This article is available in Czech only. For translation or more information on this topic, please contact author.
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].
V 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
V 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].
