.l-1, P-PO4 0,03–0,05 mg.l-1 a P-celk. 0,07–0,10 mg.l-1. Výrazné zvýšení jak průměrných, tak zejména maximálních hodnot koncentrace forem dusíku a fosforu bylo zjištěno na odtoku z rybníka R3. V tomto profilu dosáhla např. maximální koncentrace N-NH4 hodnoty 5,15 mg.l-1 a P-celk. 0,76 mg.l-1. Zjevný pokles hodnot sledovaných ukazatelů kvality vody byl zaznamenán před zaústěním Motolského potoka do podzemního závěrečného úseku (obr. 19).

Změny obsahu chlorofylu-a (měřítko biomasy fytoplanktonu) během vegetační sezony (tj. březen–říjen) jsou pro vybrané profily Motolského potoka graficky znázorněny na obr. 20. V některých termínech hodnoty v grafech chybí.

Obr. 20. Sezonní změny koncentrace chlorofylu-a ve sledovaných profilech Motolského potoka
Fig. 20. Seasonal changes of chlorophyll-a concentration in the studied profiles on the Motolský stream
Obr. 21. Průměrné a maximální hodnoty N-NH4, N-NO3, P-PO4 a P-celk. ve sledovaných profilech Litovického potoka (sloupec = průměr, trojúhelníček = maximum)
Fig. 21. Mean and maximum values of N-NH4, N-NO3, P-PO4 and P-celk. in the studied profiles on the Litovický stream (column = mean, triangle = maximum)

Vzhledem k extrémnímu suchu, nedostatku srážek v průběhu roku 2018 a k nutnosti zajistit podmínky pro rybí obsádku voda z rybníků neodtékala. Hodnoty chlorofylu-a zjištěné na odtocích z rybníků (Mlýnský, R1 a R2) zejména v letním období dokumentují výskyt vysoké biomasy fytoplanktonu ve vlastních rybnících. Rozvoj biomasy fytoplanktonu vedl v rybnících ke vzniku vegetačního zákalu a poklesu průhlednosti vody. Hodnoty průhlednosti vody měřené v rybnících se pohybovaly v rozmezí 0,5–0,8 m. Charakter změn obsahu chlorofylu-a na odtoku z rybníka Pivovarský a z nádrže Homolka se od ostatních profilů liší. Vysoká počáteční koncentrace chlorofylu-a (63,8 µg.l-1) na odtoku z Pivovarského rybníka poklesla na nízkou úroveň, která se udržela do konce vegetační sezony. Důvodem bylo postupné až úplné zarůstání rybníka makrovegetací, zhoršení světelných podmínek ve vodním sloupci omezující rozvoj fytoplanktonu. Nádrž Homolka se v průběhu jarního období teprve plnila vodou. V závěru vegetační sezony byla na odtoku z nádrže zjištěna nejvyšší hodnota biomasy fytoplanktonu (chlorofyl-a 94,1 µg.l-1) ze všech sledovaných lokalit.

Litovický potok

Úroveň živin ve sledovaných profilech Litovického potoka dokumentuje obr. 21, na kterém jsou znázorněny průměrné a maximální hodnoty koncentrací N-NH4, N-NO3, P-PO4 a P-celk. v daném období. Z porovnání rozsahu hodnot v jednotlivých grafech na obr. 1921 je zřejmé, že obsah sledovaných živin je v Litovickém potoce významně vyšší než v Motolském potoce. Především se to týká koncentrací N-NH4, P-PO4 a P-celk. Koncentrace živin v profilech Litovického potoka se postupně zvyšuje od horního úseku toku, odtok z rybníku Bašta, po přítok do nádrže Strnad (v roce 2018 vypuštěná, odstraňování sedimentu – napouštění začalo až v říjnu, přičemž veškerá vzrostlá makrovegetace byla ponechána na místě a opět zaplavena). Kvalita vody je v tomto profilu ovlivněna přísunem vody odtékající z čistírny odpadních vod umístěné pod městem Hostivice. Na přítoku do nádrže Strnad byla zjištěna maximální koncentrace P-celk. 2,8 mg.l-1 a maximální hodnota N-NH4 12,6mg.l-1. V profilech umístěných na úseku toku pod nádrží Strnad se jak průměrné, tak maximální hodnoty forem fosforu a dusíku (s výjimkou N-NH4) udržovaly na nižší úrovni. Průměrné hodnoty N-NH4 se pohybovaly v rozmezí 0,12–1,37mg.l-1, N-NO3 0,61–2,18 mg.l-1, P-PO4 0,19–0,41 mg.l-1 a P-celk. 0,30–0,62 mg.l-1. Reakcí na vysoký obsah živin v ekosystémech povrchových vod, zejména stojatých a pomalu tekoucích, je rozvoj autotrofních organismů. Objevuje se vysoká biomasa mikroskopických sinic a řas nebo dochází ke zvýšenému rozvoji vodních makrofyt.

Změny obsahu chlorofylu-a během vegetační sezony jsou pro vybrané profily Litovického potoka znázorněny na obr. 22. Ve všech profilech, s výjimkou odtoku z rybníků Litovický a Libocký, byly zjištěny vysoké koncentrace chlorofylu-a, které dosahovaly hodnot 250–360 µg.l-1. Průhlednost vody měřená v rybnících nad odtokovými profily byla za těchto podmínek na úrovni 0,30–0,40 m. Nízké hodnoty biomasy fytoplanktonu na odtoku z Litovického rybníka jsou ovlivněny tím, že z rybníka odtéká voda ze spodních vrstev (viz obr. 9), zatímco fytoplankton se vyskytuje především v horní prosvětlené (eufotické) vrstvě vody. Do spodních vrstev se pak fytoplankton dostává sedimentací vesměs odumírajících jedinců. V odtoku z Libockého rybníka byla časně na jaře zjištěna hodnota koncentrace chlorofylu-a 35 µg.l-1, do konce vegetační sezony byl obsah chlorofylu-a velmi nízký (chlorofyl-a 0,6–4,0 µg.l-1). Na jaře a počátkem léta bylo množství fytoplanktonu v Libockém rybníce udržováno na nízké úrovni predačním tlakem přítomného zooplanktonu (viz kapitola zooplankton).

Obr. 22. Sezonní změny koncentrace chlorofylu-a ve sledovaných profilech Litovického potoka
Fig. 22. Seasonal changes of chlorophyll-a concentration in the studied profiles on the Litovický stream

V letním období došlo v rybníce k masovému rozvoji zelené řasy Hydrodictyon reticulatum, která vytvářela rozsáhlé makroskopické sítě zaplňující objem rybníka. Po odumření biomasy této zelené řasy zarostl rybník vegetací makrofyt (Myriophyllum sp., Lemna sp.), viz obr. 23. Za uvedených podmínek nemohl rozvoj fytoplanktonu v rybníce ve větší míře nastat. Vzhledem k značně vysokému obsahu celkového fosforu (průměrná hodnota 0,5 mg.l-1) a chlorofylu-a v profilu Džbán-přítok (až 84,7 µg. l-1) dochází v nádrži, která je využívána ke koupání a rekreaci, k silnému rozvoji fytoplanktonu a v letním období k výskytu vodního květu sinic.

Obr. 23. Libocký rybník s porosty makrofyt (Myriophyllum sp., Lemna sp.)
Fig. 23. Libocký pond with the macrophyte vegetation (Myriophyllum sp., Lemna sp.)

Fytoplankton

Analýza druhového složení fytoplanktonu profilů Motolského a Litovického potoka byla zaměřena především na období s výskytem vysoké biomasy řas. Struktura společenstva fytoplanktonu byla velmi pestrá, charakteristická přítomností velkého množství taxonů, zejména zelených řas (Chlorophyceae). Ze skupiny kokálních zelených řas se vyskytovaly druhy rodů Aktinastrum, Coelastrum, Crucigenia, Crucigeniella, Desmodesmus, Dictyosphaerium, Monoraphidium, Oocystis, Pediastrum, Planktosphaeria, Scenedesmus, Tetraedron, Terastrum. Zelení bičíkovci byli zastoupeni druhy rodů Chlamydomonas, Pandorina, Phacotus, Pteromonas. Vodní květ, tvořený kokální sinicí Microcystis aeruginosa, byl v průběhu sledování zaznamenán na rybníce Břve a nádrži Džbán. Uvedené kvalitativní složení fytoplanktonu je charakteristické pro ekosystémy rybníků.

Zooplankton

Druhové složení zooplanktonu vybraných rybníků a nádrží v povodí Motolského a Litovického potoka bylo orientačně sledováno v červenci a říjnu. Analyzovány byly vzorky odebrané z rybníků Mlýnský, Pivovarský, R1, R3 a nádrže Homolka na Motolském potoce a z rybníků Bašta, Strahovský, Břve, Litovický, Libocký a nádrží Jiviny a Džbán na Litovickém potoce.

Složení zooplanktonu ve sledovaných lokalitách indikuje vysokou rybí obsádku – společenstvo je tvořeno výhradně drobnými zástupci, kteří odolávají predačnímu tlaku ryb.

Sledované nádrže lze podle převažujícího složení zooplanktonu rozdělit do několika skupin:

  • s dominancí vířníků (Rotifera): většinou rod Keratella (především K. quadrata, K. cochlearis), Brachionus (B. calyciflorus, B. urceolaris), Asplanchna priodonta; v některých navíc Polyarthra dolichoptera, Filinia longiseta, Synchaeta sp.: Mlýnský rybník, rybník Bašta, nádrž Homolka;
  • s dominancí klanonožců (Copepoda): především drobní zástupci: Microcyclops bicolor, Cyclops strenuus, Paracyclops sp., Thermocyclops sp., méně – zvláště v jarním období – Eudiaptomus gracilis; ve všech lokalitách se trvale vyskytují kopepoditová a naupliová stadia: rybníky Pivovarský, Břve, Strahovský a nádrž Jiviny;
  • s dominancí drobných perlooček (Cladocera): především Bosmina longirostris, Daphnia galeata, Ceriodaphnia sp.: rybníky R1, R3 a Litovický, nádrž Džbán.

Výjimkou ve složení společenstva zooplanktonu byl Libocký rybník. Ačkoliv jde o obhospodařovaný rybářský revír, v jarním a časně letním období rybník vykazoval stadium „čisté vody“, pro které je charakteristický výskyt velkých perlooček. V případě Libockého rybníka byla dominantním druhem perloočka Daphnia magna. Po rozkladu enormní biomasy zástupců mikro- i makroflory, která se vyskytovala v rybníce v letním období (obr. 23), byli v říjnovém zooplanktonu zjištěni už jen drobní zástupci (především Rotifera, Eudiaptomus gracilis, kopepoditová a naupliová stadia, Bosmina longirostris, Ceriodaphnia sp.).

Závěr

Výsledky sledování kvality vody Motolského a Litovického potoka, které probíhalo v teplotně výrazně nadprůměrném a srážkově chudém roce 2018, dokumentují horší stav v Litovickém potoce jak z hlediska obsahu sledovaných živin, tak přítomnosti vysoké biomasy fytoplanktonu. Hlavní důvody tohoto stavu lze spatřit v odlišném charakteru povodí obou potoků. Na rozdíl od relativně malého povodí Motolského potoka je povodí Litovického potoka rozsáhlejší, zahrnuje zemědělsky využívanou krajinu, potok protéká oblastí s větším počtem lidských sídel rozptýlených v povodí. Lze tak předpokládat přísun znečištěných povrchových vod i komunálního znečištění drobnějšími toky v povodí (potoky Jenečský, Zličínský, Řepský). Do Litovického potoka ústí také odtok z čistírny odpadních vod pod městem Hostivice. Na kvalitu vody v potoce má vliv intenzivní rybářské využití rybníků na horním úseku toku. Také přítomnost, v řadě případů, extrémní biomasy fytoplanktonu zpětně ovlivňuje kvalitu vody, zejména kyslíkové poměry, a přispívá k organickému zatížení.

Poděkování

Příspěvek vznikl za podpory projektu CZ.07.1.02/0.0/0.0/16_040/0000382 Rekreační potenciál vody v Praze – stav a výhledy řešeného v rámci operačního programu Praha – Pól růstu II.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

V červnu 2019 bude na Den Dunaje zahájena největší mezinárodní říční expedice roku – Společný průzkum Dunaje 4 (Joint Danube Survey 4, JDS4) ve 13 zemích v povodí Dunaje včetně České republiky.

Hlavním účelem společných průzkumů Dunaje je zajistit spolehlivé a vzájemně porovnatelné informace o vybraných ukazatelích kvality vody a stavu ekosystémů řeky Dunaje včetně jeho hlavních přítoků v krátkém časovém období. Tři společné dunajské průzkumy se již uskutečnily v letech 2001, 2007 a 2013. Vlastní průběh JDS koordinuje sekretariát Mezinárodní komise pro ochranu Dunaje (MKOD). V roce 2007 obdržela komise ocenění v australském Brisbane za nejlepší management povodí: 2007 Thiess International Riverprize.

Obr. 1. Společný průzkum Dunaje 2 byl nejrozsáhlejší expedicí ze všech tří realizovaných průzkumů Dunaje; výzkumná plavidla byla využita v JDS1, 2 a 3

Spolupráce při ochraně povodí řeky Dunaje představuje jednu z největších mezinárodních aktivit v ochraně vod. Spolupráce byla zahájena v osmdesátých letech formou Deklarace podepsané v Bukurešti, ale týkala se pouze řeky Dunaje. Na podnět Evropských společenství zahájil v roce 1992 činnost Environmentální program Dunaje podporovaný z mezinárodních zdrojů, který zahrnoval celé povodí Dunaje včetně jeho přítoků, a současně byla zahájena příprava dokumentu Úmluva o spolupráci pro ochranu a únosné využívání Dunaje (1998). Pro naplňování cílů Úmluvy byla založena Mezinárodní komise pro ochranu Dunaje (MKOD), viz www.icpdr.org/main/, která se zavázala k plnění úkolů souvisejících s implementací směrnice 2000/60/ES, ustavující rámec pro činnost Společenství v oblasti vodní politiky (RS o vodě) v celém povodí Dunaje.

Monitoring jakosti vody byl zahájen v roce 1992 a navázal na historické sledování. Byla založena monitorovací síť v celém povodí nazvaná Mezinárodní monitorovací síť povodí Dunaje (TransNational Monitoring Network, TNMN). Od roku 1996 jsou výsledky pravidelně publikovány v ročenkách jakosti (TNMN Yearbooks) na webových stránkách MKOD (viz www.icpdr.org/main/publications/tnmn-yearbooks) a jejich cílem je poskytnout vyvážený pohled na stav znečištění vod a dlouhodobé trendy v kvalitě včetně stanovení míry zatížení jednotlivých významných řek v povodí Dunaje. Data do databáze TNMN jsou poskytována smluvními stranami MKOD a rozsah monitoringu je ovlivněn
možnostmi členských zemí a jejich laboratorním vybavením.

Vedle hlavního účelu společných průzkumů Dunaje, kterým je vytváření spolehlivých a vzájemně porovnatelných dat o kvalitě vody v povodí v rozsahu odlišujícím se od dat v TNMN databázi, umožňují vzájemnou úzkou spoluprací mezi týmy a dalším vzděláváním harmonizovat národní monitorovací přístupy a postupy v souladu s RS o vodě. JDS napomáhá vládám zemí v povodí Dunaje implementovat Úmluvu o spolupráci pro ochranu a únosné využívání Dunaje a naplňovat požadavky RS o vodě. Závěry JDS umožňují rozhodovat o opatřeních v oblasti životního prostředí. Expedice JDS jsou příkladem efektivní mezinárodní spolupráce všech podunajských zemí, počínaje Německem a konče Rumunskem, zahrnující jak členské, tak i nečlenské státy Evropské unie.

Obr. 2. Profil Morava-Lanžhot byl sledován v rámci JDS2 a byl také zařazen mezi lokality, kde bude probíhat průzkum v rámci JDS4

Ve čtvrtém společném průzkumu Dunaje (JDS4) dochází oproti předchozím společným průzkumům ke změně konceptu. Nebude využíváno hlavní průzkumné plavidlo Argus (obr. 1) včetně dalších dvou doprovodných lodí a většinu vzorkovacích prací provedou proškolené národní týmy pod vedením mezinárodního týmu odborných expertů, kteří celou akci metodicky povedou a ve spolupráci s národními týmy vyhodnotí výsledky. Vzorkování bude zahrnovat čtyři různé matrice – povrchovou vodu, sedimenty, plaveniny a jednotlivé složky bioty (fytobentos, fytoplankton, zooplankton, makrozoobentos a ryby) – každou s vlastním seznamem parametrů ke stanovení. Speciální monitoring (např. e-DNA analýzy či mikrobiologický monitoring) provedou speciální mezinárodní týmy. Do JDS4 budou znovu zahrnuty kromě Dunaje i významné přítoky Dunaje shodně jako během JDS2. Společný průzkum Dunaje 4 si vytyčil tyto následující tři hlavní cíle:

  1. získat data pro ukazatele, které obvykle nejsou monitorovány a analyzovány v programech monitoringu;
  2. shromáždit informace o environmentálních proměnných a vodních organismech ve formátu, který je snadno porovnatelný mezi jednotlivými regiony a zeměmi;
  3. zvýšit veřejné povědomí o stavu a kvalitě podunajských vod a o pokračujícím úsilí v ochraně a obnově říčních ekosystémů.

Výsledky JDS4 podpoří přípravu 3. mezinárodních plánů povodí Dunaje (2021), screening rozšíření invazních nepůvodních druhů, harmonizaci vzorkovacích metod biologických složek kvality používaných v různých podunajských zemích, identifikaci specifických znečišťujících a emergentních látek v povodí Dunaje, průzkum kvality sedimentů, hydromorfologické hodnocení, screen-
ing kvality poříčních podzemních vod, testování nových metod (např. využití e-DNA analýz vody a DNA analýzy vzorků bioty, vzorkování mikroplastů v povrchových vodách a jejich analýza), specifické výzkumy (zooplankton, mikrobiální analýzy, izotopy, ekotoxikologie aj.). Získaná data umožní také zajímavé porovnání vývoje kvality a stavu vod a jejich společenstev v dlouhodobém horizontu.

Obr. 3. Profil Dyje-Pohansko

Účast a koordinaci prací na národní úrovni zajišťuje Odbor ochrany vod Ministerstva životního prostředí prostřednictvím národního koordinátora a pracovníků Výzkumného ústavu vodohospodářského T. G. Masaryka, v. v. i. Průzkum bude na našem území prováděn na dvou říčních profilech, Morava-Lanžhot a Dyje-Pohansko (obr. 2 a 3), v místech, kde hlavní moravské řeky opouští ČR.

 

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Již je to celý rok, co jste se stal ředitelem Výzkumného ústavu vodohospodářského. Jak byste svůj rok v ústavu zhodnotil, splnil Vaše očekávání?

Je téměř neuvěřitelné, že jsem v ústavu již celý rok. Nevím, zda to uteklo tak rychle jen mně, ale já mám pocit, že jsem se ještě nestačil pořádně zabydlet. Zejména zpočátku, kdy jsem se musel seznamovat s řadou postupů a zvyklostí, které jsou specifické jen pro výzkumné ústavy, a nelze se na ně připravit dopředu, to bylo velmi hektické období. Vlastně to svým způsobem trvá dosud.

Zhodnocení mého působení by si zasloužilo srovnání s předchozími roky, které já mohu udělat jen stěží, takže otázka by asi měla být položena spíše našim zaměstnancům. Ústav v minulých letech procházel složitými obdobími, která zaměstnanci a předchozí vedení úspěšně zvládli. Z tohoto pohledu jsem měl situaci rozhodně jednodušší. Jednotka prověřená bojem je také zcela jistě stabilnější než skupinka rekrutů, byť by měli výborné školení a vysoké nasazení. Získané sebevědomí je pak velmi potřebné v prosazování se ve velmi konkurenčním národním i nadnárodním vědeckém prostředí.

Jedno subjektivní srovnání prvního roku svého působení jsem však již udělal. Na konci minulého roku jsem pro Radu ústavu provedl srovnání svých představ a cílů, které jsem presentoval při výběrovém řízení, se skutečností. Mám velmi dobrý pocit, že většinu z nich se daří postupně plnit, i když samozřejmě narážím na situace, kdy splnění mých představ bude vyžadovat podstatně více času, než jsem původně předpokládal. Mezi ně patří výzkum v oblasti odpadového hospodářství, větší účast v evropských projektech nebo plnohodnotné obchodní a marketingové oddělení. Existuje i několik vizí, které se mi nepodaří realizovat asi nikdy.

Na co jsem však velmi hrdý, je modernizace řízení projektů, kdy jsme založili oddělení pro přípravu a řízení projektů, obměňujeme interní výpočetní systémy a budujeme prostředí, které umožní výzkumným pracovníkům mít více prostoru pro výzkum a vědu, já to označuji souhrnným výrazem – bádání. Mám obrovské štěstí, že tuto myšlenku se mnou sdílí nejen celé vedení, ale potřebu změny většinou vnímají i samotní výzkumní pracovníci.

 

Dříve jste pracoval na ředitelství České inspekce životního prostředí, která je také jednou z resortních organizací MŽP. Pomohla Vám tato zkušenost při vedení VÚV TGM?

Práce na inspekci byla pro mne životním zlomem. V předchozích zaměstnáních jsem vždy pracoval v soukromých společnostech, kde byl hlavním kritériem zisk, kterému se podřizovalo vše. Pokud byl pracovník úspěšný, tak se mu otevíraly možnosti osobního růstu, získávání podpory pro vlastní činnost, ale rostlo i očekávání managementu a docházelo k negativnímu prolínání firemního a osobního života. Já jsem měl to velké štěstí, že jsem měl výsledky, které mne katapultovaly do vedení velkých nadnárodních společností. Inspekce však měla zcela jiný cíl, a tím byla kontrola dodržování zákonů a nekompromisní jednání v případě, že zákony dodrženy nebyly. ČIŽP je správní úřad, takže i řízení organizace je náročnější na dodržování předpisů a postupů. Především role ředitele oblastního inspektorátu pro Prahu a Středočeský kraj, kdy jsem měl blízko k aktivní činnosti inspektorů a případům, jež řešili, mi dala přehled nejen o vlastní problematice ochrany životního prostředí, včetně ochrany vod, ale i o tom, jak důležité je předpisy a zákony znát a jejich dodržování vyžadovat.

Resort životního prostředí je velmi široký a specifický. Asi v žádném jiném resortu není tolik zaměstnanců, kteří svoje působení nevnímají jako obyčejné zaměstnání, ale jako přínos společnosti nebo, lépe řečeno, jako poslání. To jsem si uvědomil již na inspekci životního prostředí a potvrdilo se mi to i při setkávání s jinými resortními organizacemi, včetně úředníků na ministerstvu. Nebylo to rozdílné ani při mé návštěvě VÚV TGM, kdy jsem měl možnost se v rámci VIP dne seznámit s klíčovými odděleními a popovídat si se zaměstnanci. V té době mne však vůbec nenapadlo, že se svým technickým zaměřením budu mít možnost v ústavu někdy pracovat, neřkuli jej vést.

Inspekce mi, kromě odborné a legislativní průpravy, dala možnost se seznámit s provozem ministerstva životního prostředí. Jako zástupce ředitele inspekce zodpovědný za ekonomiku, ICT, služební zákon, právní služby, prostě veškeré zázemí inspekce, jsem byl v pravidelném kontaktu s ministerstvem, a měl tak neocenitelnou možnost porozumět, co se od resortních organizací očekává a proč, což bylo a stále je jak pro mne, tak i pro ústav velmi důležité. Krátce se tedy dá shrnout, že inspekce životního prostředí mi dala základy pro působení ve stávající pozici.

 

Kvantitativnímu hodnocení vodních zdrojů byla v posledních letech věnována značná pozornost, jaký je ale Váš názor na doposud poněkud opomíjenou kvalitativní složku a jakost vody v souvislosti se suchem?

Změny klimatu a extrémy počasí jsou něco, s čím se musíme naučit žít. To neznamená se jim podřídit, ale hledat řešení, abychom si mohli svůj způsob života zachovat. V posledních pěti letech jsme si prošli několika úrovněmi sucha a právě teď máme stále sucho hydrologické, a to i přesto, že tato zima se bude pravděpodobně řadit mezi ty srážkově průměrné. Hydrologické sucho pak znamená nízkou hladinu podzemní vody, a to ovlivňuje množství vody v tocích. Na hlavních tocích sice máme přehrady, které nám mohou minimální zůstatkové průtoky navyšovat, ale i přesto byla minulý rok většina průtoků zhruba o třetinu pod normálem. To logicky znamená, že veškeré nečistoty vypouštěné do řek budou více koncentrované. Protože vodu z řek využíváme k zavlažování i k výrobě pitné vody, tak kvalitě musíme věnovat patřičnou pozornost. Základem je dobrý monitoring, čištění odpadních vod a samozřejmě i dobré technologie pro výrobu pitné vody. Na to vše již máme potřebné technologie, ale pořád je to o výkonnosti a ceně. O všech těchto aspektech však mohou lépe pohovořit naši zaměstnanci, kteří se problematikou cíleně zabývají.

 

Domníváte se, že čerstvě spuštěný systém předpovědi vodohospodářské bilance HAMR, na jehož vývoji se VÚV TGM spolupodílí, může mít skutečně vliv na racionálnější hospodaření s vodními zdroji v ČR?

V systém HAMR a jeho budoucnost mám velkou důvěru. Na rozdíl od jiných systémů, které se tváří podobně, má jednu velikou výhodu. Podařilo se propojit a licenčně zajistit aktuální i historická data od různých poskytovatelů a ta zkombinovat. HAMR je sice stále na začátku, ale již nyní umožňuje analyzovat sucho z pohledů, které jiné systémy neumějí. Budoucí verze by měly disponovat širší datovou základnou i novými funkcemi a měly by být schopny předpovídat sucho až na dva měsíce dopředu. HAMR bude navíc umožňovat simulace pro analýzu plánovaných opatření, takže by se měl stát cenným pomocníkem jak pro vodohospodáře, tak i pro místní samosprávu, jež bude potřebovat údaje pro svá rozhodování ohledně vyhlašování lokálních opatření při boji proti suchu. Jsem si tedy jist, že na hospodaření s vodními zdroji to vliv mít bude, ale to, zda budou rozhodnutí racionální, bude stále záležet na lidech, kteří výsledky budou využívat.

 

 

Jak vidíte Vaše působení v Národní koalici pro boj se suchem? Domníváte se, že tato koalice může zásadně změnit strategii ČR boje proti suchu?

Národní koalice pro boj se suchem je, podobně jako HAMR, unikátní v propojování znalostí z různých zdrojů. Nejsou to však data, ale zkušenosti a aktivity. Národní koalice se skládá ze zástupců několika ministerstev, univerzit, sdružení, spolků, ale také vědců a výzkumníků, kteří se vodou a suchem zabývají. Dochází tak k synchronizaci činností a společnému zacílení na ta nejlepší řešení. Z národní koalice vychází tzv. národní klastr, který sdružuje především vědce a výzkumníky. Klastr je podstatně menší než koalice, a tím umožňuje dynamická hledání řešení, která pak mohou být koalici předložena. Dalo by se v dnešní terminologii říci, že klastr je inkubátor nápadů. Je pro nás skutečně ctí, že jsme zastoupeni v obou uskupeních a jsme respektovaným a velmi aktivním členem.

Tím, že je sdružení dobrovolné, se eliminují neaktivní členové a zůstávají jen ti, jež mají skutečný zájem řešení hledat, navrhovat a realizovat. Naprosto klíčová je však podpora ministerstev, osobně ministrů a dokonce i premiéra. Věřím tedy, že koalice strategii pro boj proti suchu může změnit, dokonce se předpokládá, že by ji měla přímo vytvářet.

 

Kam by se podle Vás měl VÚV TGM ubírat a jaké jsou Vaše cíle a plány do budoucna?

Nejtěžší otázka přichází vždy nakonec. Během pohovoru při výběrovém řízení na pozici ředitele jsem byl dotázán, jak se vypořádám se situací, když bude po mně vyžadováno odborné stanovisko k problematice, kterou neznám. Moje odpověď byla, že se pokusím řídit zdravým rozumem a jednoduše se našich expertů zeptám. A tato chvíle právě nastala. Shodou okolností totiž dokončujeme diskuse o dlouhodobé strategii se všemi vedoucími v jednotlivých útvarech. Byl jsem až zaskočen rozsahem témat, která by se v dlouhodobém horizontu mohla či měla řešit, a zájmem zúčastněných se na hledání řešení podílet. Některé debaty nám bez jakékoli přestávky trvaly i více než pět hodin, takže jsem řadu svých představ a předpokladů musel upravit, přesto se však mé základní plány nezměnily. Jsou to zviditelnění ústavu v národním, ale i evropském kontextu, vytvoření takového zázemí a podmínek pro výzkumníky, aby byli spokojeni a mohli nerušeně bádat, a nakonec být spolehlivým partnerem pro státní správu a místní samosprávu.

Náš ústav tento rok slaví 100 let existence, mám tedy ještě neskromné přání učinit vše, aby své místo ve společnosti byl schopen obhájit i v dalším století. To je však úkolem nejen pro mne, ale i pro všechny stávající a budoucí zaměstnance.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Česko-dánské dny vody 2019 přispěly k rozvoji další spolupráce mezi českými a dánskými institucemi a firmami. Těchto dní probíhajících od 18. do 20. března se zúčastnili zástupci devíti dánských firem společně s představitelem Skupiny dánské vodárenské technologie (Danish Water Technology Group) sdružující více než 600 dánských společností, které nabízí řešení v oblasti vodního hospodářství. Setkali se s představiteli českých veřejných institucí a firem v Praze a prezentovali své produkty a služby na konferenci v Mladé Boleslavi a v Plzni, které otevřel dánský velvyslanec Ole Frijs-Madsen.

Během pracovního setkání s českými odborníky zmínil Pavel Punčochář z Ministerstva zemědělství a ze Stálé komise Senátu VODA-SUCHO, že spolupráce mezi Českem a Dánskem fungovala už v 90. letech, kdy Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka navštívil Dánsko. Tehdejší ředitel DHI pan Soeronsen umožnil ústavu používat bezplatně program MIKE 11. Tento program modeluje například tok a úroveň hladiny řek, kvalitu vody či pohyb sedimentů v řekách.

Od 90. let se témata vzájemného dialogu změnila. Dnes Dánové a Češi otevírají otázky udržitelného rozvoje, dopadů sucha a snaží se dále vyvíjet nové postupy, které snižují spotřebu vody a energií a přistupují šetrněji k životnímu prostředí, ale i k financím. Poptávka po řešeních s nižší spotřebou vody roste zejména ve firmách čelících nedostatku vody a suchu a také zpřísnění regulace o odběru vody z řek.

Dánská strana prezentovala v průběhu Česko-dánských dní vody řešení v podobě čistíren odpadních vod s minimální ztrátou vody a spotřebou chemie, energeticky a nákladově efektivních frekvenčních měničů, vodních pokryvů zabraňujících nežádoucímu vypařování či šíření zápachu a řas, izolovaných vodoměrných šachet a inteligentních vodoměrů optimalizujících spotřebu energie a vody, tepelných výměníků, čerpadel a informačních technologií umožňující návrh postupů minimalizující ztráty vody. Mezi devíti dánskými firmami byly i čtyři společnosti, které mají pobočky přímo v České republice. Podrobné profily firem a jejich krátké prezentace jsou k dispozici na webu Velvyslanectví Dánského království.

Česká strana představila největší výzvy v oblasti vodního hospodářství. Mezi ně řadí sucho, kvalitu vody a přítomnost mikropolutantů, kalové hospodářství, opětovné použití vody, ale také ceny vody, na jejichž zvyšování společnost reaguje velmi citlivě. Česko-dánské dny vody podpořili primátoři Martin Baxa z Plzně a Raduan Nwelati z Mladé Boleslavi, dále také Svaz chemického průmyslu a Potravinářská komora, kteří zastupují společně s energetickým průmyslem obory, které jsou suchem nejvíce zasaženy.

Součástí programu byla také návštěva Pilsner Urquell a osobní setkání s panem Vladimírem Šťovíčkem, vedoucím energetiky v Plzeňském prazdroji.

Česko-dánské dny vody 2019 sice letos skončily, ale spolupráce mezi našimi dvěma zeměmi ne. Dánské velvyslanectví připravuje další návštěvy a diskuse o vodě s dalšími českými společnostmi. Skupina dánské vodárenské technologie diskutovala možnosti návštěvy Dánska pro zástupce českých společností s cílem objevit další efektivní řešení, která jim pomohou vyrovnat se s nedostatkem vody. Máte-li předběžně zájem o dánská vodárenská řešení, neváhejte se na dánské velvyslanectví obrátit.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Úvod

Běžná historie či archeologie je v současnosti sice značně vyspělým oborem, který již dávno překonal v průběhu dvacátého století své původní, spíše jen humanitní, zaměření – při hlubším seznámení s řadou publikovaných příspěvků či monografií však lze shledat určitý deficit ve vazbě na poměrně nedávné poznatky z oblasti historie změn klimatu. Jde především o zohlednění mnohdy velmi překotně geograficky se měnící hranice pevniny v návaznosti na značný vzestup hladin oceánů v průběhu přibližně posledních 15 000 let. Nelze též opomenout výjimečně náhlé změny teplot v průběhu mladšího dryasu – ještě před nástupem vlastního holocénu.

Pozitivní změna klimatu, která nastala před asi 15 000 lety a její dopad na tehdejší kulturu lovců a sběračů – hladina oceánů

Teplotní změny jsou na Zemi způsobeny jak vlivy vnitřními, tak vnějšími. Pokud jde o druhé jmenované, lze zmínit především astronomické cykly. Jde o tzv. precesi zemské osy s cyklem 26 000 let1, změnu náklonu zemské osy2 s cyklem 41 000 let3 a změny tvaru dráhy Země kolem Slunce (více ekliptické či více kruhové) s cyklem asi 100 000 let4 a asi 400 000 let5. Jako další důležitý faktor můžeme jmenovat časovou proměnlivost hodnoty tzv. sluneční konstanty6. Uvedené první tři faktory vytváří rozdíly v toku sluneční energie na příslušný čtverečný metr u vyšších zeměpisných šířek, což způsobuje vznik (či ústup) zalednění – následně pak i příslušnou periodu glaciálu či interglaciálu. Na základě podrobné astronomické analýzy a složitých matematických výpočtů se podařilo bělehradskému profesorovi matematiky a astronomie Milutinovi Milankovičovi (1879–1958) sestrojit graf oslunění severní polokoule pro zeměpisnou šířku 65°. Z něho vyplynulo, že vnitrozemské zalednění vzniká při sníženém toku sluneční energie na jednotku plochy v letním období7. I nadále však existují různé obtíže při prokazování některých částí uvedené teorie – cyklus excentricity, který se opakuje každých cca 100 000 let, by měl mít podle Milankovičovy teorie mnohem menší dopad než cyklus precese a sklonu osy. Poslední doby ledové ale mají spíše „kvaziperiodu“ 100 000 let8. Tento ryze teoretický úvodní odstavec zde uvádíme pouze s ohledem na hlubší zájem případného čtenáře, který by se této ryze teoretické vědecké oblasti chtěl podrobně věnovat (spolu s příslušnými odkazy na literaturu)9.

Při zpracování tohoto příspěvku bylo pro nás důležité si především uvědomit to, že doby ledové se vyskytují přibližně jedenkrát za 100 000 let. V současnosti se nacházíme v tzv. době meziledové (interglaciálu), která je vždy mnohem kratší než doba ledová. Běžně se uvádí, že současný interglaciál nastal přibližně před 11 700 lety10 (BP)11. K velmi pozitivním klimatickým změnám docházelo na Blízkém východě (rovněž v celém geografickém prostoru severní zemské polokoule) již mnohem dříve. Oteplení lze zaznamenat již v nejstarším dryasu (před celkem krátkou periodou ochlazení ve starším dryasu) – výraznější pak přibližně od roku 15 000 BP. Dochází k nárůstu zalesnění – na Blízkém východě se hojně vyskytovaly duby, pistácie, mandlovníky a hrušně. Tyto změny měly za následek též zvýšený výskyt jedlých plodin ve stepi12. Po roce 16 500 BP vyrábějí existující kultury od Eufratu po Sinajskou poušť postupně kamenné nástroje stejného tvaru a stejným pracovním postupem. Roste i počet jedinců homo sapiens sapiens v příslušných skupinách a díky evidentní existenci vzájemné komunikace lze rovněž shledat značnou uniformitu kultury u tehdejší populace v geografickém prostoru Blízkého východu.

K dalším pozitivním změnám došlo ve středním dryasu (Alleröd) v období 13 900–12 900 BP. Teplota na severní polokouli byla přibližně stejná jako v současnosti. Tato časová perioda se též nazývá Allerödská oscilace13. S ohledem na dřívější způsoby osídlení se jedná o velmi zajímavou etapu. Homo sapiens sapiens již zakládal stálá kultovní místa, kam se lovci a sběrači doby kamenné pravidelně vraceli14. Ke konci uvedené oscilace se podařilo identifikovat dokonce i pevná lidská obydlí. Tehdejší kultura v prostoru Blízkého východu se běžně označuje jako natúfienská15 – či též natufiánská16. Ta bývá lokalizována do oblasti dnešního východního pobřeží Středozemního moře. Klimatické podmínky byly velmi výhodné – existoval dostatek lovné zvěře a dalo se snadno sklízet divoké obilí. Na Blízkém východě se vyskytovaly, v tomto poměrně vlhkém období, rozsáhlé dubové lesy. Zrna divokého obilí se, podle archeologických vykopávek, již drtila za pomoci mlýnských kamenů. Podle všech (do dnešní doby zrealizovaných) průzkumů lze tuto kulturu označit za první známou lidskou komunitu, která jednoznačně budovala pouze stálá sídliště. Postupně se též rozšířila daleko za zalesněné hranice oblasti nalézající se u Středozemního moře. Charakteristické srpkovité mikrolity se nalézají všude na Blízkém východě – od pouští Arabského poloostrova až po břehy Eufratu17. Autor tohoto příspěvku se domnívá, že by je bylo možné nalézt (samozřejmě velmi obtížně) i pod současnou hladinou Rudého moře (viz níže).

Mimo oblast vlastní natufiánské kultury (především v Palestině) lze nalézt stopy po vyspělých kulturách z období 14 300–12 800 BP i na březích Eufratu. Zajímavé poznatky byly získány z lokality Abú Hurajry. Zdejší lovci a sběrači lovili v sezoně gazely a obhospodařovali „zahrádky“ z divoce rostoucích druhů rostlin18. Obdobné poznatky byly získány při vykopávkách u Ajn Malláhy. Příznivé podmínky v té době umožnily lidem opustit kočovný způsob života. Podle kosterních pozůstatků lze dovodit, že natufiánci se těšili poměrně dobrému zdraví19. Co je navíc velmi zajímavé, je to, že mezi jednotlivými lidskými skupinami zjevně nedocházelo k žádným konfliktům – jako až později u prvních zemědělců.

S ohledem na příznivé klimatické poměry v té době počet obyvatelstva neustále rostl. V kočovných paleolitických skupinách existovala přirozená regulace počtu jedinců. Porody se zde uskutečňovaly v delších intervalech (tří až čtyř let) s ohledem na tu skutečnost, že matka není schopna přenášet na jinou lokalitu více než jedno dítě20. Při usedlém způsobu života se naopak počet dětí radikálně zvětšil – tím i došlo ke značné populační explozi. Nové vesnice v natufiánském období asi většinou vznikaly tak, že se vždy menší skupina z původní vesnice vydala hledat novou. To ovšem časem způsobilo pravděpodobně určitý nedostatek potravy pro všechny, na Blízkém východě se vyskytující, lidské skupiny. Situace se pak radikálně zhoršila až později (po roce 12 900 BP) v souvislosti s náhlým a výrazným ochlazením, které nastalo v mladším dryasu (viz podrobněji níže).

Hladina oceánů po předcházejícím dlouhotrvajícím pleistocénu byla proti současnosti k datu 14 000 BP níž přibližně o 120 m. Postupně se její úroveň částečně zdvihala do období mladšího dryasu (12 900–11 700 BP)21, kdy došlo k opětovnému návratu výrazného ochlazení (viz obr. 1).

Obr. 1. Změny teploty za posledních 17 000 let (převzato z: https://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Younger_Dryas_and_Air_Temperature_Changes.jpg)

Náhlé a výrazné ochlazení v mladším dryasu před 12 900 lety

V časovém rozmezí mladšího dryasu 12 900–11 700 BP došlo nejen k ochlazení – z podrobných analýz je zřejmé, že tuto klimatickou změnu doprovázelo i značné sucho. Co způsobilo uvedenou poměrně neobvyklou situaci? Teorií je více – zmíníme se o nich jen krátce s ohledem na tu okolnost, že v rámci celkové koncepce tohoto příspěvku je důležitý především její následek (související sucho totiž způsobilo s největší pravděpodobností migraci natufiánců nejen směrem na západ, též asi i na jih). Jmenujme jen dvě hypotézy. První z nich uvažuje s vulkánem (tzv. erupční hypotéza) existujícím pod hladinou současného západoněmeckého jezera Laacher See22 (v regionu Eifel nedaleko od Rýna). I v dnešní době zde existuje vulkán, ze kterého stále stoupá magma. Jde o největší vulkanickou oblast ve střední Evropě – také nejmladší. Před zhruba 13 000 lety zde mohla nastat mimořádná erupce. Druhou možností je hypotéza o kosmickém dopadu většího asteroidu. V listopadu 2018 vyšla nová studie týmu profesora Kurta Kjæra z Kodaňské univerzity. Zdá se, že byl nalezen důkaz o skutečně významném impaktu asteroidu. Pod ledem Grónska byl identifikován kráter, který by mohl být zhruba stejně starého data jako ochlazení v mladším dryasu. Uvedenou domněnku však bude muset ještě potvrdit expedice, která datování určí přímo na místě.

O poměrně velké populační explozi natufiánců jsme se již výše zmínili v souvislosti s obdobím středního dryasu (Allerödskou oscilací). S ohledem na zhoršující se vnější podmínky obyvatelé vesnic postupem času neúměrně zatěžovali okolní přírodní zdroje obživy (zvěř i rostlinstvo). I tak se však zhoršila výživa, která měla dopad rovněž na horší zdravotní stav obyvatel natufiánských vesnic23. Snížený přívod živin měl též za následek zpomalení tělesného růstu24. Tyto všechny důvody vedly podle všeho k emigraci a postupnému opouštění některých vesnic25 – otázkou však zůstává, kam směřovalo? Sedimenty, které vznikly po datu 12 800 BP vykazují též výrazně menší přítomnost pylových zrn ze stromů – došlo tedy následkem sucha k dramatickému odlesnění celého Blízkého východu. Dřeviny se pouze udržely v chráněných údolních nížinách – též i zbytky lovné zvěře.

Hypotéza o osídlení v prostoru dnes hladinou oceánu zatopeného Perského zálivu a též části Rudého moře

V období mladšího dryasu (12 900–11 700 BP) byla hladina světových oceánů přibližně o sto metrů níže. Podíváme-li se na současnou batygrafickou mapu Perského zálivu lze si povšimnout poměrně malých hloubek v této oblasti. Je zcela zřejmé, že došlo k jejímu zatopení až následkem výrazného oteplení po 11 700 BP – především v raném holocénu. Dnešní úroveň hladin oceánů byla dosažena přibližně 7 000 BP (v době tzv. Atlantiku)26. Od té doby je možné zaznamenat jen (relativně) nevýrazný vzestup.

Obdobně lze v oblasti Rudého moře pozorovat značně větší rozsah pevniny jak na straně Arabského poloostrova, tak i Afriky před datem 11 700 BP (na obr. 2 jsme vymezili v batygrafické mapě hloubku sto metrů – tj. předpokládanou úroveň hladiny oceánů v té době). O náhlém a výrazném ochlazení v mladším dryasu před 12 900 lety jsme se již výše zmiňovali. O emigraci a postupnému opouštění některých natufiánských vesnic rovněž padla zmínka – též i o výrazném procesu odlesňování celého regionu následkem klimatické změny. Po krátkou dobu asi 1 200 let byly teploty vzduchu srovnatelné se situací existující v době do roku 15 000 BP. Tehdejší lovci a sběrači se stěhovali do údolí, kde bylo tepleji, a především u řek – vlhčeji. Postupně byl opouštěn usedlý způsob života, což se (s ohledem na tehdejší změny, které byly jednoznačně identifikovány podle tehdejšího pohřbívání) projevilo v opětovném návratu do rovnostářské kultury – srovnatelné s kebarskou27.

Obr. 2. Perský záliv v období před 11 700 BP byl souší (převzato z: https://maps.ngdc.noaa.gov/viewers/bathymetry/.)

Raně natufiánská kultura se vyskytovala především v oblasti dnešní Palestiny. Domníváme se, že jednotlivé (dříve usedlé) skupiny se postupně přesouvaly směrem na jih do nížin existujících v převážné části dnes již zatopené oblasti Rudého moře (viz obr. 3). Zde se pravděpodobně soustředily poblíž v té době mnohem užšího průlivu Bab al Mandab.

Platónův dialog Timaios – kritický rozbor textu a jeho zjevný tribalismus

Solónův otec se zřejmě jmenoval Exekestidés a odvozoval svůj původ od mýtického krále Kodra28. Měl dva syny – Solóna a Dropida29. Druhý jmenovaný měl syna Kritia (I. – „staršího“) – ten pak syna Kallaischra30. V dialogu vystupuje Kritiás (II. – „mladší“) syn posledního jmenovaného. Vedle něj Timaios31 a Hermokratés – samozřejmě spolu se Sókratem. Platón byl přes Kritia (I. – „staršího“) příbuzným Kritia (II. – „mladšího“), který též vystupuje jako přímý účastník popisovaného dialogu. Šlo v té době o poměrně známou osobnost, jež se výrazně politicky angažovala. Především se nechvalně „proslavil“ jako jeden z tzv. třiceti tyranů (οἱ Τριάκοντα) – též lze zmínit i jeho nemalé intelektuální a literární schopnosti. Pokud jde o jeho filosofické znalosti, byl často nazýván „nefilosofem mezi filosofy a filosofem mezi nefilosofy“32.

Dialog Timaios měl především za účel prezentovat Platónovy názory na vznik světa a kosmu (pouze Země a jejího blízkého okolí). Svět je podle Platóna „živým tvorem“ a jako každý jiný „živočich“ má duši a tělo33. Timaios též působil velmi silně na utváření evropské filosofické tradice – jeho význam přesahuje antickou a středověkou filosofii a zasahuje až do filosofie novověké34. Vyprávění o Atlantidě je zařazeno téměř na začátek popisovaného dialogu. Kritiás je všemi zúčastněnými vyzván, aby vyprávěl i Sókratovi jistou starodávnou pověst, kterou přednesl již minulý den ve svém domě – začíná svou řeč takto35:

ἄκουε δή, ὦ Σώκρατες, λόγου μάλα μὲν ἀτόπου, παντάπασί36 γε μὴν ἀληθοῦς, ὡς ὁ τῶν ἑπτὰ σοφώτατος Σόλων ποτ᾽ ἔφη. ἦν μὲν οὖν οἰκεῖος καὶ σφόδρα φίλος ἡμῖν Δρωπίδου τοῦ προπάππου37, καθάπερ λέγει πολλαχοῦ καὶ αὐτὸς ἐν τῇ ποιήσει: πρὸς δὲ Κριτίαν τὸν ἡμέτερον πάππον εἶπεν, ὡς ἀπεμνημόνευεν αὖ πρὸς ἡμᾶς ὁ γέρων…“ [Poslouchej, Sókrate, je to velmi podivné vypravování – avšak zcela pravdivé. Řekl je kdysi nejmoudřejší ze sedmi (mudrců) – Solón. Ten byl příbuzným a velmi dobrým přítelem našeho praděda Dropida – tak jak to i sám vypráví na mnoha místech ve svých básních. Dropidés pak vše vypravoval Kritiovi, našemu dědovi – a tento nám to jako stařec zase předal podle své paměti (tak jak si to zapamatoval) …]

Obr. 3. Jižní část dnešního Rudého moře 11 700 BP (převzato z: https://maps.ngdc.noaa.gov/viewers/bathymetry/.)

S ohledem na způsob předání Solónovy „informace“ Kritiovi („mladšímu“) lze v dialogu Timaios nalézt ještě následující zmínku:

ἦν μὲν γὰρ δὴ τότε Κριτίας, ὡς ἔφη, σχεδὸν ἐγγὺς ἤδη τῶν ἐνενήκοντα ἐτῶν, ἐγὼ δέ πῃ μάλιστα δεκέτης: ἡ δὲ Κουρεῶτις ἡμῖν οὖσα ἐτύγχανεν Ἀπατουρίων.“ [Tehdy totiž bylo dědečkovi Kritiovi, tak jak to sám říkal, skoro devadesát let, mně pak nejvýše deset – slavil se právě třetí den Apatúrií38, Kúreótis.]

Uvedené úryvky lze shrnout tak, že poznatky o Atlantidě, jejích obyvatelích a dávných Athéňanech, kteří s nimi údajně bojovali, (asi) vyprávěl Solón Dropidovi, pradědovi Kritia („mladšího“ – účastnícího se dialogu). Ten vše předal dědečkovi Kritia, který se též jmenoval Kritiás („starší“). Tento dědeček (ve velmi vysokém věku) pak vše řekl ve slavnostním dni zvaném Kúreótis svému desetiletému vnukovi – který pak mnohem později v dialogu Timaios hovoří následovně:

ἐν τῷ Δέλτα, περὶ ὃν κατὰ κορυφὴν39 σχίζεται τὸ τοῦ Νείλου ῥεῦμα Σαϊτικὸς ἐπικαλούμενος νομός, τούτου δὲ τοῦ νομοῦ μεγίστη πόλις Σάις – ὅθεν δὴ καὶ Ἄμασις ἦν ὁ βασιλεύς – οἷς τῆς πόλεως θεὸς ἀρχηγός τίς ἐστιν, Αἰγυπτιστὶ μὲν τοὔνομα Νηίθ, Ἑλληνιστὶ δέ, ὡς ὁ ἐκείνων λόγος, Ἀθηνᾶ: μάλα δὲ φιλαθήναιοι καί τινα τρόπον οἰκεῖοι τῶνδ᾽ εἶναί φασιν. οἷ δὴ Σόλων ἔφη πορευθεὶς σφόδρα τε γενέσθαι παρ᾽ αὐτοῖς ἔντιμος…“ [V egyptské deltě, tam kde se tok Nilu rozděluje (do více říčních ramen), existuje kraj (nomos) zvaný Sajský a v tomto kraji je velmi velké město Sais40, odkud byl také král Amasis. Zakladatelem tohoto města, jak sami říkají, je božstvo, egyptsky nazývané jménem Neit, řecky pak Athéna. Říkají, že mají Athény velmi rádi a že jsou s námi jaksi příbuzní. Když tam přišel Solón, byl prý u nich velmi ctěn…]

Výše uvedený text „nebudí“ příliš velkou „důvěru“. Ztotožnění bohyně Neit s Athénou je velmi „zjednodušující“ – evidentně jde o pozdější buď Solónovu, či spíše jen Platónovu interpretaci41. Dovolíme si ocitovat ještě jeden kratší úryvek z tohoto dialogu:

ἦν γὰρ δή ποτε, ὦ Σόλων, ὑπὲρ τὴν μεγίστην φθορὰν42 ὕδασιν ἡ νῦν Ἀθηναίων οὖσα πόλις ἀρίστη πρός τε τὸν πόλεμον καὶ κατὰ πάντα εὐνομωτάτη διαφερόντως: ᾗ κάλλιστα ἔργα καὶ πολιτεῖαι γενέσθαι λέγονται κάλλισται πασῶν ὁπόσων ὑπὸ τὸν οὐρανὸν ἡμεῖς ἀκοὴν παρεδεξάμεθα.“ [Kdysi, vskutku, Solóne, před největší potopou (vodní záhubou) obec, která je nyní Athénskou, byla nejstatečnější s ohledem na válku, a též ve všem nejlépe zákony uspořádána. O ní se říká, že vykonala nejkrásnější činy a měla nejlepší ústavní zřízení ze všech obcí, o jakých jsme se kdy „pod nebem“ (ve světě) doslechli.]

V dialogu následuje pak i tato Kritiova výpověď, která se podle Solóna stala 9 000 let před jeho návštěvou Egypta (Solón byl v Egyptě pravděpodobně 571 př. n. l.)43:

πολλὰ μὲν οὖν ὑμῶν καὶ μεγάλα ἔργα τῆς πόλεως τῇδε γεγραμμένα θαυμάζεται, πάντων μὴν ἓν ὑπερέχει μεγέθει καὶ ἀρετῇ: λέγει γὰρ τὰ γεγραμμένα ὅσην ἡ πόλις ὑμῶν ἔπαυσέν ποτε δύναμιν ὕβρει πορευομένην ἅμα ἐπὶ πᾶσαν Εὐρώπην καὶ Ἀσίαν…“ [Mezi mnoha velkými činy vaší obce, které jsou u nás zapsány, je předmětem obdivu a nade vše vyniká jeden svou velikostí a statečností: jsou záznamy, jak vaše obec kdysi zastavila velikou moc, zpupně se valící na celou Evropu a Asii44 od Atlantického moře.]

Zde je možné si povšimnout ryze „tendenčního“ textu. Timaios patří mezi poslední Platónova díla45 – byl napsán asi v roce 360 př. n. l. (Platón jej vytvořil asi ve věku 67 let – pamatoval si jak potupnou kapitulaci Athén v roce 404 př. n. l., tak též i, v dané době „aktuální“ a pro Athény neslavnou, bitvu u Mantineie46 v roce 362 př. n. l.). Jde do určité míry o paralelu jednoho veskrze mýtického vítězství a jedné zcela nedávné porážky. S ohledem na tyto okolnosti lze tak zaujmout zcela skeptický postoj k případné bitvě Atlanťanů a starých Athéňanů (navíc Iónové obývali Attiku a Euboiu až po přelomu druhého a prvního tisíciletí př. n. l. – i tzv. heladské, středně heladské či mykénské /pozdně heladské/ období bylo mnohem později)47. V popisované době byly navíc vyspělé civilizace pouze v prostoru dnešní Palestiny a Iráku (egyptský kněz sděluje Solónovi, že se událost stala před 9 000 lety). Zcela jednoznačně si tak dovolíme tvrdit, že útok Atlanťanů od dnešního Gibraltaru nikdy nenastal.

Homérova Ogýgie a evidentní desinterpretace obsažená již v Odysseii i následný Solónův „omyl“ – Atlantida byla ostrovem jiného „Atlanta“

Solón zajisté musel znát dobře Homéra – též Platón, který se v Ústavě staví velmi kriticky k básníkům (za jejich „symbolického vůdce“ označuje právě Homéra). Dovolíme si uvést část Odysseie spolu s překladem Otmara Vaňorného. Jde o verše 51–54 a 80–87 z prvního zpěvu.

 

νῆσος δενδρήεσσα, θεὰ δ᾽ ἐν δώματα ναίει,

(Ostrov je stromoví plný a bohyně obývá na něm,)

 

Ἄτλαντος θυγάτηρ ὀλοόφρονος, ὅς τε θαλάσσης

(Atlanta zhoubné mysli to rozenka. Jemu jsou všechny)

 

πάσης βένθεα οἶδεν, ἔχει δέ τε κίονας αὐτὸς

(mořské hlubiny známy, a sám též vysoké nese)

 

μακράς, αἳ γαῖάν τε καὶ οὐρανὸν ἀμφὶς ἔχουσιν.

(sloupy, jež širou zemi i nebesa od sebe dělí.)

 

τὸν δ᾽ ἠμείβετ᾽ ἔπειτα θεά, γλαυκῶπις Ἀθήνη:

(Pallas jiskrných zraků mu na to zas odvece takto:)

 

‘ὦ πάτερ ἡμέτερε Κρονίδη, ὕπατε κρειόντων,

(Kronovče, otče nás všech, ty nejvyšší vladaři vládců,)

 

εἰ μὲν δὴ νῦν τοῦτο φίλον μακάρεσσι θεοῖσιν,

(jestliže toto se teď všem blaženým zlíbilo bohům,)

 

νοστῆσαι Ὀδυσῆα πολύφρονα ὅνδε δόμονδε,

(aby se ve svůj dům zas chytrý Odysseus vrátil,)

 

Ἑρμείαν μὲν ἔπειτα διάκτορον ἀργεϊφόντην

(pak ať se Argův vrah hned vydá, průvodce Hermés,)

 

νῆσον ἐς Ὠγυγίην ὀτρύνομεν, ὄφρα τάχιστα

(na ostrov Ogýgii a tamo co nejdříve možná)

 

νύμφῃ ἐυπλοκάμῳ εἴπῃ νημερτέα βουλήν,

(Kalypse pletenců krásných ať oznámí vůli,)

 

νόστον Ὀδυσσῆος ταλασίφρονος, ὥς κε νέηται:

(že již se do vlasti své má hrdinské Odysseus vrátit.)

 

 

Další zmínka o „Ἄτλαντος θυγάτηρ“ se nalézá až v sedmém zpěvu, verši 245–247.

 

 

Ὠγυγίη τις νῆσος ἀπόπροθεν εἰν ἁλὶ κεῖται

(Ostrov kýs Ogýgie se rozkládá daleko v moři,)

 

ἔνθα μὲν Ἄτλαντος θυγάτηρ, δολόεσσα Καλυψώ,

(bydlí tam Kalypsó lstná, jež z Atlanta zplozena byla,)

 

ναίει ἐϋπλόκαμος, δεινὴ θεός· οὐδέ τις αὐτῇ

(bohyně pletenců krásných a vznešená, se kterou vůbec)

 

μίσγεται οὔτε θεῶν οὔτε θνητῶν ἀνθρώπων.

(nikdo se nestýká z bohů ni žádný ze smrtných lidí.)

 

Nechť si vážený čtenář představí (je to velmi obtížné – způsob uvažování před 2 500 lety byl zcela odlišný od dnešního), že se jmenuje Solón, egyptsky zřejmě neumí – jsou však k dispozici překladatelé. Je zřejmě váženou osobou a egyptští kněží o něm určité informace mají. Sdělí mu příběh o Atlantidě – asi zcela jiný, než který se nám dochoval v Platónovu dialogu Timaios a Kritiás. Budou vyprávět ne o „Atlantidě“, ale o ostrovu jistého „Atlanta“. Vysloví „Atlas“? – zřejmě nikoliv48. Egyptština „l“ neznala. Dovolíme si vyslovit hypotézu, kterou se pokusíme následně zdůvodnit. Solón slyšel „ATUAS“. Okamžitě, jsa velmi dobře vzdělán v řecké mytologii a znaje bezesporu celého Homéra (pravděpodobně i celé části zcela nazpaměť), si okamžitě řecky řekl: „ηὕρηκα“ (heuréka – „mám to“, „je mi to jasné“). „To je ten bájný Atlas – či nějaký jeho příbuzný, kterého tak dobře znám z naší řecké mytologie – i Homér se o něm zmiňuje!“ Navíc se v tvé době vyskytoval běžně název ostrova „Ἀτλαντίς“ (Atlantis). Jde původně o adjektivum „atlantický“ („atlantský“) – tak se nazývala jako „Atlantovna“ i Atlantova dcera Kalypsó, která sídlila na ostrově Ogýgii (též nazývaném „Ἀτλαντίς“ /Atlantis/)49. Teď již jen zbývá otázka – kde se nachází ostrov Atlantis – Ogýgie? Podle všeho šlo zcela jednoznačně o ostrov Gozo (maltézsky Għawdex), druhý největší ostrov souostroví Malta ve Středozemním moři, který je zároveň součástí republiky Malta. Od pohoří Atlas je vzdálen nedaleko (tento geologický útvar vznikl při alpinském vrásnění, nalézá se v severozápadní Africe a táhne se v délce 2 400 km přes Maroko, Alžírsko a Tunisko /za jeho „prodloužení“ lze chápat i ostrov Sicílii/ – takto bylo toto pohoří geograficky pojímáno též v antice). Navíc lze ještě provést doplnění: ostrov Ogýgie byl mylně umisťován jednak geografem Strabónem, jednak historikem Plútarchem „někam“ do Atlantského oceánu (což též přispělo k nesprávné hypotéze o existenci „Atlantidy“ v širším prostoru Atlantského oceánu). Další dezinterpretaci možná způsobila i krátká zmínka obsažená v dialogu Kritiás:

„… ὀνόματα δὲ πᾶσιν ἔθετο, τῷ μὲν πρεσβυτάτῳ καὶ βασιλεῖ τοῦτο οὗ δὴ καὶ πᾶσα ἡ νῆσος τό τε πέλαγος ἔσχεν ἐπωνυμίαν, Ἀτλαντικὸν λεχθέν, ὅτι τοὔνομ᾽ ἦν τῷ πρώτῳ βασιλεύσαντι τότε Ἄτλας …“ [(Bůh Poseidón) … dal pak všem jména, nejstaršímu a též králi pak takové, po kterém tam rovněž po něm byl pojmenován i všechen ostrov i moře, které mu patřily – neboť tento první král, který zde jako první vládl se tehdy jmenoval Atlas.]

Věta pak dál pokračuje dalšími „omyly“. Hovoří se o jakémsi dvojčeti, které zřejmě při porodu vyšlo na svět později, a které obdrželo oblast na „nejvzdálenějším místě ostrova“ – směrem k Héraklovým sloupům (dokonce zde Platón jmenuje Gadeiru /nyní jde o Cádiz/ – čtenáře si zde dovolíme upozornit rovněž na „zavádějící“ překlad Františka Novotného). Je zcela zřejmé, že podobnost „ATUAS“ a „ATLAS“ způsobila „atlantologům“ značné potíže – díky tomu bylo možná „zmarněno nemalé množství drahocenného papíru“.

Platóna zřejmě ovlivnil též Hérodotos, který ve svých Dějinách ve čtvrté knize (Melpomené, 184–185) uvádí, že poblíž pohoří Atlas žijí jacísi „Atlantové“, kteří jsou prý vegetariány a „nemají žádné sny“. Za nimi prý sídlí další lidé, kteří mají postavené domy ze solných balvanů (protože tam neprší) – a ty jsou jak bílé, tak červené (viz níže citace z dialogu Kritiás o bílých, černých a červených kamenech). Další komentář není zapotřebí.

Pokus o rekonstrukci „starší vrstvy“ mýtické zprávy předané v Egyptě Solónovi

Nyní se vrátíme zpět k Solónovi a zamyslíme se nad tím, odkud příslušné informace egyptští kněží získali. Sumerský vliv na raně dynastické období Egypta je dnes prokázán. Této otázce se zde podrobně věnovat nebudeme. Záznamy egyptských kněží byly většinou uchovávány po velmi dlouhou dobu. Nejinak tomu bylo též u „informací“ o „bájné“ Atlantidě. V Platónově dialogu Timaios se vyskytují následující dvě zmínky:

πολλαὶ κατὰ πολλὰ φθοραὶ γεγόνασιν ἀνθρώπων καὶ ἔσονται, πυρὶ μὲν καὶ ὕδατι μέγισται, μυρίοις δὲ ἄλλοις ἕτεραι βραχύτεραι.“ [… Přišlo, a ještě přijde mnoho pohrom na mnoho lidí, největší jsou způsobeny ohněm a vodou, druhé pak, menší, tisícerými jinými způsoby.]

ὑστέρῳ δὲ χρόνῳ σεισμῶν ἐξαισίων καὶ κατακλυσμῶν γενομένων, μιᾶς ἡμέρας καὶ νυκτὸς χαλεπῆς ἐπελθούσης, τό τε παρ’ ὑμῖν μάχιμον πᾶν ἁθρόον ἔδυ50 κατὰ γῆς, ἥ τε Ἀτλαντὶς νῆσος ὡσαύτως κατὰ τῆς θαλάττης δῦσα ἠφανίσθη: διὸ καὶ νῦν ἄπορον καὶ ἀδιερεύνητον γέγονεν τοὐκεῖ πέλαγος, πηλοῦ κάρτα βραχέος ἐμποδὼν ὄντος, ὃν ἡ νῆσος ἱζομένη παρέσχετο.“ [Avšak v pozdějším době nastala výjimečná (neobyčejná, prudká) zemětřesení a povodně; přišel jeden krutý den a noc, kdy se u vás propadl do země zástup všech bojovníků připravených ve zbrani – rovněž tak i ostrov Atlantis se propadl (ponořil) do moře a zmizel. Proto je i nyní moře v tomto místě nevyzpytatelné, protože je zahrazeno blízko něj (se vyskytujícím) značným množstvím bahna, které vzniklo tím, jak ostrov klesal.]

Uvedené „bahno“ mohlo být způsobeno sopečným prachem spadlým po výbuchu sopky Piton de la Fournaise (či nějakého jiného i podmořského vulkánu – viz podrobně níže /též Epos o Gilgamešovi/). Obdobná pasáž se nalézá v dialogu Kritiás (uvádíme již zde – nikoliv až v následující části věnované tomuto Platónovu dialogu):

„… νῦν δὲ ὑπὸ σεισμῶν δῦσαν ἄπορον πηλὸν τοῖς ἐνθένδε ἐκπλέουσιν ἐπὶ τὸ πᾶν πέλαγος…“ [… nyní, když se (ostrov) při zemětřesení ponořil, vytvořil překážku svým bahnem těm, kteří vyplouvají (na moře) …]

Z výše uvedeného překladu původního řeckého textu vyplývá, že ostrov Atlantis zanikl následkem jakési „potopy“. Tento mýtus zajisté není evropské civilizaci díky knize Genesis neznámý. V dnešní době se však všeobecně uznává, že původnějším pramenem je Epos o Gilgamešovi, kde Utanapištim vypráví o potopě51.

„… Šest dní a sedm nocí (šest dní a nocí) žene se vítr, potopa a bouře pustošící zem52. Sedmý když nadešel den, zmírnila se bouře (zmírnila se ta potopa a zkáza). Moře, které se zmítalo jak žena v porodních bolestech, se uklidnilo, bouře se utišila a potopa ustala. Obhlédl jsem počasí (obhlédl jsem moře), všude zavládlo ticho a všechno lidstvo se změnilo v hlínu (bláto). Zaplavená země rovná byla jak střecha53. Okénko jsem otevřel, světlo mi dopadlo na tvář.

Mýtus o potopě je zajisté sumerský (asi převzatý od nějaké neznámé civilizace před nimi). Stejně jako pisatelé knihy Genesis jej evidentně přejali od Sumerů i egyptští kněží. Od nich se pak vše dozvěděl Solón při jeho návštěvě v městě Sais. Jeví se nám, že nejpravděpodobnější hypotézou je existence nedochovaného sumerského pramene, který byl tradován egyptskými kněžími již od raně dynastického období. Položme si otázku: proč zaslechl Solón „ATUAS“54 (možná i jen „ATUA“ /jak již jsme naznačili – egyptština neznala „l“/). Podívejme se do dostupného internetového sumerského slovníku (http://psd.museum.upenn.edu/nepsd-frame.html). Zde je pod transkripcí „ATUA“ uvedeno, že jde o kněze. To nás neudivuje. V raně dynastické době vládli v Sumeru velekněží/králové. „ATUA“ proto není vlastním jménem vládce „Atlantidy“ – je naopak pouze označením jeho funkce. Lze předpokládat, že k „ATUA“ Egypťané možná později doplnili i „S“.

S ohledem na (případně senzacechtivého) čtenáře je zapotřebí uvést důležitou poznámku související s trvalou snahou autora o ryze vědecký přístup k celé zde uváděné hypotéze. Označení „ATUA“ či „ATUAS“ neznamená, že by „bájný“ atlantský velekněz/král byl v „atlantštině“ takto označován. Uvedená značně nápadná shoda se starou sumerštinou pouze naznačuje (s poměrně vysokou pravděpodobností) historickou „cestu“ celého mýtu o Atlantidě. Obdobně jako u „potopy“ lze oprávněně předpokládat, že původnější (bohužel nedochovaný) pramen je i zde sumerský.

Pro zajímavost – co nám sděluje Platón v dialogu Kritiás? V něm se dozvídáme, že královský dům se nacházel na ostrově vně obklopeném jakýmisi soustřednými „kruhy“ o průměru pěti stadií (900 m). Uprostřed pak byl lidu nepřístupný okrsek (kde se rovněž zcela na počátku narodilo deset kraleviců – obehnaný zlatou ohradou), ve kterém byl především situován Poseidonův chrám dlouhý 180 metrů a široký 90 metrů. O vlastním královském domu se hovoří pouze následně a v přímé souvislosti s důležitějším chrámem. Obdobně i u Sumerů byla u centrálních mocenských sídel důležitá hlavně jejich sakrální funkce.

Situace v oblasti na sever od dnešního Madagaskaru v roce 12 900 BP při tehdejší hladině Indického oceánu položené o cca 100 m níže

Představme si, že bychom snížili hladinu současného Indického oceánu o přibližně sto metrů. Při dnešních nástrojích GIS jde o zcela „triviální“ záležitost. Autor tohoto příspěvku využil internetový portál https://maps.ngdc.noaa.gov/viewers/bathymetry/.

Při zběžném pohledu na situaci existující na sever od dnešního ostrova Madagaskar každého zajisté „překvapí“ zajímavé geologické celky vystupující až z pětitisícových hloubek existujících v této části Indického oceánu. Na níže uvedeném obr. 4 si může laskavý čtenář povšimnout celkem tří výrazných útvarů, jakýchsi „ponořených ostrovů“.

Obr. 4. Dno oceánu severovýchodně od Madagaskaru (převzato z: https://maps.ngdc.noaa.gov/viewers/bathymetry/.)

První útvar (pokud postupujeme od jihu, tj. od ostrova Mauricius) je umístěn převážně v hloubce 200 m pod současnou hladinou oceánů (viz obr. 5). Jde v podstatě o „plošinu“, která se na svých okrajích prudce svažuje až do třítisícimetrové hloubky. Převážná část by byla při snížení hladiny o sto metrů stále „zatopena“. Druhý (částečně menší) útvar se nachází na sever (viz obr. 6). I zde lze zaznamenat, že při stejném snížení hladiny by plocha případně takto vzniklých sedmi ostrovů byla poměrně malá. Zcela jinak je tomu u třetího útvaru, který se nalézá téměř na rovníku (viz obr. 7). Při snížení hladiny oceánu o sto metrů by vznikl téměř obdélníkový „ostrov“ o délce přibližně 335 kilometrů a šířce 165 kilometrů. Celková plocha (při použití dostupných nástrojů https://www.google.cz) by činila přibližně 41 600 km2 – obvod tohoto „ostrova“ pak asi 1 060 kilometrů. Pro porovnání – plocha celé stávající České republiky činí celkem 78 865 km2, největší Středočeský kraj má 11 015 km2. Jde tedy o rozlohu odpovídající 53 % České republiky a téměř čtyřem Středočeským krajům. Navíc to byl (před zatopením) zcela rovinný terén bez výrazných „pohoří“ (zjevně v celé své ploše plně zemědělsky využitelný). Pro srovnání je též možné uvést, že celkový rozsah starého Sumeru odpovídal asi jen 10 000 km2.

Obr. 5. Podmořský útvar nalézající se u Mauricia – zvýrazněná stometrová hloubka (převzato z: https://maps.ngdc.noaa.gov/viewers/bathymetry/.)

Geologické poměry, flóra a fauna na Seychelských ostrovech a analogické pasáže obsažené v Platónově dialogu Kritiás

V této dílčí části našeho příspěvku vybereme pouze několik krátkých výňatků z poměrně rozsáhlého dialogu Kritiás. S ohledem na celkový popis zkoumaného útvaru („ostrova“ – viz obr. 7) je závažné především toto sdělení:

πρὸς θαλάττης μέν, κατὰ δὲ μέσον πάσης πεδίον ἦν, ὃ δὴ πάντων πεδίων κάλλιστον ἀρετῇ τε ἱκανὸν γενέσθαι λέγεται, πρὸς τῷ πεδίῳ δὲ αὖ κατὰ μέσον σταδίους ὡς πεντήκοντα ἀφεστὸς ἦν ὄρος βραχὺ πάντῃ.“ [Ve směru od moře až ke středu celého (ostrova) se rozprostírala rovina, která prý (jak se vypráví) byla ze všech rovin nejkrásnější a dostatečně úrodná, a navíc se u té roviny nalézalo pohoří, které bylo od středu (ostrova) vzdálené asi padesát stadií (9 kilometrů) – ze všech stran nevysoké.]

Obr. 6. Podmořský útvar nalézající se asi 800 km od Seychel směrem na jihovýchod (převzato z: https://maps.ngdc.noaa.gov/viewers/bathymetry/.)

Všechny dostupné překlady jsou „poněkud nelogické“ – není zde dostatek prostoru na složitý rozbor (např. vazba „πρός“ na genitiv či dativ – autor je ochoten osobně vysvětlit skladbu větné periody). Vypadá to tak, že s největší pravděpodobností existovala „mapa“, kterou měli k dispozici možná Egypťané (či i snad Solón). Pokud vyznačíme „pomyslný střed“ popisovaného útvaru v prostoru Seychel (viz obr. 7) – zjistíme, že uváděná vzdálenost padesáti stadií popisovaného pohoří od něj je kupodivu velmi přesná! Jinak též i celý popis plně odpovídá. Po snížení hladiny oceánu by se „vynořil“ ostrov s rozsáhlou rovinou (plání) a pouze nevysokým pohořím. Dále se v dialogu Kritiás nalézá i následující pasáž (uvádíme, pokud možno, zcela doslovný překlad /námi zpracovaný a literárně neupravovaný/):

„… καὶ ὅσα ὕλη πρὸς τὰ τεκτόνων διαπονήματα παρέχεται, πάντα φέρουσα ἄφθονα, τά τε αὖ περὶ τὰ ζῷα ἱκανῶς ἥμερα καὶ ἄγρια τρέφουσα. καὶ δὴ καὶ ἐλεφάντων ἦν ἐν αὐτῇ γένος πλεῖστον: νομὴ γὰρ τοῖς τε ἄλλοις ζῴοις, ὅσα καθ᾽ ἕλη καὶ λίμνας καὶ ποταμούς, ὅσα τ᾽ αὖ κατ᾽ ὄρη καὶ ὅσα ἐν τοῖς πεδίοις νέμεται, σύμπασιν παρῆν ἅδην, καὶ τούτῳ κατὰ ταὐτὰ τῷ ζῴῳ, μεγίστῳ πεφυκότι καὶ πολυβορωτάτῳ. πρὸς δὲ τούτοις, ὅσα εὐώδη τρέφει που γῆ τὰ νῦν, ῥιζῶν ἢ χλόης ἢ ξύλων ἢ χυλῶν στακτῶν εἴτε ἀνθῶν ἢ καρπῶν, ἔφερέν τε ταῦτα καὶ ἔτρεφεν εὖ: ἔτι δὲ τὸν ἥμερον καρπόν, τόν τε ξηρόν, ὃς ἡμῖν τῆς τροφῆς ἕνεκά ἐστιν, καὶ ὅσοις χάριν τοῦ σίτου προσχρώμεθα – καλοῦμεν δὲ αὐτοῦ τὰ μέρη σύμπαντα ὄσπρια55 – καὶ τὸν ὅσος ξύλινος, πώματα καὶ βρώματα καὶ ἀλείμματα φέρων, παιδιᾶς τε ὃς ἕνεκα ἡδονῆς τε γέγονε δυσθησαύριστος ἀκροδρύων καρπός, ὅσα τε παραμύθια πλησμονῆς μεταδόρπια ἀγαπητὰ κάμνοντι τίθεμεν, ἅπαντα ταῦτα ἡ τότε ποτὲ οὖσα ὑφ᾽ ἡλίῳ νῆσος ἱερὰ καλά τε καὶ θαυμαστὰ καὶ πλήθεσιν ἄπειρ᾽ ἔφερεν. [(Ostrov)… poskytoval i nadbytek dřeva potřebného pro tesaře, též i vyživoval zvěř krotkou i divokou. Obzvláště na něm bylo mnoho slonů – bylo tam dostatek potravy jak pro všechny živočichy, kteří žijí v bažinách, jezerech a řekách nebo zase na horách či rovinách, tak i pro toto zvíře, které je největší a nenasytné. A kromě toho (k tomu všemu) – (tento ostrov) produkoval všechny vonné kořeny, byliny, stromy nebo tekuté šťávy (esence) získávané z květů nebo plodů, co jich jen země plodí – k tomu pak ovoce a suché plody (ořechy), které nám poskytují výživu a všechny, jež užíváme pro radost z jídla – nazýváme je pak všechny dohromady „ospria“55 („plody“). (Ostrov měl) i tu plodinu, která je dřevnatá (suchá) a poskytuje suchý a kapalný pokrm a olej (asi plod palmy /viz níže/) – dále pak těžko uchovatelné (rychle se kazící) plody ovocných stromů (asi banány), které rostou pro naši slast a potěšení a všechno ovoce, které je předkládáno po jídle jako vítaný prostředek při přesyceném žaludku (evidentně citróny). Tyto všechny krásné a podivuhodné plody poskytoval v nesčíslném množství tento posvátný ostrov v té době, kdy se nacházel „pod sluncem“.]

K uvedenému úryvku lze zcela jednoznačně dodat (podle slonů, tropického koření a ovoce) – ostrov se nalézal na rovníku! Navíc šlo o „ὑφ᾽ ἡλίῳ νῆσος“ (ostrov „pod sluncem“). Zvláštní pozornost si zaslouží místní endemit – rostlina známá jako „mořský kokos“, botanicky správně palma seychelská56 (Lodoicea sechellarum či Lodoicea maldivica), která má největší semena na světě a současně i největší samičí květ mezi palmami (rodové jméno získala na počest francouzského krále Ludvíka XV. /z latinského Lodoicus Quintus Decimus/ a druhový název podle Seychel). Palma dorůstá do výšky až 30 metrů. Na „ostrově“ se též nacházela jezera (zřejmě i tropické močály) – to rovněž souhlasí s tvarem dnešního mořského dna (pokud bychom snížili hladinu oceánu o 100 metrů – viz obr. 7). Nyní uvedeme krátkou zmínku, ze stejného Platónova dialogu, o průplavu, který byl na ostrově vybudován.

Obr. 7. Podmořská plošina v prostoru dnešních Seychelských ostrovů (převzato z: https://maps.ngdc.noaa.gov/viewers/bathymetry/.)

„… διώρυχα μὲν γὰρ ἐκ τῆς θαλάττης ἀρχόμενοι τρίπλεθρον τὸ πλάτος, ἑκατὸν δὲ ποδῶν βάθος, μῆκος δὲ πεντήκοντα σταδίων, ἐπὶ τὸν ἐξωτάτω τροχὸν συνέτρησαν, καὶ τὸν ἀνάπλουν ἐκ τῆς θαλάττης ταύτῃ πρὸς ἐκεῖνον ὡς εἰς λιμένα ἐποιήσαντο, διελόντες στόμα ναυσὶν ταῖς μεγίσταις ἱκανὸν εἰσπλεῖν.“ [… Neboť prokopali příkop, který začínal u moře, který byl tři plethra široký (90 metrů), sto stop hluboký (30 metrů) a padesát stadií dlouhý (9 kilometrů), který vedli skrz zcela vnější „zónu“ („kruh“) a takto umožnili vplutí z moře do přístavu, který vybudovali a vytvořili vstup tak, aby dostatečně velké lodě mohly do něj vplout.]

Pokud se podíváme na „velké jezero“ (viz obr. 7), lze seznat, že mezi ním a mořem je poměrně úzký pás pevniny. Jeho šířka je přibližně deset kilometrů (plně srovnatelná s Platónovými padesáti stadii). Při maximálním použitém zvětšení internetové batygrafické mapy (https://maps.ngdc.noaa.gov/viewers/bathymetry/) je též možné si povšimnout „velmi podezřelé“ úzké „zátoky“. A nyní nastupuje zcela zásadní důkaz:

… τὸν δὲ λίθον ἔτεμνον ὑπὸ τῆς νήσου κύκλῳ τῆς ἐν μέσῳ καὶ ὑπὸ τῶν τροχῶν ἔξωθεν καὶ ἐντός, τὸν μὲν λευκόν, τὸν δὲ μέλανα, τὸν δὲ ἐρυθρὸν ὄντα…“ [… kámen lámali z hloubky v areálu ostrova jak v jeho středu, tak i vně na jeho okraji – a to sice jednak bílý, jednak černý, jednak červený…]

Nyní uvedeme pouze citaci (http://shells.webz.cz/seychely.html):

Seychely tvoří 115 ostrovů roztroušených v Indickém oceánu na ploše větší než jeden milion km2. Ostrovy jsou dvojího původu: vedle 73 korálových atolů zde nalezneme 42 ostrovů s žulovým podložím, a právě ty jsou nejzajímavější. Předpokládá se, že staré horniny, jejichž vrcholy tvoří největší ostrovy Mahé, Praslin, Sillhuete, La Digue a další, vznikaly v době Gondwany, která byla souvislou zemskou pevninou až do konce prvohor. V druhohorách pak došlo k roztržení prapevniny a k postupnému oddělení jednotlivých kontinentů. Z geologického hlediska je červená a černá žula na Seychelách stále předmětem zkoumání, protože se výrazně liší od geologické stavby okolních částí země.

Korálové útesy jsou tvořeny uhličitanem vápenatým – jde evidentně o bílý „kámen lámaný vně na okraji“ ostrova. Ve středu „ostrova“ se nalézá jak současný ostrov Mahé, tak Praslin (byly vytvořeny podmořským výlevem žuly). Na doplnění lze ještě uvést další úryvek z Platónova dialogu Kritiás:

πρῶτον μὲν οὖν ὁ τόπος ἅπας ἐλέγετο σφόδρα τε ὑψηλὸς καὶ ἀπότομος ἐκ θαλάττης, τὸ δὲ περὶ τὴν πόλιν πᾶν πεδίον, ἐκείνην μὲν περιέχον, αὐτὸ δὲ κύκλῳ περιεχόμενον ὄρεσιν μέχρι πρὸς τὴν θάλατταν καθειμένοις, λεῖον καὶ ὁμαλές, πρόμηκες δὲ πᾶν, ἐπὶ μὲν θάτερα τρισχιλίων σταδίων, κατὰ δὲ μέσον ἀπὸ θαλάττης ἄνω δισχιλίων.“ [Především, pokud vezmeme do úvahy celý region – pak se tento výrazně zdvihal od moře do velké výšky – avšak oblast okolo města byla rovinou, která byla kolem dokola obklopena horami, které se až teprve u moře prudce svažovaly k němu. Tato planina měla rovný povrch a byla obdélného tvaru – rozkládala se na obou stranách do délky tři tisíce stadií a u svého středu (u místa stejně vzdáleného od moře) dosahovala dvou tisíc stadií.]

Pokud se podíváme na tvar posuzovaného ostrova (viz obr. 7), lze shledat, že jde o převážně rovinný geologický blok, který se strmě svažuje až do třítisícových mořských hloubek. Na západním, severním i východním „břehu“ lze zaznamenat nepatrně zvýšený terén – avšak na všech stranách prudce se svažující k moři. Pokud jde o rozměry tohoto ostrova (téměř obdélného tvaru) podařilo se nám z internetových map odečíst rozměry 365 × 165 kilometrů. Podle Platóna lze odvodit (při asi 180 metrech odpovídajících jednomu stadiu) hodnoty 540 × 360 kilometrů. Platónova délka ostrova je asi o 50 % větší. Nicméně jde o srovnatelné rozměry. Stávající tvar ostrova lze porovnat též s následujícím Platónovým sdělením:

… ὧδε οὖν τὸ πεδίον φύσει καὶ ὑπὸ βασιλέων πολλῶν ἐν πολλῷ χρόνῳ διεπεπόνητο. τετράγωνον μὲν αὔθ᾽ ὑπῆρχεν τὰ πλεῖστ᾽ ὀρθὸν καὶ πρόμηκες…“ [… Takto vskutku byla tato rovina působením přírodních sil a též od mnoha králů za dlouhou dobu upravena. Byl to zhruba podlouhlý pravoúhlý čtyřúhelník.]

Celková „rekonstrukce“ popisovaných událostí

Zde budeme velmi struční, jakékoliv hypotézy ponecháme případným „atlantologům“. Po značném oteplení v nejstarším dryasu následovalo (s výjimkou velmi krátké navazující studené periody) další oteplení ve středním dryasu (Alleröd). Po roce 13 900 BP se však náhle ochladilo. Tehdejší kultura v prostoru Blízkého východu zvaná natufiánská se podle našeho názoru nacházela i v prostoru velké části dnes zatopeného Rudého moře. V časovém rozmezí mladšího dryasu 12 900–11 700 BP došlo nejen k ochlazení – tuto klimatickou změnu doprovázelo i značné sucho. To mělo za následek i značné odlesnění celé oblasti. V období mladšího dryasu byla hladina světových oceánů přibližně o 100 metrů níže. Zde si dovolíme „předestřít“ určitou hypotézu. Tehdejší natufiánci se soustředili pravděpodobně do dnes zatopené oblasti u Bab al Mandab.

V roce 1978 Thor Heyerdahl potvrdil plavbou na rákosovém člunu Tigris (kopií plavidla starých Sumerů) z Iráku přes Perský záliv do Indického oceánu to, že se tudy mohla šířit civilizace (člun se plavil z Iráku k Pákistánu a přes Indický oceán až Rudému moři). Domníváme se, že poměrně vyspělí natufiánci v té době byli schopni takové primitivní plavidlo sestavit a k současným Seychelám (tehdy „Atlantidě“) doplout (s ohledem na možnou analogii použití rákosu viz obr. 3). Zde pak existovala nepřetržitě civilizace na stejně vysoké úrovni, jakou v té době měla ve světě tehdejší bezesporu nejvyspělejší natufiánská kultura. Zcela jistě nedošlo k „regresu“, který nastal po datu 12 900 BP na Blízkém východě (opětovný návrat do rovnostářské kultury, srovnatelné s kebarskou). V dané chladné periodě byly příznivé podmínky pouze na rovníku (nejen v oblasti Blízkého východu se výrazně ochladilo – na celé severní polokouli zároveň nastalo i extrémní sucho). Následně došlo k náhlému vzestupu oceánů po roce 11 700 BP.

S ohledem na nedalekou sopku Piton de la Fournaise (jde o jednu z nejaktivnějších sopek na celé naší zeměkouli) nacházející se na ostrově Réunion asi 1 800 km od Seychel, lze za zcela pravděpodobnou událost označit možný výskyt tsunami přibližně ve stejné době. Na podporu osídlení Seychel již v tak brzkém období lze připomenout, že zcela nedávno bylo zjištěno, že ostrov Madagaskar nebyl osídlen před asi jen 2 000 lety – ale již před minimálně 10 000 lety57. Mohlo jít o „zbytky“ uprchlých „Atlanťanů“. Určitá část se pak dostala zpět na Blízký východ a sem přenesla největší vynález lidstva – zemědělství. V tomto příspěvku jsme samozřejmě nezamýšleli „přepisovat“ knihu Genesis – na to by nestačil ani jeden článek. „Plod poznání“ (viz poznámku č. 56) je zcela logicky odvoditelný (obdobně i „prvotní“ hřích) – je též jasné, kde byla hora „Ararat“ (viz poznámku č. 53). Autor příspěvku nechtěl zcela „změnit“ základní světové dějiny; vše vyplynulo v přirozeném sledu – „samo od sebe“.

Závěry a doporučení – možná lokalizace průplavu zmiňovaného v dialogu Kritiás

Tento závěr je oprávněný, pokud bude autor tohoto příspěvku „brán vážně“. Podle jeho názoru však v celém textu i nejkritičtější oko nenalezne „ufologickou“ či jinou zcela nevědeckou argumentaci. Absolutní pravdu nikdy nikdo nemá – lze ji posuzovat pouze s ohledem na možnou pravděpodobnost předkládaných důkazů. Není jich málo – avšak ani ty nejsou dostačující, pokud (doufejme, že čeští a nikoliv zahraniční) archeologové výše prezentovanou hypotézu autora tohoto příspěvku zcela jednoznačně nepotvrdí. Jako nejpádnější důkaz by mohlo posloužit nalezení Platónem popisovaného poměrně velkého průplavu o délce 9 kilometrů, šířce 90 metrů a hloubce (bez vysokých břehů) minimálně 30 metrů. Jeho lokalizaci autor předpokládá v prostoru poměrně úzké šíje u „Velkého jezera“ (viz obr. 7).

Zcela na závěr se autor omlouvá za ryze doslovné překlady řeckých původních textů. Bohužel musí konstatovat, že běžně dostupný český překlad obsahoval i věcná pochybení. Též u některých anglických překladů (i když mnohem méně) se vyskytovaly určité nepřesnosti. Zcela detailní a „nezjednodušující“ pochopení Platónova textu (za pomoci téměř všech existujících slovníků, které měl naštěstí autor k dispozici), totiž mnohdy napomohlo i k lepší interpretaci zde autorem předkládaných hypotéz.

 

Poznámky

  1. Valmíček, Boris, Klimatické změny: Milankovičovy cykly, vývoj člověka a rozvoj civilizace v současné době meziledové, s. 13. Viz též: https://cs.wikipedia.org/wiki/Milankovi%C4%8Dovy_cykly.
  2. Též nazývané obliktivita.
  3. Náklon zemské osy kolísá mezi 21,8° a 24,4°.
  4. Přibližně 96 000 až 127 000 let (https://cs.wikipedia.org/wiki/Milankovi%C4%8Dovy_cykly).
  5. Kadrnožka, Jaroslav, Globální oteplování Země: příčiny, průběh, důsledky, řešení, s. 24. Přesnější údaj je ve Wikipedii – a to 405 000 let (díky gravitačnímu působení Jupiteru a Venuše).
  6. Tamtéž, s. 26. Sluneční konstanta je tepelný výkon (ve všech vlnových délkách), který prochází kolmě nastavenou plochou o velikosti 1 m2 ve vzdálenosti jedné astronomické jednotky od Slunce (astronomická jednotka /běžně se používá značka AU/ je jednotka vzdálenosti, původně definovaná jako střední vzdálenost Země od Slunce). Sluneční aktivita charakterizovaná výskytem slunečních skvrn se mění v základním jedenáctiletém cyklu. Významný je i 22letý cyklus – dále existují periody 80, 300, 1 400 a 1800 let (Kadrnožka, Jaroslav, Globální oteplování Země: příčiny, průběh, důsledky, řešení. s. 27).
  7. Valmíček, Boris, Klimatické změny: Milankovičovy cykly, vývoj člověka a rozvoj civilizace v současné době meziledové, s. 13–14.
  8. Dostupné na: https://cs.wikipedia.org/wiki/Milankovi%C4%8Dovy_cykly.
  9. Kleczek, Josip, Život se Sluncem a ve vesmíru: nová věda – bioastronomie; Kadrnožka, Jaroslav, Globální oteplování Země: příčiny, průběh, důsledky, řešení; Valníček, Boris, Klimatické změny: Milankovičovy cykly, vývoj člověka a rozvoj civilizace v současné době meziledové; Svoboda, Jiří, Utajené dějiny podnebí: řídilo počasí dějiny lidstva?
  10. Někdy se uvádí též datum 11 500 BP. S ohledem na přesnost radiokarbonové metody datování (též označované jako uhlíková nebo radiouhlíková metoda) jde o zanedbatelný rozdíl.
  11. V tomto příspěvku budeme používat výhradně zkratku „BP“ (Before Present /protože se význam „současnosti“ mění, je tato stanovena dohodou jako 1. leden 1950; s ohledem na pojednávanou problematiku však uvedená „přesnost“ není rozhodující/) – nikoliv běžné označení „př. n. l.“ či „př. Kr.“.
  12. Mithen, Steven, Konec doby ledové: dějiny lidstva od r. 20000 do r. 5000 př. Kr., s. 44.
  13. Před Allerödskou oscilací existovalo velmi krátké, ale též velmi studené období tzv. staršího dryasu, které trvalo asi jen 200–400 let.
  14. Behringer, Wolfgang, Kulturní dějiny klimatu: od doby ledové po globální oteplování, s. 63.
  15. Natúfienu předcházel tzv. kebaran (https://cs.wikipedia.org/wiki/Nat%C3%BAfien).
  16. Tato kultura byla nazvána podle Vádí-en-Natuf v Palestině.
  17. Mithen, Steven, Konec doby ledové: dějiny lidstva od r. 20000 do r. 5000 př. Kr., s. 65.
  18. Behringer, Wolfgang, Kulturní dějiny klimatu: od doby ledové po globální oteplování, s. 59.
  19. U jedinců vystavených hladu či jinému stresu se častěji vyskytují v zubní sklovině tenké linie označované jako hypoplazie (jde o nekompletní nebo opožděný buněčný vývoj). Anna Belfer-Cohen nalezla u natufiánců těchto příznaků poměrně málo (Mithen, Steven, Konec doby ledové: dějiny lidstva od r. 20000 do r. 5000 př. Kr., s. 61).
  20. Mithen, Steven, Konec doby ledové: dějiny lidstva od r. 20000 do r. 5000 př. Kr., s. 65.
  21. Mithen, Steven, Konec doby ledové: dějiny lidstva od r. 20000 do r. 5000 př. Kr., s. 64, uvádí 10 800–9 600 př. Kr., tj. 12 800–11 600 BP. Jde o zanedbatelný rozdíl proti údajům internetové stránky: https://en.wikipedia.org/wiki/Younger_Dryas. S ohledem na přesnost radiokarbonové metody datování jde v podstatě o shodná rozmezí.
  22. Na břehu jezera se nalézá významné opatství Maria Laach. Jde o středověký benediktinský klášter v Porýní-Falcku, nacházející se asi 40 km jižně od Bonnu. Byl založen roku 1083 a po zrušení 1802 obnoven roku 1893 jako součást beuronské kongregace benediktinského řádu. Mohutný klášterní kostel Panny Marie a svatého Mikuláše patří mezi vrcholné románské stavby v Německu.
  23. Mithen, Steven, Konec doby ledové: dějiny lidstva od r. 20000 do r. 5000 př. Kr., s. 66.
  24. Tak je tomu i v současnosti u oblastí postižených dlouhodobým hladem. Tělesná výška u kosterních nálezů pozdního natufiánského období (např. z Nachal Oren) je mnohem nižší než u nálezů raně natufiánských (např. Ajn Malláha). Podrobně viz: Mithen, Steven, Konec doby ledové: dějiny lidstva od r. 20 000 do r. 5000 př. Kr., s. 66.
  25. Mithen, Steven, Konec doby ledové: dějiny lidstva od r. 20000 do r. 5000 př. Kr., s. 66.
  26. Atlantik existoval přibližně v období 8 000–5 000 BP. Jde o geologické (a též klimatické) období středního holocénu charakteristické zejména nástupem vlhkého oceánského klimatu a také dalším oteplováním (ve srovnání s předchozím boreálem). Průměrné teploty ve střední Evropě byly asi o tři stupně vyšší při podstatně vyšších srážkových úhrnech ve srovnání se současným klimatem. Proto je Atlantik označován jako holocénní klimatické optimum (https://cs.wikipedia.org/wiki/Atlantik).
  27. Neobjevují se již nálezy čelenek z mušliček, náhrdelníků, náramků a závěsů ze zvířecích kostí a ulit mořských měkkýšů – tak jak tomu bylo u asi čtvrtiny zemřelých v raně natufiánské éře. Též se již neobjevují skupinové pohřby – naopak lze zaznamenat „návrat“ k pohřbívání jednotlivců. Příslušnost k dané rodině už byla méně významná – zřejmě byli jedinci spíše oceňováni pouze podle svých vlastních schopností a zásluh (Mithen, Steven, Konec doby ledové: dějiny lidstva od r. 20000 do r. 5000 př. Kr., s. 68–69).
  28. Kodros (Κόδρος) byl podle řecké mytologie synem a nástupcem Melantha. Ten byl králem v messénském Pylu – po vpádu Dórů na Peloponés odešel do Athén, které zachránil od Boióťanů – poté byl zvolen athénským králem. Dórové se za vlády jeho syna Kodra dostali až k Attice – hrozilo, že Athény budou zničeny. Kodros požádal o radu delfskou věštírnu. Když se od Pýthie dozvěděl, že Athéňané odrazí útok Dórů jen tehdy, pokud zemře, rozhodl se dobrovolně obětovat svůj život. Jako dřevorubec odešel do lesa, kde vyprovokoval hádku s dórskou hlídkou a nechal se zabít. Athény následně odolaly dórskému útoku a Atika zůstala územím, kterou si Dórové nepodmanili.
  29. Dropidés byl i podle jiných genealogií Solónovým bratrem. Jeho synem byl Kritiás („starší“) a „pravnukem“ Kritiás („mladší“), který vystupuje v popisovaném dialogu Timaios (Platón, Timaios, Kritias, překlad František Novotný, s. 117).
  30. V dialogu Prótagorás je uvedeno: „… ἐγὼ πείθομαι, καὶ Κριτίας ὁ Καλλαίσχρου“ (… a já s tím souhlasím /jsem o tom přesvědčen/ a též Kritiás, syn Kallaischrův“ (Platón, Prótagoras, překlad František Novotný, s. 21).
  31. Hlavní osoba stejnojmenného dialogu – Timaios z italských Loker byl filosofem a přívržencem pythagorejské školy. Pod jeho jménem se zachoval také spis „O přirozenosti světa a duše“.
  32. Platón, Timaios; Kritias, poznámky František Novotný, s. 117.
  33. Jde o nejdelší pasáž v dialogu, která se snaží osvětlit záležitosti stvoření světa z vůle démiurga a zapříčinění vzniku světa obývaného člověkem.
  34. Graeser, Andreas, Řecká filosofie klasického období = Geschichte der Philosophie. 2, Sophistik und Sokratik, Plato bis Aristoteles, s. 199.
  35. Autor tohoto příspěvku musel opravit již nevyhovující překlad Františka Novotného.
  36. Panczová, Helena, Grécko-slovenský slovník: od Homéra po kresťanských autorov, s. 936: „skrz-naskrz, vonkoncom, úplne, celkom, pravdaže“.
  37. Prach, Václav, Řecko-český slovník, s. 343: „praděd“.
  38. Šlo o athénské svátky na počest boha Dionýsa. Slavily se na podzim – třetí den slavností se nazýval Kúreótis. Chlapci byli při něm zapisováni do seznamu své frátrie (Platón, Timaios, Kritias, poznámky František Novotný, s. 117).
  39. Panczová, Helena, Grécko-slovenský slovník: od Homéra po kresťanských autorov, s. 734: „temeno, vrch hlavy, vrchol, kraj, koniec“.
  40. Sau (řecky Σάϊς – Sais) bylo významné město ve starověkém Egyptě v západní nilské Deltě na jednom z říčních ramen, středisko dolnoegyptského pátého nomu (kraje). Od počátku historické doby bylo důležitým náboženským centrem kultu bohyně Neit, později také Usira, Esety a Hora. Největšího významu dosáhlo za vlády 26. dynastie (pocházel odtud především faraón Psammetik), kdy se stalo královským sídelním městem. Někteří antičtí autoři popisují slavné památky – např. Neitin chrám, obelisky, posvátné jezero a hrobky králů. Ještě v 19. století byly patrné rozvaliny mohutného komplexu o rozměru téměř 700 × 700 m, který obklopovala bezmála tři desítky metrů silná cihlová zeď. Nyní se jedná o velmi poškozenou a prozatím jen málo prozkoumanou archeologickou lokalitu, na níž se nezachovaly prakticky žádné viditelné pozůstatky staveb – nachází se dnes na místě dnes zvaném Sá el-Hagar (Verner, Miroslav, Bareš, Ladislav a Vachala, Břetislav, Ilustrovaná encyklopedie starého Egypta, s. 387).
  41. Neit byla původně bohyní války a zejména od Nové říše vystupovala především jako ochránkyně zemřelých. Bývala někdy označována jako „Velká matka“, což souviselo s její rolí stvořitelky světa; byla zřejmě jedním z nejdůležitějších božstev už v preddynastické éře – též nepřetržitě uctívána ještě v ptolemaiovské a římské době. Od Nové říše je považována za androgynní bytost (byly jí občas přisuzovány vlastnosti univerzálního prabožstva spojujícího v sobě mužské a ženské rysy), někdy se ztotožňovala i s praoceánem Nu či jeho personifikací bohem Nunem, nebo se stvořitelskou bohyní Mehetweret (první doklad byl nalezen v textech na sarkofágu krále Merenptaha z 19. dynastie – samotná idea je zřejmě mnohem starší). Z Neitiných slin měl povstat i nepřítel slunečního boha, had Apop. V souvislosti se stvořením světa existoval přívlastek „Velká kráva“ a „Velká záplava“. Z chrámu v Esně pochází nápis, v němž je Neit zmiňována jako hornoegyptská bohyně, která se vynořila z „pravodstva“, stvořila celý svět, včetně slunečního boha Rea, a pak cestovala do Dolního Egypta, kde založila své město Sais. Byla též označována za matku krokodýlího boha Sobka. Neit byla znázorňována v lidské podobě s dolnoegyptskou korunou a dvěma zkříženými šípy (případně i s lukem). S touto bohyní byl rovněž spojován boj, lov, zbraně a válečnictví. Delta byla významným střediskem Neitina kultu, a tato bohyně byla považována za patronku a ochránkyni celého Dolního Egypta. Symbolem Dolního Egypta byla také včela – Neitin chrám ve městě Sais byl tak někdy nazýván „Dům včely“. V době Staré říše měla Neit svatyni Mennoferu – je též zmiňována jako „vládkyně Mendu“. Během Střední a Nové říše její význam poněkud poklesl – její význam se zvětšil v ramessovské době, kdy bylo hlavní město Egypta přeneseno do delty. V ptolemaiovské době byla významným místem jejího kultu též Esna (Verner, Miroslav, Bareš, Ladislav a Vachala, Břetislav, Ilustrovaná encyklopedie starého Egypta, s. 315–316; https://wikisofia.cz/wiki/Neit#cite_note-:2-4). Bohyně Athéna na rozdíl od Neit byla především bohyní války (pouze však moudře a rozvážně vedené) – končící vítězstvím. O její radu prosili moudří vladaři. Řekové ji ctili jako „Athénu ve zbroji“ (Athéna Enoplos) nebo jako „Athénu vyzývající k boji“ (Athéna Promachos). Také bývala nazývána Athénou Vítěznou (Athéna Níké). Byla ochránkyní především Athéňanů (v chrámech byly její sochy – pokud bylo palladium v chrámu, město bylo „nedobytné“).
  42. Prach, Václav, Řecko-český slovník, s. 554: „zkáza, zničení, zánik, záhuba, zpustošení, ztráta, mravní zkáza“.
  43. Asi 9 600 let př. n. l. či 11 600 BP. K velké změně klimatu (podle současných poznatků /provázené radikálním zvýšením teploty na severní polokouli a masivním táním ledovců/) došlo asi 11 700 BP. S ohledem na přesnost radiokarbonové metody datování jde v podstatě o stejné údaje.
  44. K „Asii“ byl v té době přiřazován i Egypt.
  45. Otázka datace tohoto dialogu se do určité míry stala částečně i předmětem sporů. Někteří interpreti se vyjádřili tak, že Timaios v podstatě vyjadřuje nauku o idejích „středních dialogů“ – a že předchází tzv. „kritickým dialogům“. Toto pojetí však není schopno vysvětlit, proč se tolik motivů tzv. klasické nauky o idejích vrací i v „kritických dialozích“ (Graeser, Andreas, Řecká filosofie klasického období = Geschichte der Philosophie. 2, Sophistik und Sokratik, Plato bis Aristoteles, s. 199).
  46. Sparťané, Athéňané, Élejští a Mantinejští byli vedeni spartským králem Agésiláem II. Thébské vojsko zahrnovalo také vojáky boiótského spolku i některých Arkaďanů. Oba velitelé byli vysoce strategicky schopní – vítězství v bitvě však dosáhl Epameinóndás. Využil přitom taktiku, kterou již dříve uplatnil u Leukter – opětovně rozestavil boiótské vojsko na levém křídle své armády do neobvykle hlubokého zástupu hoplitů (tzv. kosý šik). Epameinóndás, který vedl osobně toto křídlo, porazil a zahnal nejlepší spartské oddíly na jejich pravém křídle – avšak během boje v přední linii utrpěl smrtelné zranění. Thébští velitelé Iolaidas a Daifantos, které určil svými případnými nástupci, byli rovněž zabiti. Když se umírající Epameinóndás doslechl o jejich smrti, nařídil Thébanům (i přes zcela nezpochybnitelné vítězství) uzavřít se Spartou mír. Po jeho smrti však thébská hegemonie zcela rychle upadla. Konečným výsledkem boje tak bylo rozhodující oslabení jak Thébanů, tak i Sparťanů. Politickou situaci následně využila Makedonie (Filip II.).
  47. Adkins, Lesley a Adkins, Roy, Starověké Řecko: encyklopedická příručka, s. 2.
  48. Ostatně i toto sám Platón přiznává v dialogu Kritiás (překlad Františka Novotného): „Nežli začneme svůj výklad, jest třeba ještě něco málo objasniti, abyste se snad nedivili, slyšíce helénská jména barbarských mužů; zvíte totiž příčinu toho. Solón, zamýšleje užíti té pověsti pro svou báseň, vyptával se po významu těch jmen a nalezl, že oni první Egypťané, kteří je zapsali, převedli je do své řeči; tu zase sám znova probíraje smysl každého jména převáděl je do našeho jazyka, a tak si je zapisoval. Tyto zápisy byly u mého děda, a ještě nyní jsou u mne; hned jako chlapec jsem je důkladně prozkoumal. Budete-li tedy slyšeti taková jména jako jsou u nás, nebudiž vám to nic divného; vždyť jste slyšeli příčinu té věci. Takový tedy asi byl tehdy začátek toho dlouhého výkladu.
  49. Panczová, Helena, Grécko-slovenský slovník: od Homéra po kresťanských autorov, s. 248: „Atlantovna, Atlantova dcéra, atlantická, Atlantský (θάλασσα – oceán), Atlantida (νῆσος – ostrov)“ http://www.perseus.tufts.edu/hopper/ uvádí: „Ἀτλαντίς θάλασσα ἡ Ἀ. καλουμένη, the Atlantic ocean, Hdt.“. Též: „Ἀτλαντικός, ή, όν, A. of Atlas, τέρμονες Ἀ. the pillars of Hercules, τὸ Ἀ. πέλαγος, ἡ Ἀ. θάλασσα – also Ἀτλάντειος, α, ον, – fem. Ἀτλαντίς, ίδος; title of work by Hellanicus (also Ἀτλαντιάς); θάλασσα ἡ Ἀ. καλουμένη; ἡ Ἀ. νῆσος, a fabulous island in the far West“. Jde jednoznačně o adjektivum – viz. Gemoll, Wilhelm, Vretska, Karl, Aigner, Therese, ed., Griechisch-deutsches Schul- und Handwörterbuch, s. 144.
  50. Třetí osoba singuláru aoristu indikativu aktiva slovesa „δύω“ (nořit se, ponořit se, zahalit se, propadnout se).
  51. Epos o Gilgamešovi, překlad Jiří Prosecký a Marek Rychtařík, s. 198–199.
  52. Téměř přesně na jih – asi 1 800 km od Seychel – se nachází ostrov Réunion, který spolu s Mauriciem a Rodriguesem tvoří souostroví Maskarény, ležící východně od ostrova Madagaskar. Nejvyšší horou je Piton des Neiges měřící 3 069 metrů. Na ostrově se však především nachází 2 631 metrů vysoká činná štítová sopka, která nese jméno Piton de la Fournaise a je nejaktivnější sopkou na Zemi. Šlo evidentně o v Indickém oceáně zcela běžně se vyskytující tsunami.
  53. Stačí si pouze představit tvar „ostrova“ na obr. 7. Pokud by byla hladina asi o 25 metrů nižší než současná a Utanapištim by se nacházel na nevysokém pohoří současného ostrova Mahé (Seychelských ostrovů) – pak by se kolem něj až k obzoru rozkládala planina (o rozloze přibližně současných Čech), která by nebyla ani pevninou, ani mořem. Navíc by byla možná pokryta sopečným prachem po výbuchu sopky Piton de la Fournaise (či jiné /i podmořské/ sopky v této značně vulkanické oblasti Indického oceánu).
  54. Viz výše poznámku č. 48.
  55. Gemoll, Wilhelm, Vretska, Karl, Aigner, Therese, ed., Griechisch-deutsches Schul- und Handwörterbuch, s. 590: „(Etym. unklar) – Hülsenfrucht, bes. Bohne“.
  56. V tomto příspěvku není dostatek prostoru pro „odhalení“ historického „jádra“ snad nejznámějšího mýtu lidstva „o prvotním hříchu“. Pro zajímavost lze uvést, že u této palmy existují samčí a samičí rostliny. Většinou stojí vedle sebe a rozeznáme je opravdu snadno – plody samičích rostlin připomínají svým „nemravným“ tvarem ženskou pánev (či spíše přirození). Samčí plody se zase nápadně podobají mužskému přirození (jedná se o dvoudomé rostliny). Vzhledem k tomu, že svým tvarem připomínají ženský klín nebo ženské pozadí, pojí se s nimi mnohé legendy a rituály. Uvedené „ořechy lásky“ účinkují též jako silné afrodiziakum a jsou symbolem plodnosti a lásky. Palmy se dožívají věku až tří set let.
  57. https://cs.wikipedia.org/wiki/Madagaskar#cite_note-3; https://www.archaeology.org/news/7025-181010-madagascar-human-arrival; https://cosmosmagazine.com/palaeontology/madagascar-claims-for-early-settlement-debunked. S ohledem na proud střelkového mysu (Agulhaský proud) se sem nemohli dostat z Afriky. Patří k nejrychlejším oceánským proudům vůbec a množství přepravované vody dosahuje šedesáti až sedmdesáti sverdrupů (jednotka na měření přesunu objemu mořské vody) – asi poloviny mohutného Golfského proudu. Takže se museli na Madagaskar dostat přes Seychely („Atlantidu“)!

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Dne 18.– 20. března 2019 pořádá Velvyslanectví Dánského království Česko-dánské dny vody 2019. Cílem je otevřít dialog mezi českými a dánskými subjekty o snižování spotřeby vody a dalších vodohospodářských výzvách v průmyslové výrobě, ale i veřejném sektoru.

Hlavní přínos Česko-dánských dní vody pro české subjekty

  • Získání informací od předních dánských firem o tom, jak lépe hospodařit s vodou a související elektrickou energií.
  • Navázat vztahy s předními dánskými firmami, které rozvíjí dlouhodobě udržitelná a energeticky účinná řešení zohledňující vysoké nároky na kvalitu, energetickou a nákladovou efektivitu.

Proč Dánsko?

Vodohospodářské technologie jsou jednou z dánských předních kompetencí. Dánsko rozvíjí dlouhodobě udržitelná a energeticky účinná řešení zohledňující vysoké nároky na kvalitu, energetickou a nákladovou efektivitu.

Jaké dánské společnosti se zúčastní Česko-dánských dní vody 2019?

  • Danfoss (pobočka v Praze)
  • DANWELL
  • DHI  (pobočka v Praze)
  • Grundfos (pobočka v Olomouci)
  • Hexa-Cover
  • Kamstrup
  • Liqflow
  • Westcome Heat Exchangers
  • BWT HOH

Stručný program Česko-dánských dní vody 2019

18. 3. koktejlová recepce v Mladé Boleslavi ve Vzdělávacím centru ŠKODA AUTO za účasti pana velvyslance a pana primátora Mladé Boleslavi nabízející neformální možnosti pro networking

19. 3. konference “Technologie ve vodním hospodářství – jak lépe hospodařit s vodou“ v Mladé Boleslavi ve Vzdělávacím centru ŠKODA AUTO za účasti pana velvyslance a pana primátora Mladé Boleslavi, jejíž součástí budou B2B setkání

Program
10.00–10.25 Úvodní slova pana velvyslance a pana primátora
10.30–12.30 Průmyslový panel a panel o přístupu veřejné správy k vodohospodářství, místní a regionální strategie
12.30–13.30 Oběd
13.30–14.15 Prezentace dánských řešení (5 min na jednu firmu), diskuze, otázky
14.15–15.00 B2B setkání mezi českými a dánskými subjekty
15.00 Ukončení konference

 

20. 3.  konference “Technologie ve vodním hospodářství– jak lépe hospodařit s vodou“ v Plzni v za účasti pana velvyslance a pana primátora Plzně v Konferenčním a společenském centru SECESE, jejíž součástí budou B2B setkání

Program
9.30–9.55 Úvodní slova pana velvyslance a pana primátora
10.00–11.00 Průmyslový panel a panel o přístupu veřejné správy k vodohospodářství, místní a regionální strategie
11.00–12.30 Prezentace dánských řešení (5 min na jednu firmu), diskuze, otázky
12.30–13.30 Oběd
13.30–14.45 B2B setkání mezi českými a dánskými subjekty
14.45 Ukončení konference

 

Zájemci o účast, podrobný program nebo vystoupení mohou kontaktovat Lenku Andrýsovou na emailu lenkan@um.dk nebo tel. +420 602 644 707.

Posted by & filed under Aplikovaná ekologie.

Souhrn

Památku UNESCO – Průhonický park navštěvují ročně statisíce lidí. Pohled na parkové rybníky je však v posledních pěti letech nevábný, protože je zejména v letních měsících pokryt souvislou vrstvou sinic tvořících vodní květ. Správa parku investovala více než 100 mil. Kč do obnovy krajinných scenerií a dendrologické péče, ale páchnoucí vodní prvky v parku (systém jezů, toků a nádrží) působí na návštěvníky odpudivě. Z průzkumu přítoků do parku vyplynulo, že zdroje skokového zhoršení kvality vody jsou především dva: 1) rychlý nárůst obyvatel – přetěžované čistírny odpadních vod bez terciálního čištění v samé blízkosti parku a 2) skokový nárůst zastřešených, zpevněných bezodtokových ploch satelitních sídlišť a dalších staveb včetně nákupních zón. Výše zmíněné zdroje živin jsou zásadní pro biomasu sinic, přičemž přívalové srážky způsobují podstatně vyšší hydraulický stres pro koryta toků. Následné plaveniny i splaveniny se usazují v podobě sedimentů v rybnících Průhonického parku a přispívají tak v sezoně k masovému rozvoji sinic. Vzhledem k dlouhodobému přežívání sinic v bahně sloužily rybníky v Průhonickém parku v posledních třech letech jako výkonné předkultivační zařízení pro sinice, které byly tokem Botič odplaveny do vodní nádrže Hostivař. Problém silného znečištění vody v Průhonickém parku je třeba řešit s ohledem na hospodaření v okolní krajině. V roce 2015 si proto naše pracoviště nechalo zpracovat studii proveditelnosti zaměřenou na návrh reálných revitalizačních, protipovodňových a protierozních opatření v horním povodí Botiče. Součástí studie bylo doporučení způsobu správy ekologicky hodnotných a přírodě blízkých úseků vodních toků a úseků (zbytky mokřadů, zachovalejších břehových porostů a lužních lesů nebo křovin) a zlepšení u narušených úseků (zatrubnění, napřímení). Jde o komplex organizačních (např. dodržování standardů Dobrého zemědělského a environmentálního stavu půdy – GAEC podporující udržitelné zemědělské hospodaření), agrotechnických (protierozní orba) a technických opatření (výstavba suchých nádrží na všech hlavních vodních tocích povodí Botiče, meze, průlehy, hrázky, zasakovací pásy, protierozní příkopy, terasy, sanace strží), jejichž realizace však vyžaduje spolupráci mnoha subjektů.

Úvod

Památku UNESCO – Průhonický park navštěvují ročně statisíce lidí. Pohled na parkové rybníky je však v posledních pěti letech nevábný a nevonný, protože je zejména v letních měsících pokryt souvislou vrstvou sinic tvořících vodní květ (obr. 1b2). V průběhu vegetační sezony dominuje rod Microcystis doplněný z jara rody DolichospermumAphanizomenon, od srpna do konce sezony podporovaný rodem Planktothrix. Správa parku investovala více než 100 mil. Kč do obnovy krajinných scenerií a dendrologické péče, ale páchnoucí vodní prvky v parku (systém jezů, toků a nádrží) působí na návštěvníky odpudivě. Z průzkumu přítoků do parku vyplynulo, že zdroje skokového zhoršení kvality vody jsou především dva: 1) rychlý nárůst obyvatel a přetěžované čistírny odpadních vod bez terciálního čištění v samé blízkosti parku (Zdiměřice, Dobřejovice, Jesenice-Osnice) a 2) skokový nárůst zastřešených, zpevněných bezodtokových ploch satelitních sídlišť a dalších staveb včetně nákupních zón, zaústěných do Jesenického a Dobřejovického potoka a do Botiče (obr. 3). Botič je na průtoku Prahou se svými 21 km z celkových 34,5 km jedním z nejdelších jejich potoků. Plocha jeho povodí je 135,79 km2 a průměrný průtok činí 0,44 m3/s. Botič pramení severně od obce Křížkový Újezdec, protéká přes Čenětice, Kocandu, Průhonickým parkem přes rybníky Bořín a Labeška a místy zalesněným údolím Průhonic meandruje přes Křeslice do Prahy [1, 2].

Výše zmíněné zdroje živin jsou zásadní pro biomasu sinic, přičemž přívalové srážky způsobují podstatně vyšší hydraulický stres pro koryta toků. Následné plaveniny i splaveniny se usazují v podobě sedimentů v rybnících Průhonického parku (Bořín, Labeška a Podzámecký), a přispívají tak v sezoně k masovému rozvoji sinic. Vzhledem k dlouhodobému přežívání sinic v bahně sloužily rybníky v Průhonickém parku v posledních třech letech jako výkonné předkultivační zařízení pro sinice, které byly tokem Botič odplaveny do vodní nádrže Hostivař, která je určena pro rekreaci, rybářství a slouží i k ochraně proti povodním. Její součástí je také malá vodní elektrárna.

Obr. 1a. Mapa odběrových míst
Fig. 1a. Map of sampling points
Obr. 1b. Podzámecký rybník s vodním květem v roce 2018
Fig. 1b. Podzámecký pond – cyanobacteria water bloom in 2018

Domníváme se, že problém silného znečištění vody v Průhonickém parku je třeba řešit s ohledem na hospodaření v okolní krajině. V roce 2015 si proto naše pracoviště nechalo zpracovat studii proveditelnosti zaměřenou na návrh reálných revitalizačních, protipovodňových a protierozních opatření v horním povodí Botiče. Součástí studie bylo doporučení způsobu správy ekologicky hodnotných a přírodě blízkých úseků vodních toků a úseků (zbytky mokřadů, zachovalejších břehových porostů a lužních lesů nebo křovin) a zlepšení u narušených úseků (zatrubnění, napřímení). Jde o komplex organizačních (např. dodržování standardů Dobrého zemědělského a environmentálního stavu půdy – GAEC podporující udržitelné zemědělské hospodaření), agrotechnických (protierozní orba) a technických opatření (výstavba suchých nádrží na všech hlavních vodních tocích povodí Botiče, meze, průlehy, hrázky, zasakovací pásy, protierozní příkopy, terasy, sanace strží; blíže viz [1] a obr. 4).

Obr. 2. Vodní květ sinic – Podzámecký rybník (léto 2016)
Fig. 2. Cyanobacteria water bloom – Podzámecký pond (summer 2016)

Průzkum kvality vody přítoků do parku a vodních prvků v parku

Cílem sledování je vytipovat zdroje znečištění, kterým je ovlivňována kvalita vody přitékající do Průhonického parku a kvalita vody vodních prvků samotných. Obrázek 1a zobrazuje sledované lokality v průběhu roku. Na základě několikátého sledování budou navržena příslušná opatření vedoucí ke zlepšení kvality vody v parku a následně i ke zlepšení kvality vody vodní nádrže Hostivař.

Metody měření

Fyzikálně-chemické parametry in-situ byly stanovovány pomocí multiparametrické sondy YSI 6600 (obr. 5), vzorky pro analýzy fyzikálně-chemických parametrů byly odebírány podle ČSN EN ISO 5667 jakožto směsný vzorek. Kvantifikace fytoplanktonu byla stanovována fluorescenčně pomocí sondy FluoroProbe (bbeMoldaenke) a determinace fytoplanktonu pomocí světelného mikroskopu s fluorescencí Olympus BX60. Chemické analýzy byly provedeny v laboratoři spektrofotometricky pomocí kyvetových testů HachLange. Výsledky měření shrnují tabulky 13.

Výsledky měření

Byly sledovány následující ukazatele kvality vody: chemická spotřeba kyslíku (CHSKCr), celkový organický uhlík (TOC), celkový fosfor (Pc), biodostupný fosfor – fosfátový fosfor (P-PO43-), amoniakální dusík (N-NH4), dusičnanový dusík (N-NO3).

Naměřené hodnoty jsou porovnány se standardy ukazatelů přípustného znečištění vod, které jsou dány nařízením vlády č. 401/2015 o ukazatelích a hodnotách přípustného znečištění povrchových a odpadních vod [4]. Odkazujeme zejm. na tabulky s emisními standardy a koncentrace ukazatelů znečištění vypouštěných odpadních vod. Vzhledem k území nás zajímaly hodnoty přípustného znečištění povrchových vod a vod užívaných pro vodárenské účely, koupání osob a kaprové vody (hodnoty jsou v tabulce 1 označeny červeně – přípustné znečištění pro povrchové vody roční průměr, modře – průmyslové vody – zpracování a konzervování masa a výroba masných výrobků, emisní standardy: přípustné hodnoty znečištění pro vypouštěné odpadní vody, zeleně – kategorie ČOV do 2 000 EO, přípustné hodnoty, oranžově – kategorie ČOV do 10 000 EO, přípustné hodnoty).

Tabulka 1. Chemické parametry přítoků do parku (léto 2017), viz také obr. 6 a 7
Table 1. Chemical characteristics of inflow to the park (summer 2017) (see picture no. 6 and 7)

Přestože naměřené hodnoty odtoků z ČOV nepřekračují povolené limity (viz tabulka 1) vypouštění odpadních vod vnos živin je dostatečný pro rozvoj vodního květu sinic (240 mg/l chlorofylu v Podzámeckém rybníku, jak uvádí tabulka 2).

Tabulka 2. Kvantifikace fytoplanktonu v přítoku do Podzámeckého rybníku (viz obr. 8) a v rybníku samotném (léto 2016)
Table 2. Phytoplankton quantification of pond inflow and Podzámecký pond (see picture no. 8) (summer 2016)

Diskuse a závěr

Průhonický park je ceněn pro svou estetickou a historickou hodnotu, kterou v posledních letech degraduje masový rozvoj sinic v tocích a nádržích parku. Protože jde o problematiku, která výrazně překračuje hranice parku a která má zdroje znečištění mimo park, jsou připravována opatření, která by měla integrovat aktivity v povodí toků přitékajících do parku. Cílem plánovaných opatření je omezení přísunu živin a organického znečištění přitékajících z okolních obcí do Průhonického parku a v důsledku toho omezení rozvoje vodního květu sinic.

Tabulka 3. Fyzikálně chemické parametry vodních prvků v Průhonickém parku měřené in-situ pomocí multiparametrické sondy YSI 6600 (léto 2016)
Table 3. Physical-chemical parameters of water in Průhonický park – measured by multiparametric probe YSI 6600 (summer 2016)

V prvé řadě je potřeba dokončit aktualizaci zdrojů znečištění, a to měřením vybraných parametrů přímo na místě (in-situ monitoring) s cílem podchytit variabilitu v extrémních hydrologických událostech. Přípustné hodnoty sledovaných látek jsou většinou nastaveny na roční průměry, přičemž naměřené hodnoty většinou tyto limity přesahují, a to ve zvláště vysokých koncentracích na odtocích z ČOV nebo rybníků (tabulky 1–3), kde dochází k uvolňování ze sedimentů nebo činností sinic a ryb. Znečištěné povrchové vody ale pocházejí z černých úniků odpadních vod i z osídlených oblastí, což je patrné zejm. v době sníženého průtoku, kdy byly opakovaně podávány podněty na ČIŽP.

Voda v potocích (Jesenický/Zdiměřický, Botič a Dobřejovický) s sebou nese živiny a znečištění nejen pro rybníky v parku. V povodí těchto potoků se nacházejí nádrž Osnice (pod stejnojmennou obcí) a Nový rybník (pod Dobřejovicemi), které již nyní slouží jako zdroj sinic, které se následně množí v Průhonickém parku. Nádrž Osnice, která sloužila jako sedimentační nádrž, v současné době prochází odbahněním a rekonstrukcí hráze. Po jejím opětovném napuštění bude nutné kontrolovat vstupy a zdroje živin v této lokalitě. Nádrž Nový rybník je dalším detekovaným zdrojem sinic pro park a také zde bude nutná revize a identifikace zdrojů znečištění vody.

Obr. 3. Nárůst zástavby v okolí Průhonického parku za posledních zhruba 50 let (autor: M. Vojík); červeně jsou zvýrazněny nyní zastavěné plochy; pozaďová barva znázorňuje různá katastrální území
Fig. 3. Expansion of built-up areas in the vicinity of the Průhonice park

Problematickou částí je retenční nádrž pod čistírnou odpadních vod Jesenice, kde je v současné době nahromaděno více než 1,5 metru anaerobního zapáchajícího sedimentu (obr. 67), a to i přes skutečnost, že tato nádrž byla čištěna před čtyřmi roky. To dokazuje excesivní zdroje znečištění v této lokalitě a nutnost je identifikovat. Odběry a následné chemické a biologické rozbory těchto sedimentů jsou v přípravě.

Obr. 4. Projekt revitalizace horního povodí Botiče (se svolením zpracovatele projektu upravil M. Vojík)
Fig. 4. Revitalization of the Botič stream flowing through Průhonice park

Po ukončení fáze identifikace zdrojů znečištění vody jmenovaných potoků (budou-li finanční zdroje), bude v letech 2019–2020 přikročeno k návrhu a realizaci opatření jak na přítocích do parku, tak v parku samotném. V parku budou v letošním roce kvantifikovány sedimenty v jednotlivých nádržích a tocích, bude realizováno omezení, resp. řízení stavu rybí obsádky a kontrola kvality vody na odtoku z parku. Místa se stagnující vodou je třeba zprůtočnit, případně rozšířit provzdušňovací prvky. Na Podzámeckém rybníku budou navržena alternativní opatření tak, aby mohlo být rozhodnuto, zda sedimenty vytěžit, nebo ošetřit na místě tak, aby neuvolňovaly živiny a sinice. Analýzy mocnosti a složení sedimentů Podzámeckého rybníka budou průběžně realizovány v průběhu let 2019 a 2020 a následně pak bude možno realizovat projekt a vodoprávní povolení na revitalizaci této nádrže.

Obr. 5. Měření sondou YSI, batymetrie Podzámeckého rybníka a průtoků na přítocích (říjen 2016)
Fig. 5. Measuring by YSI probe, bathymetric measurement and flow measurement on tributaries of Botič (October 2016)

Celkově je ale třeba k nápravě stavu přistoupit komplexně z pohledu nejen hydrologie Botiče, ale také krajiny, protože bez vzájemných vazeb na hospodaření v okolních pozemcích povodí nemáme šanci podchytit zdroje znečištění, natož dosáhnout preventivních opatření v podobě revitalizací a regulací škodlivých činností. Jsme si samozřejmě vědomi, že realizace revitalizačních opatření si žádá vzájemnou spolupráci mnoha subjektů, a proto je zde důležitý management a řízení celé akce. Je nutné oslovit vlastníky, hospodáře (zemědělce, vodohospodáře, investory), státní správu i samosprávu. O náš krajinářský přístup projevil zájem Institut plánování a rozvoje hlavního města Prahy, což by mohlo přinést kýženou koordinaci. Víme, že bez pomoci specialistů/krajinných inženýrů se neobejdeme. Upřednostňujeme však přírodě bližší způsoby revitalizací, jak jsme předeslali na setkání ČSKI minulý rok [1]. Rádi bychom tímto příspěvkem otevřeli diskusi k široké problematice péče o krajinu v rychle se rozvíjejícím okolí jihovýchodně od Prahy s cílem ochrany přírodně-kulturního dědictví mezinárodního významu, jakým Průhonický park bezesporu je. Právě tímto se zabývá i náš projekt řešený ve spolupráci s Ministerstvem kultury.

Obr. 6. Retenční nádrž pod ČOV Jesenice v parku (říjen 2016)
Fig. 6. Retention basin below the WWTP Jesenice in park (October 2016)

Obecnou problematikou ekologické infrastruktury krajiny (tj. drobné vodní toky, mokřady, rozptýlená zeleň) a rolí občanské společnosti v procesu ochrany, správy a plánování se zabýval letošní seminář, který organizovala Platforma pro krajinu ve spolupráci s Komisí pro životní prostředí AV ČR. Platforma pro krajinu na něm iniciovala zhotovení podkladu pro tvorbu základního dokumentu „Politika krajiny ČR“ představujícího vyjádření všeobecných zásad, strategií, které umožňuje přijetí specifických opatření, zaměřených na ochranu, správu a plánování ekologické infrastruktury krajiny. Bližší informace naleznete na stránkách Platformy pro krajinu (www.nasekrajina.eu), kterou koordinuje Botanický ústav AV ČR.

Obr. 7. Retenční nádrž pod ČOV Jesenice v parku – anaerobie s bublinkami metanu (říjen 2016)
Fig. 7. Retention basin below the WWTP Jesenice in park (October 2016) – anaerobic condition
Obr. 8. Přítok do Podzámeckého rybníka (březen 2017)
Fig. 8. Inflow to Podzámecký pond (March 2017)

Poděkování

Tento příspěvek vznikl jako výsledek projektu NAKI Ministerstva kultury ČR Biotické ohrožení památek zahradního umění: řasy, sinice a invazní rostliny s kódem DG16P02M041. Děkujeme Ing. M. Vojíkovi za technickou pomoc.

Původní příspěvek byl publikován ve sborníku Rybníky 2018, ISBN 978-80-01-06452-8.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie, Hydrochemie, radioekologie, mikrobiologie, hydrobiologie.

Souhrn

Tato práce je zaměřena na zhodnocení kvality vody a antropogenního znečištění sedimentů ve starých ramenech Kozelská tůň a Vrť středního toku Labe. Stará říční ramena jsou významnými ekosystémy, ve kterých se může ukládat velké množství znečištěného materiálu. Tato kontaminace může pocházet z průmyslových zdrojů znečištění především z 2. pol. 20. století. Fluviální jezera také dokladují změny trasy koryta řeky a přispívají ke zvýšení stability říčního ekosystému. Výzkum Kozelské tůně byl zvolen především kvůli poloze tohoto jezera, které se nachází v blízkosti areálu Spolana Neratovice, a. s., která v minulosti představovala jeden z největších zdrojů labského znečištění. Tento výzkum zahrnoval měsíční analýzy chemických a fyzikálních parametrů vody v období od prosince 2016 do listopadu 2017. Další část výzkumu zahrnovala stanovení koncentrace kovů a arsenu v sedimentech ve frakci 20 µm. K výluhu sedimentů byl použit rozklad lučavkou královskou. Hodnocení kvality povrchové vody v jezerech prokázalo zvýšené koncentrace N-NO3. Obsah N-NH4 ve vodě byl v Kozelské tůni i v jezeře Vrť nejvyšší ze všech porovnávaných fluviálních jezer Polabí. Z hlediska kontaminace sedimentů byly nejvyšší koncentrace stanovovaných prvků zjištěny především v Kozelské tůni, což by mohlo potvrdit hypotézu o šíření průmyslové kontaminace z blízkých zdrojů znečištění (Spolana, a. s., v Neratovicích) při povodni pravděpodobně i proti proudu řeky, jak bylo zaznamenáno např. za povodně v roce 2002, kdy došlo ke zpětnému vzdutí řeky Labe. Naopak sedimenty jezera Vrť byly kontaminovány méně. Z hlediska kontaminace sedimentů byla nejvyšší míra znečištění zaznamenána v případě stříbra a kadmia. Jak výzkum prokázal, kontaminované sedimenty fluviálních jezer představují v řadě lokalit v Polabí staré antropogenní zátěže, které mohou být během povodní remobilizovány, a kontaminovaný materiál tak může představovat sekundární zdroj znečištění.

Úvod

Stará říční ramena tvoří velmi významné ekosystémy. Nejen že mohou být domovem vzácných a chráněných druhů, ale zvyšují retenční potenciál krajiny, takže hrají velmi důležitou roli v protipovodňové ochraně. Kromě jejich ekologického významu představují zdroj informací o historickém znečištění, které se v povodí Labe od 2. poloviny 20. století s rozvojem průmyslu významně zvýšilo. Od roku 1900 bylo Labe intenzivně regulováno a také vystavováno zhoršující se kvalitě životního prostředí kvůli nadužívání hnojiv, nedostatečnému čištění odpadních vod apod. Řeka je dlouhodobě vystavena znečišťování ze zemědělství, jelikož protéká intenzivně zemědělsky využívanou oblastí s pěstováním obilí, zeleniny a dalších plodin a průmyslovou výrobou včetně komunálního znečištění z výroby a sídel soustředěných v tomto regionu (Pardubice, Kolín, Neratovice). I přesto se ve starých říčních ramenech zachovaly fungující nivní ekosystémy [1].

V posledních letech se kvalitou vody a sedimentů v jezerech v této oblasti zabývali vědečtí pracovníci Univerzity Karlovy [1–3], kteří se zaměřili mimo jiné i na výzkum kvality vody ve fluviálním jezeře Vrť. Zmíněné studie zahrnovaly vybrané oblasti labské nivy a mnoho fluviálních jezer zůstalo stále nezmapováno. Jedním z nich je Kozelská tůň. Toto jezero bylo pro tuto studii vybráno kvůli poloze u Spolany Neratovice, a. s., která v minulosti představovala jeden z největších zdrojů znečištění Labe.

Práce se zaměřila na pravidelné odečty vodních stavů a měsíční analýzy chemických a fyzikálních parametrů kvality vody. V rámci průzkumných prací se prováděly zrnitostní analýzy a stanovení koncentrací kovů a arsenu v sedimentech.

Studované lokality

Kozelská tůň

Kozelská tůň se nachází na pravém břehu řeky Labe mezi 851,9 a 851,1 říčním km blízko obce Mlékojedy, která leží v okrese Neratovice. Toto fluviální jezero je spojeno s řekou úzkými kanály na 851,9 a 850,1 říčním km. Podloží lokality tvoří hlinito-písčité sedimenty.

Ve druhé polovině 20. století bylo zamrzlé jezero vápněno a také proběhlo vybagrování sedimentů ze dna jezera. Severovýchod jezera je obklopen ornou půdou a pastvami. V jihovýchodní části se nachází les, na severu od jezera se nachází chatová kolonie, která může představovat lokální zdroj znečištění z jejich domácností, pěstování plodin a vypouštění vody z bazénů.

Obrázek 1 znázorňuje vývoj jezera. Jak je vidět na mapě z III. vojenského mapování, v roce 1852 byl meandr ještě stále součástí řeky. Meandr byl pravděpodobně odstaven na začátku 20. století. Pravá část obr. 1 zobrazuje současný stav jezera, kdy je zřejmé, že tok byl napřímen a meandr je s řekou spojen pouze úzkými kanály.

Obr. 1. III. vojenské mapování (vlevo [4]) a současné ortofoto Kozelské tůně (vpravo [5]) 1 : 25 000
Fig. 1. The III. Military survey (left [4]) and current aerial photograph (right [5]) of lake Kozelská, 1 : 25 000

Vrť

Jezero Vrť se nachází na levém břehu řeky Labe mezi 881,7 a 881,2 říčním km v obci Semice, která je situována v okrese Nymburk. Jezero je spojeno s Labem jen úzkým kanálem na 881,2 říčním km pod jezerem ve směru toku Labe. Podloží lokality tvoří pleistocenní fluviální sedimenty a písčitými štěrky [6]. Ve druhé polovině 20. století bylo jezero vápněno [3]. Obrázek 2 zobrazuje propojení meandru s řekou v roce 1852. Jezero bylo odstaveno od Labe pravděpodobně ve 40. letech 20. století. V 50. letech bylo kompletně odstaveno bez povrchové komunikace s řekou. K opětovnému spojení došlo až v 90. letech 20. století. Aktuální stav je zobrazen v pravé části obr. 2, kdy je jezero s řekou propojeno kanálem.

Obr. 2. III. vojenské mapování (vlevo [4] 1 : 25 000) a aktuální ortofoto jezera Vrť (vpravo [5] 1 : 10 000)
Fig. 2. The III. Military survey (left [4] 1 : 25 000) and current aerial photograph (right [5] 1 : 10 000) of Vrť lake

Metody

Fyzikálně-chemické parametry povrchové vody

Měření fyzikálně-chemických parametrů povrchové vody v Kozelské tůni proběhlo ve dvou různých částech jezera (obr. 3). Výsledná hodnota jednotlivých měsíčních koncentrací byla spočítána jako průměr z těchto dvou hodnot. V jezeře Vrť probíhalo vzorkování povrchové vody z jednoho odběrového místa. Měření proběhlo 9× za rok. V terénu byla multiparametrickou sondou HQ40D Hach-Lange měřena teplota vody, rozpuštěný kyslík ve vodě, pH a vodivost. Přesnost sondy při měření koncentrace rozpuštěného kyslíku ve vodě je ±1 %, u měření konduktivity 0,5 % a u teploty 0,3 %.

Obr. 3. Odběrová místa povrchové vody z Kozelské tůně (vlevo) a z jezera Vrť (vpravo) [5]
Fig. 3. Sampling sites of surface water in Vrť lake (V) and Kozelská lake (K1, K2) [5]

Povrchová voda byla odebrána z hloubky 10 cm pod hladinou, ze vzdálenosti cca 1 m od břehu. Další stanovované parametry jako chemická spotřeba kyslíku (CHSKMn), biochemická spotřeba kyslíku (BSK5), N-NH4, N-NO2, N-NO3, P-PO4, Cl, alkalita, Ca, Fe, Mn a tvrdost vody byly měřeny v laboratoři Ústavu pro životní prostředí na Univerzitě Karlově. Vzorky povrchové vody byly odebrány mezi 10 h a 14 h a dopraveny v chladicím boxu do laboratoře do 16 h stejného dne. Tabulka 1 znázorňuje seznam použitých laboratorních metod.

Analýza sedimentů

Jádra dnových sedimentů byla odebrána pístovým odběrákem Eijkelkamp ze člunu z místa cca 3 m od břehu a byla rozdělena do vrstev po 10 cm, které pak byly analyzovány odděleně. Jednotlivé vzorky byly uchovány ve vzduchotěsných sáčcích v chladicím boxu. Délka odebraných jader sedimentů činila 59 cm. V každém jezeře byl proveden jeden odběr (obr. 4). Z Kozelské tůně byl sediment odebrán téměř u konce východní části ramene, jelikož v ostatních místech jezera nebyly pro odběr vhodné zrnitostní podmínky (příliš hrubý materiál). Z jezera Vrť byl odběr sedimentů úspěšně proveden zhruba uprostřed délky jezera.

Obr. 4. Odběrová místa sedimentů v Kozelské tůni (vlevo) a v jezeře Vrť (vpravo) [5]
Fig. 4. Sampling sites of sediments in Vrť lake (V) and Kozelská lake (K) [5]
Tabulka 1. Použité laboratorní metody při analýze povrchové vody
Table 1. Laboratory methods of water quality determination

V sedimentech byly stanoveny koncentrace Ag, Al, As, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Ni, Pb, Zn a Ti vždy z reprezentativního vzorku ze zhomogenizované 10 cm silné vrstvy. Homogenizace byla provedena v třecí misce za mokra, po rozdružení byla odebrána část vzorku na oddělení frakce 20 µm. Tato zrnitostní frakce byla zvolena z důvodu srovnatelnosti s dalšími výzkumy labských sedimentů. Produkt sítování byl následně usušen při laboratorní teplotě na vzduchu na Petriho miskách. Pro chemickou analýzu bylo takto získáno cca 5 gramů vzorku.

Koncentrace kovů a arsenu v sedimentech byly stanoveny ve výluhu lučavkou královskou. Navážka vzorku 0,5 g byla zalita 10 ml lučavky královské (2,5 ml HNO3 + 7,5 ml HCl) do tlakových nádobek Savilex, které přes noc stály uzavřené při laboratorní teplotě. Poté byly zahřívány 6 hodin při teplotě 105 °C, po vychladnutí byl roztok převeden do objemu 50 ml. K měření pomocí emisní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem (ICP OES) bylo použito ředění 10× a 100×.

Obsah rtuti byl stanoven atomovým absorpčním spektrometrem AMA-254 z pevných vzorků. Výsledky hodnocení míry kontaminace sedimentů jsou popsány v kapitole 4.2.

Výsledky a diskuse

Kvalita povrchové vody

Hodnoty pH povrchové vody v jezeře Vrť i Kozelské tůni představovaly neutrální nebo slabě alkalické prostředí (tabulka 2). Mírné zvýšení pH bylo zjištěno na konci zimy a na začátku jara, což bylo pravděpodobně způsobeno zvýšenou činností fytoplanktonu, při které byl z vody odčerpáván CO2.

Tabulka 2. Naměřené hodnoty parametrů povrchové vody (určení charakteristické hodnoty, k jejímuž nepřekročení dojde s 90% pravděpodobností a následné zařazení do tříd kvality vody bylo provedeno podle ČSN 75 7221 – Jakost vod)
Table 2. Concentrations of measured parameters in water (characteristic value was calculated with 90% probability; clasiffication to quality classes was made according to the Czech National Standard – Classification of Surface Water Quality (757 221))

Zejména v jezeře Vrť byly naměřeny vysoké hodnoty konduktivity během zimních a jarních měsíců, což mohlo korespondovat s vyššími koncentracemi Ca, Cl (obr. 6) a N-NO3. Ke zvýšení konduktivity mohly přispět splachy látek z polí a posypu silnic během tání sněhu nebo vápnění jezer. Vyšší koncentrace chloridů a fosforečnanového fosforu můžou také indikovat znečištění odpadními vodami [7]. Hodnoty konduktivity v Kozelské tůni byly nejpodobnější hodnotám naměřeným v jezeře Obříství (tabulka 3).

V Kozelské tůni byl v létě pozorován vyšší obsah rozpuštěného kyslíku ve vodě (obr. 5), což mohlo být výsledkem vysoké populace fytoplanktonu v jezeře. V jezeře Vrť byl zaznamenán nižší obsah kyslíku od dubna do září 2017, což pravděpodobně korespondovalo s vyššími teplotami vody, kdy je rozpustnost kyslíku nižší a zvyšuje se intenzita rozkladných procesů, kdy je kyslík spotřebováván. Nižší koncentrace kyslíku byly také zaznamenány v období „clear water“ po úpadku fytoplanktonu, který byl doprovázen vysokými koncentracemi fosforečnanového fosforu ve vodě [6]. Podobný trend koncentrací kyslíku naměřených v jezeru Vrť byl pozorován také v jezeru Němčice (tabulka 3).

Obr. 5. Koncentrace rozpuštěného O2 ve vodě v jezeře Vrť (nahoře) a v Kozelské tůni (dole)
Fig. 5. Concentrations of O2 dissolved in water in Vrť lake (above) and Kozelská lake (down)

Kozelská tůň i jezero Vrť vykazovaly vysoké koncentrace N-NH4. V obou jezerech byl v březnu, dubnu a srpnu vyčerpán P-PO4 (obr. 6) kvůli vysoké produktivitě fytoplanktonu. Naopak vysoké koncentrace P-PO4 byly zaznamenány během období „clear water“, kdy nízký obsah rozpuštěného kyslíku ve vodě umožnil uvolnění P ze sedimentů po redukci železa v molekule FePO4 [8]. Vyšší obsah P byl také naměřen v zimě a na konci vegetačního období, k čemuž mohlo přispět smývání hnojiv z přilehlých polí nebo jiné antropogenní znečištění či dotace z obohacené podzemní vody.

V obou jezerech byly naměřeny vysoké hodnoty CHSKMn během vegetačního období při zvýšení biochemických a rozkladných procesů za vyšší teploty.

V rámci klasifikace ČSN 757 221 [9] byla povrchová voda zařazena do kategorie „silně znečištěná“ (IV. třída) v případě parametru BSK5 v Kozelské tůni (tabulka 1). Do kategorie „znečištěné vody“ (III. třída) byla kvalita povrchové vody zařazena v případě parametrů BSK5 v jezeře Vrť, CHSKMn v obou jezerech a u N-NH4 v jezeře Vrť (tabulka 2).

Tabulka 3. Srovnání fyzikálně-chemických parametrů povrchové vody s dalšími fluviálními jezery Středního Polabí [1, 3, 10–12] (v mg/l, v případě konduktivity v ms/m; uvedený rok odpovídá době, kdy probíhalo měření v dané lokalitě)
Table 3. Comparison of chemical and physical parameters of surface water with the other oxbow lakes of the middle course of the Elbe River [1, 3, 10–12] (in mg/l, in the case of conductivity in ms/m; year corresponds to the time of measurement in each locality)

Kvalita sedimentů

Nižší koncentrace téměř všech měřených prvků byly zaznamenány ve vzorcích z jezera Vrť, která byla od 50. do 90. let oddělena od Labe, a proto zde nedocházelo v takové míře k sedimentaci kontaminovaného materiálu. V tomto úseku Labe se rovněž nenachází významný zdroj znečištění, jako je tomu např. v oblasti Neratovic nebo Pardubic (Synthesia, a. s.). Vyšší obsahy stanovovaných látek v Kozelské tůni pravděpodobně souvisely s její polohou v blízkosti Spolany Neratovice, a. s., a jejímu celkovému umístění v nivě a spojení s Labem, kdy za povodní dochází k zalití celé oblasti. V roce 2002 bylo rovněž zaznamenáno vzdutí proti proudu Labe z rozvodněné Vltavy, jejíž soutok neleží daleko [13]. Při takových hydrologických situacích dochází k resuspendaci jemné frakce sedimentů, která může obsahovat značné množství škodlivin, a tak se mohla kontaminace rozšířit do širší oblasti nivy.

Tabulka 4. Průměrné koncentrace měřených prvků v sedimentárních jádrech z vybraných starých ramen Středního Polabí [1, 10, 11] s barevným rozlišením míry kontaminace podle indexu geoakumulace na základě pozaďových hodnot Turekiana a Wedepohla (1961) (uvedený rok odpovídá době, kdy byl proveden odběr sedimentu a jeho analýza)
Table 4. Mean concentrations of measured elements in sediment cores of selected oxbow lakes of the middle course of the Elbe River [1, 10, 11]; colors correspond to the rate of contamination according to Geoacumulation Index calculated from background values of Turekian and Wedepohl (1961); year corresponds to the time of sampling and its analyses

Tabulka 4 znázorňuje průměrné koncentrace měřených prvků v jádrech sedimentů zkoumaných jezer ve srovnání s výsledky starších výzkumů provedených v dalších ramenech ve Středním Polabí. Barevné rozlišení odpovídá zařazení do kategorie míry znečištění sedimentů pomocí Geoakumulačního indexu, jak definuje [14] za použití pozaďových koncentrací stanovených [15].

Cn = koncentrace naměřená ve vzorku

Bn = pozaďová koncentrace měřeného prvku

Třídy kontaminace včetně limitních hodnot Geoakumulačního indexu uvádí tabulka 5.

Lze konstatovat, že podle použité klasifikace vykazovaly sedimenty ve srovnávaných labských starých ramenech vysokou zátěž stříbrem a kadmiem. Vyšší kontaminace sedimentů byla zjištěna především v lokalitách u významných průmyslových zdrojů znečištění a s intenzivnější komunikací s řekou, což by odpovídalo vyšším obsahům kovů v Kozelské tůni, která se nachází blízko Spolany Neratovice, a. s., a je spojena kanály s Labem a při povodních zde dochází k zalití širší nivy včetně zkoumané lokality.

Závěr

Kontaminace z bodového znečištění se od roku 1990 významně snížila, ale plošné zdroje znečištění, např. z orné půdy, představují stále problém [16]. Díky tomu vykazují stará ramena často vyšší koncentrace N-NO3. V Kozelské tůni i v jezeře Vrť byly ve vodě naměřeny rovněž nejvyšší koncentrace N-NH4 ve srovnání s některými porovnávanými starými rameny Středního Polabí.

Z hlediska zatížení sedimentů lze konstatovat, že většina starých labských ramen vykazovala vyšší zatížení sedimentů stříbrem a kadmiem. V některých jezerech, např. v Kozelské tůni, byl také naměřen vysoký obsah rtuti a olova. V Kozelské tůni byly kromě těchto prvků naměřeny vyšší koncentrace i arsenu a zinku. Podobná míra kontaminace byla zaznamenána i v dalších lokalitách s výjimkou starých ramen Němčice či Doleháj, což by bylo možné vysvětlit jejich výrazně omezenou komunikací s řekou, která zamezila ukládání kontaminované suspenze, nebo se jezera nacházela nad průmyslovými zdroji znečištění, jako tomu bylo v případě starého ramene Němčice [1].

Obr. 6. Koncentrace Cl (nahoře) a P-PO4 (dole) v jezeře Vrť a Kozelské tůni
Fig. 6. Concentrations of Cl (above) and P-PO4 (down) in Vrť lake and Kozelská lake

Znečištění v Kozelské tůni mohlo být způsobeno transportem kontaminovaného materiálu při povodních z oblasti u Spolany Neratovice, a. s., i přes to, že jezero leží cca 2 km proti proudu od této chemické továrny. Tato hypotéza je založena na faktech z povodní, kdy byla celá oblast zaplavená. „V průběhu druhé fáze srpnové povodně Vltava způsobila ve značné délce zpětné vzdutí hladiny a po určitou dobu dokonce zpětné proudění v trati Labe směrem k Brandýsu nad Labem. Chemický podnik Spolana Neratovice na břehu Labe byl zaplaven právě zpětným vzdutím Vltavy“ [13].

Tabulka 5. Třídy kontaminace sedimentů podle Igeo [14]
Table 5. Igeo classes of sediment pollution [14]

Dalším významným faktorem byla významnost a vzdálenost od průmyslového zdroje znečištění. Takto lze vysvětlit např. nižší míru kontaminace v jezeře u Poděbrad, neboť ačkoliv toto staré rameno komunikuje intenzivně s řekou, kolínský průmysl pravděpodobně nedosahoval takového významu, jak tomu bylo např. v případě Synthesie, a. s., v Pardubicích, nebo Spolany, a. s., v Neratovicích. Kontaminace sedimentů starých ramen pochází ze starého antropogenního znečištění, které může být remobilizováno během povodní. Za takových situací mohou tyto staré zátěže představovat i sekundární zdroj znečištění. Za určitých hydrologických podmínek nebo při průmyslových haváriích se může změnit pH nebo redoxní potenciál, kdy se stabilní formy toxických prvků mohou stát opět rozpustnými a kontaminovat tak vodní prostředí. Tyto formy jsou snadněji využívány živými organismy a mohou se tak dostat do potravního řetězce. Při povodni mohou tyto toxické látky kontaminovat i přilehlé zemědělské oblasti. Jak je tedy evidentní, rizikovost kontaminovaných sedimentů je velmi značná, a proto je třeba se tímto výzkumem především v hustě obydlené a zemědělsky využívané oblasti labské nivy detailně zabývat.

 

Původní příspěvek byl publikován ve sborníku Rybníky 2018, ISBN 978-80-01-06452-8.