Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Hydrobiologie je významnou součástí biologie prostředí, která byla vždy neodmyslitelným „živým“ nástrojem při poznávání a hodnocení změn hydrosféry. Vaše hlavní specializace, kterou je aplikovaná algologie (obor biologie, zabývající se studiem řas a sinic, aplikovaný ve vodohospodářské praxi) Vám umožnila pohlédnout do vodního světa obývaného jedinečnými mikroskopickými organismy a jejich znalost Vám umožňovala věnovat se praktickému výzkumu, využívajícímu jejich odezvy na vlivy z vnějšího prostředí. Co Vás přivedlo právě k tomuto oboru, kterému jste se následně věnovala po celou dobu svého působení ve Výzkumném ústavu vodohospodářském T. G. Masaryka, v. v. i. (VÚV TGM)? Jak dlouho jste působila v brněnské pobočce VÚV TGM?

Již od dětských let jsem milovala přírodu a zvláště rostliny, což rozhodlo o volbě směru mého studia. Vystudovala jsem Přírodovědeckou fakultu Masarykovy university (tehdejší University J. E. Purkyně) v Brně – obor biologie-chemie se specializací na fyziologii rostlin. Vzdělávání ve vybraném oboru jsem zakončila v roce 1977 dokončením postgraduálního studia (titul CSc. v oboru biologických věd).

Po krátkodobém působení jako pedagožka na gymnáziu ve Zdounkách u Kroměříže jsem nastoupila v roce 1964 na post výzkumné pracovnice v oboru hydrobiologie v brněnské pobočce Výzkumného ústavu vodohospodářského, Praha (dnes VÚV TGM), kde jsem pracovala celkem 28 let. Po dosažení důchodového věku v roce 1992 jsem si založila malou konzultační firmu BIOTES a v rámci ní jsem s VÚV TGM spolupracovala dalších 25 let. Celkem tedy má aktivní činnost na projektech řešených ve VÚV TGM trvala 53 let.

V době Vaší aktivní činnosti byla hydrobiologie a její návaznost na související obory vodního hospodářství aktivně využívána nejen ve výzkumných oblastech, ale i při řešení technologických problémů. Práce umožňovala setkat se s řadou osobností, z nichž mnozí byli zaměstnanci nebo aktivní spolupracovníci VÚV TGM. S kým z tehdejších pracovníků VÚV TGM se Vám nejlépe spolupracovalo a kdo měl největší vliv na Vaši činnost?

Hned po mém nástupu do VÚV TGM mně byl svými radami velmi nápomocen RNDr. Petr Marvan, CSc., který v té době odešel z VÚV TGM do Botanického ústavu ČSAV, a já jsem nastoupila na jeho místo. Mohla jsem ho podle potřeby navštěvovat na jeho novém pracovišti a využívat jeho bohaté zkušenosti s determinací řas a sinic ve vzorcích ze sledovaných lokalit a s interpretací výsledků. Při řešení úkolů a terénních šetřeních jsme vytvořily velmi dobře fungující tandem s RNDr. Evou Kočkovou. Velkým přínosem pro moji řešitelskou činnost byl až do odchodu do USA tehdejší vedoucí řešitelského týmu Ing. Vladimír Novotný, CSc., a také pan prof. Záviš Cyrus z VÚV TGM v Praze.

Soutok Moravy a Dyje, před rokem 1989 přísně střežené místo, kde jsme odebírali vzorky z rakouské loďky s Rakušany pod dozorem pohraniční stráže

Hydrobiologie patří ve VÚV TGM dodnes k nosným a podporovaným oborům, k jejíž dlouholeté tradici a dobrému jménu přispěla i Vaše práce. Jste dlouholetou členkou České algologické společnosti a České limnologické společnosti. Několik let jste byla aktivní členkou světové vodohospodářské organizace – International Water Association (IWA), odborných skupin „Difúzní znečištění“ a „Využití makrofyt pro čištění odpadních vod“. Na co především byla zaměřena Vaše odborná činnost?

Řešila jsem mnoho výzkumných úkolů, zaměřených především na hydrobiologickou problematiku toků a nádrží, vliv antropogenní činnosti na eutrofizaci nádrží, monitorování eutrofizace včetně návrhů opatření na její snižování, pracovala jsem též jako hydrobioložka ve skupině expertů v rámci Česko-rakouské komise hraničních vod.

V době svého aktivního působení v brněnské pobočce VÚV TGM jsem se v rámci řešených projektů zabývala hlavně posuzováním jakosti povrchových vod na základě složení společenstev volné vody a nárostů (biosestonu a perifytonu) povrchových vod se zaměřením na fytoplankton. Za více než 50 let jsem determinovala v rozsahu potřeb aplikovaného výzkumu, hodnocení jakosti vod a praktických opatření tisíce vzorků biosestonu a perifytonu z různých lokalit – toků i nádrží (Dyje, Morava, Svratka, Jihlava, Oslava a jejich přítoky Fryšávka, Luhačovický potok, Malše, Lužnice aj., nádrží Nové Mlýny, Vír, Hubenov, Dalešice – Mohelno, Orlík, řady rybníků na Jižní Moravě) i různých provozů (Jaderné elektrárny Dukovany a Temelín, z úpraven vod Hubenov, Ludkovice apod.). Aby bylo možno v požadovaných termínech plnit požadavky řešených úkolů při tak velkém množství rozborů, vypracovala jsem ve spolupráci s programátory praktický program pro hodnocení jakosti vod podle složení společenstev biosestonu a perifytonu, který se v průběhu uplynulých cca 30 let postupně doplňoval a zdokonaloval.

Malá bezodtoková přírodní čistírna odpadních vod u chaty v Blansku

Pro biologické hodnocení trofie povrchových vod jsem navrhla v roce 1971 modifikaci laboratorního testu na stanovení potenciální produktivity vody, který byl postupně upřesňován ve spolupráci s dalšími odborníky a byl podkladem pro vypracování jednotné standardní metody stanovení trofického potenciálu vody. Navrhla jsem též klasifikační stupnici pro hodnocení trofie vody podle trofického potenciálu. Touto metodou, založenou na jednorázové kultivaci testovací řasy Scenedesmus quadricauda /TURP./BRÉB. kmen Greifswald/15 za standardizovaných podmínek, bylo ve VÚV TGM v Brně v rámci řešených úkolů vyšetřeno několik tisíc vzorků vod z toků, nádrží a rybníků. Metoda se stala nedílnou součástí biologického hodnocení jakosti povrchových vod v aplikovaném výzkumu, prováděném ve VÚV TGM v Brně a v jiných institucích.

Dále jsem řešila úkoly zaměřené na toxicitu odpadních vod, vliv vypouštění oteplených odpadních vod do toků a nádrží a v posledních letech zejména na přírodní způsoby čištění vody. 

V roce 1986 jste založila odbornou skupinu sdružující odborníky zabývající se problematikou využívání přírodních způsobů pro čištění vody (umělých mokřadů, kořenových čistíren). Zorganizovala jste ve spolupráci s dalšími specialisty řadu odborných konferencí, včetně vydání sborníků, a napsala jste řadu publikací k této problematice, čímž jste přispěla ke vzájemné výměně zkušeností a postupnému zavádění těchto systémů v České republice. Věnovala jste se tomuto tématu i v rámci své firmy? Jakou vidíte perspektivu vegetačního čištění u nás a ve světě?

V rámci firmy jsem prováděla poradenskou činnost pro zájemce o aplikaci přírodních způsobů čištění odpadních vod u soukromých obydlí a rekreačních zařízení, kteří se na mne obraceli po přečtení informací na mých webových stránkách (www.biotes.com), nebo na mne byli odkazováni tazatelé, kteří se o tato řešení zajímali přes Zelený telefon ekologické instituce Veronica. Propagovala jsem vegetační čištění odpadních vod, poněvadž věřím, že je dobrou alternativou ke klasickým čistírnám odpadních vod ve vhodných případech, doporučených odborníky, zvláště pro odlehlé lokality s obtížným nebo nereálným napojením na klasickou čistírnu odpadních vod. Bývají to lokality v horských a podhorských oblastech s vysokou krajinnou hodnotou. Navštívili jsme s manželem mnoho dobře fungujících přírodních čistíren odpadních vod u nás, v Rakousku, Švédsku, Německu a v jiných zemích, proto věřím v budoucnost zavádění těchto systémů v naší republice. V posledních letech se už podařilo díky šíření pozitivních referencí spolu s dalšími specialisty zlomit počáteční nedůvěru vodohospodářských úřadů k rozumnému zavádění těchto systémů a daří se jich u nás budovat stále více.

Společný odběr vzorků na Dyji s Rakušany

V rámci své profesní dráhy jste publikovala přes 100 odborných publikací, přednášela na konferencích u nás i v zahraničí, organizovala množství odborných akcí. Jak se Vám dařilo skloubit tak bohatou odbornou činnost s rodinou a výchovou tří dětí?

Někdy to bylo opravdu náročné – nechtěla jsem ošidit ani práci, ani rodinu. Naštěstí jsem měla velkou oporu v mém manželovi a babičkách – hlavně mé tchyni Štěpánce.

Jak se vám líbila spolupráce na projektu Zatopené kulturní a přírodní dědictví jižní Moravy?

Jsem velmi ráda, že jsem mohla ke konci mé odborné činnosti spolupracovat na tak zajímavém projektu, který přinesl mnoho nových poznatků o oblastech, zatopených významnými moravskými nádržemi – soustavou nádrží Nové Mlýny, Vranovskou a Brněnskou přehradou. Spolupráce byla o to příjemnější, že se koordinátorce projektu NAKI RNDr. Haně Mlejnkové, Ph.D. (která podědila moji lásku k přírodě) podařilo vytvořit velmi kvalitní a družný kolektiv řešitelů, kteří přistupovali k řešení s velkým nadšením a vzájemně aktivně spolupracovali. Mám radost, že výsledky projektu vzbudily velký zájem odborné i laické veřejnosti, a knihu, která je hlavním výstupem projektu, všem vřele doporučuji k přečtení.

Odběr vzorků na Dyji

Svým aktivním přístupem k práci, vědeckým zaujetím a nadšením při řešení širokého spektra výzkumných úkolů jste byla příkladem a inspirací pro další generace hydrobiologů, kterým jste nezištně a s úsměvem předávala své dlouholeté vědecké poznatky. Co byste přála do budoucnosti vašemu oboru, ve kterém jste tak dlouho pracovala?

Mám radost, že se biologickým problémům ochrany jakosti vod a jejich řešení v posledních letech věnuje stále větší pozornost. Přála bych si, aby se stále více uplatňovaly přírodní způsoby čištění odpadních vod tam, kde je to vhodné a rozumné. Aplikované hydrobiologii bych přála, aby si nové poznatky, získané na akademických pracovištích, nacházely těsnější spojení s potřebami praxe.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, v. v. i., Agentura ochrany přírody a krajiny České republiky (AOPK ČR), Rada Českého rybářského svazu, z. s. (ČRS), a místní organizace Českého rybářského svazu Lysá n. Labem (MO ČRS Lysá n. Labem) společně s Odbornou skupinou – Komisí pro rybí přechody při AOPK ČR uspořádaly v rámci Světového dne migrace ryb (WFMD) již druhý ročník osvětové akce pro děti, mládež a širokou veřejnost tentokrát s názvem „Kam putují ryby?“.

Demonstrace rybolovných technik a rybářské závody (organizovali Alois Kaplan a Jiří Musil)

Hlavním cílem akce bylo informovat veřejnost o současném enormním stupni fragmentace říční sítě České republiky (vysoký počet příčných překážek a stoupající počet energetických objektů) a stále přehlížených environmentálních dopadech, které jezy a především vodní elektrárny na tocích pro život ve vodě představují.

V rámci prvního dne programu připravili organizátoři na ZŠ Komenského v Lysé n. Labem dvouhodinový vzdělávací cyklus pro děti 6. a 7. ročníku s návazností na osnovy učiva přírodopisu a ekologie a samozřejmě hlavní cíl akce. Účastníci byli informováni o problematice migrace vodních živočichů: proč a kam putují ryby, proč je řada druhů dnes již vyhubených/ohrožených, proč se staví rybí přechody, zda-li jsou současná opatření dostatečná a jaká rizika pro vodní organismy fragmentace představuje. Ta jim byla následně demonstrována na příkladech životních cyklů, našich posledních dvou vlajkových diadromních druzích: úhoři říčním (Anguilla anguilla) a lososu obecném (Salmo salar). Posluchači se dále seznámili s životem ve vodě i jejím blízkém okolí, a to názornou formou determinačních minikurzů na připravených stanovištích (pod binolupou si prohlédli preparáty i živý zoobentos, v akváriích byla expozice našich vybraných sladkovodních ryb a k vidění byla řada dalších preparátů včetně rybožravých predátorů). Závěrem prvního dne byla sportovní soutěž, která imitovala, ve formě zdolávání překážek, pro ryby díky člověku velmi složitý a někdy až nebezpečný život v průběhu migrace.

Tematické přednášky pro širokou veřejnost (Tereza Barteková, migrace ryb)

Druhý den byl věnován rovněž dětem a obecně široké veřejnosti a pokračoval v areálu MO ČRS Lysá n. Labem. Na obecnou přednášku věnovanou migracím ryb navazovala ukázka jejich radiotelemetrického sledování (vyhledání vysílačkou označené ryby). Většina dětí se účastnila doprovodného programu – výtvarné soutěže o výrobu originálních obrázků ryb „Happy fish challenge“, zaštítěném organizátory WFMD, která proběhla napříč všemi zúčastněnými státy. Na místním revíru Okrouhlík byly následně teoreticky i prakticky představeny hlavní rybolovné techniky a velikou atraktivitu akce již tradičně vzbudily dětské rybářské závody. Ačkoliv lov ryb s cílem akce přímo nesouvisí, díky rekreačnímu rybářství si lidé vytváří kladný vztah k vodě a vodním ekosystémům. Akci zakončily diskuse a úvahy nad současnou situací a vyhodnocení pořadí soutěžících včetně předání hodnotných cen.

Determinace vodních organismů (Zdeněk Vogl, makrozoobentos)

V rámci WFMD bylo v roce 2018 realizováno celkem 570 akcí v 63 zemích prostřednictvím 3 000 zainteresovaných institucí (www.worldfishmigrationday.com). Letos šlo již o celkově 3. ročník. Jsme velmi rádi, že jsme tuto ušlechtilou myšlenku podpory, na mnoha místech dnes již ohrožených migrujících druhů ryb (v ČR díky fragmentaci již několika druhů vymizelých), touto akcí opět podpořili a všichni se již těšíme na další ročník WFMD, který se bude konat 16. května 2020. Osvětové akce pořádáme několikrát za rok a mají vzrůstající kladný ohlas veřejnosti a za tuto obětavou práci patří veliký dík všem organizátorům a samozřejmě účastníkům. Objektivně informovaná veřejnost je totiž zárukou budoucí spolupráce a současně základním předpokladem prosazení systémových a legislativních změn, které jsou pro řešení antropogenních tlaků fragmentace a hydroenergetiky v ČR nevyhnutelné.

Výtvarná soutěž „Happy fish challenge“ (děti z Lysé n. Labem)

Poděkování

Akce byla spolufinancována příspěvkem organizátorů (VÚV TGM, v. v. i., AOPK ČR, ČRS) a podpořena Ministerstvem životního prostředí České republiky projektem „Dlouhodobý koncepční rozvoj výzkumné instituce“ a trvalou udržitelností projektu Norských fondů EHP-CZ02-OV-1-034-01-2014. Současně bychom chtěli poděkovat všem kolegům, kteří se na akci podíleli, jmenovitě především Davidovi Štruncovi, Eduardovi Boušemu, Miroslavu Barankiewiczovi a mnohým dalším.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Již tradiční XXV. konference Radionuklidy a ionizující záření ve vodním hospodářství se uskutečnila ve dnech 24.–25. 4. 2018 v hotelu Clarion v Českých Budějovicích. Odborným garantem byl Ing. E. Hanslík, CSc., (VÚV TGM, v. v. i.) a organizačním garantem Ing. V. Bečvář, CSc. (ČVTVHS, z. s.). Konference se zúčastnilo 41 odborníků, z toho 37 z České republiky a čtyři ze Slovenské republiky. V úvodní přednášce Ing. E. Hanslík, CSc., shrnul řešení problematiky radioekologie za uplynulých 60 let. V následující přednášce Bc. F. Lysáček (ČEZ, a. s., JETE) podrobně informoval o zabezpečování programu sledování vlivu JE Temelín na okolní životní prostředí. Ing. J. Pospíchal (ČEZ, a. s., JETE) seznámil přítomné s použitím systému Skylink (Saphymo) na českých jaderných elektrárnách i v jejich okolí. RNDr. E. Šindelková, CSc., (SÚJB, RC České Budějovice) informovala o monitorování vod na území ČR (poznatky a zkušenosti z prvního roku platnosti legislativy).

Ing. H. Procházková (SÚJB) se zabývala přírodními radionuklidy v pitné vodě. Ing. T. Mičaník, Ph.D., (VÚV TGM, v. v. i.) prezentoval poster Uranium in a surveying process as a candidate priority substance for water environment. Doc. RNDr. S. Dulanská, Ph.D., a prof. RNDr. L´. Mátel, CSc., (PriF UK v Bratislavě) shrnuli metody na stanovení stroncia 90 ve vodách. Ing. E. Juranová, Ing. E. Hanslík, CSc., RNDr. D. Marešová, Ph.D., a Ing. B. Sedlářová (VÚV TGM, v. v. i.) seznámili účastníky s prognózou vlivu nového jaderného zdroje Dukovany na povrchovou vodu z pohledu radiačních ukazatelů. Ing. I. Světlík, Ph.D., Ing. P. Šimek, V. Brychová (ODZ ÚJF AV ČR, v. v. i.), Mgr. M. Fejgl, Ph.D., (SÚRO, v. v. i.) uvedli informace o možnosti využití urychlovačové hmotnostní spektrometrie pro analýzy 14C a dalších radionuklidů. RNDr. B. Desortová, CSc., a Ing. E. Hanslík, CSc., (VÚV TGM, v. v. i.) hodnotili změny biomasy fytoplanktonu a teploty vody v toku Vltavy nad a pod zaústěním odpadních vod z JE Temelín.

Ing. T. Bouda (ALS Czech Republic, s. r. o.) porovnal českou radiologickou legislativu pitných vod s legislativou některých států EU. Ing. R. Šináglová (SÚJB) se zabývala problematikou záchytu přírodních radionuklidů v technologiích určených k úpravě vlastností vody. RNDr. G. Wallová, Ph.D., a RNDr. J. Merešová, Ph.D., (VÚVH, Bratislava) prezentovaly příspěvek k monitorování radioaktivity hraničních toků Slovenska. RNDr. P. Stierand (ČHMÚ, Brno) hodnotil vývoj koncentrace uranu v povrchových vodách v etapě po ukončení těžby uranových rud. Bc. D. Tatarová, RNDr. D. Galanda, RNDr. J. Slimáková, Ph.D., (UK v Bratislavě) se zabývali potenciálem aplikace mikrořas Chlorella vulgaris a Dunaliella salina při dekontaminaci Cs a Co z odpadních vod. RNDr. D. Marešová, Ph.D., Ing. E. Hanslík, CSc., Ing. E. Juranová, Ing. B. Sedlářová (VÚV TGM, v. v. i.) vyhodnotili přehled stanovení velmi nízkých objemových aktivit tritia v povrchové vodě a ve srážkách v povodí Vltavy a Labe. Ing. L. Fremrová (SWECO Hydroprojekt, a. s.) a Ing. E. Hanslík, CSc., (VÚV TGM, v. v. i.) zpracovali přehled norem pro stanovení radioaktivních látek ve vzorcích vody a názvoslovné normy a další související normy. Ing. B. Sedlářová a Ing. E. Hanslík, CSc. (VÚV TGM, v. v. i.) uvedli výsledky stanovení obsahu radioaktivních látek na vybraných úpravnách pitných vod a čistírnách odpadních vod v okolí JE Temelín. Odpoledne 24. 4. 2018 se uskutečnila zajímavá exkurze na zámek Hluboká. V závěru jednání bylo doporučeno uspořádat již XXVI. konferenci Radionuklidy a ionizující záření ve vodním hospodářství, a to v roce 2020.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Místo konání: sál č. 319, Klub techniků, Novotného lávka 5, Praha 1

Datum a čas zasedání: 24. května 2018, 10,00 hod

Jednání řídil: místopředseda společnosti Ing. Jan Kubát

1. Zahájení

Po formálním zahájení předsedající Ing. Jan Kubát přivítal kromě přítomných členů ČVTVHS, z. s., i hosty: doc. Ing. Daniela Hanuse, CSc., EUR ING, předsedu ČSVTS, z. s., a RNDr. Pavla Punčocháře, CSc., zástupce Ministerstva zemědělství. Doc. Hanus pak přednesl krátkou informaci o činnosti ČSVTS, z. s., ocenil dobrou spolupráci s ČVTVHS, z. s., a popřál jí hodně úspěchů v další činnosti.

2. Volba mandátové a návrhové komise

Do mandátové komise byli navrženi a zvoleni Ing. Petr Kuba, Ph.D., Ing. Miroslav Tesař, CSc., a na návrh z pléna Tomáš Skurka. Předsedou komise se stal Ing. Miroslav Tesař, CSc.

Do návrhové komise byli navrženi a zvoleni Dr. Ing. Antonín Tůma, Ing. Jiří Poláček, doc. Dr. Ing. Pavel Fošumpaur a podle návrhu z pléna Ing. Jindřich Břečka. Předsedou byl zvolen místopředseda výboru Dr. Ing. Antonín Tůma.

3. Zpráva o činnosti ČVTVHS, z. s., v období od května 2017 do května 2018

Zprávu přednesl předseda společnosti Mgr. Mark Rieder. Informoval v ní o činnosti výboru v uvedeném období a o plnění jednotlivých bodů usnesení loňské valné hromady. Zmínil odborné i finanční výsledky 9 loňských odborných akcí, informoval o struktuře a problémech našich odborných skupin. Dále pozitivně zhodnotil spolupráci s většinou našich přidružených členů, prospěšné kontakty s ministerstvy zemědělství a životního prostředí i s Českým svazem vědeckotechnických společností, z. s., Svazem vodního hospodářství a se SOVAK ČR. Řekl, že jejich podporu a spolupráci chápeme jednak jako výraz ocenění našeho působení v oboru, jednak jako pochopení snah o to, aby se vodní hospodářství neztratilo v často chaotických proměnách současnosti, že si jí vážíme a budeme se o ni opírat i v dalších letech. Zmínil se i o stycích se Slovenskou vodohospodářskou společností i o problémech se zařazováním vybraných akcí do vzdělávacího Programu Ministerstva vnitra pro úředníky. Ujistil přítomné, že chceme pokračovat v tradici oceňovat významné práce a přínosy v oboru udělením Diplomu akademika T. Ježdíka, a to podle nového statutu této ceny, který na základě usnesení minulé valné hromady výbor projednal a schválil jako interní organizační normu společnosti.

Na závěr konstatoval, že výbor společnosti, kontrolní komise, odborné skupiny i tajemník si počínali po celé období zodpovědně a požádal členy společnosti, aby podpořili usnesení valné hromady v tomto duchu, a poděkoval všem, kdo se aktivně v uplynulém období podíleli na úspěšné činnosti naší společnosti.

4. Zpráva o hospodaření v roce 2017 a návrh rozpočtu na rok 2018

V materiálech valné hromady dostali účastníci tabelární přehled hospodaření v roce 2017 a návrh rozpočtu na rok 2018. Tento materiál byl tajemníkem společnosti Ing. Václavem Bečvářem, CSc., okomentován. Hospodaření v roce 2017 skončilo schodkem 66 666,41 Kč, což bylo důsledkem zejména neuskutečnění třech odborných akcí.

Rozpočet na rok 2018 se navrhuje jako vyrovnaný na úrovni 1 420 tis. Kč, což zohledňuje předpoklad konání 13 až 15 odborných akcí, ale na straně nákladů i o více než třetinu navýšené náklady na nájemné, služby a úklid a všeobecný nárůst většiny cen, zejména pak nákladů na občerstvení při OA, nákladů na spoje apod. Tomu všemu se budeme muset přizpůsobit adekvátním navýšením registračních poplatků, tj. vložného na našich odborných akcích.

5. Zpráva kontrolní komise

Zprávu přednesla předsedkyně komise Ing. Růžena Divecká. Konstatovala souhlas KK se způsobem řízení společnosti výborem, s výsledky hospodaření v roce 2017 a s návrhem rozpočtu na rok 2018 a doporučila valné hromadě, aby předložené dokumenty schválila.

6. Zpráva mandátové komise

Zprávu přednesl předseda komise Ing. Miroslav Tesař, CSc., a sdělil, že valné hromady se účastní 18 individuálních a čestných členů s jedním hlasem a 15 zástupců přidružených členů pověřených právem hlasovat, dohromady s celkovou vahou 104 hlasů ze 155 možných. Valná hromada byla v celém svém průběhu usnášeníschopná. Kromě členů společnosti bylo na valné hromadě přítomno i několik hostů.

7. Odborný program

Jako odborný program byla výborem připravena diskuse o problémech vodohospodářského vzdělávání, resp. o příčinách malého zájmu veřejnosti a zejména mladé generace o vodní hospodářství. Důsledkem toho je téměř nulové povědomí veřejnosti, ale i kompetentních orgánů o potřebách a významu vodního hospodářství. Úvodní referát přednesl doc. Ing. Dr. Pavel Fošumpaur, člen výboru a zástupce vedoucího Katedry hydrotechniky na Fakultě stavební ČVUT. S dalšími příspěvky pak vystoupili Ing. Michal Krátký (Povodí Vltavy, s. p.), Ing. Jan Plechatý (VRV, a. s.) a RNDr. Pavel Punčochář, CSc. (Ministerstvo zemědělství). Součástí tohoto programu byla i anketa, kterou výbor pro účastníky valné hromady připravil a která bude následně vyhodnocena a využita.

8. Diskuse

Diskuse byla vedena zejména ke způsobům, jak může ČVTVHS, z. s., přispět ke zvýšení zájmu nastupující generace o problematiku vodního hospodářství a ochrany životního prostředí. Diskutující ovšem připomínali, že se potřeba vyšší informovanosti o postupech řešení vodohospodářských problémů týká i pracovníků médií a státní správy, a že jde o systémový i politický problém, jehož řešení bude mnohaleté a vysoce převyšující úroveň působnosti našeho spolku. Nicméně výbor i všichni členové společnosti by měli využívat každé příležitosti ke zlepšování uvedeného negativního stavu.

9. Návrh a schválení usnesení

Návrh usnesení přednesl předseda návrhové komise Dr. Ing. Antonín Tůma. Na žádost předsedajícího Ing. Jana Kubáta bylo pak usnesení, obsahující pasáž o schválení přednesených zpráv a úkoly pro výbor, odborné skupiny i členy ČVTVHS, z. s., většinou hlasů schváleno.

10. Závěr

Předsedající Ing. Jan Kubát pak valnou hromadu zakončil a všechny účastníky pozval na oběd do restaurace Klub techniků a členům výboru připomněl, že po obědě se uskuteční v sekretariátu společnosti 30. jednání výboru, ke kterému jsou automaticky přizváni i členové kontrolní komise.

 

V Praze dne 24. května 2018

Zapsal: Ing. Václav Bečvář, CSc., tajemník společnosti

Schválil: Mgr. Mark Rieder, předseda společnosti

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

Příspěvek prezentuje část výstupů čtyřletého projektu Nové postupy optimalizace systémů integrované ochrany území v kontextu jejich ekonomické udržitelnosti. Jeho cílem je posouzení efektivnosti komplexního systému opatření navržených v ploše části povodí Litavy (136,85 km2) s použitím hydrologického modelu, vytvořeného v programu HEC-HMS (Hydrology Engineering center – Hydrologic modeling system) [1]. Hodnocení efektivnosti bylo provedeno díky simulaci s aplikací čtyř přívalových srážkových epizod. Pro stanovení a výpočet hydrologických ztrát a transformace v modelu byla zvolena metoda SCS CN. Návrhy biotechnických liniových opatření ovlivnily vstupní schematizaci povodí a v případě bezodtokých opatření byla stanovena jejich retenční kapacita.

Úvod

Realizací komplexní ochrany a organizace povodí je možno výrazně zvýšit retenční schopnost povodí, obzvláště infiltraci srážkové vody do půdy a zadržení a postupné zasáknutí části povrchového odtoku v ploše povodí. Komplex ochranných opatření v ploše povodí plní v krajině řadu funkcí (protierozní, protipovodňovou, ochranu před suchem, ale i ekologickou) podporujících ochranu krajinných systémů. V dnešní době je jedním z hlavních způsobů jak provést analytické vyhodnocení hydrologie povodí hydrologické modelování. Modelování obecně představuje zjednodušený popis reality, který slouží k lepšímu pochopení modelovaného systému a k předpovědi jeho chování [2].

Cílem příspěvku je posouzení efektivnosti komplexního systému opatření navržených v ploše části povodí Litavy s použitím hydrologického modelu, vytvořeného v programu HEC-HMS (Hydrology Engineering center – Hydrologic modeling system) [1]. Hodnocení efektivnosti bylo provedeno díky simulaci s aplikací čtyř přívalových srážkových epizod.

Pro vyhodnocení byla vybrána východní topograficky velmi členitá, zemědělsky využívaná část povodí Litavy, a to z důvodu velkého počtu lokalit mimořádně silně ohrožovaných nebezpečnými odtoky z přívalových srážek, které vedou k četným povodňovým situacím, doprovázených intenzivní vodní erozí a transportem splavenin. Ty mají zásadní vliv na ekologickou nestabilitu některých ploch.

Obr. 1. Schematizace pro HEC-HMS
Fig. 1. Schematization to HEC-HMS

Materiály a metoda hodnocení efektivity opatření

Základem při posouzení efektivity opatření bylo vytvoření hydrologického srážko-odtokového (S-O) modelu, v němž byl následně modelován vliv navržených opatření na velikost kulminačního průtoku a objemu povrchového odtoku. K jeho vytvoření bylo třeba stanovit orientační specifické odtoky, tedy průtok vztažený na jednotku plochy za určitý časový úsek, které s růstem plochy povodí klesají, a objemové průtoky pro zájmový nemonitorovaný závěrový profil povodí v katastru obce Bučovice (o ploše povodí 136,86 km2). Získané hodnoty byly stanoveny ze sestaveného zjednodušeného modelu povodí Litavy (obr. 1) s označením míst s dlouhodobým měřením průtoků ve stanicích Brankovice (hlásný profil ČHMÚ č. 381 o ploše povodí 71,79 km2) a Rychmanov (hlásný profil ČHMÚ č. 382 o ploše povodí 495,38 km2) [3]. Výpočet specifických odtoků pro jednotlivé stanice a čtyři vybrané povodňové epizody vycházel z ploch povodí a objemů povrchových odtoků, získaných z reálných naměřených dat z těchto stanic. Závěrový profil zájmové oblasti se pak nachází mezi těmito dvěma stanicemi, tzn., že hodnoty vypočítaného objemu povrchového odtoku i hodnota specifického odtoku se nacházejí v intervalu hodnot těchto parametrů mezi měrnými stanicemi.

Vypočítané specifické odtoky se pohybovaly v rozmezí 4,4–13,6 l/s/km2 pro profil Brankovice, 3,0–9,3 l/s/km2 pro profil Rychmanov a 4,1–12,9 l/s/km2 pro zájmový profil Bučovice.

Tvorba srážko-odtokového modelu

Pro řešené území části povodí Litavy bylo nutné vytvoření S-O modelu ve dvou krocích. Nejdříve byl vytvořen S-O model se závěrovým profilem Brankovice, kde probíhá kontinuální měření. Zde byla provedena podrobná kalibrace a parametry tohoto modelu byly následně aplikovány do modelu se závěrovým profilem Rychmanov, který byl pro kalibraci rozdělen do šesti kalibračních částí (obr. 2), které mají rozdílné kalibrační koeficienty. Koeficienty v horní části povodí byly stanoveny právě v prvním modelu. Cílem tohoto rozdělení bylo zachytit rozdílnost chování různých částí (dílčích povodí přítoků) povodí Litavy. Prvním nezbytným krokem pro vytvoření S-O modelu řešeného území je schematizace povodí, tj. rozdělení na dílčí povodí, z nichž každé má své specifické vlastnosti. V zájmovém území povodí Litavy byla provedena podrobná schematizace se zohledněním návrhů biotechnických opatření. Pro část povodí v úseku Bučovice–Rychmanov byla provedena schematizace hrubšího charakteru. Ve schematizaci části povodí po profil Brankovice bylo povodí rozděleno na 42 subpovodí, po profil Bučovice bylo vytvořeno 90 subpovodí a v povodí po profil Rychmanov bylo vymezeno 114 subpovodí (obr. 1).

Do programu HEC-HMS vstupuje schematizované povodí, tj. úseky a jejich charakteristiky (délky, průměrné sklony, rozměry, drsnosti) a k nim zavěšené plochy a jejich charakteristiky (plocha, sklon aj.) podle zvolených výpočtových metod. Pro naše podmínky byla pro výpočet hydrologických ztrát a transformace zvolena metoda SCS CN. Pro transformaci přímého odtoku byl využit jednotkový hydrogram podle Clarka (Clark unit hydrograph), pro výpočet podzemního odtoku byla využita recesní metoda (recession) a odtok v korytě byl stanoven s využitím metody Muskingum-Cunge, která je založena na aproximaci kombinace rovnice kontinuity a difúzní formy momentové rovnice [4] a podrobněji je popsána např. Feldmanem [5].

Kalibrace modelu (obr. 3) při současném využití krajiny proběhla na vybrané reálné povodňové epizodě z roku 2014 (3.–8. 8. 2014), kdy dosáhla kulminace v profilu Brankovice 4,76 m3/s a v profilu Rychmanov 9,35 m3/s a celkový úhrn srážek ve srážkoměrné stanici Nemochovice byl 67,3 mm. Hlavními ukazateli úspěšnosti kalibrace modelu jsou Nash-Suttleffe kritérium shody (shoda je dostatečná, pokud E ≥ 0,5) [6] a objem povrchového odtoku W (model je považován za přijatelný, pokud rozdíl modelovaného povrchového odtoku a požadovaného objemového odtoku nepřekročil 10 %). Hodnoticí kritéria kalibrace modelu jsou následující:

  • E = 0,939, ∆W = +6,02 % (Brankovice), ∆W = +0,06 % (Bučovice), ∆W = +3,63 % (Rychmanov).

Verifikace modelu pak proběhla na dalších třech reálných povodňových epizodách, které byly vyvolány přívalovými srážkami:

  • 12.–17. 6. 2012: E = 0,906; ∆W = +0,07 % (Brankovice), ∆W = +0,20 % (Bučovice), ∆W= + 7,16 % (Rychmanov),
  • 11.–20. 9. 2014: E = 0,706; ∆W = +0,40 % (Brankovice), ∆W = -0,16 % (Bučovice), ∆W = -6,77 % (Rychmanov),
  • 1.–5. 10. 2014: E = 0,893; ∆W = -0,85 % (Brankovice), ∆W = +0,22 % (Bučovice), ∆W = -7,50 % (Rychmanov).

Větší rozdílnost povrchových objemů v profilu Rychmanov je dána především hrubší schematizací a menší podrobností srážkových dat. Data z profilu Rychmanov sloužila zejména k ověření správnosti modelu a stanovení objemových průtoků v závěrovém profilu zájmové oblasti. Rozdíl modelovaných objemů však ani v profilu Rychmanov není větší či menší než 10 %. Model byl tedy vyhodnocen jako dostatečně přesný a použitelný pro další účely.

Obr. 2. Kalibrační systémy povodí Litavy
Fig. 2. Calibration systems od Litava basin

Návrhy opatření v ploše povodí

Návrhy opatření v ploše povodí byly vyhotoveny podle běžných postupů realizujících se v návrzích plánů společných zařízení v rámci pozemkových úprav. Celková plocha zemědělské půdy v zájmovém povodí činí 81,262 km2, tedy zhruba 59,38 % a plocha samotné orné půdy 77,625 km2, tedy zhruba 56,72 %. Na této ploše došlo k vytvoření expertního návrhu plošných a liniových ochranných opatření na blocích zemědělsky využívané půdy evidované v registru LPIS v celém řešeném povodí. Plochy vedené jako zatravněné do návrhu již nevstupovaly. Navrhováno bylo několik typů plošných opatření. Agrotechnická opatření (AGT) mírnější (výsevu do ochranné plodiny, strniště, mulče nebo posklizňových zbytků), intenzivnější AGT (kdy se kukuřice zásadně seje vrstevnicově do krycí plodiny (např. do vymrzlé svazenky), obiloviny a řepka se sejí také vrstevnicově a v osevním postupu je také větší zastoupení ozimých obilovin, luskovin a víceletých pícnin). Ochranné sady a vinice mají zatravněná meziřadí a jsou situovány ve směru vrstevnic. Opatření formou vyloučení erozně nebezpečných plodin z osevní rotace nebo jeho intenzivnější forma, kdy vedle vyloučení kukuřice, slunečnice a řepky se vrstevnicově sejí také obiloviny a v osevním postupu je větší zastoupení ozimých obilovin, luskovin a víceletých pícnin.

Výskyt plošných ochranných opatření na zemědělské půdě je závislý na způsobu využití půdy v jednotlivých katastrech. Návrh plošných opatření zaujímá 93,91 % ploch orné půdy, výměry jednotlivých druhů opatření uvádí tabulka 1.

Návrh byl dále zaměřen na návrh liniových ochranných opatření typu zasakovací mez, zasakovací pás a dráha soustředěného odtoku. Při lokalizaci liniových opatření byl brán v potaz návrh prvků ÚSES. Docházelo ke sloučení těchto krajinotvorných, ochranných prvků tak, aby byla dodržena jejich funkčnost. Lokalizace jednotlivých typů opatření je znázorněna na obr. 4. Jejich počty a součty délek uvádí tabulka 2, u všech opatření byla použita šířka 30 m.

Návrh prošel řadou vývojových stádií a řadou úprav ovlivněných stávajícími prvky v krajině, návrhy vedenými v územně plánovací dokumentaci a v ukončených pozemkových úpravách, terénním šetřením, opakovaným vyhodnocením účinnosti ochrany a projednáním s uživateli i vlastníky půdy a zástupci dotčených obcí. Vznikl tak návrh ochranných opatření ve smyslu návrhů realizovaných v procesech pozemkových úprav, který nahlíží na celé zájmové povodí jako na hydrologicky uzavřený celek.

Schematizace opatření v S-O modelu

Efektivitu těchto opatření lze stanovit například jejich promítnutím do hydrologického S-O modelu. Je však složité schematizovat všechny typy opatření v modelu tak, aby jejich modelovaný vliv odpovídal co nejvíce realitě a nebyly opomenuty hlavní účinky jednotlivých typů opatření.

Obr. 3. Kalibrace S-O modelu
Fig. 3. Calibration of precipitation-runoff model (red/dashed red – profile Rychmanov simulated/observed, blue/dashed blue – Brankovice simulated/observed, green – Bučovice simulated, no observed data)

Plošná organizační či agrotechnická opatření, stejně jako zasakovací pásy či zatravněné údolnice a meze i příkopy, byly do modelu promítnuty změnou pokryvu, tedy změnou (snížením) čísla CN. Jde o metodu hojně užívanou a dostatečně vypovídající.

Pro znázornění vlivu čísla CN na velikost kulminačního průtoku i povrchového odtoku byla provedena analýza na dvou vybraných subpovodích, které jsou z větší části tvořeny ornou půdou. Pro tuto analýzu byla vybrána subpovodí W43 (obr. 1) – malé povodí (0,49 km2) s vysokým průměrným sklonem (23,97 %) a podílem orné půdy 98,31 % a subpovodí W61 – větší povodí (2,28 km2) s mírnějším průměrným sklonem (5,15 %) a podílem orné půdy 96,43 %. Výsledkem této analýzy byl graf závislosti čísla CN na Qkul a W, z něhož vyplývá, že závislost obou veličin má pro jednotlivé povodí obdobný nebo téměř shodný polynomický průběh (obr. 5).

Výsledky a diskuse

Vliv a efektivita opatření

Na verifikovaném hydrologickém modelu byly provedeny simulace příznivého scénáře využití území, včetně navrhovaných liniových opatření, pro všechny čtyři modelované epizody (obr. 6–9), které byly způsobeny přívalovými srážkami.

Tabulka 1. Výměry plošných ochranných opatření v zájmovém povodí
Table 1. Size of the area erosion control measures in the basin

Jak již bylo zmíněno výše, změna využití území a navrhovaných opatření byla do modelu promítnuta změnou čísla CN v dílčích povodích, které se v průměru snížilo o téměř 6 % (maximálně o 11,25 %).

Zjištěný vliv navržených opatření na velikost kulminačního průtoku i objemu povrchového odtoku v závěrovém profilu zájmového povodí není zanedbatelný a je uveden v tabulce 3. Aplikací navrhovaného scénáře do vytvořeného modelu došlo v závěrovém profilu Bučovice ke snížení kulminačních průtoků o 4,8 % (E1), 5,3 % (E2), 18,4 % (E3), 17,2 % (E4) a snížení objemu povrchového odtoku o 11,5 % (E1), 5,29 % (E2), 16,2 % (E3), 16,35 % (E4). Míra snížení sledovaných veličin je tedy přímo úměrná velikosti původní povodňové epizody. Procentuální změna odtoku odpovídá zatížení srážek s vysokými úhrny za krátký časový interval.

Obr. 4. Návrh plošných protierozních opatření v zájmovém povodí
Fig. 4. Design of erosion control measures

I pokud by biotechnická opatření (příkopy, průlehy, meze apod.) vstupovala do modelu ne ve formě změny čísla CN, ale jako nekonečně malá vodní nádrž bez funkčních objektů, což model HEC-HMS umožňuje, byl by vzhledem k jejich malé rozloze jejich význam pro hodnocení snížení povrchového odtoku v závěrovém profilu povodí téměř nulový. Celková kapacita navržených zasakovacích prvků byla stanovena na zhruba 10 tis. m3 při uvažovaných modelových parametrech (šířka ve dně = 0,4 m, hloubka = 0,5 m, sklony svahů = 1 : 2).

Tabulka 2. Počty a délky liniových ochranných opatření v zájmovém povodí
Table 2. Quantity and lengths of the line erosion control measures in the basin

Pracujeme však s myšlenkou dalšího výzkumu s použitím komponenty vodní nádrže „reservoir“ pro modelování vlivu zasakovacích bezodtokových navrhovaných liniových prvků, právě jako nekonečně malé nádrže bez funkčních objektů. Problematice vyhodnocení liniových opatření se v poslední době u nás věnovali již publikované práce např. Feltl [7] a Strouhal [8]. Každé jednotlivé opatření je však třeba posoudit individuálně a stanovit přesné parametry jednotlivých opatření s ohledem na morfologii terénu a lokální podmínky. Tento postup je ale u rozsáhlejších území zdlouhavý, a proto bude cílem následného zpracování i zjednodušení efektivního návrhu liniových opatření již s jistým efektem.

Problém však nastává u liniových biotechnických opatření, která ovlivňují povrchový odtok jinak, než opatření plošná. Jedná se zejména o příkopy a průlehy, které soustřeďují povrchový odtok a podle funkce odvádí nebo zadržují vodu, popř. vodu převádí do vedlejšího povodí. Zachytit tyto funkce v hydrologickém modelu HEC-HMS je složitější. Podle prováděných rešerší (např. Kovář a kol. [9]) bývá schematizace liniových opatření nejčastěji řešena také změnou čísla CN, tedy se do modelu promítne jen např. zatravnění nebo jiná změna povrchu u daného opatření. Záměrem dalšího výzkumného řešení dané problematiky je propojení hydraulického modelu HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center’s River Analysis System) [1] a hydraulického modelu HEC-HMS.

Tabulka 3. Vliv navrhovaných opatření na velikost kulminačních průtoků a objemy povrchového odtoku
Table 3. Influence of designed measures on peak flow (Qkul) and runoff volume (W)

V modelech lze schematizovat příkopy či průlehy jako samostatné úseky vodních toků, bude tak možné co nejpřesnější vystihnutí proudění v otevřeném korytě průlehu či příkopu. Oba programy využívají pro výpočet proudění v otevřeném korytě v rámci zvolených metod stejné principy výpočtu. Tyto výpočty jsou založeny na Saint Venantovy rovnici, tedy kombinaci rovnice kontinuity a větě o hybnosti [1].

Obr. 5. Graf závislosti změny čísla CN na kulminačním průtoku a objemu odtoku
Fig. 5. Graph of CN number, peak flow (blue and red) and runoff volume (green and purple)
Obr. 6. Porovnání hydrogramů pro epizodu E1 ve dvou sledovaných profi lech
Fig. 6. Comparsion of hydrographs in two profiles (flood episode E1)
Obr. 7. Porovnání hydrogramů pro epizodu E2 ve dvou sledovaných profilech
Fig. 7. Comparsion of hydrographs in two profiles (flood episode E2)

Závěr

Stanovení vlivu a efektivnosti ochranných opatření v ploše povodí je aktuální problematika, která nemá sjednocené metodické řešení. Přitom efektivita jednotlivých opatření by měla být jedním z hlavních parametrů pro posouzení vhodnosti a ekonomické výhodnosti. Dosavadní praxe navrhování ochranných opatření však obvykle nezahrnuje vyhodnocení ekonomické efektivnosti návrhu a z těchto důvodů často dochází k prosazování takových řešení ochrany území, která nejsou efektivní. Z tohoto zjištění vyplývá potřeba zpracovat metodiku pro hodnocení technicko-ekonomické účinnosti prvků protipovodňové a protierozní ochrany a následně ji implementovat do metodických postupů pro navrhování ochranných opatření v povodí. Negativní finanční a ekonomická návratnost opatření často pak vede k tomu, že se zemědělci jako uživatelé zemědělské půdy, popř. její vlastníci zdráhají zavádět protierozní opatření bez patřičných náhrad.

Obr. 8. Porovnání hydrogramů pro epizodu E3 ve dvou sledovaných profilech
Fig. 8. Comparsion of hydrographs in two profiles (flood episode E3)
Obr. 9. Porovnání hydrogramů pro epizodu E4 ve dvou sledovaných profilech
Fig. 9. Comparsion of hydrographs in two profiles (flood episode E4)

Jedním z vhodných nástrojů pro hodnocení vlivů opatření na rozsáhlejších územích mohou být právě hydrologické srážko-odtokové modely, které dokáží vystihnout nejen změny kulminačních průtoků, posuny kulminací či změny v objemu povrchového odtoku, tedy veličiny, které jsou ochrannými opatřeními cíleně snižovány, ale i další parametry podle zvoleného modelu a softwaru. Zobrazení jednotlivých ochranných opatření však v mnoha modelech není jednoduché a např. v HEC-HMS lze samostatně řešit pouze vodní nádrže. Naším cílem je tedy dále rozvíjet schematizaci a promítání jednotlivých opatření do srážko-odtokového modelu tak, aby jejich vliv na sledované veličiny co nejvíce odpovídal reálnému stavu za použití výše zmíněných metod.

Poděkování

Příspěvek vznikl za podpory projektu QJ1520268 „Nové postupy optimalizace systémů integrované ochrany území v kontextu jejich ekonomické udržitelnosti“ řešeného v rámci programu KUS Ministerstva zemědělství ČR.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie, Aplikovaná ekologie.

Souhrn

Průběh počasí v posledních letech dokládá, že proměnlivost našeho počasí roste, a tím se také zvyšuje frekvence výskytu povodní, ale také sucha. Sucho bez ohledu na to, o jaký druh se jedná, znamená, že v naší krajině je nedostatek vody. Jde o to, jak nejlépe množství vody v krajině vyjádřit. Na brněnském pracovišti Českého hydrometeorologického ústavu v rámci výpočetního modelu AVISO v týdenním kroku vypočítáváme základní vláhovou bilanci (dále jen ZVB) pro travní porost, která je dána rozdílem mezi úhrny srážek a potenciální evapotranspirací. Výpočet je prováděn z denních hodnot doby slunečního svitu, teploty a vlhkosti vzduchu a rychlosti větru. Základem pro výskyt mimořádného sucha jsou nízké úhrny srážek a delší bezesrážková období, svůj vliv však mají i zvyšující se teploty vzduchu. Z analýzy vybraných roků s výskytem mimořádného sucha vyplývá, že deficitní hodnoty vláhové bilance se projevují v jednotlivých letech rozdílně, koncem vegetačního období dosahuje deficit i více jak 200 mm.

Úvod

Podnebí České republiky je typické svou vysokou proměnlivostí, která se v posledních dvou desetiletích ještě zvyšuje. Výsledkem jsou také výskyty povodní i sucha, které se na našem území projevují nepravidelně. Změnám klimatu je přičítáno, že se zvyšují četnosti výskytu extrémních stavů počasí. Jde o mimořádně vysoké úhrny srážek a následně výskyt plošných povodní v letech 1997, 2002 a díky rychlému tání vysoké sněhové pokrývky i v roce 2006. V roce 2010 byly zaznamenány vysoké srážkové úhrny a výskyt mnoha lokálních povodní z přívalových dešťů. V posledních dvou desetiletích převažují stavy sucha, které jsou vyvolány nízkými úhrny srážek, hlavně během teplého půlroku (duben až září) s trváním od několika týdnů až po několik měsíců. Výskyty mimořádného sucha takřka na celém území ČR jsme zaznamenali v letech 2000, 2003, 2012, 2015 a 2017. Na jižní Moravě také v roce 2007. Je nutné připomenout, že výskyty sucha jsou u nás nahodilé, a proto je velmi obtížné jejich výskyt předpovídat. Tímto se stávají o to škodlivější, protože přicházejí neočekávaně v různých ročních obdobích.

Údaje o srážkách jsou zaznamenávány na srážkoměrných stanicích Českého hydrometeorologického ústavu (dále jen ČHMÚ), v posledních letech převážně na automatických stanicích [1]. Průměrné úhrny srážek se z části liší podle období zpracování. V Atlasu podnebí Československa (1958) a Podnebí ČSSR – Tabulky (1960) jsou uvedeny výstupy zpracování za období 1901 až 1950. Mapy úhrnů srážek v Atlasu podnebí Česka [2] vyjadřují období 1961 až 2000. Střeštík a kol. [3] vyhodnotili úhrny srážek na území ČR za období 1961 až 2010 s výsledkem, že v dlouhodobém pohledu se průměrné roční úhrny srážek statisticky prokazatelně nemění, ale roste jejich dynamika. K hodnocení srážek za různá období, zvláště za roky s výskyty povodní či sucha najdeme vysoký počet publikací.

Srážkový deficit ve vegetačním období bývá velmi často doprovázen vysokými teplotami, včetně výskytu tropických dnů (maximální denní teplota vzduchu dosáhne či překročí 30 °C), nižší relativní vlhkostí vzduchu, zmenšenou oblačností a vyšším počtem hodin slunečního svitu. Je známo, že úhrny srážek jsou jediným zdrojem vody pro naši krajinu. Ovšem přesto, že se používá k vyjádření sucha pouze úhrn srážek, není to zcela vhodná charakteristika.

Výskyty sucha jsou dány také hodnotami výparu [4]. Jde o složitý fyzikální proces a právě to je příčinou, proč na rozdíl od mnoha meteorologických prvků je měření výparu náročné [5]. Údaje o výparu, ovšem jen z vodní hladiny, máme ze sítě stanic Českého hydrometeorologického ústavu. Mimo tuto síť je jen několik stanic, většinou s účelovým zaměřením [6]. Ze srovnání např. s hodnotami evapotranspirace metodou FAO [7] vyplývá, že vztah není jednoznačný [8]. Pravidelné měření výparu z vodní hladiny zařízením GGI-3000 bylo v síti měřicích stanic zahájeno v roce 1968, podobně na Slovensku [9]. V podstatě do roku 2011 byly přístroje GGI-3000 nahrazeny automatickými výparoměry EWM [10]. Z vyhodnocení vyplývá, že úhrny výparu a jejich časová proměnlivost se v jednotlivých lokalitách dost liší, což je dáno proměnlivostí dalších meteorologických prvků [11]. Průměrný denní výpar z celé oblasti České republiky z období 1971–2000 činil 2,6 mm a průměrný úhrn za vegetační sezonu V–IX se rovnal 393,7 mm. Průměrný denní výpar z oblasti jižní Moravy z období 1981–2010 činil 3,0 mm a průměrný úhrn za vegetační sezonu V–IX se rovnal 462,3 mm [10, 12].

Obr. 1. Podíl srážkového úhrnu za zimu 2014/2015 vzhledem k dlouhodobému průměru 1961–2000
Fig. 1. Ratio between precipitation amount and long-term average (1961–2000) for the 2014/2015 winter

Bylo zjištěno, že roční dynamika výparu významně klesá s růstem nadmořské výšky, podobně jako dlouhodobé průměrné úhrny výparu, i když z tohoto pravidla existují výjimky způsobené dalšími činiteli, jako zeměpisná šířka nebo konkrétní lokální podmínky geografického prostředí. Během třicetiletí 1971–2000 pouze na dvou lokalitách sezonní úhrny výparu mají statisticky významné růstové trendy, a to v Kroměříži a v Holovousech. Zvyšování výparu se v těchto lokalitách projevuje v nárůstu 50 až 60 mm za 10 let, což je výrazná změna pro procesy v krajině [10]. Tento poznatek zcela neodpovídá zjištění, že průměrné teploty vzduchu mají statisticky prokazatelný nárůst [13].

S ohledem na náročnost a nákladnost měření výparu a jeho jednotlivých druhů jsou celosvětově používány výpočty evaporace a evapotranspirace [14, 15]. Právě evapotranspirace tím, že blíže vyjadřuje výpar z porostů, lépe vyjadřuje celkový výpar z krajiny [16], ale je také součástí výpočtů závlahových dávek [15]. Pro určení výskytu či intenzity sucha využíváme zjednodušenou, v podstatě meteorologickou, vodní bilanci vyjádřenou vzájemným rozdílem úhrnů srážek a potenciální evapotranspirace. Označujeme ji jako základní (potenciální) vláhovou bilanci pro travní porost (dále jen ZVB_TP), která svými hodnotami umožňuje hodnotit také výskyty sucha v krajině [17]. Rozdíl mezi potenciální evapotranspirací a srážkami je ukazatelem pro hodnocení podoblastí v rámci agroklimatické rajonizace [18]. Taktéž je součástí výnosových modelů [19].

Obecně lze říci, že množství vody v naší krajině je v prvním kroku dáno průběhem počasí, ale o jejím dalším výskytu významně rozhodují vlastnosti našich půd, zvláště jejich retenční kapacita [20].

Materiál a metody

Meteorologické prvky naměřené na klimatologických stanicích jsou základem pro výpočty prováděné pomocí agrometeorologického modelu AVISO („Agrometeorologická Výpočetní a Informační Soustava“) na ČHMÚ, pobočce Brno. Model je svou podstatou určen pro analýzu případů s převládajicím nedostatkovým množstvím srážek. Neřeší tedy problematiku nadbytku srážek a s tím spojenou otázku odtoku. Z tohoto pohledu se naskýtá jeho uplatnění pro analýzu existujících suchých období, resp. období, kdy se vyskytují minimální úhrny srážek.

Evapotranspirace je modelově počítána v denním kroku modifikovaným postupem podle algoritmů Penman-Montheith [21, 22]. Ve své potenciální podobě je prakticky shodná s maximálně možnými hodnotami výparu při optimálních vláhových podmínkách, s nimiž se v přírodním prostředí většinou nesetkáváme ve vegetačním období, resp. v teplém půlroce, ale podstatně častěji v zimě nebo v obdobích přechodných (jaro a podzim).

Obr. 2. Mapa srovnání úhrnů srážek za období 1. 1. až 13. 12. 2015 s průměrem za roky 1961–2000 vyjádřeného v % (zdroj: ČHMÚ)
Fig. 2. Map comparing precipitation amount from Jan 1 to Dec 13, 2015 with the long-term average (1961–2000) expressed in % (source: CHMI)

ZVB_TP jednoduchým způsobem vyjadřuje vláhové poměry v krajině za určitý časový interval. Počítá se jako aritmetický rozdíl srážek a evapotranspirace (potenciální, aktuální, referenční) za určité časové období, přičemž obě složky pro lepší vzájemné srovnání se vyjadřují v mm. Pro zjednodušení se neberou v úvahu žádné ze složek odtoku, stejně tak pro výpočet výparu v základní bilanční rovnici uvažujeme výrazné zjednodušení ve formě homogenního vypařujícího povrchu, který je svými fyziologickými vlastnostmi velmi blízký standardnímu travnímu porostu. Pokud bychom nepřistoupili k těmto zjednodušením, problematika vláhových bilancí, která je v přírodních podmínkách velmi náročná a složitá, by z pohledu krajiny jako celku byla prakticky neřešitelná. S ohledem na přístupnost vody v půdě pro rostliny vyjadřujeme zásobu využitelné vody v metrové vrstvě půdy s travním porostem (dále jen ZVVP), která je vypočtena přepočtem VVK v % [23].

Výsledky

Průběh sucha v jednotlivých letech na našem území není zcela stejný. Již bylo uvedeno, že v našich podmínkách jde o sucho nahodilé. Pokud jde o rok 2012, výrazně negativní potenciální vláhová bilance byla zvláště v měsících vegetačního období roku 2012. Srovnáním s dlouhodobým obdobím let 1961–2010 navíc docházíme k závěrům zvýšené negativní potenciální vláhové bilance. Tato skutečnost byla zaznamenána i při hodnocení pomocí kumulovaných úhrnů. Prokazatelné je to hlavně na moravských stanicích (Brno-Tuřany, Kuchařovice) a v Doksanech, kdy proti dlouhodobým měsíčním hodnotám je situace v roce 2012 o více než 50 mm horší (květen). Bereme-li v úvahu kumulované úhrny po měsících, pak ve vegetačním období je situace ještě horší, neboť oproti dlouhodobým poměrům do vyrovnané potenciální vláhové bilance schází i více než 200 mm (jižní Morava).

Obr. 3. Základní vláhová bilance území ČR (%), srovnání stavu od 1. 3. do 21. 5. 2017 k dlouhodobému průměru 1961 až 2010 (http://portal.chmi.cz/aktualni-situace/sucho#)
Fig. 3. Basic water balance in the Czech Republic (%), comparison of values from Mar 1 to May 21, 2017 with the long-term average (1961–2010) (http://portal.chmi.cz/aktualni-situace/sucho#)

Zvláště pro zemědělské porosty bylo negativní, že v posledním týdnu května 2012 byl rozdíl oproti dlouhodobé hodnotě -100 mm a byl nižší na více jak 30 % území ČR. Nejvíce jsou opět postiženy jižní a střední Morava, dále Polabí, část Poohří a také plošně velké oblasti jihozápadních Čech a Šumavy. Vláhovou bilanci pod -100 mm už je možno považovat za mimořádné sucho. Pod -150 mm je na 3,5 % území, nejvíce na jižní Moravě, části Šumavy a na Přerovsku. Suchem v roce 2012 byla nejvíce zasažena jižní a střední Morava a výrazné negativní rozdíly přetrvávaly i v Polabí a na Šumavě. Na většině území byla negativní vláhová bilance ještě koncem září a místy překračovala hodnoty -200 mm.

Bylo by chybou posuzovat sucho samostatně jen v určitých měsících. Jeho vývoj je ovlivňován i průběhem počasí v zimě. Dokladem je výskyt sucha v roce 2015. Zima 2014/2015 jako celek byla oproti průměru na celém území teplejší, a to o 1,5 až 3,5 °C. Deficit srážek dosahoval až 50 %, na některých částech jižní Moravy a na větší části Čech. Jen na částech severní a východní Moravy byl o něco vyšší než průměr (obr. 1). V průběhu měsíců dubna až června byly úhrny srážek na většině našeho území podnormální, takže koncem května v pásu od Karlových Varů přes střední Čechy až k Českým Budějovicím se jejich úhrn pohybuje mezi 50 až 75 % průměru. Obdobně je to na jižní a části střední Moravy. Tento stav se v červnu mění tak, že v Podkrušnohoří dochází k dorovnání průměru, naopak na Moravě se zvyšuje plocha území s deficitem srážek mezi 25 až 50 %. Mimořádně nízké úhrny srážek v červenci způsobují, že na většině našeho území byl deficit 25 až 50 %. Na několika místech, hlavně v oblasti jižní Moravy, je srážkový deficit více jak 50 %. Ovšem díky bouřkám jsou na těchto územích lokality, kde deficit srážek poklesl. Prohlubující se deficit v srpnu zastavily až srážky od 16. srpna. Na obr. 2 je srovnání úhrnů srážek od 1. 1. do 13. 12. 2015 s průměrem za roky 1961 až 2000 v procentech.

Díky těmto podmínkám dosahovaly hodnoty základní vláhové bilance v březnu průměrných hodnot, tomuto odpovídala i ZVVP v půdním horizontu. Průběh teplot vzduchu v dubnu vyvolával zvýšení hodnot evapotranspirace asi na polovině území Čech o 20 %, ale místy až o více než 40 %. Výskyt tropických veder zvyšuje deficit tak, že ke dni 12. 7. jsou místa, kde základní vláhová bilance má hodnoty pod -150 mm. Tento stav je po celý červenec s tím, že nehomogenitu tohoto pole způsobují lokální bouřky. Ovšem jejich ojedinělý výskyt neovlivňuje celkovou vláhovou bilanci, takže v polovině srpna překračuje na asi čtvrtině našeho území deficit hodnoty -200 mm. Přes výskyt srážek byly projevy zemědělského sucha na převážné části našeho území ještě v říjnu. Na severní Moravě potom až do konce roku 2015.

Obr. 4. Základní vláhová bilance území ČR (%), srovnání stavu od 1. 3. do 30. 7. 2017 k dlouhodobému průměru 1961 až 2010 (http://portal.chmi.cz/aktualni-situace/sucho#)
Fig. 4. Basic water balance in the Czech Republic (%), comparison of values from Mar 1 to Jul 30, 2017 with the long-term average (1961–2010) (http://portal.chmi.cz/aktualni-situace/sucho#)

Jako mimořádně suchý se opět projevil na mnoha místech našeho území i rok 2017. Jak již bylo mnohokrát uvedeno, základem obsahu vody v půdě pro počátek vegetačního období jsou stavy počasí v průběhu zimy. Pokud jde o srážky, byly tyto za měsíce leden až březen na převážné části území Moravy, jižních a východních Čech v rozpětí 50 až 75 % dlouhodobého průměru, tedy podprůměrné. Na převážné části Čech potom činily 75 až 90 %, na některých místech odpovídaly dlouhodobému průměru. Ovšem díky nadprůměrným hodnotám teploty vzduchu dosahuje potenciální evapotranspirace v březnu na takřka celém území Moravy a Slezska přes 140 % oproti dlouhodobému průměru a v Čechách je to na více jak polovině území, jde převážně o střední a východní část Čech. ZVB_TP je za březen takřka na celém území v rozpětí od nuly po -50 mm.

Jestliže bereme duben jako první měsíc vegetačního období, potvrzuje se, že na jižní Moravě je duben často suchý. Plošná rozdílnost projevů počasí se v dubnu potvrdila. Díky nepravidelnému rozložení srážek, místy velmi nízkému, dochází v průběhu května k velkým rozdílům v hodnotách ZVB_TP. Je to dáno oproti průměru vyšší potenciální evapotranspirací na převážné části našeho území, místy přesahující 140 % dlouhodobého průměru. Nacházíme místa se srážkami k 150 % a naopak pouze k 50 % procentům oproti průměru.

Přitom dostatek vody má pro většinu zemědělských plodin rozhodující význam. Jak vidíme na obr. 3, dochází v prvních třech týdnech května 2017 k deficitu ZVB_TP až k -100 mm na některých místech jižní a severní Moravy. V Čechách je od Podkrušnohoří přes severní oblasti až po východní Čechy stav mezi průměrem až -50 mm. Naopak od Prahy na jih a na severní Moravě je bilance kladná

Obr. 5. Rozložení úhrnů srážek na území ČR za období 1. ledna až 1. října 2017 (http://portal.chmi.cz/aktualni-situace/sucho#)
Fig. 5. Precipitation distribution in the Czech Republic from Jan 1 to Oct 1, 2017 (http://portal.chmi.cz/aktualni-situace/sucho#)

Nadprůměrné teploty v průběhu června a velmi rozdílné, ale převážně podprůměrné úhrny srážek však způsobují, že koncem června jsou místy hodnoty ZVB_TP na jihu Moravy, ale i Čech pod -100 mm, lokálně pod -150. Na jižní a střední části Moravy mají hodnoty pod 25 %, podobně jako dílčí území v Podkrušnohoří. Naopak střední Čechy v pásu až ke Krkonoším mají hodnoty průměrné, místy až několik desítek nad dlouhodobým průměrem. V červenci jsou srážky srovnatelné s průměrem na většině území. Teploty vzduchu jsou vyšší od 1 °C až přes 2 °C na jihu Moravy. Tím je dáno, že na většině území jsou hodnoty ZVB pod -100 mm. Na převážné části jižní a střední Moravy a v jižních Čechách jsou nižší jak -150, lokálně na jižní Moravě pod -200 mm. Ovšem v některých oblastech, zvláště na severu Moravy je ZVB_TP v hodnotách průměru. Lokálně jsou tyto hodnoty i v Čechách (obr. 4).

Srpen má úhrny srážek významně rozdílné v Čechách, kde jsou např. na západě, ale i v jižních Čechách až o 50 % vyšší než průměrné, ovšem na většině území Moravy a Slezska je to jen mezi 50 až 70 %. Ale teploty vzduchu jsou zde vyšší o více než 2 °C nad průměrem, kdežto na západě Čech je to jen do +1,5 °C. Výsledek je jasný. Hodnoty potenciální evapotranspirace jsou na převážné části republiky nadprůměrné.

Mínusové hodnoty ZVB se prohlubují, takže deficit nižší než 200 mm je na větších plochách, mají ho lokality na střední i severní Moravě. Hodnoty pod -150 mm nacházíme v celé jižní části republiky, ale také na Karlovarsku. Pokud jde o ZVVP, je víceméně stejná situace jako v červnu, tedy na jižní a střední

Moravě jsou hodnoty stále pod 25 %, podobně jako dílčí území v Podkrušnohoří a na jihovýchod od Plzně. Mírně se zmenšila oblast s průměrnou hodnotou ve středních Čechách, ale v pásu u Podkrkonoší zůstávají místa s hodnotami ZVVP u středních půd až několik desítek % nad dlouhodobým průměrem. Podobně je tomu v oblasti Jeseníků a severovýchodních Beskyd.

Výskyt vydatných srážek na počátku září z části snížil vláhový deficit. Takřka na třetině území Čech byl v polovině září dosažen, popř. i překročen, dlouhodobý průměr srážkových úhrnů k 1. 10. 2018 (obr. 5). Na Moravě pouze v jižní a střední části byly oblasti s úhrny mezi 50 až 75 % průměru. Dochází tak ke zlepšení ZVB, když na severní části Čech a Moravy má hodnoty dlouhodobého průměru. Ovšem na jižní a střední Moravě, ale i v jižních Čechách jsou stále katastry, kde chybí více jak 200 mm. V těchto je i ZVVP nízká, pohybuje se mezi 25 až 50 %. Tyto hodnoty nacházíme i v okolí Prahy. Pokračující výskyty srážek pozvolna vylepšují množství vody v půdě v konci vegetačního období, tedy koncem září. Jen na Moravě se nachází několik míst, kde je výskyt srážek mezi 50 až 75 % průměru. V Čechách je na sever od Prahy výskyt přes 100 %, podobně na severovýchodě Moravy. Ovšem ZVB_TP se zlepšuje jen nepatrně, v podstatě se od poloviny září výrazně nemění.

Závěr

Při hodnocení množství vody v naší krajině musíme brát v úvahu, že extrémy ve výskytu srážek jsou v posledních letech stále dynamičtější. Prokazatelný je růst teploty vzduchu za období 1961 až 2010, ale naopak je statisticky potvrzený setrvalý stav ročních úhrnů srážek. Z těchto poznatků vyplývá, že se může zvyšovat četnost výskytů sucha, což uvedená hodnocení dokládají.

Potvrzuje se, že hodnoty základní vláhové bilance a zásoby využitelné vody v metrové vrstvě půdy s travním porostem jsou vhodným ukazatelem určení výskytu sucha a hodnocení jeho intenzity. Předložené výsledky potvrdily, že území ČR je z hlediska vláhové bilance velmi rozdílné. Vliv na toto rozložení má proměnlivý výskyt srážek, ale také hodnoty teploty vzduchu, které jsou v suchých letech, hlavně v letním období, mimořádně vysoké. Sucho má určitý kumulativní charakter, v nepříznivých podmínkách se jeho intenzita a dopady s každým dnem zvyšují. Následky potom mohou trvat dlouhou dobu po jeho ukončení.

Nástupy sucha i místa výskytu jsou v závislosti na srážkách proměnlivé, ale přesto můžeme uvést, že se sucho nejčastěji vyskytuje v našich nejteplejších oblastech s nejnižšími ročními úhrny srážek. Z hlediska udržení srážkové vody v naší krajině jsou důležité vlastnosti našich půd jak zemědělských, tak lesnických, na kterých hlavně probíhá vsakování. Proto je důležité přijetí opatření pro zlepšení infiltrační schopnosti a zvýšení retenční kapacity těchto půd do původního stavu.

Souvisí s tím i opatření pro snížení eroze půdy, protože orniční horizont má tuto kapacitu významně vyšší než na erodovaných půdách, kde horní vrstvu tvoří podorničí. Zvýšení členitosti naší krajiny přispěje ke snížení odtoku vody.

Podle výsledků klimatologických modelů by mohlo dojít ke vzrůstu průměrných ročních teplot koncem tohoto století až o více než dva stupně, ale srážkové úhrny budou víceméně shodné se současnými. Z toho plyne jeden významný poznatek, že na našem území by se mohly významně snižovat hodnoty vláhové bilance, a to znamená zvyšování jak intenzity, tak četností výskytu sucha. Pro snížení negativních dopadů změn klimatu bychom měli konat preventivní kroky, aby se nedostatek vody nestal bezpečnostním rizikem.

Poděkování

Příspěvek byl vypracován s podporou projektu NAZV registrační číslo QK1720285 „Metody korekce vláhových potřeb plodin zohledňující scénáře změn klimatu území ČR pro optimalizaci managementu závlah“.

Tento článek byl zpracován na základě příspěvku, který byl publikován ve sborníku konference Vodní nádrže 2017, ISBN 978-80-905368-5-2.

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

Souhrn

Příspěvek se zabývá vlivem sedimentu přítokové části nádrže Vranov na přísun fosforu (P) do vodního sloupce nádrže za různých podmínek dostupnosti tzv. terminálních akceptorů elektronů, zejména rozpuštěného O2 a NO3. Přítokové části eutrofních nádrží jsou typické vysokou primární produkcí fytoplanktonu a následnou sedimentací organického materiálu. Mikrobiální procesy spotřebovávají při jeho mineralizaci akceptory elektronů a v závislosti na míchání vodního sloupce může docházet k výkyvům jejich dostupnosti. Pro určení jejich vlivu byly kóry sedimentů inkubovány pět týdnů ve třech různých variantách, které simulovaly: i) anoxický vodní sloupec se současným vyčerpáním NO3, ii) saturovaný vodní sloupec s rozpuštěným O2 a iii) saturovaný vodní sloupec O2 a zvýšené koncentrace NO3. Pomocí sledování změn koncentrací ve vodě nad sedimentem, průběžné analýzy pórové vody a změn ve složení částic a zastoupení forem a množství P na začátku a konci experimentu jsme zjistili míru uvolňování P a určili vliv železa (Fe) v tomto sedimentu.

Úvod

Ke zhoršování kvality vody (myšleny zejména projevy eutrofizace a jevy s ní spojené) dochází především vnosem fosforu (P) do nádrže přítokem. Na tento negativní proces však mají často aditivní vliv také sedimenty, ze kterých se P buď může uvolňovat, nebo jej sedimenty málo zadržují. Sedimenty v nádržích tak fungují jako dynamický zásobník látek, do kterého se současně ukládají a z něj i uvolňují v závislosti na okolních podmínkách a biogeochemických procesech. Výměna látek mezi vodou a sedimenty je řízena zejména teplotou vody, přísunem látek (koncentrace a formy) z povodí, průtoky, disturbancemi sedimentů (povodňové epizody, manipulace s hladinou, ryby), přítomností vazebných prvků (železo, hliník, mangan, organická hmota) a dalšími vlivy.

Přítokové části nádrží obvykle zachycují největší objemy sedimentů, jejich množství a kvalita se však liší nejen v podélném, ale i v příčném profilu nádrže v závislosti na hydraulických vlastnostech vodního sloupce. V přítokových zónách rovněž dochází k nejmasovějšímu rozvoji řas a sinic, jejichž biomasa postupně sedimentuje z vodního sloupce. Pokud se tak děje ještě v zóně úplného míchání vodního sloupce, zpravidla nedochází ke kumulaci sestonu na dně, ale k jeho rychlému rozkladu. V případě, kdy míchaná část vodního sloupce již nedosahuje ke dnu, dochází ke vzniku lokálních bezkyslíkatých zón, k nedostatečnému rozkladu sedimentovaných částic a k ukládání nestabilizovaného, živinami bohatého sedimentu, schopného efektivně uvolňovat živiny zpět do vodního sloupce [1]. Zóny dna těchto částí nádrže se tak často mění ve smyslu dostupnosti kyslíku (O2) a případně dusičnanů (NO3), které mají zásadní vliv na metabolismus bakterií a určují chování sedimentu.

S rostoucí hloubkou nádrže klesá vliv sedimentu jako zdroje živin k rozvoji fytoplanktonu ve vodním sloupci, neboť P uvolňovaný ze sedimentu zůstává v hypolimnetické části vodního sloupce, tedy pod produkční zónou fytoplanktonu. Tyto přítokové části nádrže na rozhraní míchaného/nemíchaného vodního sloupce jsou tak nejdynamičtější a mají největší vliv na trofii celé nádrže.

Sedimenty obsahují nejen částice, ale také pórovou vodu, která funguje jako transportní spojovatel mezi sedimenty a vodou nad sedimenty. Prostřednictvím ní se do sedimentu dostávají z vodního sloupce látky, které jsou zde v nízkých koncentracích a jsou spotřebovávány (zejména rozpuštěný O2, NO3, SO42-). Naopak ze sedimentu jsou transportovány látky, které se vlivem chemických a mikrobiálních procesů na částicích rozpouštějí do pórové vody (např. P, NH4+, CO2 a další).

Rozpuštěné látky v pórové vodě, včetně P, se dostávají ze sedimentu do vody v nádrži buď přímou difúzí, nebo rychleji díky rozrušování celého sedimentu bioturbací bezobratlých živočichů (např. larvy pakomárů) a ryb, produkcí a následným vybubláním plynů nebo resuspenzí sedimentu díky pohybům vody [2]. Biogeochemické změny částic pak závisejí na parametrech, jako je teplota, která dále ovlivňuje rychlosti chemických a zvláště mikrobiálních aktivit, dostupnost tzv. akceptorů elektronů O2, NO3-, SO42- a následně oxidačně-redukční potenciál (Eh) a pH, formy organických látek, a dále pak sorpčně desorpční rovnováhy. Akceptory elektronů jsou důležité pro proces oxidace organických sloučenin bakteriemi. Pokud je sediment anoxický a jsou vyčerpány výše zmíněné akceptory (zejména O2 a NO3), dochází k redukci sloučenin MnIV na MnII a zejména více zastoupeného FeIII na FeII, které se tak rozpouštějí do pórové vody. FeIII sloučeniny a zejména jeho (hydr)oxidy jsou hlavním vazebným partnerem pro P, proto dochází k současnému rozpouštění P do pórové vody. Pokud obsahuje pórová voda vyšší koncentrace rozpuštěného Fe, můžeme s jistotou říci, že dochází k redukčnímu rozpouštění Fe (hydr)oxidů a současně k přeměně P z pevné formy do rozpuštěné a zpřístupnění tohoto P pro přechod do vodního sloupce. Sedimenty s vysokými koncentracemi P v pórové vodě mají tak vysoký eutrofizační potenciál.

V tomto příspěvku bude ukázán způsob zjištění potenciálního vlivu sedimentu z přítokové části nádrže Vranov na kvalitu vody v nádrži za přítomnosti či nepřítomnosti kyslíku, dostupnosti NO3 a vysvětlen mechanismus uvolňování P ze sedimentu.

Obr. 1. Inkubační box umožňující paralelní inkubaci vzorků sedimentů (kóry s neporušeným vertikálním profilem) ke sledování vlivu složení vody nad sedimentem (koncentrace O2, NO3); systém obsahuje zásobník vody, který zvyšuje objem vody nad sedimentem zapojený do cirkulujícího oběhu zajišťovaný peristaltickými pumpami, systém míchání vody nad sedimentem (míchací vrtule s jednotnou rychlostí míchání) a box umožňující simulaci bezkyslíkatých podmínek (plexisklová komora s průtokem čistého plynného N2)
Fig. 1. Incubation box allowing parallel incubation of sediment samples (kori with intact vertical profile) to monitor the effect of water composition over sediment (O2, NO3 concentration); the system includes a water reservoir which increases the volume of water above the sediment involved in circulating circulation provided by peristaltic pumps, a stirring system over the sediment (a stirring propeller with a uniform mixing rate) and a box allowing simulation of oxygen free conditions (a plexiglass chamber with a flow of pure N2 gas)

Materiál a metody

Odběr sedimentů

Studovaný sediment byl odebrán na nádrži Vranov v lokalitě mezi „Farářkou“ a „M. Loučky“ 23. 8. 2016. V době a místě odběru byla koncentrace O2 4 mg∙l-1 v hloubce 0,5 m nade dnem. Celkem čtyři paralelní vzorky sedimentů z identické lokality byly odebrány inovovaným gravitačním odběrákem do plexisklových trubic o průměru 20 cm a výšce 40 cm. Takto odebrané vzorky umožnily zachování svrchní vrstvy sedimentu s neporušeným vertikálním profilem, který odpovídal stavu sedimentů v nádrži (vzorky z průběhu inkubace viz obr. 1). Současně byla z vodního sloupce nade dnem odebrána voda do 25 l barelů, která sloužila následně během inkubačního sledování jako zásobárna vody. Tento objem (společně s vodou nad sedimentem v odběrové trubici) odpovídal výšce vodního sloupce 1 m nad plochu sedimentu vzorků v trubicích.

Inkubace kórů a sledování změn koncentrací ve vodě nad sedimentem

Kóry sedimentů byly umístěny do inkubačního boxu temperovaného na 12 °C, napojeny na systém kontinuální výměny vody mezi vodou nad sedimentem v kóru a zásobní vodou v barelu. Nad sediment byly následně umístěny míchací vrtule simulující pomalé proudění vody nad sedimentem (obr. 1). Byly simulovány tři varianty podmínek ve vodním sloupci:

  • vodní sloupec bez přítomnosti rozpuštěného O2 a NO3 (sediment byl umístěn v uzavřeném plexisklovém boxu, do kterého neustále proudil čistý plynný N2, který současně probublával také barel s vodou),
  • sediment s neustálým přísunem O2 ve vodním sloupci (otevřená trubice se sedimentem a vodou, barel navíc probubláván atmosférickým vzduchem),
  • sediment s přísunem rozpuštěného O2 a za zvýšené koncentrace NO3 (bublání jako v předešlé variantě, navíc přidán do barelu rozpuštěný NaNO3, jehož přídavek odpovídal celkovému přísunu NO3N 4 mg∙l-1). Sediment byl inkubován po celkovou dobu 35 dní, během níž byl třikrát týdně odebírán vzorek vody pro sledování změn koncentrací rozpuštěných iontů a prvků.
Tabulka 1. Označení jednotlivých extrahovaných frakcí a popis nejdůležitějších forem P, Mn, Fe a Al extrahovaných v jednotlivých extrakčních krocích
Table 1. Labeling of individual extracted fractions and description of the most important forms of P, Mn, Fe and Al extracted in individual extraction steps

Analýza pórové vody

Každý týden byl monitorován ve všech variantách vývoj koncentrací rozpuštěných látek v pórové vodě vertikálního profilu sedimentu. Pro vzorkování pórové vody byla použita upravená technika DET (Diffusive Equilibrium in Thin Film). Minipeeper s aktivní gelovou částí o celkové délce 9 cm byl zasunut do sedimentu a exponován zde 24 hodin. Tato málo invazivní metoda a velký průměr kórů nám umožnila vzorkování pórové vody ve stejném kóru, pouze na vždy jiném místě. Pro informace ohledně této techniky viz [3, 4].

Formy P v sedimentu a sledování změn složení částic

Pro sledování změn složení částic sedimentů vyvolaných vývojem sedimentu za různých podmínek inkubace byl vzorek sedimentu analyzován pomocí frakcionace P. Jeden kór byl v době začátku inkubace (použit čtvrtý neinkubovaný replikát) rozřezán ve vertikálním profilu do vrstev o výšce 1 cm. V těchto vrstvách byl stanoven obsah (105 °C, 2 hod) a ztráta žíháním, která odpovídá obsahu organické složky v částicích sedimentu (550 °C, 2 hod). Vzorky z jednotlivých vrstev byly analyzovány pomocí frakcionace podle Jan a kol. [5], ke stanovení forem P a jeho vazebných partnerů (tabulka 1). Stejně byly rozřezány a zanalyzovány tři inkubované kóry po ukončení inkubačního sledování, ke stanovení změn složení částic způsobených různými podmínkami ve „vodním sloupci nad sedimentem“.

Výsledky a diskuse

Obecné vlastnosti sedimentu

Základní parametry sedimentu před zahájením inkubací jsou vyobrazeny na obr. 2. Sediment obsahoval 86 % vody v nejsvrchnější vrstvě 0–1 cm a postupně klesal až na 57 % ve vrstvě 8–9 cm. Částice sedimentu, které tvořily zbytek sedimentu, pak obsahovaly přibližně 14 % organické složky (stanoveno jako ztráta žíháním při 550 °C) a klesaly s hloubkou sedimentu na 12 % ve spodní sledované vrstvě. Zjevně vyšší zastoupení organické složky v nejsvrchnější vrstvě je způsoben nasedimentovanou organickou hmotou v průběhu produkční sezony fytoplanktonu. Pokud se pak zaměříme na poměr mezi obsahem P rozpuštěného v pórové vodě a celkovým obsahem P v jednotlivých vrstvách (rozpuštěný + částicový), vidíme, že pórová voda na počátku inkubace obsahovala pouze méně než 1 % z celkového množství P v sedimentu a klesala s hloubkou až na 0,5 %. Ačkoli se zdá toto procento velice nízké, hraje pórová voda významnou roli nejenom z hlediska množství P v ní, ale také jako transportní médium mezi sedimentem a vodou nad ním viz dále.

Obr. 2. Základní charakteristika složení studovaného sedimentu z přítokové části nádrže Vranov; vlevo – procentuálně vyjádřené hmotnostní zastoupení pórové vody a částic, uprostřed – ztráta žíháním částic při 550 °C, vpravo – procentuální vyjádření obsahu P v pórové vodě vůči celkovému obsahu P v jednotlivých vrstvách sedimentu
Fig. 2. Basic characteristics of the composition of the studied sediment from the inlet part of the Vranov reservoir; left – percentage weight of porous water and particles, middle – loss of particle annealing at 550 °C, right – percentage of content of P in pore water to total P content in individual layers of sediment

Změny koncentrací ve vodě nad sedimentem

Výsledky monitoringu vody nad sedimentem v průběhu inkubačního pokusu ukázaly výrazný vliv podmínek během inkubace (obr. 3). Zatímco sediment inkubovaný za anoxických podmínek vody nad sedimentem (anox) vykazoval kontinuální uvolňování P ze sedimentu, u obou oxických variant, jak bez přídavku NO3 (ox), tak i s přídavkem NO3 (NO3), k uvolňování P ze sedimentu nedocházelo. Sediment o ploše 1 m2 tak v anoxii uvolnil celkem 435 mg P během 35 dní inkubace, vyjádřeno na koncentrace, zatímco počáteční stav byl 70 mg∙m3 P, koncový stav 505 mg∙m3 P, což znamená, že 1 m2 sedimentu každý den obohatil 1 l vody ve vodním sloupci o výšce 1 m o 12,4 µg P. Toto anoxické uvolňování P nebylo doprovázeno uvolňováním Fe do vodního sloupce, jak je vidět na obr. 3, a koncentrace rozpuštěného Fe zůstala na stabilní nízké koncentraci. V oxických variantách došlo k dalšímu poklesu koncentrace Fe, tedy k vysrážení z vodního sloupce do částic. Redukční rozpouštění pak bylo patrné u dalšího redox labilního prvku, manganu (Mn). Z těchto výsledků se může zdát, že za uvolňování není zodpovědné rozpouštění železitých sloučenin s P, opak je však pravdou, jak potvrzují výsledky analýzy pórové vody a frakcionace.

Obr. 3. Průběh změn koncentrací P, Fe a Mn ve vodě nad sedimentem o ploše 1 ma výšce vodního sloupce 1 m vyjádřená v jednotkách g∙m-3
Fig. 3. The course of variations in P, Fe and Mn concentrations in water above the sediment area of 1 m2 and the height of the water column 1 m, expressed in units of g∙m-3

Analýza pórové vody

Z analýz pórových vod (obr. 4) je patrné, že na počátku inkubace (den 0) byl vysoký obsah celkového rozpuštěného P v jednotlivých vrstvách sedimentu včetně nejsvrchnější vrstvy 0-0,5 cm (c = 3,3±0,5 mg∙l-1 P). Tato koncentrace byla téměř 50× vyšší oproti koncentraci P ve vodním sloupci na počátku inkubace (70 µg∙l-1 P). Díky tomuto vysokému koncentračnímu gradientu P na rozhraní sediment/voda docházelo k difuznímu transportu P pórovou vodou ven ze sedimentu. Jak je pak patrné z dalších dvou sledování po 14 a 28 dnech, vysoké množství P je stále ve svrchních vrstvách přítomno. Tento obsah P v pórové vodě je tedy výsledkem dvou procesů: i) transportem P ven ze sedimentu (viz akumulace P ve vodním sloupci) a generováním rozpuštěného P uvnitř sedimentu díky přeměně/rozpouštění částic obsahujících P, jak bude ukázáno dále. V případě oxické varianty (ox) v průběhu inkubace docházelo k výraznému poklesu P ve vrstvě 0–3 cm a zejména nejvíce ve svrchních vrstvách pod povrchem sedimentu. Tento pokles byl ještě výraznější u inkubovaného sedimentu s vyšší koncentrací NO3 ve vodním sloupci (NO3). Nízký obsah P tak zapříčinil, že sedimenty P neuvolňovaly.

Pokud se zaměříme na profily rozpuštěného Fe v pórové vodě (obr. 4), je patrné, že mají stejný průběh, jako u P. Znamená to, že v sedimentu nedocházelo k rozpouštění železitých sloučenin s P, naopak díky přítomnosti oxické vody nade dnem docházelo k postupnému „prooxidovávání“ svrchní vrstvy sedimentu a ke srážení nových Fe~P sloučenin. Ke stejnému efektu docházelo, pokud byly přítomny ionty NO3 v sedimentu, které navíc pronikaly do větších hloubek sedimentu a ke srážení rozpuštěného Fe a současně P docházelo ještě efektivněji. Z průběhu koncentrací Fe na počátku inkubací a dále v anoxické variantě by ovšem mělo docházet k uvolňování Fe do anoxické vody. Tento proces však nebyl zaznamenán při monitoringu složení vody nad sedimentem a byl způsoben srážením redukované formy Fe do formy sulfidů FeSx na povrchu sedimentu díky souběžné redukci síranů.

Obr. 4. Analýza změn koncentrací P a Fe v pórové vodě jednotlivých inkubovaných variant sedimentů v průběhu inkubace (den 0, den 14 a den 28); jsou zde zvýrazněny nejaktivnější první 3 cm sedimentu vykazující změny v koncentracích
Fig. 4. Analysis of changes in P and Fe concentrations in the porous water of individual incubated sediment variants during incubation (day 0, day 14 and day 28); there are highlighted the most active first 3 cm of sediment exhibiting changes in concentrations

Obsah P v pórové vodě jednotlivých vrstev lze rozdělit do dvou částí i) H2O frakce (modrá složka) odpovídá P, který se při přechodu do oxické vody díky disturbancím sedimentu (hydraulická resuspenze, aktivita ryb a další) není schopen srazit s rychle oxidovaným Fe pocházejícím ze stejné pórové vody a vytvořit nové částice a ii) HNO3 frakce (oranžová část), která je s tímto rozpuštěným Fe potencionálně srazitelná v oxických podmínkách. H2O část P pórové vody je tedy v případě resuspenze okamžitě v rozpuštěné formě dostupná pro organismy ve vodním sloupci a představuje největší riziko z celkového obsahu P v sedimentu. Pokud by došlo k resuspenzi sedimentu do hloubky 3 cm u sedimentu na počátku inkubace, uvolnilo by se v průměru 90 mg P z jednoho čtverečního metru sedimentu, z čehož 18 mg by se v případě oxické vody nebylo schopno srazit s Fe, a stalo se tak okamžitě dostupným.

Formy P v sedimentu a změny složení částic

Sediment obsahoval na počátku inkubačního pokusu v horních 9 cm celkem 35 g∙m-2 P. Celkové množství různých forem P a Fe stanovovaných frakcionační analýzou, stejně jako jejich procentuální zastoupení v různých vrstvách je zobrazeno na obr. 5. Průměrně 29±3 % P bylo vázáno ve vysoce redukčně labilních sloučeninách Fe a Mn (frakce BD-I), 30±3 vázáno na stabilnější a méně bakteriálně a chemicky redukovatelné sloučeniny Fe a Mn (frakce BD-II), 26±4 % P vázaného na amorfní (hydr)oxidy Al a v organických formách (frakce NaOH-I), 11±2 % ve stabilních organických formách a krystalických oxidech Al (frakce NaOH-II), 4±1 % P ve sloučeninách labilních v nízkých hodnotách pH. Fosfor je v tomto typu sedimentu převážně vázán v železitých (hydr)oxidech, jejich největší zastoupení je pak ve svrchních 3 centimetrech.

Obr. 5. Obsah jednotlivých forem P a Fe a jejich procentuálního zastoupení v sedimentu stanovených pomocí frakcionační analýzy
Fig. 5. Content of individual P and Fe forms and their percentages in sediment determined by fractionation analysis

Změny, které se odehrály během sledovaného období, byly nejvýznamnější ve svrchních 3 cm sedimentu, a byly téměř výhradně způsobeny změnami množství P vázaného na redox labilní (hydr)oxidy Fe a následně Mn, který měl ovšem menší význam vzhledem k jeho malému množství v sedimentu (obr. 6). Uvolňovaný P ze sedimentu pod anoxickým vodním sloupcem byl způsoben rozpouštěním snadno dostupných (hydr)oxidů Fe, které slouží jako terminální akceptor elektronů při mikrobiálním rozkladu organických látek, a na nich vázaného P (frakce BD-I). Pokles jejich množství byl patrný zejména v nejsvrchnější vrstvě 0–1 cm (pokles P o 48 %, pokles Fe o 38 %, viz tabulka 2). Jak bylo ukázáno dříve, Fe se ze sedimentu v anoxické variantě neuvolňovalo, neboť docházelo ke srážení FeSx díky silným anoxickým podmínkám a redukci síranů (stanoveno jako AVS – acid volatile sulfur a přepočítáno s molárním poměrem S : Fe – 1 : 1). Naopak v obou oxických variantách došlo k nabohacení P v BD-I frakcích, a to o desítky procent (obr. 6, tabulka 2). Tento efekt byl způsoben jednak vysrážením rozpuštěného P a Fe z pórové vody a pravděpodobně také díky přeměně původních hůře dostupných (hydr)oxidů Fe. Zatímco při dostupnosti rozpuštěného O2 a NO docházelo k nabohacení množství P a Fe v BD-I frakci, došlo k ochuzení P a částečně Fe v hůře dostupných formách (BD-II). Tento fakt byl zapříčiněn buď oxidací a uvolněním organických látek nasorbovaných na povrchu železitých (hydr)oxidů nebo oxidací redukovaných FeII iontů taktéž na površích těchto sloučenin. Oba mechanismy v sedimentech znepřístupňují bakteriím přenášet elektrony na FeIII (hydr)oxidy [6, 7]. V BD-II frakci jsou navíc
extrahovány krystalické (hydr)oxidy Fe, které mají nižší sorpční schopnosti pro P. Tyto minerály tak zůstaly beze změny, což naznačují zvýšené molární poměry Fe/P v této frakci v obou oxických variantách (tabulka 2).

Obr. 6. Obsah P, Fe a Mn ve svrchních 3 cm sedimentu extrahovaných ve frakcích BD-I a BD-II před inkubací (varianta start) a po inkubacích jednotlivých variant
(varianta anox, ox a NO3); AVS-Fe bylo stanoveno jako sulfidická síra přepočítána na Fe v molárním poměru 1 : 1
Fig. 6. P, Fe and Mn content in the upper 3 cm sediment extracted in BD-I and BD-II fractions prior to incubation (start option) and after incubation of individual variants (anox, ox and NO3 variant); AVS-Fe was determined as sulphide sulfur converted to Fe in a molar ratio of 1 : 1

Potencionální význam P ze sedimentu pro přítokovou část nádrže

Přes veškerou snahu se při inkubaci přiblížit podmínkám v nádrži, včetně použití nejlepších dostupných postupů, bude vždy obtížné extrapolovat výsledky do většího měřítka. I přesto se níže pokusíme o vyjádření vztahu mezi naměřenými výsledky a situací v nádrži.

Na základě předchozího monitoringu lze předpokládat:

  • Při ploše sedimentů s oxicko-anoxickým režimem 200 000 m2, průměrnou hloubkou této části nádrže 1,5 m je objem vody nad plochou: 300 000 m3, pak, při koncentraci rozpuštěného P 0,05 mg∙l-1 je ve stanoveném objemu obsaženo 15 000 g P.
  • Při uvolňování 12,4 mg∙m-2∙d-1 je denně do definovaného objemu uvolněno 2 500 g P, tj. 17 % dostupného P ve vodním sloupci.
  • Ve svrchní vrstvě 0–3 cm sedimentu, za anoxických podmínek, je obsaženo 20 mg∙m-2 rozpuštěného a nesrazitelného P (H2O frakce). Při uvažované ploše 200 000 m2 se toto množství rovná 12 000 g P. Toto množství představuje 80 % dostupného P přítomného ve vodním sloupci nad danou lokalitou. Při potencionální resuspenzi sedimentu by se tedy uvolnilo obrovské množství okamžitě dostupného P.
  • Za přítomnosti kyslíku a současně NO3 ve vodním sloupci (varianta NO3) je obsah tohoto nejrizikovějšího P ve vrstvě 0–3 cm pouze 3 mg∙m-2 P. V definované ploše je toto množství rovno 1 800 g P, tj. 15 % dostupného P ve vodním sloupci. Sedimenty v takovémto stavu jsou při resuspenzi daleko méně problematické.
Tabulka 2. Procentuální změny P a Fe během inkubace v BD-I a BD-II frakcích vůči hodnotám před počátkem inkubací a molární poměry Fe/P v jednotlivých frakcích a vrstvách sedimentů
Table 2. Percent changes of P and Fe during incubation in BD-I and BD-II fractions relative to pre-incubation and molar Fe/P ratios in individual fractions and sediment layers

Závěr

Sedimenty z přítokových částí nádrží mají velký vliv na trofický stav nádrží vzhledem k jejich blízkému kontaktu s epilimnetickou vodou. Uvolňovaný P ze sedimentů tak snadno přechází do produkční zóny fytoplanktonu ve vodním sloupci a zvyšuje dostupnost živin i v hlubších již stratifikovaných částech nádrže. Sediment z nádrže Vranov je značně závislý na dostupnosti rozpuštěného O2 a také NO3, které zabraňují při jejich dostupnosti uvolňování P ze sedimentů. V případě jejich nedostatku jsou využívány (hydr)oxidy Mn a zejména pak Fe při mikrobiální mineralizaci nasedimentovaného organického materiálu. Rozpouštění těchto (hydr)oxidů s nasorbovaným P pak vede k uvolňování velkého množství P ze sedimentu. Rychlost uvolňování P za anoxických podmínek odpovídala 12,4 mg P na m2 za den. Toto množství tak výrazně přispívá k dostupnosti živin v nádrži. Za přítomnosti rozpuštěného O2 a/nebo NO3 jsou naopak tyto (hydr)oxidy schopné P zadržovat a kumulovat se v horních vrstvách sedimentu. Toto zadržení však není trvalé a při změně nestabilních oxických podmínek ve vodě nad sedimentem nebo překrytí novým organickým materiálem může docházet k jejich uvolnění. Fosfor obsažený v pórové vodě se také stane rychle dostupným pro vodní sloupec, pokud dojde k narušení povrchu sedimentu ať již zvýšenými průtoky a resuspenzí, či narušením způsobeným aktivitou ryb.

Poděkování

Tato práce vznikla za podpory Technologické Agentury České Republiky (projekt č. TA04021342) a MŠMT (projekt č. LM2015075 a EF16_013/0001782 – SoWa Ecosystems Research).

 

Příspěvek byl publikován ve sborníku konference Vodní nádrže 2017, ISBN 978-80-905368-5-2.

Posted by & filed under Aplikovaná ekologie.

Souhrn

Česká republika v dostatečné míře nevytváří předpoklady pro koncepční přístup k odvodňování měst a obcí podle principů udržitelného rozvoje. Ministerstvo zemědělství ČR, které má v gesci vodu, zcela ignoruje skutečnost, že adaptace urbanizovaných území na změnu klimatu mimo jiné stojí na důsledné aplikaci principů hospodaření s dešťovou vodou, a to nejlépe prostřednictvím modrozelené infrastruktury. Právní a technické předpisy českého stavebnictví jsou ve vztahu k vodnímu režimu urbanizovaných území nekoncepční, nesystémové a nekoordinované. Veškerá odpovědnost tak v tomto ohledu leží na městech, které si mohou pomoci vytvořením vlastních koncepčních dokumentů s pravidly pro aplikace modrozelené infrastruktury. Jsou metody, kterými toho lze na úrovni měst a obcí dosáhnout, účinné, a jsou využívány? Jak obce a města využívají finančních pobídek od SFŽP? Dá se lokálními postupy, dokumenty a pravidly nahradit role státu?

Úvod

Naše projektová kancelář se za posledních 12 let spolupodílela na vzniku několika dokumentací, které hospodaření s dešťovou vodou (HDV), tento nový systém odvodňování urbanizovaných území, zaváděly do koncepcí odvodnění, do generelů odvodnění měst a do metodických příruček na úrovni systémového opatření. Pro statutární město Karviná jsme v rámci mezinárodního projektu RainDROP [1] vytvářeli metodiku, jak principy HDV začlenit do územního plánu města. Pro Hranice na Moravě jsme spoluvytvářeli zásady pro matematický model kanalizačního generelu města, kde byla rozvojová území odvodněna již podle pravidel HDV. Pro statutární město Hradec Králové jsme se podíleli na vytvoření Studie odtokových poměrů (SOP) [2], přenesení jejich principů do matematického modelu kanalizačního generelu a na Metodické příručce pro aplikaci principů HDV do praxe. Zkušenosti z Hradce Králové jsme uplatnili ve statutárním městě Olomouc, kde jsme také vytvořili SOP [3] a Metodickou příručku HDV. Oběma městům jsme doporučili vypracování Městských stavebních standardů a v současnosti je pro město Olomouc zpracováváme. Výčet dokumentací, na kterých vznikaly naše zkušenosti s tvorbou a projednáváním pravidel pro zavádění HDV, je tu uveden ze stejného důvodu, jako se ve výzkumu nějakých vzorků, nebo ve vyhodnocování reakcí zkoumaných respondentů, uvádí jejich počet, aby se tím stanovila míra pravděpodobnosti, že se tento jev nebo chování lidí bude opakovat, než se tato zkušenost zobecní.

Na rozdíl od většiny článků v tomto časopise, který je zaměřený na výzkum, budou v tomto článku popsané poznatky často subjektivní, prakticky nezměřitelné a číselně nevyhodnotitelné. Často se bude jednat o chování lidí, které se ve všech projektech opakovalo, ale protože předmětem našeho zadání nebylo vyhodnocování chování zúčastněných, nezaznamenávali jsme je a nevyhodnocovali je. Časem jsme ale pochopili, že se jedná o jistý vzorec chování, který vážně mění výsledek naší práce. Bylo nutné ho vyhodnotit a třeba změnit obsah dokumentace, nebo metodické postupy v příručce, či způsob vyhodnocování výsledků matematického modelu se srážkoodtokovým dějem podle principů HDV. Práce na výše uvedených dokumentacích vyžadovala zcela nový přístup, protože jsme tvořili zcela novou dokumentaci, pro zcela nové řešení odvodnění. A toto řešení bude vyžadovat pochopení nové role vody ve městě a zásadně jiného přístupu k ní.

Když jsme vyhodnotili základní atributy současné situace ve vodním hospodářství měst z pohledu role státu a když jsme získali zkušenost se zaváděním principů udržitelného rozvoje do života měst, uvědomili si, že je potřeba tyto zkušenosti zveřejnit, i když se nejedná o žádné vědecko-výzkumné poznání.

Původnost našeho sdělení snad nelze zpochybnit, jelikož se domnívám, že naše poznatky a zkušenosti jsou unikátní.

Současná situace v aplikaci modrozelené infrastruktury na úrovni státu

Stavební a vodní zákon předepisují dodržování principů hospodaření s dešťovou vodou nekoordinovaně, což v našich městech a obcích aplikaci modrozelené infrastruktury velmi ztěžuje. Modrozelená infrastruktura jsou přírodě blízká opatření, která vrací vodnímu režimu jeho původní podobu. Našim úkolem je srážkovou vodu bezpečně vsakovat do podzemí, zvyšovat prostřednictvím zeleně její evapotranspiraci a smysluplně ji využívat k provozu nemovitostí. Zeleň poté města a její obyvatele daleko lépe chrání před účinky dlouhotrvajícího horkého počasí. Modrozelená infrastruktura je zcela zásadním opatřením adaptace na změnu klimatu urbanizovaných území a základním nástrojem prevence proti záplavám a proti suchu.

Problém je v tom, že podmínky pro aplikaci těchto opatření nejsou v ČR doposud dostatečně institucionalizovány. Výklad právních předpisů týkajících se odvodňování měst je vágní a nejednoznačný. Není jasné, co má projektová příprava obsahovat, jaké jsou relevantní podklady, či jsou-li objekty HDV vodními díly. Stejně tak není u změn staveb a změn jejich užívání jasné, kam až sahá povinnost přebudovat/dobudovat u těchto stávajících staveb jejich odvodnění [4, 5]. To vše vede k velmi špatné vymahatelnosti těch mála předpisů, které se pro aplikaci HDV dají využít. Základním nedostatkem v aplikaci HDV je to, že ČR patří k těm mála státům Evropy, kde se za odvádění srážkové vody ze staveb k bydlení a z komunikací poplatky neplatí. Chybí tak finanční motivace pro majitele těchto nemovitostí.

Obr. 1. Přehled základních objektů a zařízení hospodařících s dešťovou vodou (zdroj: JV PROJEKT VH, s. r. o.)
Fig. 1. Overview of main SuDS measures (source: JV PROJEKT VH, s. r. o.)

Do technických předpisů jednotlivých oborů českého stavebnictví doposud nebyla zapracována a vzájemně zkoordinována pravidla pro novou roli vody a zeleně v našich městech a obcích. Stát se doposud nevyjádřil k tomu, v jakých všech aspektech lidské činnosti je nutné změnit náš přístup a chování tak, aby se naše společnost byla schopná připravit na nové klimatické podmínky. Technické normy pro komunikace a pozemní stavby doposud neintegrovaly požadavky, které jsou obsažené, nebo vyplývají z TNV 75 9011 Hospodaření se srážkovými vodami. Nejpatrnější je to u ČSN 73 6005 Prostorové uspořádání sítí technického vybavení. V této normě objekty decentrálního odvodnění, resp. modrozelené infrastruktury vůbec nefigurují, tzn. že v uličních profilech není definována poloha inženýrských sítí vůči MZI, jejich vzájemné situační a výškové uspořádání, nejsou stanovena ochranná pásma.

Připravit města a obce na změnu klimatu vyžaduje změnit v mnoha oborech náhled a myšlení všech, kteří nemovitosti staví, schvalují a povolují, nebo v nich bydlí. V procesu výstavby zejména staveb pro bydlení je státní správa jedinou instancí, která může dodržování pravidel udržitelného rozvoje zajistit. Snaha některých developerů tato pravidla obcházet, vyžaduje, aby státní správa měla k dispozici kvalitní právní a technické předpisy, kterým bude rozumět a nebude o nich pochybovat.

Metody, jimiž lze modrozelenou infrastrukturu do měst a obcí integrovat

Letitá stagnace zájmu odpovědných ministerstev vytvořit ucelené a sladěné právní a technické předpisy nás v průběhu let vedla k podpoře měst a obcí, aby si vytvářela územně plánovací dokumentace s integrovanými pravidly pro aplikaci modrozelené infrastruktury, které budou platné a závazné na katastrech, který spravují. V tomto doporučení jsme vycházeli z toho, že lze využít těch paragrafů z platných zákonů, které se HDV zabývají a nevšímat si těch, které jsou s nimi v rozporu.

Na základě našich zkušeností, které jsme učinili zejména v Hradci Králové a Olomouci, se domníváme, že k tomu, aby si města a obce vytvořila předpoklad pro systémový přístup k decentrálnímu odvodnění a aplikaci MZI, tak si musí vytvořit tři klíčové koncepční dokumenty – Studii odtokových poměrů, Městské stavební standardy a Metodickou příručku pro aplikaci HDV, resp. MZI.

Studie odtokových poměrů (SOP) – koncepce odvodnění města

Většina českých měst má koncepci odkanalizování a odvodnění definovanou kanalizačním generelem. Tyto generely vychází z pasportů kanalizace a prostřednictvím matematického modelu město získává informace o provozních stavech ve stokové síti podle toho, jak se bude rozvíjet. Tyto generely byly vytvořeny na konvenční odvodnění, v době, kdy se ještě principy HDV neznaly. V současnosti je jen málo měst, jejichž kanalizační generely, resp. jejich matematické modely stokové sítě mají principy HDV do sebe zapracovány na úrovni systémového opatření. Srážkoodtokový děj konvenčního odvodnění, kdy voda odtéká nejkratší cestou z pozemku do kanalizace, nebo řeky, je zcela jiný, než je tomu u decentrálních systémů odvodnění, které principy HDV naplňuje. Když uvážíme, že stavební zákon vyhláškou č. 501/2006 Sb. předepisuje povinnost regulovat odtok srážkových vod ze všech nových staveb od roku 2007 a zákon o vodách č. 254/2001 Sb. tuto povinnost od 1. 8. 2010 vztahuje i na stávající zástavbu, na které provádíme změny nebo měníme jejich užívání, tak je snad nejvyšší čas generely aktualizovat.

Tomu by ale mělo předcházet vytvoření koncepce odvodnění města tzv. studie odtokových poměrů. Základní smysl a význam zároveň tohoto dokumentu je v tom, že v zemi, kde je chaos v dodržování výše uvedených právních ale i technických předpisů, získá město dokument, který mu umožní mít představu o tom, jaká opatření se na celém území města mají či mohou aplikovat. Jak vypadá povinnost ctít principy HDV tam, kde jejich aplikace jednoduchá, jak tam, kde je komplikovaná a tam, kde aplikace principů HDV je velmi omezená.

Koncepce odvodnění ze zásad HDV vytvoří systémová pravidla a opatření, podle kterých se ve městě začne stavět a přestavovat veškerá zástavba při dodržení principů udržitelného rozvoje. Smyslem HDV je prevence proti záplavám a tím se stává nedílnou součástí adaptace na změnu klimatu. Je nanejvýš vhodné, aby si města spolu s koncepcí odvodnění tvořila koncepci prevence proti suchu a celé se to spojilo do jednoho dokumentu, který bude součástí celkové adaptace města na změnu klimatu.

SOP – koncepce odvodnění města podle principů HDV přináší:

  • snížení dopadů lokálních záplav, kdy na relativně malou urbanizovanou plochu spadne obrovské množství vody (jev, který změnu klimatu charakterizuje);
  • zmenšení podílu čisté srážkové vody v jednotné kanalizaci, čímž se sníží počet přepadů na odlehčovacích komorách;
  • snížení podílu zředěné odpadní vody v povrchových tocích – sníží se tím četnost hydraulických a látkových šoků, které řeky a potoky při přívalových srážkách dostávají;
  • zvýšení dotace podzemních vod;
  • zvýšení vlhkosti ovzduší v zástavbě s MZI, která město ochlazuje při dlouhých obdobích sucha, kdy roste počet tropických dnů (jev, který změnu klimatu charakterizuje).

V rámci tvorby koncepce odvodnění města se dokonale zmapují možnosti aplikace HDV ve stávající zástavbě a to, jaký to bude mít vliv na kapacitu stokové sítě, čistotu povrchových toků, které jím protékají a režim podzemních vod.

Zaměření SOP odpovídá účelu, jakému má sloužit a obsahuje:

  • zmapování potenciálu města či obce, ve které stávající zástavbě lze aplikovat principy HDV a za jakých podmínek lze stávající konvenční odvodnění přestavět na decentrální, popř. integrovat MZI;
  • definování podmínek aplikace modrozelené infrastruktury pro novostavby;
  • vyhodnocení území z hlediska významu místních vodních režimů, která jsou pro jakoukoli výstavbu nevhodná až nezpůsobilá;
  • analýzu větších rozvojových ploch – stanovení podmínek, za jakých bude možné do nich postupně a nepravidelně vstupovat, aniž by byla ohrožena bezpečná aplikace modrozelené infrastruktury;
  • zapracování principů HDV do kanalizačního generelu města.

SOP se dělí:

  1. podle legislativy ČR – je nanejvýš vhodné sladit výklady právních předpisů na obou úrovních státní správy;
  2. podle stupně PD – formulace závazných pravidel, která jsou specifikována pro jednotlivé typy dokumentací, stupně a fáze projektové přípravy až po předání/převzetí stavby do užívání;
  3. podle místa stavby – pro návrh a posouzení odvodnění stávající zástavby lze využít kategorizace území a pro návrh a posouzení odvodnění novostaveb na rozvojových plochách platí pravidla a postupy předepsané v návrhu odvodnění rozvojových ploch;
  4. podle principů HDV – jde o definice parametrů objektů HDV pro návrh a posouzení odvodnění všech staveb.

Městské stavební standardy (MSS)

Jak už bylo výše uvedeno, v českých technických předpisech chybí zkoordinované zásady HDV s ostatními stavebními profesemi tak, aby řešitelé a schvalovatelé projektových dokumentací věděli, jak by pozemní, dopravní a vodohospodářské stavby měly ve městech a obcích vypadat, aby splňovaly zásady udržitelného rozvoje. Pokud si chce město zajistit podstatně jednodušší proces schvalování, může si nechat vytvořit stavební standardy zejména pro vznik pozemních a dopravních staveb, které vytváří náhled na podobu a funkci různých typů staveb s účastí modrozelené infrastruktury.

Městské stavební standardy je dokument, který nabízí škálu opatření, jednotlivé prvky MZI, kterými lze dosáhnout jejich integrace do různých typů ve stávající zástavbě nebo při výstavbě novostaveb. Vznikla zkoordinovaná pravidla, konstrukční a zásady o vzájemném uspořádání jednotlivých staveb na veřejném prostranství a na soukromých pozemcích.

Smyslem městských stavebních standardů není poskládání jednotlivých funkcí podle toho, co se kam vejde. Tým řešitelů musí být složen z profesionálů v jednotlivých oborech a musí k zadání přistoupit citlivě a městotvorně. Hlavní zásadou musí být, že je úkolem vytvořit zkoordinovaná pravidla a kritéria, nikoli katalog typových řešení. Tvůrčí kreativita urbanistů, architektů, dopravních inženýrů a krajinářů, kteří se pravidly budou řídit, nesmí být omezena. Aplikace modrozelené infrastruktury nesmí být na úkor ostatních profesí, ale v souladu s nimi. V současné době na takových městských standardech pro jedno město pracujeme a poznatky jsou nesmírně zajímavé. Tím, že s podobným přístupem je zatím malá zkušenost, není úkol vůbec jednoduchý. Vidíme, jak je to složitý proces, co všechno je nutné skloubit a vyladit, aby vznikly vhodné podmínky pro na oko jednoduchá a přitažlivá řešení, která vidíme v zahraničí.

Další důležitou podmínkou úspěšného použití stavebních standardů je, aby si města vytvořila procesní opatření, jimiž si města a obce zajistí na katastru svého území jejich závaznost a vymahatelnost. Způsob, jak si statut závaznosti zajistit, se nabízí schválení MSS jako součást územně analytických podkladů územního plánu, nebo vypracováním územních studií. Domníváme se, že s ohledem na malou zkušenost s kritérii pro aplikace MZI do města by bylo vhodné tato pravidla po nějakém čase seriózně vyhodnotit a zkvalitnit.

Metodická příručka pro aplikaci MZI

Na základě zkušeností s vytvářením a projednáváním dvou studií odtokových poměrů musím konstatovat, že bez metodické příručky pro aplikaci MZI se státní správa neobejde.

Metodická příručka je přehled opatření, procesních postupů a vazeb, jak s dokumenty jako jsou studie odtokových poměrů a městské stavební standardy zacházet, jakým způsobem ve městě zajistit smluvními vztahy kvalitní podmínky pro předávání a přebírání staveb MZI do užívání města, pravidla pro provoz a údržbu MZI, nebo to, aby vstupem prvního developera do území celá koncepce odvodnění nějaké větší rozvojové oblast nevzala za své. Z pohledu měst je potřeba k zavádění principů HDV mít k dispozici taková organizační opatření, která jsou převážně neinvestičního charakteru.

Státní správa je často při vymáhání dodržování předpisů o HDV, resp. MZI ve složité situaci, protože jí brání:

  • efektivnější vnitřní organizace, procedurální nedostatky při schvalování, povolování a kolaudování staveb;
  • neurčený provozovatel městských systémů HDV a zeleně, jež je součástí MZI s jasně definovanými povinnostmi v provozní smlouvě;
  • kvalitní smlouvy mezi městy a developery o předávání a přebírání modrozelené infrastruktury do majetku města;
  • podpora a ochota samosprávy investovat do výše uvedených koncepčních dokumentů.

Metodická příručka je cesta, jak zabránit vzniku nekvalitních, nezákonných a nebezpečných staveb.

Pilotní projekty – možnost financování z Operačního programu Životní prostředí

V současné době se Státní fond životního prostředí ČR snaží motivovat majitele nemovitostí k jinému přístupu ke srážkové vodě prostřednictvím dotací z Operačního programu Životní prostředí (OPŽP). V OPŽP se nachází řada dotačních pobídek, které mohou pomoci městům a obcím zavádět systémy HDV a srážkovou vodu využívat jako vodu užitkovou. Takto podporované projekty se mohou stát ukázkovými stavbami, které pomohou ve společnosti změnit náhled na problematiku HDV, jakožto celé adaptace na změnu klimatu.

V Prioritní ose 1 OPŽP jsou podporovány projekty na přizpůsobení se změnám klimatu. Jedná se zejména o Specifický cíl 1.3 na zajištění povodňové ochrany intravilánu a hospodaření se srážkovými vodami. Podpora v rámci tohoto specifického cíle je poskytována z prostředků Státního fondu ve výši 85 % celkových způsobilých výdajů. Podpora se týká zejména projektů zaměřených na aplikaci hospodaření se srážkovou vodou na stávajících stavbách v intravilánu, tzn. na odpojování srážkových vod z nemovitostí od jednotné kanalizace. U výměny nepropustných zpevněných povrchů za propustné zpevněné a propustné povrchy je podpora poskytována ve výši 50 % celkových způsobilých výdajů.

Oprávnění žadatelé a příjemci podpory jsou kraje, obce, dobrovolné svazky obcí, organizační složky státu, státní podniky, státní organizace, veřejné výzkumné instituce a výzkumné organizace, pokud jsou veřejnoprávními subjekty, městské části hl. města Prahy, příspěvkové organizace, vysoké školy a školská zařízení, nestátní neziskové organizace (obecně prospěšné společnosti, nadace, nadační fondy, ústavy, spolky).

Města a obce mohou využít dotace k realizaci pilotních projektů, na kterých ukáží, jak adaptace na změnu klimatu v městském či obecním prostředí vypadá. V rámci aktivity 1.3.2 OPŽP mezi podporované typy projektů patří opatření a stavby zajišťující prevenci proti záplavám a zároveň prevenci proti suchu:

  • povrchová vsakovací a retenční zařízení doplněná zelení (plošný vsak, průleh, průleh s rýhou, vsakovací nádrž),
  • podzemní vsakovací zařízení s retenčním prostorem vyplněným štěrkem nebo prefabrikáty,
  • povrchové či podzemní retenční prostory s regulací odtoku do povrchových vod nebo kanalizace (suché retenční nádrže, retenční nádrže se zásobním prostorem, podzemní retenční nádrže, umělé mokřady),
  • akumulační podzemní nádrže na zachytávání srážkových vod pro jejich opětovné využití (např. na zálivku či splachování WC),
  • výměna nepropustných zpevněných povrchů za propustné zpevněné a propustné povrchy se součinitelem odtoku každého z nových povrchů do 0,5 včetně,
  • přestavby konstrukcí střech s okamžitým odtokem srážkové vody (keramické, plechové atd.) na povrchy s akumulační schopností (vegetační, retenční) se součinitelem odtoku do 0,7 včetně.

Souhrn podmínek je následující:

  • odpojením srážkových vod z nemovitostí od jednotné kanalizace se lze poplatku úplně zbavit, když se vody po zadržení regulovaně odvedou do povrchového toku, nebo ho výrazně zredukovat vhodnou retencí a využíváním srážkové vody k provozu těchto nemovitostí;
  • v současné době lze žádat o finanční podporu na přestavbu odvodnění, výstavbu zařízení k využívání srážkové vody na provoz nemovitosti z výše uvedené dotace OPŽP do začátku ledna příštího roku;
  • výčet uznatelných položek je dostačující (veškerá projektová příprava až po kolaudaci stavby) a pravděpodobnost získat dotaci je vzhledem k minimu žádostí značná;
  • podmínkou pro podání žádosti je právoplatné územní rozhodnutí a rozpracovaná dokumentace ke stavebnímu povolení do takové podrobnosti, aby bylo možné rozpočtem stanovit investiční náklady stavby;
  • žádost se podává elektronicky emailem a zaměstnanci OPŽP s vyplněním formuláře městům a obcím jsou připraveni pomoci.

Jsou metody integrace modrozelené infrastruktury do měst a obcí využívány?

Z výše uvedeného popisu jednotlivých dokumentací by se mohlo zdát, že se jedná o celkem propracovaný návod, jak organizačně, právně, technicky i metodicky k systémové implementaci principů HDV do života měst a obcí přistoupit (obr. 1).

Přehled toho, co by města a obce vypracováním uvedených dokumentací získaly, jak by byly připraveny na budoucnost a jaké finanční prostředky by ušetřily, je uveden v následujícím textu.

Studie odtokových poměrů

Vytvořením pravidel v rámci SOP si města a obce:

  • zajistí bezpečný udržitelný rozvoj, a to velmi často za finanční prostředky soukromých investorů – obytné soubory, průmyslové areály, logistické stavby atd.;
  • zajistí systém právních a organizačních opatření, jimiž pohlídají, že objekty MZI, které jim budou předávány, budou v potřebné kvalitě a funkčnosti;
  • vytvoří pro výhledovou zástavbu koncepce odvodnění s pravidly postupného zastavování tak, aby měla vše pod kontrolou;
  • v předstihu vyberou budoucí provozní společnost, která bude včas dohlížet a kontrolovat projektovou přípravu, realizaci a přebírání objektů MZI do užívání a připraví se tak na provozování těchto objektů.

Městské stavební standardy

Zkoordinováním stavebních profesí v rámci MSS si města a obce:

  • zajistí vytvoření pravidel pro aplikaci MZI do rekonstruovaných veřejných prostor – náměstí, nábřeží, komunikací atd.;
  • vytvoří různé modelové kombinace opatření a objektů MZI, kterými mohou inspirovat soukromé investory.

Metodika pro aplikaci MZI

Vypracováním metodiky si města a obce:

  • vybaví státní správu a dotčené orgány státní správy jednotnými pravidly a postupy tak, aby nevznikaly nekvalitní a nebezpečné stavby, jako je tomu mnohde nyní;
  • mají možnost zajistit vnitřní organizaci pro schvalování, povolování a kolaudace staveb tak, aby neunikla pozornosti, nekontrolovaně nekvalitní stavba.

Pilotní projekty

Přesto, že se města a obce mohou zbavit značných režijních nákladů, je jejich vztah k využití výše uvedené dotace z OPŽP velmi chladný.

V rámci několika technickoekonomických analýz, které jsme pro města a obce vypracovávali v naší firmě, jsme zjistili následující:

  • poplatkům za odvádění srážkové vody z nemovitostí v majetku měst či obcí nevěnuje jejich vedení často žádnou pozornost, protože o jejich výši a poměrně snadné možnosti se jich zbavit vůbec neví;
  • roční poplatky, které za odvodnění nemovitostí v jejich vlastnictví města a obce platí, často u jednotlivých staveb překračují statisíce korun – jedná se např. o obecní nebo městské úřady, magistráty, základní školy, mateřské školky, sociální zařízení, nemocnice, sportovní areály, plavecké stadiony, zimní stadiony, kulturní domy, muzea, knihovny, areály technických služeb;
  • u univerzitních kampusů přesahují roční poplatky za odvádění srážkové vody často milión korun;
  • odpojením srážkových vod z těchto nemovitostí od jednotné kanalizace se lze poplatku úplně zbavit, nebo ho vhodnou retencí a využíváním srážkové vody k provozu těchto nemovitostí výrazně zredukovat;
  • v současné době lze žádat o finanční podporu na přestavbu odvodnění, výstavbu zařízení k využívání srážkové vody na provoz nemovitosti z výše uvedené dotace OPŽP do začátku ledna příštího roku;
  • výčet uznatelných položek je dostačující (veškerá projektová příprava až po kolaudaci stavby) a pravděpodobnost získat dotaci je vzhledem k minimu žádostí značná;
  • podmínkou pro podání žádosti je právoplatné územní rozhodnutí a rozpracovaná dokumentace ke stavebnímu povolení do takové podrobnosti, aby bylo možné rozpočtem stanovit investiční náklady stavby;
  • žádost se podává elektronicky emailem a zaměstnanci OPŽP s vyplněním formuláře městům a obcím jsou připraveni pomoci.

Na několika projektech (obr. 2–4) jsme si udělali analýzu výhodnosti využití dotace při odpojování srážkových vod od kanalizace podle pravidel Aktivity 1.3.2 – Hospodaření se srážkovými vodami v intravilánu. Předložené příklady jsou aplikace HDV na konkrétních stavbách, o kterých je uvažováno, že se stanou předmětem žádosti o dotaci z OPŽP.

Areál základní školy – Příklad 1

Velikost areálu činí 1,7 ha a poplatek za odvádění srážkové vody 120 216 Kč/rok.

Obr. 2. Situace školního areálu (zdroj: JDTM ZK)
Fig. 2. Site layout (source: JDTM ZK)

Areál základní školy – Příklad 2

Velikost areálu činí 2,1 ha a poplatek za odvádění srážkové vody 140 149 Kč/rok.

Obr. 3. Situace školního areálu (zdroj: JDTM ZK)
Fig. 3. Site layout (source: JDTM ZK)

Areál nemocnice – Příklad 3

Velikost areálu činí 6,7 ha a poplatek za odvádění srážkové vody 232 142 Kč/rok.

Obr. 4. Situace areálu nemocnice (zdroj: JDTM ZK)
Fig. 4. Site layout (source: JDTM ZK)

Investiční náklady na odpojení srážkové vody, její retenci a regulovaný odtok jsou u jednotlivých staveb odhadnuty na základě technického řešení, o němž řešitelé předpokládají, že je reálné. Jelikož se u těchto staveb zároveň uvažuje se zateplením střech, byly u nich vyčísleny i náklady na zateplení a na přestavbu střech z plechové na vegetační.

Do návratnosti investice do odpojení srážkové vody ze školy od jednotné kanalizace spolu s přestavbou střechy byla započítána jenom ta část rekonstrukce střechy, která se netýká zateplení, ale v rámci zateplení by se musela udělat.

Těžko se chápou důvody nedostatečné prozíravosti při rozhodování o pořízení koncepčních dokumentací SOP, MSS a metodiky. Ale proč města, obce, univerzity nemotivují výsledky technickoekonomických analýz, když platí za odvádění srážkové vody do jednotné kanalizace takové výdaje, když ke zbavení se poplatků je snadná cesta a když za šest až sedm let by měly investici poplatky umořenou.

Z informací, které máme, to nevypadá, že by se vypracování výše uvedených koncepčních dokumentací v obdobné propracovanosti zabývalo více měst, než jsou ta, o kterých je ve článku zmínka. Podle zprávy ze SFŽP není o tento dotační titul zájem.

A to nás vede k otázkám… proč, proč, proč?

Je vztah obyvatel České republiky k závěrům většiny vědců, klimatologů, hydrologů, vodohospodářů natolik nedůvěřivý, že nevyvolávají dostatečný tlak na politiky, aby se situací něco dělali?

Proč v době, kdy některé země dávaly vodě statut národního zájmu, naši vrcholní politici zpochybňovali, že vůbec změna klimatu nastala?

Proč naše země ztratila čas, po který mohla usilovat o zastavení některých následků změny klimatu a zahájit systematickou přípravu na její adaptaci zejména v oblasti vzdělávání, výzkumu, monitoringu stavu krajiny, v analýzách vlivu na stavebnictví, dopady na zdraví atd.?

Závěr

V současnosti se řada ambiciózních projektů zasíťuje pojmy „smart city“, „smart regiony“, což v kontextu uvedených zkušeností nezní moc přesvědčivě.

Důvody toho, proč se města a obce obtížně chápou role garanta adaptace na změnu klimatu na svém katastru, vidíme ve třech důvodech – v nezávislosti státní správy na samosprávě – v nedostatečných vědomostech v oblasti environmentálních věd – v neznalosti ekonomických souvislostí.

Státní správa se velmi často obává používat výše uvedené koncepční dokumentace k vymáhání dodržování zásad pro aplikaci HDV, i když jsou obrazem platných zákonů a jejich prováděcích předpisů a technických norem. Navíc její nejistota také pramení z toho, že funguje dvoustupňově a na krajské úrovni nemusí souhlasit s interpretací pravidel a zásad, protože si znění zákonů vysvětlují jinak.

Tabulka 1. Odhad investičních nákladů a výpočet návratnosti (zdroj: JV PROJEKT VH, s. r. o.)
Table 1. Estimation of investment costs and payback period (source: JV PROJEKT VH, s. r. o.)
Tabulka 2. Odhad investičních nákladů a výpočet návratnosti (zdroj: JV PROJEKT VH, s. r. o.)
Table 2. Estimation of investment costs and payback period (source: JV PROJEKT VH, s. r. o.)
Tabulka 3. Odhad investičních nákladů a výpočet návratnosti (zdroj: JV PROJEKT VH, s. r. o.)
Table 3. Estimation of investment costs and payback period (source: JV PROJEKT VH, s. r. o.)

Povědomost v oblasti environmentálních věd v souvislosti s HDV, MZI a adaptací na změnu klimatu je u představitelů měst a obcí nevyrovnaná a nedostatečná. Z toho vyplývá nezájem a neochota se vůbec problematikou zabývat, natož nechávat zpracovávat „drahé a složité“ dokumentace a metodiky, které přinesou celou řadu nových a neznámých postupů a povinností.

Neznalost ekonomických souvislostí způsobuje to, že vedení měst a obcí vůbec neví, kolik platí za odvádění srážkové vody ze svých nemovitostí a to, že by se těchto poplatků mohli poměrně jednoduše zbavit (tabulka 1–3).

Závěr, který nám z našeho poznání vyplývá, je ten, že adaptace na změnu klimatu je úkol celospolečenského významu, že to bez seriózní role zodpovědného státu, nejvyšší autority, která jde příkladem svým občanům v systémovosti a koncepčnosti, nevyřešíme.

A k tomu, aby byl proces úspěšný a netrval nepřiměřeně dlouho, je nutné, aby v něj měla veřejnost důvěru. K tomu je nutné, aby měla důvěru ve vládu a své politické reprezentanty, protože tento proces je nutné organizovat ze shora. Proto je uvědomění si důsledků české zkušenosti s ignorováním environmentálních principů stejně důležité, jako je tomu u jiných vážných historických zkušeností v minulosti. Adaptace na změnu klimatu není téma krátkodobé a nemusí být časem jen otázkou našeho blahobytu, ale zdravého života ve městech vůbec. Příkladem nám mohou být ty hospodářsky vyspělé státy, které tématu klimatu věnují náležitou pozornost a investují nebo iniciují investování do přípravy opatření k eliminaci dopadů změny klimatu obrovské finanční prostředky.

 

Původní příspěvek byl publikován ve sborníku konference Vodní nádrže 2017, ISBN 978-80-905368-5-2.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Mohl byste popsat Vaše zkušenosti z desetiletého působení ve VÚV TGM a možnost jejich uplatnění v rámci Vašeho současného působení v ČHMÚ. Jak probíhá spolupráce mezi těmito dvěma institucemi?

Zkušenosti, které jsem získal v rámci mého působení ve funkci ředitele ve VÚV TGM, byly a jsou pro mě zásadní, a to jak z hlediska řízení organizací, tak z hlediska osobního. Management lidí a firem je soubor specifických dovedností a znalostí, které nejsou člověku dány shůry, ale tyto dovednosti a znalosti se mi alespoň částečně podařilo získat kombinací studia managementu a zkušenostmi, které jsem měl možnost získat v rámci mého více než desetiletého období ve funkci ředitele VÚV TGM. Takže jednou ze základních zkušeností, kterou jsem ve VÚV TGM získal je, že jedním z největších omylů je mýtus, že čím lepší odborník, tím lepší manažer a řízení organizace buď člověk umí, nebo neumí. Jinými slovy, získal jsem pokoru, potřebu vzdělávat se a umožnit svým nejbližším kolegům vzdělávat se v oblasti managementu a tuto zkušenost se snažím přenést do řízení ČHMÚ. Jde mi především o to, abychom mluvili stejným jazykem, uměli si stanovit společné cíle, kterých chceme dosáhnout a zvolili nejefektivnější a společnou cestu k jejich dosažení.

Za tyto zkušenosti jsem VÚV TGM nesmírně vděčný a také řadě kolegů, se kterými se mi skvěle spolupracovalo.


 

Jaký je Váš pohled na fungování a směřování ČHMÚ, jaké hlavní změny jste od října zavedl, či postupně zavádíte?

Snažíme se s kolegy náměstky nastavit atmosféru konstruktivní spolupráce, otevřené komunikace bez skrytých agend a projektového řízení. Náměstci ředitele pro meteorologii a klimatologii, čistotu ovzduší, hydrologii, ekonomiku, IT a ředitelé poboček mi prezentovali svoje sny, kterých by chtěli v rámci svého působení na svých pozicích dosáhnout. Snažili jsme se tyto sny a vize sjednotit za celé ČHMÚ a děláme postupné kroky, které, doufejme, povedou k naplnění těchto snů. Protože naším společným cílem a snem je z ČHMÚ vytvořit nejdůvěryhodnější odbornou organizaci v České republice. Proto jsme zavedli jiný způsob řízení a komunikace v rámci ústavu, provedli řadu organizačních i personálních změn, snažíme se začít spolupracovat jako jeden společný ústav, nikoliv jako několik uzavřených malých ústavů pod jednou střechou. A k tomu je nutné obklopit se takovými lidmi, kteří mají dovednosti a kompetence, o kterých jsem psal v odpovědi na předchozí otázku.

Provádíme například takové změny, které povedou k lepší a intenzivnější komunikaci našich produktů a služeb směrem k veřejnosti skrze sociální sítě, nové webové stránky, mobilní aplikace, televizi, rozhlas tak, aby všechno to, co děláme, měla veřejnost z první ruky přímo od nás se značkou ČHMÚ a zárukou důvěryhodnosti.
 

Mohl byste stručně popsat aplikace pro mobilní telefony k předpovědi počasí, které plánujete v letošním roce zprovoznit?

Aplikace vznikají a pro Android již jsou k dispozici dvě aplikace, a to aplikace ČHMÚ a ČHMÚ+. Obě tyto aplikace jsou k dispozici zdarma a liší se v rozsahu poskytovaných informací. Společným znakem obou těchto aplikací je, že jsou postaveny na podrobných výsledcích modelu Aladin pro území České republiky se stávajícím rozlišením výpočetní sítě 4,9 × 4,9 km (cca 25 km2), která v průběhu letošního roku bude zpodrobněna na 2,4 × 2,4 km (cca 5,7 km2) na rozdíl od konkurenčních produktů, které vycházejí z globálních modelů s rozlišením 10 × 10 km (100 km2). To by mělo být, vedle vydávání výstrah na výskyt nebezpečných jevů s rozlišením na ORP, hlavní přidanou hodnotou našich aplikací. V aplikaci ČHMÚ budou navíc k dispozici meteogramy, informace z radarů, aktivita klíšťat atd. V aplikaci ČHMÚ+ budou navíc, kromě podrobných grafických animací vývoje oblačnosti, teplot, srážek, vlhkosti a dalších detailních výstupů z modelu Aladin, ještě informace o aktuálních měřených hodnotách z automatických meteorologických stanic, informace a aktuálním stavu čistoty ovzduší, UV indexu, stavech a průtocích na povrchových vodách, výstrahách o dosahování stupňů povodňových aktivit, také informace o riziku přívalových povodní. Což vzhledem ke zaměření VÚV TGM mohou být zajímavé informace jak pro zaměstnance VÚV, tak pro řadu starostů z místních samospráv. V tuto chvíli máme připravenu řadu vylepšení těchto aplikací, nachystány náměty na další aplikace tak, aby odpovídaly zájmům jednotlivých cílových skupin uživatelů našich produktů.
 

Mohl byste stručně popsat nově připravovaný zákon o ČHMÚ – dojde např. k výrazné změně v systému poskytování dat?

Hlavním cílem nově připravovaného zákona o hydrometeorologické službě je definice právní formy ústavy a jeho vztah k ostatním státním organizacím, např. Armádě ČR, Hasičskému záchrannému sboru, Řízení letového provozu. Kromě tohoto faktu je smyslem připravovaného zákona jasná definice funkce a rozsahu všech státních monitorovacích sítí, zakotvení role Single voice principle a vztah k jednotlivým složkovým zákonům. Další kapitolou bude definice podmínek poskytování dat, především pak těch, které slouží složkám Integrovaného záchranného systému a vlastně všem, kvůli kterým je ČHMÚ prvkem kritické infrastruktury ČR a prvkem Kritické informační infrastruktury podle zákona o kybernetické bezpečnosti. Nicméně ČHMÚ i nadále zůstane státní příspěvkovou organizací a i nadále bude muset pokrýt více než 25 % všech výnosů komerční činnosti, tudíž zákon bude definovat rovné podmínky pro všechny uživatele dat a produktů, za kterých je ČHMÚ bude poskytovat.
 

Co myslíte, že by měla obsahovat novela vodního zákona?

Jsem přesvědčený, a tím navazuji na své předchozí působení ve VÚV TGM, že novela vodního zákona by měla obsahovat především celou novou hlavu věnovanou problematice sucha a zároveň úpravu ceny podzemní vody. Tomu jsme se ve VÚV TGM i v rámci meziresortní komise Voda-sucho věnovali především. Je nutné v tuto chvíli novelu finalizovat a pustit do legislativního procesu.
 

Myslíte si, že by bylo vhodné zpoplatnit vodu pro závlahy a zemědělství a srovnat cenu podzemní a povrchové vody?

Na tuto otázku jsem částečně odpověděl v odpovědi na předchozí otázku. Jsem přesvědčený, a to nejen z mého působení ve VÚV TGM, ale i z mého současného zapojení do fungování Úpravny vody Želivka, a. s., a Želivská provozní, a. s., a diskusí o cenách vody předané a ceny pitné vody pro koncové uživatele, že je bezpodmínečně nutné ceny přinejmenším srovnat, a to ze dvou hlavních důvodů. Srovnání podmínek pro vodárenské společnosti je první důvod a druhý ještě zásadnější z mého pohledu jsou aktivity, které vzhledem k rozdílným cenám vedou k nadužívání podzemních vod nejen pro zásobování obyvatelstva pitnou vodou, ale především u průmyslových podniků. A to jsou podle mého názoru časované bomby nejen u zvodní, které již dnes mají napjatou bilanci.


 

Kam by se podle Vás měla soustředit pozornost do budoucna k zajištění vodních zdrojů?

Toto je velmi široká otázka, na kterou by úplná odpověď jistě překročila prostor vymezený pro tento rozhovor. Ale kdybych to měl shrnout, myslím si, že je nutné soustředit hlavní pozornost v budoucnosti do osvěty a vzdělávání. Osvěta proto, aby si společnost uvědomila, že zajištění vodních zdrojů je problém, jako problém ho vnímala a stalo se z tohoto tématu jedno z hlavních společenských témat. Vzdělávání proto, abychom měli dostatek odborníků, kteří budou schopni tyto problémy v současnosti a blízké i vzdálenější budoucnosti vyřešit. A vzdělávání také proto, aby existovala celospolečenská minimální vodní gramotnost, tak aby nebylo snadné společnost opájet nejrůznějšími bludy.
 

Mohl byste popsat Vaše zkušenosti z působení ve funkci šéfredaktora časopisu VTEI a dokážete popsat propojení s časopisem Meteorologické zprávy vydávaným ČHMÚ?

Mám z časopisu VTEI radost. Z odborné úrovně, z toho jak funguje, jak vypadá a z toho, že se cesta a zvolený koncept ukázal jako životaschopný a přínosný. Často jsem z vědecké obce slyšel argument, že není-li VTEI impaktovaný, tak alespoň „scopusovaný“, že je to vlastně takový vodohospodářský Ohníček. Na tuto výtku jsem vždy odpovídal, že na rozdíl od vědeckých časopisů jsme Ohníček četli všichni jako děti. A to je smyslem znovuobrozeného VTEI, aby jeho přínos byl v tom, že ho budou číst všichni z vodohospodářské obce. Nejsem šéfredaktorem časopisu Meteorologické zprávy, takže není v mé kompetenci rozhodovat o tom, jakým směrem se tento časopis vydá. Nicméně chtěl bych zahájit i v ČHMÚ diskusi, zda-li by i tento časopis neměl být jakousi informační platformou nejen pro odborníky, ale i pro neobyčejně velkou skupinu amatérských meteorologů.
 

Existuje již nějaká předpověď, která by nám řekla, jaký bude letošní rok z hlediska počasí a zejména srážek?

Neexistuje a dlouho existovat nebude, zda-li kdy vůbec.
 

Jak vidíte Vaše další působení ve vodním hospodářství?

ČHMÚ je veliká organizace s ohromným záběrem a její řízení mi prozatím zabírá bezmála veškerou kapacitu. Nicméně chtěl bych i nadále působit v Úpravně vody Želivka, protože v letošním roce bychom měli zahájit stavbu modernizace a chci být u toho, když už jsme celou akci zahájili, naplánovali, naprojektovali, až se bude realizovat a spouštět celá nová linka s granulovaným aktivním uhlím. Chci i nadále působit v České vědeckotechnické vodohospodářské společnosti a v řadě dalších vodohospodářských organizací.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Úvod

Ohře je jednou z řek, na kterých se zčásti zachovala původní struktura toku se zastoupením mělčích proudivějších úseků s hlubšími tůněmi a tišinami. Toto je i důvod, proč se na Ohři vyskytuje několik chráněných živočichů, kvůli kterým byla na řece Ohři vyhlášená evropsky významná lokalita (EVL). Jedná se např. o lososa atlantského (Salmo salar), bolena dravého (Aspius aspius) a mlže velevruba tupého (Unio crassus). Populace velevruba tupého je v Ohři relativně početná a významná zejména svým rozsahem, neboť obývá podstatnou část vyhlášeného území [1].

Velevrub tupý (Unio crassus) je druhem velkého mlže, který byl spolu s perlorodkou říční (Margaritifera margaritifera) zařazen Evropským programem pro sladké vody [2] mezi 15 klíčových taxonů, na které je potřeba zaměřit ochranu. Kromě nároků na jakost vody upozorňují také na zásadní význam sedimentu a říčního dna pro vodní ekosystém. Znečištění a vodohospodářské úpravy způsobily, že se z velevruba tupého stal jeden z evropsky nejvíce ohrožených mlžů, který je zařazen mezi evropsky významné druhy. V současné době existuje na území ČR méně než 20 lokalit s početnějšími populacemi tohoto živočicha [3].

Úhyn velevrubů

Na začátku srpna roku 2017 došlo na řece Ohři k masivnímu úhynu velevruba tupého i dalších mlžů a škeblí. Mrtví měkkýši se vznášeli volně na hladině (obr. 1) nebo se zachytávali na mělčinách (obr. 2 – měkkýši zachyceni na česlích MVE Jez Doksany). Na hladině řeky se objevila nezvyklá pěna a zmizelo i na tomto toku běžné hnědavé zbarvení vody. Voda byla nezvykle průhledná, a i v hlubších úsecích bylo vidět dno řeky. Současně s vzácnými mlži na Ohři překvapivě hynuli i invazní raci pruhovaní (Faxonius limosus – Orconectes limosus), kteří nejsou na běžné znečištění příliš citliví. Kromě místních obyvatel a chatařů si masivního úhynu vodních mlžů a škeblí povšimnul i zpravodaj stráže přírody Krajského úřadu Ústeckého kraje pan Václav Šťástka.

Masivní úhyn velevrubů a škeblí byl nahlášen jak České inspekci životního prostředí (ČIŽP) v Ústí nad Labem, tak i správci toku, kterým je Povodí Ohře, s. p. Situace byla hodně nezvyklá, takto masivní úhyn vodních živočichů na Ohři nebyl v dřívějších letech zaznamenán. Zatímco zástupci Povodí Ohře poskytli veškeré údaje o rozborech jakosti vody a snažili se situaci řešit, inspekce životního prostředí na lokalitu dorazila s měsíčním zpožděním a na základě vizuální prohlídky vodního toku zkonstatovala, že nebylo z hlediska ochrany vod shledáno nic mimořádného. Na konci dopisu od ČIŽP byl sice příslib, že v rámci běžné kontrolní činnosti bude následně zmíněný úsek vodního toku opakovaně prověřen, ale bohužel o rozborech vody nebo sedimentu z inkriminovaných míst, nezazněla v dopise ani zmínka. A to přesto, že se jedná o EVL s výskytem zvláště chráněných živočichů. Situaci tedy začal řešit správce Povodí. Naplánoval odběr sedimentů z Ohře, a to jak nad místem s úhynem mlžů, tak i níže po proudu. Výzkumný ústav vodohospodářský TGM, v. v. i., zase zajistil rozbory tkání dvou uhynulých mlžů.

Tabulka 1. Rozbory biomasy uhynulých velevrubů z Ohře

Situace při úhynu mlžů v Ohři naznačovala, že havárie nebyla způsobena únikem běžného komunálního odpadu nebo nedostatečným prokysličením vody. V úvahu přicházely různé pesticidní přípravky používané v zemědělství. Vzhledem k výskytu chmelnic nad místem úhynu, byly rozbory zaměřeny na přípravky používané při ošetření chmele. Chmelnice, ale i další plodiny, se ve vegetačním období chrání před napadením houbovým onemocněním a plísněmi přípravky na bázi mědi. Měď sice patří mezi stopové esenciální prvky, ve vyšších koncentracích je však pro vodní živočichy silně toxická. V případě velkých mlžů se akutní (expozice 24–72 hodin) letální koncentrace při expozici mědi pohybují většinou v rozmezí jednotek až desítek mikrogramů na litr a doporučený limit pro akutní toxicitu je 13 µg/l [4]. Dokáže se vázat na sediment, kde vydrží v prostředí nejméně půl roku. Zaměřili jsme se proto na koncentrace kovů jak v sedimentech, tak i ve tkáních mrtvých živočichů.

Vzhledem k tomu, že vysoké koncentrace mědi, jak ve vodě, tak usazené v sedimentu, mohou způsobit rychlý úhyn vodních živočichů, nemusí dojít ke kumulaci kovu ve svalovině. Proto bylo navrženo, že kromě svaloviny na noze mlže, bude důležité zjistit i koncentrace mědi v jeho zažívacím ústrojí. K rozborům jsme získali jednoho uhynulého velevruba tupého a jednoho velevruba malířského (Unio pictorum). Koncentrace kovů v biomase obou mrtvých živočichů byly analyzovány akreditovanou laboratoří podniku Povodí Vltavy, s. p. Výsledky rozborů ukázaly 2× až 4× vyšší koncentrace mědi v zažívacím ústrojí mlžů oproti svalovině (tabulka 1). Zvýšené koncentrace mědi ze svaloviny nohy uhynulých živočichů jsme porovnali s výsledky studie zabývající se sezonními změnami obsahu kovů ve svalovině velevruba tupého [5]. Porovnání neukázalo na výrazně zvýšené hodnoty obsahu mědi v tkáních, což ovšem může souviset s předpokládaným rychlým úhynem jedinců. Pro potvrzení zvýšených koncentrací mědi v Ohři byly odebrány i vzorky sedimentů ze dna řeky nad a pod místem úhynu velevrubů a škeblí.

Obr. 1. a 2. Úhyn velevrubů a škeblí na Ohři (fotografie: V. Šťástka)

Pracovníci podniku Povodí Ohře, s. p., odebrali na začátku října sedimenty z pěti lokalit na řece Ohři. Sediment byl odebrán u Křesína (29,15 km), Libochovic (22,3 km), u Žabovřesk (19,6 km), Hostěnic (13,93 km) a u Doksan (10,3 km). Z obr. 3 je patrné, že téměř k dvojnásobnému zvýšení koncentrace mědi v sedimentu došlo v oblasti mezi Křesínem a Libochovicemi.

V Hostěnicích byla v době úhynu zaznamenána nezvyklá pěna na hladině řeky (obr. 4). Podle závěrů se nejspíš jednalo o přídavek smáčidel používaných k ošetření rostlin fungicidními přípravky.

Obr. 3. Koncentrace mědi v sedimentech Ohře

Vysoké koncentrace mědi se do Ohře mohly dostat buď nevhodnou aplikací fungicidů spláchnutých z rostlin v době přívalových srážek, nebo neodbornou manipulací při ředění postřiku v postřikovacím voze. Podle informací místních obyvatel zajíždějí často postřikovací vozy až k řece, kde plní cisterny vodou. Při neodborné manipulaci s postřikovací technikou v blízkosti vodního toku může snadno dojít k úniku koncentrovaného přípravku do řeky. Je znám případ, kdy obsluhující personál neodbornou manipulací způsobil únik nebezpečného insekticidu Nurelle, obsahujícího toxický cypermethrin, přímo do řeky Doubravky, kde kromě osmi a půl tisíce kriticky ohrožených raků říčních (Astacus astacus) vyhubil také veškeré další vodní organismy v řece. Stejná či podobná situace mohla nastat i na Ohři, s tím rozdílem, že se zde jednalo o fungicid s vysokým obsahem mědi.

Obr. 4. Pěna na hladině Ohře v době úhynu velevrubů (fotografie: V. Šťástka)

Hledat původce tohoto masového úhynu silně ohroženého velevruba tupého s takto dlouhým odstupem času asi nebude snadné. V podobných případech by měla hlavně jednat Česká inspekce životního prostředí (ČIŽP), neboť disponuje prostředky potřebnými k financování analýzy odebraných vzorků. Případně by měla havárii nahlásit na Policii ČR. ČIŽP by se také měla aktivně zúčastňovat kontrol, na podobné problémy opakovaně upozorňovat a vyvíjet soustavný tlak na organizace i pracovníky v zemědělství, kteří s pesticidy, insekticidy a fungicidy pracují. Je nutné, aby byli tito pracovníci řádně proškoleni, jak s těmito látkami zacházet a aby byli seznámeni se způsobem aplikace postřiků, které se v žádném případě nesmí dostat do vodních toků nebo nádrží, ale ani do kanalizace. Důležitá je i správná manipulace s technikou používanou k aplikaci těchto toxických látek. Můžeme jen doufat, že se situace již nebude opakovat na žádné z dalších řek, a to bez ohledu na to, zda její tok je, či není, vyhlášený jako evropsky významná lokalita.

Poděkování

Poděkování patří panu Václavu Šťástkovi, který se i přes nezájem některých orgánů státní správy nevzdával, dále podniku Povodí Ohře, s. p., za spolupráci při hledání viníka, který způsobil masivní úhyn velevruba tupého a také za poskytnutí dat, a podniku Povodí Vltavy, s. p., za spolupráci při rozborech tkání uhynulých mlžů. Článek byl napsán s podporou Dlouhodobé koncepce rozvoje výzkumné organizace VÚV TGM, v. v. i., na období 2018–2022 a projektu TAČR EPSILON Predikce nebezpečnosti nepůvodních ryb a raků a optimalizace eradikačních metod invazních druhů (THO2030687).

Posted by & filed under Odpadové hospodářství.

Dne 21. března 2018 proběhl na Novotného lávce v Praze pod záštitou odborné skupiny Odpadní vody-čistota vod při ČVTVHS seminář na téma Vyhodnocení stavu povrchových vod za období 2013–2015. Hlavním cílem semináře bylo seznámit účastníky, kterých bylo celkem 55, s principy a výsledky hodnocení chemického a ekologického stavu/potenciálu povrchových vod za uvedené tříletí souhrnně za celou ČR, ale i za jednotlivá dílčí povodí. Podstatnou část přednášejících i účastníků tvořili zaměstnanci státních podniků Povodí, dále pak pracovníci VÚV TGM, v. v. i., ČHMÚ a MŽP.

Odborný garant semináře Ing. Petr Tušil, Ph.D., MBA, v úvodní přednášce seznámil přítomné se základními principy hodnocení, které vychází z požadavků Rámcové směrnice pro vodní politiku Společenství 2000/60/ES. Hodnocení za období 2013–2015 vychází z legislativního požadavku vyhlášky č. 98/2011 Sb., v platném znění, § 4 odst. 3, a je metodicky shodné s hodnocením prováděným v rámci zpracovávání plánů povodí za období 2010–2012. Vyhodnocení stavu povrchových vod pro jednotlivé státní podniky Povodí bylo realizováno VÚV TGM, v. v. i.

V České republice bylo hodnocení stavu realizováno pro 1 044 útvarů povrchových vod tekoucích a 77 útvarů stojatých vod. Celkem 36,4 % útvarů nedosahuje dobrého chemického stavu. Problematickými parametry v matrici voda jsou především polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU) a v některých oblastech i kovy rtuť, kadmium a nikl. V matrici biota nevyhovuje rtuť díky velice nízké hodnotě normy environmentální kvality (NEK) a ze stejného důvodu i polybromované difenylethery (PBDE). V případě hodnocení ekologického stavu/potenciálu je ve středním a horším stavu 86,5 % útvarů v kategorii řeka a 72,7 % útvarů v kategorii stojatých vod. Na nevyhovujícím stavu/potenciálu se podílí jak biologické složky (fytobentos, makrozoobentos, ryby), tak i všeobecné fyzikálně-chemické ukazatele (zejména celkový fosfor) a současně i specifické znečišťující látky (některé pesticidy a zejména jejich metabolity, bisfenol A, kyselina ethylendiamintetraoctová – EDTA). Pokud jde o celkový stav útvarů povrchových vod v období 2013–2015, tak nevyhovuje 90,6 % útvarů tekoucích vod a 81,8 % útvarů stojatých vod. Oproti předchozímu hodnocenému tříletí (2010–2012) došlo k velmi mírnému zlepšení v případě chemického stavu a ke zhoršení v případě ekologického stavu/potenciálu.

Poté zástupci jednotlivých státních podniků Povodí Moravy, Odry, Labe, Vltavy a Ohře prezentovali podrobnější výsledky hodnocení na jimi spravované síti vodních toků, často i ve srovnání s předchozím hodnoceným tříletím 2010–2012. Příčiny nedosahování dobrého chemického stavu byly vesměs identické; největší podíl připadá na prioritní látky ze skupiny polycyklických aromatických uhlovodíků (benzo(a)pyren a fluoranthen). Bylo konstatováno, že významný podíl na tomto nepříznivém stavu mají velice nízké hodnoty NEK (často i pod mez stanovitelnosti příslušné laboratorní metody) a současně i významná dotace znečištění z atmosférické depozice, kdy i na vodních nádržích v horských oblastech (např. v povodí Odry) průměrné roční koncentrace v matrici voda jsou vyšší než příslušné NEK. V případě matrice biota jsou hodnoty NEK ve všech sledovaných profilech překračovány v parametrech rtuť a PBDE.

Na nedosahování dobrého ekologického stavu/potenciálu mají podíl především nutrienty celkový fosfor a vybrané formy dusíku, z pesticidů alachlor (zvl. v povodí Dyje), malathion a fenthion, z ostatních specifických znečišťujících látek pak bisfenol A, AOX a EDTA. Mgr. Petr Ferbar ze státního podniku Povodí Labe prezentoval také vzrůstající trend teploty vody v nádržích (měřeno u hráze) provázené zhoršením kyslíkových poměrů v nádrži. Rozdílná kvalita vody v severní a jižní části nádrže Rozkoš vedla ke změně koupacího místa, aby mohl být zachován rekreační potenciál nádrže. Problematice kvality vody v nádržích (stojaté vody) se věnoval i RNDr. Jindřich Duras, Ph.D., ze státního podniku Povodí Vltavy. Upozornil na fosfor, který je především zodpovědný za projevy eutrofizace v povrchových vodách. Významný vnos zatížení povrchových vod v povodí Vltavy nutrienty pochází také z rybníků, zvláště pokud dochází k jejich přehnojování. Současný metodický pokyn k hospodaření na rybnících je zastaralý a měl by být aktualizován. Vedoucí vodohospodářských laboratoří státního podniku Povodí Labe Ing. Jiří Medek informoval účastníky o monitorovacích programech, které jsou realizované tímto státním podnikem na národní i mezinárodní úrovni. Zajímavé bylo porovnání českých výsledků hodnocení stavu povrchových vod s ostatními členskými zeměmi EU provedené v rámci realizace 2. plánů povodí, prezentované RNDr. Hanou Prchalovou z VÚV TGM, v. v. i.

Příspěvky ČHMÚ hodnotící obsah prioritních látek v pevných matricích přednesla RNDr. Drahomíra Leontovyčová a Mgr. Vít Kodeš, Ph.D. Ve všech skupinách zkoumaných organismů (bentos, plůdek, ryby, mlži) byly normy environmentální kvality podle nařízení vlády č. 401/2015 Sb. překračovány v ukazatelích perfluorooktansulfonátů (PFOS) a polybromovaných difenyletherů (PBDE); s maximálními nálezy u juvenilních ryb. Vyjma mlžů je obsah rtuti v ostatních organismech rovněž nadlimitní. Její koncentrace vzrůstá se stářím organismů, nejvyšší je tedy v rybí svalovině. Polycyklické aromatické uhlovodíky fluoranthen a benzo(a)pyren jsou problémem pouze u bentosu, v ostatních biologických matricích jsou NEK překračovány jen sporadicky. Naopak vysoce podlimitní jsou obsahy hexachlorbenzenu (s výjimkou nálezů v řece Bílině), hexachlorbutadienu a hexabromcyklododekanů ve všech sledovaných biologických matricích.

Druhou skupinou pevných matric jsou sedimenty, sedimentovatelné plaveniny a plaveniny. Přesto, že nejsou pro tyto matrice v rámci nařízení vlády 401/2015 Sb. určeny NEK, hodnotí se trend koncentrace vybraných prioritních látek podle požadavků směrnice 2013/39/EU, který nesmí být v čase významně stoupající. Stoupající trend na větším množství říčních profilů byl potvrzen v parametrech kadmium, olovo, anthracen a chlorované alkany C10–C13.

Zástupce Ministerstva životního prostředí Mgr. Martin Udatný seznámil přítomné s legislativou a vývojem ohledně monitorování látek, které jsou na seznamu zvaném Watch List, jehož hlavním cílem a smyslem je získat dostatek informací o zastoupení látek na tomto seznamu ve vodním prostředí EU, a dále na seznamu Short List, který obsahuje deset látek, jež jsou v procesu posuzování jako nové prioritní látky pro vodní prostředí napříč EU. První měsíce roku 2018 byly předmětem intenzivní přípravy druhého seznamu látek pro Watch List, jejichž monitoring ve vodách by měl být zahájen na počátku roku 2019.

V samém závěru semináře jeho odborný garant, Ing. Petr Tušil, Ph.D., MBA, vystoupil s návrhy doporučení pro optimalizaci procesu hodnocení stavu povrchových vod pro následující aktualizaci plánů povodí pro období 2022–2027. Těžiště těchto doporučení spočívá především v aktualizaci Rámcového programu monitoringu, vytvoření finálního seznamu reprezentativních profilů v útvarech povrchových vod (tekoucích i stojatých) pro realizaci hodnocení stavu za období 2016–2018, vyšší kvalitě metadat pro bezproblémové zpracování vyhodnocení stavu na úrovni celé ČR, aktualizaci vybraných metodických postupů pro hodnocení stavu a pravidelné kontrole výpočetních algoritmů v informačním systému ARROW.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie, Aplikovaná ekologie.

Souhrn

Cílem výzkumu je zjistit postoje a preference obyvatel ČR vůči adaptačním opatřením na snížení dopadů povodní a sucha. Na jaře 2016 jsme uskutečnili dotazníkové šetření na reprezentativním vzorku obyvatel ČR (3 666 respondentů). Více než polovina dotázaných očekává, že jejich domácnost bude v příštích 10 letech častěji vystavena dopadům sucha a vln horka. Na národní úrovni respondenti nejčastěji podporovali změnu způsobu hospodaření v lesích (72 %) a zemědělské půdě (69 %) a využívání odpadní a dešťové vody (63 %). Velmi populární je také vytváření mokřadů. Nejkritičtěji se vyjadřovali k zavedení daní či poplatků. Češi jsou ochotni i nést část nákladů na snížení dopadů sucha a povodní. V průměru jsou ochotni zaplatit měsíčně za domácnost 1 000 Kč v případě adaptačních opatření na snížení dopadů sucha nebo 923 Kč v případě povodní. Respondenti jsou ochotni nést náklady technických opatření, ale jejich přijatelnost klesá, jak se zvyšuje jejich podíl na úkor opatření přírodě blízkých.

Úvod

Adaptační opatření, která by mohla pomoci se přizpůsobit změnám klimatu a jejich důsledkům, jsou v současnosti navrhována a zaváděna na národní a regionální úrovni, dotknou se však i jednotlivců a jejich každodenních životů. Občané sami budou pravděpodobně přispívat k realizaci některých opatření, popřípadě provádět vlastní, individuální, kroky k minimalizaci dopadů na svůj život a majetek. Realizace adaptačních opatření proto do značné míry závisí na názoru a reakci veřejnosti. Podpora veřejnosti může také přispět k implementaci politik a ovlivnit ochotu politiků přijmout konkrétní opatření [1].

Z těchto důvodů jsme uskutečnili na jaře 2016 dotazníkové šetření obyvatel ČR, v rámci kterého jsme zkoumali právě postoje a preference vůči adaptačním opatřením. Zjišťovali jsme, jaké živelné pohromy Češi očekávají, jaké očekávají důsledky změny klimatu, jaká veřejná a individuální adaptační opatření upřednostňují, jaké preferují plány na přizpůsobení se změně klimatu a jestli by byli ochotni nést náklady zavedení takového plánu.

Materiál a metody

V příspěvku analyzujeme data z dotazníkového šetření, které bylo provedeno na reprezentativním vzorku obyvatel ČR prostřednictvím webového dotazníku zaslaného respondentům v aktivně spravovaném panelu, v němž je identita dotazovaných pravidelně ověřována. Bylo celkem získáno 3 666 platných dotazníků od obyvatel starších 18 let. Vzorek je reprezentativní pro 8 regionů (NUTS 2) na základě kvótních charakteristik, konkrétně velikost místa bydliště, věk, pohlaví a vzdělání.

Všech respondentů jsme se ptali, jak často budou oni a jejich domácnost během příštích 10 let vystaveni dopadům živelních pohrom a jak závažné dopady živelních pohrom očekávají. Vnímání četnosti a závažnosti dopadů živelních pohrom bylo měřeno s využitím sedmibodové Likertovy škály a byla nabídnuta možnost, že se živelní pohroma respondentovy domácnosti netýká. Na obr. 2 uvádíme podíly z dotázaných, kteří uvedli, že se jich živelní pohroma týká.

Všichni dotázaní také zodpovídali otázku, jaké budou důsledky změny klimatu do roku 2040, nebudou-li podniknuty žádné kroky vedoucí k zmírnění změny klimatu (žádná nová účinná opatření). Konkrétně byli požádáni uvést na škále od 1 do 7, do jaké míry souhlasí s tím, že nastanou různé situace (např. budou častější období sucha, zvýší se produkce potravin a další). V textu uvádíme podíly ze všech odpovědí.

Účastníci výzkumu byli následně náhodně rozděleni do tří podskupin, z nichž každá obdržela jinou verzi výběrového experimentu a hodnocení jiných adaptačních opatření. V tomto článku analyzujeme data ze dvou podskupin, z nichž první podskupina obdržela adaptační plány snižující dopady povodní a druhá podskupina obdržela opatření snižující dopady sucha. Z tohoto důvodu je počet respondentů, kteří volili v experimentu na sucho, 1 213 a na povodně 1 160. Třetí podskupina volila plány snižující dopady sucha i povodní dle závažnosti jejich dopadů a podílů ohrožených obyvatel, ale výsledky tohoto výběrového experimentu nejsou v tomto článku prezentovány (výsledky lze najít ve výzkumné zprávě [2]).

Pro hodnocení různých adaptačních opatření jsme se respondentů ptali, jestli by zavedli či nezavedli různá opatření na škále od 1 do 7, kdy 1 znamenala „rozhodně zavést“ a 7 „rozhodně nezavést“, nebo mohli vybrat možnost „nevím“.

Obr. 1. Ukázka výběrové karty pro výběrový experiment zaměřený na typy adaptačních opatření zmírňující škody ze sucha
Fig. 1. Example of a choice card – choice experiment focused on types of adaptation measures to limit drought damage

Preference občanů byly zkoumány prostřednictvím výběrového experimentu, v rámci kterého respondenti volili mezi různými adaptačními plány, které se lišily podílem přírodních a technických opatření, druhem nestavebních opatření, podílem opatření, která přispějí ke zmírnění klimatu, a také vyvolanými náklady, které by domácnosti respondentů musely nést při jejich zavedení.

Respondentům byla volba podoby adaptačního plánu v dotazníku představena jako jistá forma referenda, v rámci kterého bychom rádi zjistili, jaký plán by lidé upřednostňovali. Dále bylo vysvětleno, že probíhá diskuse mezi odborníky a politiky, jaký by Národní akční plán adaptace na změnu klimatu měl být, a že tento dokument bude schválen vládou a bude stanovovat výši finančních prostředků, které by se měly vynakládat na opatření pro přizpůsobení se změnám klimatu. V době realizace šetření se Národní akční plán adaptace na změnu klimatu teprve připravoval, takže mohl být využit pro scénář výběrového experimentu. Národní akční plán adaptace na změnu klimatu byl schválen vládou ČR 16. ledna 2017 [3].

Zvýšení nákladů respondenta bylo v dotazníku zdůvodněno jako zvýšení cen pitné vody a výrobků v důsledku toho, že stát, správy povodí a společnosti, které dodávají pitnou vodu, budou muset provést nová opatření. Zavedením poplatků za zastavování ploch nebo za vysoké odběry vody by se podnikům zvýšily náklady na výrobu. Všechny tyto náklady by se z části promítly do zvýšení cen pitné vody a výrobků, které běžně všechny domácnosti platí.

Cílem výběrového experimentu je zjistit preference respondentů ohledně typů adaptačních opatření. Konkrétně jsme vyzvali respondenty volit mezi plány, které se lišily:

  • podílem technických a přírodě blízkých opatření (100 %, 80 %, 60 %, 40 % technických, přičemž součet podílu obou byl vždy 100 %),
  • dodatečnými nestavebními opatřeními (poskytování informací, územní plánování, daně a dotace, pojištění, nebo žádná),
  • podílem opatření, která přispějí k řešení snižování emisí skleníkových plynů (méně než polovina, polovina nebo většina projektů)
  • a náklady pro domácnost respondenta.

Před volbou plánu jsme respondentům v dotazníku vysvětlili, že bychom chtěli zjistit, jaké druhy opatření považují za nejlepší. Výběrovou kartu pro opatření na zmírnění škod ze sucha ilustruje obr. 1.

Respondenti volili mezi dvěma plány a žádnými opatřeními celkem pětkrát a alternativy byly popsány efektivním designem rozděleným do 15 bloků. Charakteristiky plánů a úrovně, které se respondentům zobrazovaly, jsou shrnuty v tabulce 1.

Data byla statisticky a ekonometricky analyzována. Užité byly zejména modely diskrétní volby. Pro tento příspěvek byla ochota platit odhadnuta multinomiální podmíněnou logistickou regresí. Teoretickým základem ekonometrického modelu je model náhodného užitku („random utility model“) [4].

Pro analýzu dat z výběrového experimentu jsme identifikovali protestující, kteří vždy ve výběrovém experimentu zvolili „žádný plán“ a zároveň projevovali nesouhlas s představeným scénářem zavádění Národního akčního plánu. V případě sucha protestovala necelá 3 % respondentů, v případě povodní pouze okolo 2 %. Pouze 1 % respondentů nevěřilo, že budou výnosy zvýšení cen skutečně využity na realizaci plánu. Ekonometrické modely jsou v tomto článku pak odhadnuté s vyloučením těchto protestních voleb. Důvodem pro vyloučení protestujících je, že vlastně neznáme jejich preferenci, tedy že v případě jiného scénáře by mohli volit adaptační plán nebo nikoliv.

Z analýz jsme naopak nevyloučili odpovědi respondentů, kteří uvedli, že nebudou oni ani jejich domácnost během příštích 10 let vystaveni dopadům živelních pohrom. Cílem bylo totiž zjistit preference obecné populace pro adaptační opatření, která budou financována podle Národního plánu v celé České republice. Důsledky zavedení adaptačních plánů se budou týkat všech obyvatel, nikoliv jen těch, kterých se pohromy bezprostředně týkají. Pokud respondenti, kteří nejsou vystaveni dopadům pohrom, nechtěli přispívat, zvolili „žádný plán“, což považujeme za platnou volbu. Pouze velmi malý podíl respondentů (0,3 % respondentů, kterým byl přiřazen výběrový experiment na sucho a 2,4 % v případě výběrového experimentu na povodně) uvedl jako důvod volby „žádného plánu“, že domácnost není ohrožena suchem či povodněmi. Další informace k dotazníkovému šetření a další analýzy dat včetně výběrových experimentů jsou k dispozici ve zprávě z výzkumu [2].

Tabulka 1. Atributy a úrovně výběrového experimentu
Table 1. Discrete choice experiment – the attributes and their levels

Výsledky a diskuse

Většina respondentů, kterých se týkají povodně (60 %), vichřice či krupobití, sesuvy nebo sesedání půdy (64 %) předpokládá, že jejich domácnost bude těmto pohromám v příštích deseti letech vystavena stejně často jako v současnosti. Co se týče závažnosti, tak u povodní, vichřic a krupobití a sesuvu nebo sesedání půdy jedinci z více jak 70 % předpokládají, že dopady budou stejně závažné jako doposud. Závažnější důsledky spojují s vlnami horka a sucha, kdy u horka 42 % a u sucha téměř 50 % dotazovaných předpokládá zhoršení dopadů na svou domácnost. Podle 59 % respondentů budou jejich domácnosti častěji vystaveny suchu a podle 56 % respondentů domácnosti budou častěji vystaveny vlnám horka (viz obr. 2).

Častější výskyty sucha v budoucnu respondenti dále spojují se změnami klimatu. V důsledku změny klimatu přibližně dvě třetiny z celého vzorku obyvatel (62 %) očekávají do roku 2040 častější období sucha ve svém regionu a téměř polovina ze všech respondentů rovněž očekává úbytek biodiverzity. Více než třetina předpokládá celkové zhoršení životní úrovně obyvatel (35 %) a častější povodně (29 %).

Podobně jako Češi také většina Italů (62 %) očekává do roku 2040 častější období sucha v důsledku klimatických změn. Naopak pouze 37 % Britů má stejné očekávání. Povodně však očekává 41 % Britů a 51 % Italů [5]. Bouře a povodně, nepředvídatelnost počasí, sucho a vlny veder, ale i zvýšení hladiny moří jsou nejčastěji jmenované očekávané dopady změny klimatu také například ve studii provedené ve Francii, Německu, Norsku a Velké Británii [6].

Tabulka 2. Odhad volby konkrétních opatření na snížení škod z povodní a sucha, multinomální logistická regrese, po vyloučení protestních odpovědí
Table 2. Choice of specific measures to limit damages from floods and droughts, multinomal logistic regression, after exclusion of protest responses

Mezi opatřeními zmírňujícími dopady sucha v kraji získalo největší podporu opatření, které by do kraje přineslo zlepšení a vytváření více zelených a vodních ploch (71 %). Dále by jedinci v nadpoloviční většině uvítali informace o způsobech chování během sucha (58 %), budování malých vodních nádrží a rybníků (54 %) nebo regulaci spotřeby vody v období sucha (53 %). Nejvíce kriticky se respondenti stavěli k tzv. zeleným střechám na budovách, které by zavedlo pro snížení sucha jen 35 % dotázaných a jsou tak nejméně preferovaným typem opatření.

Také na národní úrovni respondenti pro snížení negativních důsledků sucha podporovali zejména přírodní opatření (obr. 3), konkrétně nejčastěji změnu způsobu hospodaření v lesích (72 %) a zemědělské půdě (69 %). Třetím nejvíce podporovaným opatřením je poté využívání odpadní a dešťové vody. Nejkritičtěji se respondenti vyjadřovali naopak k opatření, které by se jich mohlo dotýkat přímo a to daně či poplatky za nadměrnou spotřebu vody. Toto opatření odmítá 30 % dotázaných a přijalo by ho pouhých 18 %.

Obr. 2. Vnímání četnosti dopadů živelných pohrom na domácnosti respondentů, kteří se vyjádřili, že se jich dané pohromy týkají
Fig. 2. Perception of the frequency of natural disasters impacts on households of respondents who have expressed their concern about the disasters

Vyšší preference přírodě blízkých opatření lze najít i ve studiích z jiných zemí [5, 7, 8]. Zahraniční výzkumy se však spíše zaměřují na preference určitých skupin obyvatel, např. farmářů [9, 10] či turistů [11], nebo jsou prováděny v jiném geografickém regionu, takže se orientují na jiné dopady změny klimatu, adaptační opatření a jejich kombinace [12]. Prezentovaná studie je výjimečná v tom, že se zaměřuje na preference obecné populace v regionu, kde obdobná studie nebyla doposud provedena, a na balíček různých opatření.

Co se týče povodní, tak největší podíl respondentů na krajské úrovni upřednostňuje údržbu a čištění koryt řek či potoků (73 %) a udržování a tvorbu zeleně, mokřadů a jezírek zachycujících vodu (71 %). Třetím nejpřijatelnějším opatřením pro respondenty bylo strategické plánování v povodích, které podpořilo více jak tři pětiny respondentů (66 %). Oproti tomu nejkritičtěji se respondenti vyslovili opět v případě tzv. zelených střech, které by i v tomto případě přijalo jen 35 % dotázaných. Významně menší podíl by zavedl jednoduchá a známá opatření proti povodním jako pytlování a budování protipovodňových zábran (39 % a 47 %). Na celorepublikové úrovni jsou pro povodně nejvíce preferovaná stejná opatření jako pro sucho, i když opatření pro sucho a povodně byla hodnocena jinými respondenty (viz kapitola Materiál a metody).

Mezi opatřeními zmírňující dopady vln veder bylo nejpopulárnější pasivní chlazení veřejných budov, respektive izolace, žaluzie a rolety. Pro zavedení této možnosti bylo přes tři pětiny lidí (63 %). Nadpoloviční většina respondentů by podpořila plánování výstavby rozvoje (56 %). Češi byli naopak kritičtí k aktivnímu chlazení veřejných budov, klimatizaci, kterou by nechtělo pořizovat 17 % respondentů a pro zavedení bylo pouhých 25 % jedinců. O něco lépe byla hodnocena klimatizace v prostředcích hromadné dopravy, kterou by uvítalo 37 % a nezavedlo 11 % respondentů. V obou případech klimatizace se ale hodnocení koncentrovalo ve středové kategorii.

Obr. 3. Vyjádření souhlasu či nesouhlasu se zavedením navrhovaných opatření zmírňující dopady sucha v ČR (%; N = 1196)
Fig. 3. Agreement or disagreement with the implementation of proposed measures to limit negative impacts of drought in the Czech Republic (%, N = 1196)

Češi jsou ochotni i nést část nákladů na opatření zmírňující dopady sucha a povodní. Na základě analýzy dat z výběrového experimentu jsme zjistili, že v průměru jsou respondenti ochotni zaplatit za adaptační opatření 1 000 Kč (sucho) nebo 923 Kč (povodně) měsíčně za domácnost (viz tabulka 2). Dotázaní silně preferují přírodě blízká opatření. Ochota platit se snižuje s každým procentem, o které jsou přírodě blízká opatření nahrazována technickými opatřeními (viz obr. 4). Například v případě podílu 50% technických a 50% přírodě blízkých opatření ochota platit za adaptační plány klesne na 660 Kč měsíčně za domácnost pro opatření na snižování dopadů sucha (1000–50*6,8 Kč) a na 640 Kč měsíčně za domácnost u protipovodňových opatření (923–50*5,7 Kč).

Porovnání výsledků z České republiky se zahraničím umožňuje výzkum realizovaný autory článku v České republice, Itálii a ve Velké Británii na vzorcích obyvatel ve věku 18–69 let [5]. V tomto výzkumu jsme se zaměřili na preference pro konkrétní adaptační opatření. Zachytávání dešťové vody je jedno z nejvíce preferovaných opatření pro snížení dopadů sucha ve všech třech zemích. V České republice byla ochota platit za zachytávání dešťové vody téměř stejně vysoká jako ochota platit za vytváření mokřadů, výstavbu malých vodních nádrží a rybníků, či za změny způsobu hospodaření na zemědělské půdě (403 až 447 Kč za jednotlivá opatření měsíčně za domácnost). Naopak ve Velké Británii je ze všech opatření nejvyšší ochota platit za výstavbu velkých přehrad. Nicméně i ve Velké Británii je vytváření mokřadů velmi oblíbené a ochota platit je jen o málo nižší než za přehrady. Italové upřednostňují před ostatními opatřeními nestavební opatření, zejména daňové úlevy na technologie šetřící vodu. Preference pro adaptační opatření ovlivňuje nejen typ opatření ale i vnímaná účinnost opatření a do jaké míry si lidé myslí, že jsou opatření zavedena [5].

Srovnání preferencí přírodních, strukturních, technických a měkkých opatření poskytuje také např. švýcarská studie [8], ve které jsou respondenti ochotní zaplatit za zvýšení zalesnění o 40 % až 260 CHF na osobu za rok (cca 5 800 Kč), ale je zřejmé, že design výzkumu byl jiný. Ochota platit za opatření proti suchu byla také zjišťována v několika amerických výzkumech. Například podle Wangové [13] je ochota platit za vodu 0,0120–0,048 USD/m3 (0,23–0,9 Kč/m3) v závislosti na závažnosti sucha. Podle Griffina a Mjeldeho [14] jsou respondenti ochotní zaplatit mezi 12,99 a 48,88 USD (460–1 750 Kč), aby zamezili omezením způsobeným suchem. Další výzkum uvádí, že lidé jsou ochotni zaplatit za účet za vodu měsíčně o 11,60–16,90 USD (350–500 Kč) více, aby se vyhnuli snížení dodávek vody [15].

Obr. 4. Ochota platit za adaptační opatření (v Kč) v závislosti na podílu technických opatření (v procentech)
Fig. 4. Willingness to pay for adaptation measures (in CZK) depending on the share of technical measures (in percentage)

Z dodatečných strukturních opatření lidé upřednostňují pojištění škod ze sucha, zbylá dodatečná opatření nezvyšují ochotu platit za adaptační plány. Opatření na snížení škod z povodní, která mají vysoký potenciál snížení emisí skleníkových plynů (mitigace), jsou mírně preferována (ochota platit je 38 Kč měsíčně za domácnost). V ostatních případech snižování emisí skleníkových plynů pomocí adaptačních opatření nezvyšuje preferenci pro přijetí adaptačních opatření (viz tabulka 2).

Závěr

Z hlediska veřejnosti je nejpřijatelnější takový Národní akční plán adaptace na změnu klimatu, jehož cílem bude dosáhnout vysokého podílu přírodě blízkých opatření a bude podporovat pojištění škod ke zmírnění finančních dopadů sucha. Potenciál adaptačních opatření pro mitigaci je pro většinu respondentů nejdůležitější u protipovodňových opatření. V průměru jsou respondenti ochotni zaplatit za adaptační opatření 1 000 Kč (sucho) nebo 923 Kč (povodně) měsíčně za domácnost. Například v případě podílu 50 % technických a 50 % přírodě blízkých opatření ochota platit za adaptační plány klesne na 660 Kč měsíčně za domácnost pro opatření na snižování dopadů sucha a na 640 Kč měsíčně za domácnost u protipovodňových opatření. Za předpokladu zavedení stejného podílu technických a přírodě blízkých opatření je celková ochota platit za všechny domácnosti ČR za rok kolem 33 mld. Kč.

Poděkování

Výzkum, jehož výsledky jsou prezentovány v tomto příspěvku, byl realizován v rámci řešení projektů Podpora výměny informací o dopadech změny klimatu a adaptačních opatření na národní a regionální úrovni (EHP-CZ02-OV-1-011-2014) financovaného z EHP fondů 2009–2014 – programu CZ02 – Životní prostředí, GEMCLIME – Globální excelence v modelování klimatu a energetiky financovaného z programu Horizont 2020 Evropské komise (H2020-MSCA-RISE-2015) a Ekonomie energetiky a politiky životního prostředí Univerzity Karlovy (PRIMUS/17/HUM/16).

 

Příspěvek byl publikován ve sborníku konference Vodní nádrže 2017, ISBN 978-80-905368-5-2.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie, Hydrochemie, radioekologie, mikrobiologie, hydrobiologie, Technologie vody, vodárenství, čistírenství.

Souhrn

Na základě datových řad pro koncentrace fosforu (P) v nádržích Slapy a Orlík a v jejich hlavních přítocích jsme zrekonstruovali vstup P z povodí do těchto dvou nádrží pro období 1961–2015 a sestavili nádržové modely retence P. Koncentrace P v obou nádržích rostly od 60. let minulého století až do roku 1991 a pak začaly klesat, v nádrži Slapy ale s výrazně zvýšenou meziroční variabilitou. Trendy koncentračního nárůstu a poklesu P byly odrazem vývoje socio-ekonomiky v povodí Vltavy, zejména stavu kanalizací, vypouštění odpadních vod, aplikace hnojiv, množství hospodářských zvířat a intenzity rybničního chovu ryb. Analýza retence P v nádržích ukázala, že P akumulovaný v sedimentech nádrže v době rostoucího zatížení P z povodí v letech 1961–1990 se v následujícím období poklesu zatížení P opět uvolňoval do vody a tlumil vliv poklesu koncentrací P v přítoku do nádrží. Po roce 1991 se v nádrži Slapy v letním období koncentrace P začaly za zvýšených letních průtoků zvyšovat a podporovat rozvoj fytoplanktonu, kdežto v suchých létech výrazně klesaly až k mezotrofii. Klimaticko-hydrologicky podmíněné procesy tak v poslední době zjevně působí proti klesajícímu trendu znečištění P a zvyšují eutrofizaci nádrže navzdory poklesu zatížení P z povodí.

Úvod

Vysoké koncentrace fosforu (P) způsobující eutrofizaci jsou důvodem neplnění požadavku Rámcové směrnice vodní politiky EU (RVS) na dobrý ekologický potenciál u zhruba dvou třetin nádrží v ČR [1]. Jako u jiných polutantů, znečištění povrchových vod fosforem pochází především z povodí a podílejí se na něm různé antropogenní vlivy, zejména infrastruktura vodního hospodářství (vodovodní sítě, odkanalizování obyvatelstva, úroveň čištění odpadních vod aj.), urbanizace (nárůst nepropustných ploch v návaznosti na jednotné kanalizační systémy) a zemědělské aktivity (obdělávání půdy, hnojení, chov hospodářských zvířat), které během posledního půlstoletí prošly výrazným vývojem, a to nejen v ČR, ale i jinde v Evropě i v dalších částech světa [2–4]. Zároveň se ukazuje, že na odnos živin z povodí a jejich následný koloběh ve vodách také působí změna klimatu v důsledku globálního oteplování tím, že ovlivňuje sezonnost srážek, průtoky, teplotu vody a v hlubokých jezerech a nádržích také teplotní stratifikaci [5–8].

Koncentrace P je v nádržích a jezerech řízena jednak koncentrací P v přítocích, rychlostí jeho sedimentace a zpětného uvolňování ze sedimentu do vodního sloupce, případně recyklováním ve vodním sloupci [9, 10]. Souhrnným výsledkem všech těchto procesů je tzv. retence P, která udává, jaká část z přísunu P je v nádrži zadržena. Koeficient retence (R) se pak definuje jako R = 1 – P/Pin, kde: P je koncentrace fosforu v nádrži, popř. v odtoku, a Pin je přítoková koncentrace P. Retence P je nepřímo úměrná průtočnosti či hydraulickému zatížení nádrže [11, 12], ale může ji ovlivňovat také mnoho dalších faktorů, jako např. tvarová morfologie a hloubka nádrže, přítoková koncentrace P, velikost zatížení P, anebo nosná kapacita daného vodního tělesa pro růst fytoplanktonu [10, 13, 14], takže retence P je v každém vodním tělese za daného přísunu P do značné míry specifická a unikátní i přes svou obecně platnou závislost na době zdržení vody nebo průtočnosti. Důsledkem je, že předpovídání retence P podle průměrných vztahů sestavených na základě údajů z velkého množství morfologicky odlišných nádrží či jezer lze provádět různými modely [10–14], ale v každém případě je zatíženo značnou nejistotou. I s tímto vědomím byl v metodice hodnocení ekologického potenciálu nádrží RVS [15] pro nastavení hraničních limitů pro jednotlivé kategorie ekologické kvality použit průměrný model podle Vollenweidera kalibrovaný pro nádrže [10], tj. R = 1,84τ0,5/(1+1,84τ0,5), kde τ [rok] je teoretická doba zdržení vody v nádrži. Nicméně je zřejmé, že nastavené limitní hranice dobrého/středního ekologického potenciálu mohou být pro některé nádrže poměrně benevolentní, pro jiné naopak velmi přísné.

Prvotním záměrem naší studie bylo vyhodnotit příčiny změn koncentrace P v časové řadě naměřené v nádrži Slapy od roku 1959 až do současnosti (tj. v řadě svou délkou a počátkem měření unikátní minimálně v měřítcích střední Evropy) a pokusit se na jejím základě popsat vývoj zdrojů znečištění povrchových vod fosforem v povodí horní Vltavy. Brzy po zahájení analýz jsme však zjistili, že při objasňování kolísání koncentrace P v nádrži Slapy se neobejdeme bez rekonstrukce celkového vstupu P do kaskády nádrží Orlík-Kamýk-Slapy, hydrologických ukazatelů a bez charakterizace retence P v obou hlavních nádržích – Orlík a Slapy. Díky tomuto rozšíření studie se však podařilo sestavit ucelený datový soubor, který dokládá, že fosforové znečištění v povodí Vltavy bylo nezanedbatelné již v 60. letech minulého století a že koncentrace P v nádržích Orlík a Slapy jsou do značné míry ovlivňovány nejen přísunem P z povodí a hydrologií, ale také proměnlivou retencí P v nádržích. Naše hodnocení dokumentuje jednak vývoj klíčových zdrojů znečištění P v povodí, jednak ukazuje, že v posledním čtvrtstoletí změny klimatických podmínek ovlivňují sezonní dostupnost P pro růst fytoplanktonu a podílejí se na zvýšené rozkolísanosti koncentrací P v letním období a na větší citlivosti nádrží k eutrofizaci.

Charakteristika lokality, použitá data, metodika

Povodí horní Vltavy (plocha 12 968 km2 k hrázi nádrže Slapy, rozsah nadmořských výšek 271–1 378 m n. m.) se převážně rozkládá na území původního Jihočeského kraje (tj. včetně okresu Pelhřimov), se kterým má téměř shodnou celkovou plochu i počet obyvatel, takže lze pro hodnocení socio-ekonomických ukazatelů využívat dostupná statistická krajská data. Technické charakteristiky nádrží Orlík, Kamýk a Slapy jsou uvedeny v tabulce 1. Z limnologického hlediska Orlík patří ke zvrstveným dimiktickým nádržím vytvářejícím letní i zimní stratifikaci. Kamýk je silně průtočná nestratifikovaná nádrž. Slapy jsou zvrstvená monomiktická nádrž, která v zimě nezamrzá a v době letní stratifikace se vyznačuje výrazným zkratováním přítoku hypolimniem, protože relativně chladná voda vypouštěná z hypolimnia nádrže Orlík se ve Slapech zasunuje do spodních vrstev, odkud je odtahována na turbíny hydroelektrárny výpustmi v hloubce cca 40 m.

Obr. 1. Průtokově vážené průměrné roční koncentrace Pcelk v nádržích Orlík a Slapy a v jejich přítocích a odtocích v období 1961–2015, s vyznačením hranice mezi dobrým a středním ekologickým potenciálem RVS (0,03 mg∙l-1 shodně pro obě nádrže)
Fig. 1. Flow-weighted average annual concentrations of total P in Orlík and Slapy reservoirs and their tributaries in the period 1961–2015, indicating the boundary between the good and moderate ecological potential of EU WFD (0.03 mg∙l-1 for both reservoirs)

Pro charakterizaci kvality vody byla použita: (i) Data z dlouhodobého sledování nádrže Slapy Hydrobiologickým ústavem Biologického centra AV ČR, v. v. i. (HBÚ), které probíhalo nepřetržitě od r. 1959 v třítýdenních intervalech v profilu Nebřich (nad Živohošťským mostem) a po dobu omezených časových úseků také na přítoku do nádrže (Vltava – Kamýk nad Vlt.) a na odtoku (VN Slapy – výtok). Po celou dobu sledování byl analyzován celkový fosfor (Pcelk) citlivou limnologickou metodou (s mezí stanovitelnosti 0,003 mg∙l-1) po mineralizaci s kyselinou chloristou [16–18]. (ii) Data z provozního sledování jakosti povrchových vod prováděného podnikem Povodí Vltavy, státní podnik (PVL) a jeho předchůdci od r. 1963 v měsíčních intervalech v profilech Vltava – Týn n/Vlt., Lužnice – Koloděje (popř. od r. 2013 Bechyně), Otava – Písek, Lomnice – Dolní Ostrovec, Skalice – Varvažov, VN Orlík – hráz, Vltava – Solenice (výtok VN Orlík; od r. 1972), Mastník – Radíč (od r. 2011), VN Slapy – hráz a VN Štěchovice – hráz (od r. 1979). Koncentrace Pcelk se v těchto datových řadách začaly analyzovat až počínaje rokem 1990. V dřívějším období byla data Pcelk zrekonstruována jako součet jejích dílčích složek, tj. Pcelk = PO4-P + RNP + PP, kde: PO4-P je ortofosforečnanový P, který byl přímo analyzován od r. 1972 jako rozpuštěný reaktivní P a v předchozích letech byl dopočten z regresních závislostí na průtoku, popř. také na teplotě vody, kalibrovaných pro každý jednotlivý profil; RNP je rozpuštěný nereaktivní P, který byl vypočten z koncentrace CHSKMn pomocí regresní rovnice RNP [mg∙l-1] = 0,0015 × CHSKMn [mg∙l1] získané pro toky v povodí Malše, jejíž platnost byla ale ověřena také na několikaletých datech pro nádrž Orlík (profil hráz, 1990–1991) a Slapy-Nebřich (1998–2016) (Hejzlar, nepublikovaná data); a PP je nerozpuštěný (partikulovaný) fosfor, který byl vypočten z regresních vztahů na koncentraci sušiny nerozpuštěných látek (NL105), popř. také ztrátě žíháním (NL550), kalibrovaných pro jednotlivé profily. Pro hodnocení dlouhodobých koncentračních trendů statistickými metodami byly pro všechny lokality vypočteny měsíční průměry. Pro hodnocení splnění/překročení limitů pro dobrý ekologický potenciál podle RVS [15] byly v profilech nádrží VN Orlík – hráz a Slapy – Nebřich vypočteny průměrné hodnoty za období duben až říjen.

Denní průtoková data v přítocích do nádrže Orlík pocházejí z měření na limnigrafických stanicích Českého hydrometeorologickém ústavu (ČHMÚ) Vltava – Hluboká n/Vlt., popř. Vltava – České Budějovice (po r. 1990), Lužnice – Bechyně, Otava – Písek, Lomnice – Dolní Ostrovec, Skalice – Varvažov; přítok do nádrží z neměřeného zbytku povodí včetně průtoku v profilu Mastník – Radíč byl vypočten hydrologickou analogií na základě průměrného odtoku z povodí Lomnice a Skalice. Údaje o kótách hladiny, odběrech hydroelektráren a celkovém odtoku byly získány z písemných hodinových záznamů, popř. po roce 1990 z elektronické databáze archívu provozního sledování Vltavské kaskády v pražském centrálním vodohospodářském dispečinku PVL. Odtok z nádrží byl následně zrekonstruován metodou bilancování množství přitékající vody a aktuálních změn objemu vody v nádržích s krokem 1 hodina. Dlouhodobá denní klimatická data v měřících stanicích Tábor a České Budějovice pochází z databáze ČHMÚ.

Bilanční výpočty ročního množství P přinášeného do nádrží přítoky a množství P odtékajícího z nádrží byly prováděny v měsíčním kroku vynásobením průměrného měsíčního průtoku a průměrné koncentrace P z dat naměřených v daném měsíci a sumací do ročních hodnot. Z celkového ročního množství P a množství vody proteklé v daném profilu pak byla vypočtena průtokově vážená průměrná koncentrace. Do vstupu P do nádrže byla zahrnuta rovněž atmosférická depozice na základě měření množství a složení srážek na nádrži Slapy v profilu Nebřich Hydrobiologickým ústavem BC AV ČR. Průměrná roční hodnota depozice Pcelk v období 1979–2015 byla 9 ± 2 mg∙m-2, což představuje z hlediska celkového zatížení nádrže fosforem nevýznamné množství, tj. < 1 %.

Socioekonomické ukazatele charakterizující růst populace, zemědělské aktivity a vývoj komunální infrastruktury pocházejí ze statistických ročenek Českého statistického úřadu pro Jihočeský kraj.

Retence P v nádržích byla hodnocena pomocí empirického modelu založeného na vztahu retence živin a hydrauliky nádrže podle Chapra [12]. Model používá základní rovnici s definováním retence R: Po = Pin(1 – R), kde Po je průměrná roční koncentrace P v odtoku z nádrže; Pin je objemově vážená koncentrace P v celkovém přítoku do nádrže, tj. podíl látkového množství P vstupujícího do nádrže ze všech zdrojů (přítoky, atmosférická depozice atd.) a celkového vstupu vody do nádrže. V tomto modelu je retence závislá na hydraulickém zatížení podle vzorce: R = νP/(νP + qw), kde νP [m∙a-1] je součinitel sedimentační rychlosti P v nádrži (součinitel reakce 1. řádu pro retenci P) a qw [m a-1] je hydraulické zatížení nádrže vztažené na plochu její hladiny. Hodnoty νP byly vypočteny pro nádrže Orlík a Slapy z naměřených dat Po, Pin a qw pomocí vztahu vzniklého spojením a úpravou dvou výše uvedených rovnic: νP = qw(Pin – Po)/Po.

Tabulka 1. Hlavní technické charakteristiky sledovaných nádrží (průměry 1961–2015)
Table 1. Main technical characteristics of the studied reservoirs (averages 1961–2015)

Statistické metody použité pro analýzu datových řad zahrnovaly zejména: (i) sezonní Kendallův test [19], což je neparametrická metoda pro detekci monotónních trendů; (ii) lineární regresní analýzu a korelační analýzu (MS Excel 2010) pro hodnocení vztahů mezi veličinami; (iii) segmentovou regresní analýzu [20], která byla využívána pro detekci zlomových bodů v datových řadách (program SegReg vyvinutý v Institute for Land Reclamation and Improvement, Nizozemsko; http://www.waterlog.info/segreg.htm). Všechny statistické testy byly prováděny na hladině významnosti α = 0,05.

Trendy vývoje koncentrací Pcelk

Průtokově vážené průměrné roční koncentrace Pcelk v nádržích Orlík, Slapy i v jejich přítocích (obr. 1) měly během období 1961–2015 charakteristický průběh s postupným nárůstem vrcholícím na přelomu 80. a 90. let minulého století, rychlým poklesem do roku 2005 a pak s poměrně vyrovnanými hodnotami. Nejvýraznější nárůst (z hodnot kolem 0,15 mg∙l-1 – cca do roku 1975), vrchol (0,25 mg∙l-1 v letech 1989–1990) a pokles (na cca 0,13 mg∙l-1 od roku 2007) měly koncentrace Pcelk v celkovém přítoku do nádrže Orlík, což bylo výsledkem kombinace trendů v dílčích přítocích, z nichž průtokově nejvýznamnější je Vltava přivádějící do nádrže 35 % vody a dále Otava (30 %) s Lužnicí (28 %), kdežto ostatní přítoky jsou relativně malé (Lomnice 2 %; Skalice 2 %, zbytek povodí 3 %). Z hlavních přítoků přinášela do nádrže Orlík nejvyšší koncentrace Pcelk Lužnice, u níž byl ve srovnání s Vltavou i Otavou pokles v posledních cca 30 letech relativně i absolutně nejnižší. V nádrži Orlík se přítoková koncentrace Pcelk výrazně snižovala a v odtoku byla přibližně poloviční. Celkový přítok do nádrže Slapy byl oproti odtoku z nádrže Orlík mírně navýšen v důsledku znečištěných bočních přítoků, reprezentovaných v naší studii nejvodnějším z nich, potokem Mastník (přivádí do nádrže Slapy 55 % vody bočních přítoků, či 1,5 % celkového přítoku). Koncentrace Pcelk se v nádrži Slapy snižovala sedimentačními procesy zhruba o 30 % na rozmezí 0,065–0,09 mg∙l-1. Průměrné koncentrace Pcelk během vegetačního období (duben–říjen) v hladinové vrstvě, jež se používají při hodnocení ekologického potenciálu RVS, byly výrazně nižší než odtokové koncentrace, což je typické pro stratifikované nádrže se spodním vypouštěním, které způsobuje zkratování přítoku hypolimniem a jeho omezené promíchávání s hladinovou vrstvou. V posledních dekádách tyto koncentrace v nádrži Slapy kolísaly kolem limitní hranice pro dobrý ekologický potenciál 0,03 mg∙l-1 (jež je shodná pro nádrž Slapy i Orlík [15]), kdežto v nádrži Orlík byly tyto koncentrace až na výjimky vyšší (obr. 1).

Obr. 2. Vývoj socio-ekonomických ukazatelů v povodí nádrže Slapy: (a) celkový počet obyvatel, populace připojená ke kanalizaci a ke kanalizaci s ČOV; (b) export P z bodových zdrojů do povrchových vod a specifická produkce P obyvatelstvem do odpadních vod (Pspec); (c) aplikace P v hnojivech, hustota dobytka na zemědělské půdě a intenzita rybničního chovu ryb
Fig. 2. Development of socio-economic indicators in the Slapy catchment: (a) total population (populace celkem), population connected to sewerage (kanalizace) and sewerage with WWTP (kanalizace + ČOV); (b) export of P from point source to surface water and specific P production by population to wastewater (Pspec); (c) P application in fertilizers, livestock density on farmland, and intensity of fish pond production

Trendy socioekonomických ukazatelů v povodí

Socioekonomické ukazatele se v povodí nádrže Slapy během posledního půlstoletí výrazně vyvíjely, s největšími změnami zhruba do poloviny 90. let minulého století (obr. 2). Počet obyvatel se zvětšoval jen mírně, ale zásadně se měnila velikost populace připojené na kanalizaci a čistírny odpadních vod (obr. 2a), jako i účinnosti ČOV z hlediska odstraňování P. Výraznými změnami prošla také specifická produkce P obyvatelstvem do komunálních odpadních vod (obr. 2b), která až do počátku 90. let rostla v důsledku zvyšování použití fosfátových detergentů a poté klesla ve dvou vlnách – po uzavření dohody Ministerstva životního prostředí ČR s výrobci detergentů o omezení koncentrace fosforu v detergentech v roce 1995 a úplném legislativním zákazu fosfátových detergentů v maloobchodním prodeji v roce 2006. Výsledkem těchto změn byl dramatický vývoj v množství P ve vypouštěných odpadních vodách (obr. 2b), které od 60. do 90. let minulého století postupně narůstalo až na více než čtyřnásobek, ale pak nastal obrat a množství vypouštěného P začalo počátkem 90. let klesat po provedených intenzifikacích větších ČOV (nad 10 000 EO), které byly vybavovány technologiemi pro zvýšené odstraňování P. V zemědělském sektoru se zvyšovaly do konce 80. let aplikace P v minerálních hnojivech z 10 na 37 kg∙ha1 a v organických hnojivech z 15 na 20 kg∙ha1, ale pak nastal jejich výrazný pokles. Intenzita roční produkce rybničního chovu ryb vzrostla z počáteční hodnoty cca 230 kg∙ha1 na > 500 kg∙ha1 v 90. letech a do konce sledovaného období se udržovala na této úrovni (obr. 2c).

Tabulka 2. Korelační vztahy mezi roční průměrnou koncentrací Pcelk v celkovém přítoku do nádrže Orlík a ročními hodnotami socio-ekonomických ukazatelů v povodí (Bod. z. P – bodové zdroje P v povodí; Pspec – specifická produkce P obyvatelstvem do komunálních odpadních vod; XK – podíl obyvatel připojených na kanalizaci; XČOV – podíl obyvatel připojených na kanalizaci s ČOV; Hnoj. org. – hnojení P v organických hnojivech; Hnoj. min. – hnojení P v minerálních hnojivech; Dobytek – hustota dobytka na zemědělské půdě; Chov ryb – roční produkce rybničního chovu ryb) pro různá časová období
Table 2. Correlation between the annual average concentration of total P in the total inflow into the Orlík reservoir and the annual values of socio-economic indicators in the catchment (Bod. z. P – point sources of P in catchment; Pspec – specific P production by population to wastewater; XK – proportion of population connected to sewerage; XČOV – proportion of population connected to sewerage with WWTP; Hnoj.org. – fertilisation of farmland with manure; Hnoj. min. – mineral fertilisers; Dobytek – livestock on farmland; Chov ryb – annual fish pond production) in different time periods

Korelační analýza prokázala pro celkové období 1961–2015 statisticky významné pozitivní vztahy mezi roční průměrnou koncentrací Pcelk v přítoku do nádrže Orlík a zatížením P z odpadních vod, specifickou produkcí P obyvatelstva do odpadních vod a hnojením organickými i minerálními hnojivy, tj. se všemi ukazateli s maximem na přelomu 80. a 90. let minulého století (tabulka 2). Pro dílčí období před a do roku 1991 byly zjištěny významné korelace také pro podíly připojených obyvatel na kanalizaci i na kanalizaci s ČOV a pro velikost produkce chovu ryb. V období 1961–1990 byly korelace s těmito ukazateli pozitivní, kdežto v období 1991–2015 negativní, což znamená, že význam a podíl těchto dílčích ukazatelů z hlediska celkových zdrojů P v povodí z kvantitativního hlediska nebyl rozhodující. Korelační analýza nedokáže jednoznačně rozlišit míru vlivu jednotlivých autokorelovaných veličin, což je případ většiny veličin zahrnutých do této analýzy, nicméně i tak lze z výsledků udělat jednoznačný závěr o tom, že jak bodové zdroje P, tj. vypouštění komunálních odpadních vod, tak difúzní zdroje P, tj. zemědělské hospodaření, popř. také s rybářstvím, jsou hlavními přispěvateli ke znečištění nádrží Orlík a Slapy fosforem. K zodpovězení otázky, který z těchto dvou typů zdrojů kvantitativně převažoval, by však bylo třeba mnohem podrobnějšího rozboru časových řad odnosu P z dílčích subpovodí, zejména s vyhodnocením závislostí odnosu na průtoku a velikosti dočasné i trvalé retence P v říční síti, rybnících a jiných nádržích.

Retence fosforu v nádržích

Relativní množství zadrženého P (neboli koeficient retence R) v nádrži Orlík v letech 1972–2015, pro něž se nám podařilo zrekonstruovat přítokové i odtokové koncentrace, kolísalo v rozmezí od 0,31 do 0,58 s průměrem (± směrodatnou odchylkou) 0,44 ± 0,06 a bylo zhruba o polovinu vyšší než byla hodnota R v nádrži Slapy, tj. průměr 0,30 ± 0,05 pro období 1979–2015 (obr. 3a). Hodnoty R byly nejvyšší v 80. letech s mírnou (statisticky nevýznamnou) tendencí k poklesu v pozdějších letech. Odlišnosti v retenci R mezi oběma nádržemi i meziroční variabilitu R lze připsat na vrub hlavně rozdílům doby zdržení vody v nádržích a meziročnímu kolísání průtoků, protože součinitel sedimentační rychlosti νP nabýval v obou nádržích srovnatelných průměrných hodnot, tj. 95 ± 33 m∙a1 v nádrži Orlík a 105 ± 36 m∙a1 v nádrži Slapy. Změny νP v průběhu sledovaného období probíhaly v obou nádržích víceméně souběžně (obr. 3b), takže mezi jejich ročními hodnotami νP byl silný korelační vztah, vysvětlující 52 % variability (obr. 3c). Příčiny variability hodnot νP jsme testovali pomocí korelační analýzy a vícenásobné lineární regresní analýzy a hledali jsme souvislosti např. s koncentracemi a složením forem P v přítocích do nádrží, průtokem, teplotou vody či klimatickými veličinami. Jako jediná statisticky významná příčina byla nalezena pozitivní závislost νP na absolutní velikosti přísunu P do nádrže, která se ale lišila ve velikosti směrnice v obdobích před rokem 1990 a v období 1991–2015 (obr. 3d, e). Do roku 1990, tj. období rostoucího odnosu P z povodí, dokázala tato závislost vysvětlit u obou nádrží přes 70 % variability a její směrnice byla strmější než od roku 1991, kdy přísun P z povodí postupně klesal a vztah mezi νP a přísunem P do nádrží byl volnější, s vysvětlenou variabilitou 37 %. Toto zjištění je zajímavé, protože nabízí vysvětlení, proč koncentrace P v nádržích neklesaly úměrně snižování jejich přítokových koncentrací. Kromě toho, extrapolace νP v regresní rovnici do nulové hodnoty umožňuje odhadnout, jak se sediment meziročně podílel na snižování či zvyšování zatížení nádrže fosforem. V období do roku 1990 jsou pro obě nádrže úseky na ose x (přísun P do nádrže) vytínané regresní přímkou kladné, takže sediment byl tehdy schopen P vázat cca desítky t P za rok, kdežto po roce 1991 jsou tyto úseky záporné, což indikuje naopak velkou pravděpodobnost uvolňování P ze sedimentu. Do roku 1990, kdy rostl přísun P z povodí, se zjevně vytvářela v sedimentech nádrží zásoba P, ze které se v dalším období snižování přísunu P do nádrží fosfor postupně uvolňuje a tlumí pokles koncentrace ve vodním sloupci. Popsaná situace není pro nádrže ojedinělá. Vliv vnitřního zatížení P ze sedimentů na koncentrace P a na zbrzďování jejich poklesu po snížení externího zatížení P z povodí byl prokázán v řadě studií – např. u německé nádrže Wahnbach [21] nebo u severoamerických [22–24] či afrických [25] nádrží; značný potenciál k uvolňování P ze sedimentů v jihomoravské nádrži Vranov ukázali Jan a kol. [26]. Pro dosažení limitní koncentrace pro dobrý ekologický potenciál v nádržích Orlík i Slapy je tedy potřeba počítat s vyšším rozsahem opatření ke snížení odnosu P v povodí, než jak by se dalo předpokládat na základě velikosti retence v době s nejvyšším znečištěním.

Obr. 3. Ukazatele retence P v nádržích Orlík a Slapy: (a) relativní retence vypočtená z celkového zatížení a odtokové koncentrace P; (b) součinitel sedimentační rychlosti νP; (c) korelační vztah mezi ročními hodnotami νP v nádržích Orlík a Slapy; (d) závislost νP v nádrži Orlík na přísunu P v období nárůstu zatížení (1972–1990) a v období jeho poklesu (1991–2015); (e) závislost νP v nádrži Slapy na přísunu P v období nárůstu zatížení (1979–1990) a v období jeho poklesu (1991–2015)
Fig. 3. Indicators of P retention in reservoirs Orlík and Slapy: (a) relative retention calculated from the total load and outflow concentration of P; (b) coefficient of P settling rate νP; (c) correlation between annual values of νP in reservoirs Orlík and Slapy; (d) dependence of νP in the Orlík reservoir on the P-load during the period of increase of the load (1972–1990) and during the period of its decline (1991–2015); (e) dependence of νP in the Slapy reservoir on the P-load during the period of increase of the load (1979–1990) and during the period of its decline (1991–2015)

Dlouhodobá a sezonní variabilita koncentrace P v nádrži Slapy

Jednotlivé koncentrace Pcelk naměřené v nádrži Slapy v profilu Nebřich během nepřetržité­ho 57letého sledování se pohybovaly v řádovém rozmezí 0,010–0,120 mg∙l1 a průměrné roční koncentrace v rozmezí 0,031–0,077 mg∙l1 (obr. 4). Pro celé období (1961–2015) Kendallův test neprokázal žádné statisticky významné monotónní trendy ani pro průměrné roční, ani pro sezonní koncentrace Pcelk. Použití segmentové regrese ale prokázalo v roce 1992 pro roční koncentrace Pcelk zlomový bod, který rozdělil časovou řadu na dva úseky se statisticky významnými trendy v období 1961–1991 s trendem nárůstu 0,6 µg l-1∙a1 a v období 1992–2015 s trendem poklesu -0,9 µg l-1∙a1.

Obr. 4. Koncetrace Pcelk v profilu Slapy-Nebřich v období 1960–2016
Fig. 4. Concentration of total P in the Slapy-Nebřich profile in the period 1960–2016 (black line with points – measured data in 3 week intervals; red line – annual averages)

Sezonní koncentrace Pcelk byly nejnižší v letním a nejvyšší v zimním období (obr. 5). V časových řadách zimních a jarních koncentrací byl segmentovou regresí zjištěn, obdobně jako pro roční koncentrace, zlomový bod v roce 1992 s rostoucím trendem v období 1961–1991 a klesajícím trendem v období 1992–2015 (obr. 5a, c). Letní a podzimní koncentrace byly rozptýlené a žádné časové trendy u nich prokazatelné nebyly. Nicméně, ve variabilitě letních koncentrací byly identifikovány dva protichůdné časové trendy při průměrném průtoku nad a pod 100 m3∙s‑1, tj. s poklesem koncentrací Pcelk při průtoku < 100 m3∙s‑1 a s jejich nárůstem při průtoku > 100 m3∙s‑1 (obr. 5c). Regresní analýza vztahu letních koncentrací Pcelk a průtoku pro dvě období (1963–1991 a 1992–2015) ukázala, že koncentrace Pcelk byly do roku 1991 na průtoku nezávislé, kdežto po roce 1991 se při zvýšeném průtoku začaly výrazně zvyšovat (obr. 6). Pro podzimní období vzhledem k velkému rozptylu dat žádné trendy ani závislosti zjištěny nebyly.

Trendy environmentálních veličin

Změny klimatických a hydrologických podmínek na Slapské nádrži od roku 1961 jsou ukázány na obr. 7.

Obr. 5. Časové řady průměrných sezonních koncentrací Pcelk v nádrži Slapy; čáry ukazují statisticky významné (p < 0,05) lineární regresní trendy
Fig. 5. Time series of average seasonal concentrations of total P in the Slapy reservoir; the lines show statistically significant (p < 0.05) linear regression trends

Hladinová teplota vody naměřená při třítýdenních odběrech začala růst koncem 80. let minulého století a zvýšila se do současnosti v průměru o cca 1,5 °C (obr. 7a). Sezonní Kendallův test prokázal statisticky významný (p < 0,01) trend nárůstu se směrnicí 0,03 °C a-1 za celé období či 0,08 °C a-1 v období 1987–2015. Významné rostoucí trendy teploty vody byly prokázány v posledních letech i pro všechny čtyři roční sezony, přičemž zlomový bod počátku teplotního nárůstu u nich segmentová regrese našla v rozmezí let 1987–1990. Velmi podobné změny v teplotě vody byly popsány u řady evropských jezer, např. v Bodamském jezeře v Německu [27], ve švýcarských jezerech [28] či ve Švédsku [29] a jsou připisovány globální klimatické změně [28–30].

Pro průměrné roční či sezonní průtoky v nádrži Slapy jsme Kendallovým testem nebo segmentovou regresí nenašli žádné statisticky významné trendy nebo zlomové body. Nicméně, u průměrných měsíčních průtoků jsme zjistili, že rozdělení jejich hodnot bylo odlišné v období 1961–1990 a 1991–2015 (obr. 7b,c), přičemž v období 1991–2015 byly průtoky nevyrovnanější, na jedné straně s vyšší frekvencí nižších průtoků, na druhé straně s větším počtem extrémně vysokých hodnot. Události s extrémně vysokými průtoky v období 1991–2015 se vyskytovaly především v letním, popř. v pozdně jarním období.

Obr. 6. Regresní vztahy mezi průměrnou koncentrací Pcelk a průtokem v nádrži Slapy v letních měsících (VI–VIII) ve dvou obdobích: 1963–1991 and 1992–2015
Fig. 6. Regression relations between the average concentration of total P and the flow in the Slapy reservoir in the summer months (VI–VIII) in two periods: 1963–1991 and 1992–2015

Závěr

Analýza dlouhodobých dat koncentrací Pcelk v nádržích Orlík a Slapy ukázala zřetelnou souvislost s různými fázemi socio-ekonomického vývoje v povodí a se změnami klimatických a hydrologických podmínek. Rostoucí a klesající trendy koncentrací a bilance P v přítoku do nádrží i v nádržích samotných v obdobích 1961–1990 a 1991–2015 odpovídaly změnám zdrojů znečištění v povodí, tj. zejména zatížení povrchových vod fosforem z komunálních odpadních vod a zemědělství. Při snižování zatížení povrchových vod fosforem v období 1991–2015 hrály velkou roli změny v ekonomice a environmentální legislativě ČR. Analýza retence P v nádržích ukázala, že P akumulovaný v sedimentech nádrže v době rostoucího zatížení P z povodí v období 1961–1990 se v následujícím období poklesu zatížení P začal uvolňovat a zpětně obohacuje koncentraci Pcelk ve vodním sloupci a tlumí vliv poklesu koncentrací P v přítoku do nádrží.

V případě hladinové koncentrace Pcelk v nádrži Slapy v letním období byly příčiny dlouhodobé variability komplexnější a kromě změn zatížení P z povodí závisely také na klimatických a hydrologických podmínkách, tj. hlavně nárůstu teploty a zvětšování nerovnoměrnosti průtoku. Nízký průtok podporuje v nádrži Slapy prodlužování doby stratifikace a pokles koncentrace P v povrchové vrstvě. Naopak události s vysokým průtokem způsobují i v letním období narušení stratifikace, promíchávání hlubokých vrstev vody (z hypolimnia bohatého na P, jednak díky vysokým přítokových koncentracím, a také v důsledku uvolňování P ze sedimentů) s epilimniem a zvyšování koncentrace P. Proto se variabilita letních koncentrací P v nádrži začala po roce 1990 zvyšovat a stala se závislou na průtoku. Tento mechanismus vede paradoxně k situaci, kdy letní koncentrace Pcelk v epilimniu mohou při vysokém průtoku růst (a eutrofizovat nádrž více než v minulosti) navzdory obecnému poklesu zatížení P i poklesu zimních a jarních koncentrací Pcelk.

Naše výsledky ukazují, že změna klimatu může vést k větší citlivosti vodního ekosystému nádrží vůči přísunu živin a může způsobovat zvyšování jejich eutrofizace i při stabilním nebo klesajícím vnějším zatížení P. Tato skutečnost vyzdvihuje nutnost dalšího snižování vnějších zdrojů P. Vodohospodáři a správci povodí by měli pokračovat ve svém úsilí o maximální eliminaci zdrojů znečištění P v povodí, protože vlivem dopadů změny klimatu pravděpodobně nebude možné dosáhnout požadovaného ekologického potenciálu podle RVS o vodě bez dalšího snížení zatížení fosforem, než k jakému do současnosti došlo.

Obr. 7. Ukazatele klimatických a hydrologických podmínek v nádrži Slapy během 1961–2015: (a) časová řada průměrných ročních teplot vody v hladinové vrstvě s odlišeným obdobím 1987–2015, kdy byl prokázán rostoucí trend; (b) průměrný měsíční přítok (s vyznačením extrémních měsíců); (c) kumulativní distribuční funkce průtoku v obdobích 1961–1990 a 1991–2015
Fig. 7. Indicators of climatic and hydrological conditions in the Slapy reservoir during 1961–2015: (a) time series of average annual surface water temperatures with a distinguished period 1987–2015 when a growing trend has been proven; (b) average monthly inflow (with the indication of extreme months); (c) the cumulative distribution function of the flow in periods 1961–1990 and 1991–2015

Poděkování

Studie byla podpořena projektem Grantové agentury ČR č. 15-04034S: Odrážejí dlouhodobá data o zooplanktonu Slapské nádrže civilizační a/nebo klimatické změny v minulých 50 letech? Autoři děkují státnímu podniku Povodí Vltavy za poskytnutí provozních dat ze sledování jakosti vody a hydrologických ukazatelů, zejména pak pracovníkům vodohospodářského dispečinku za spolupráci při získávání provozních a hydrologických dat pro nádrže Vltavské kaskády z před-digitálního období.

 

Příspěvek byl publikován ve sborníku konference Vodní nádrže 2017, ISBN 978-80-905368-5-2.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie, Hydrochemie, radioekologie, mikrobiologie, hydrobiologie.

Souhrn

Odra River Alarm Modul (ORAM) bude součástí projektu NAVAROSO. V posledních dvaceti letech nejsou k dispozici žádné výsledky ze stopovacích pokusů české části řeky Odry. Z toho důvodu byly pro analýzu použity výsledky ze stopovacích pokusů na řece Svitavě. Tento článek je specificky zaměřen na analýzu pěti průnikových křivek. Nejlepší aproximace průnikové křivky ve všech pěti případech byla dána rovnicí (5) – Pearsonovým rozdělením III. typu. Počítá se s tím, že výsledky analýzy budou použity při tvorbě ORAM.

Úvod

Pro modelování šíření havarijního znečištění v tocích se obvykle používají 1D modely. Jako příklady možno uvést Rhine Alarm Model (RAM), Danube Basin Alarm Model (DBAM), Poplachový model Labe (ALAMO), v USA je to například model RiverSpill, v Rusku je možno jmenovat například model řeky Tura. Náš výzkumný ústav pracuje na projektu NAVAROSO. Jedná se o vývoj expertního informačního systému, jehož cílem je vytvoření a naplnění specializovaného databázového softwaru, umožňujícího rychlé poskytování křížově provázaných údajů o tocích, potenciálních znečišťovatelích a látkách, které mohou znečištění toků způsobit a tvorba verzí pro stacionární i mobilní zařízení (pro operační systémy Android, iOS a Windows Phone). Tato databáze bude doplněna modulem umožňujícím hrubý odhad šíření havarijního znečištění vodním tokem. Modul bude testován na řece Odře nad státní hranicí s Polskem pod názvem ORAM (Odra River Alarm Modul) a zaměří se jmenovitě na toky Odra, Olše, Ostravice, Opava a Lučina. Cílem tohoto článku je seznámit čtenáře s některými poznatky, které byly získány během přípravy tohoto modulu.

Metodika

Připravuje se modul umožňující odhady šíření havarijního znečištění v toku. V současné době je nedostatek podrobných údajů o vodních tocích, pro které má modul sloužit, proto se v první fázi modul omezí na metodu předběžných odhadů. Cílem je poskytovat správci toku, vodohospodářskému orgánu, hasičskému záchrannému sboru a dalším zainteresovaným složkám při řešení havarijních situací orientační informace o dobách doběhu čela mraku znečištění do jednotlivých profilů na toku. V případech, kdy bude k dispozici odhad množství uniklé znečišťující látky při okamžitém vnosu, umožní modul také odhad maximální koncentrace, která pravděpodobně bude dosažena ve zvoleném zájmovém profilu na toku. K předběžným odhadům dotokových dob budou použity empirické rovnice, které jsou výsledkem statistické analýzy velkého množství stopovacích pokusů uvedené v [1]. V budoucnu se počítá se zdokonalením tohoto modulu. To však předpokládá daleko vyšší nároky na přípravu vstupních dat týkajících se vodních toků (geometrie, hydrodynamika, …), dat pro modelování transportu látek (disperzní součinitele, konstanty kinetiky), apod. Rozsah podkladů potřebný pro takový model je uveden například v [2]. Současná příprava modulu se zaměřuje na tři na sebe navazující kroky. Prvním krokem je predikce dotokových dob, druhým predikce maximální koncentrace v zájmovém profilu a třetím krokem predikce rozdělení koncentrací během průchodu znečištění zájmovým profilem, jinými slovy predikce průnikové křivky v zájmovém profilu. Dotokové doby můžeme získat buď přímo měřením při stopovacích pokusech, nebo pomocí výpočtů. Výpočty mohou být buď hydrotechnické, nebo empirické. Empirické vzorce opírající se o hydrologické údaje a údaje ze stopovacích pokusů uvádí například Jobson [1]. Na dolním toku řeky Ostravice a v úseku Odry mezi ústím Ostravice a státní hranicí s Polskem lze dotokové doby odvodit z kontinuálního měření konduktivity a průtoků ve stanicích Slezská Ostrava a Bohumín a údajů o vypouštění slaných důlních vod. Problematika dotokových dob je poměrně rozsáhlá a není předmětem tohoto článku. Nejdůležitější dotokové doby jsou znázorněny na obr. 1. Dotoková doba je rozdíl mezi dvěma časy, kde t0 je čas okamžitého vnosu, tB je čas, ve kterém znečištění dorazí do zájmového profilu, tL je čas, ve kterém znečištění dosáhne 10 % maximální koncentrace v zájmovém profilu, tP je čas, ve kterém znečištění dosáhne maximální koncentrace v zájmovém profilu, tT je čas, ve kterém znečištění poklesne 10 % maximální koncentrace v zájmovém profilu, tE je čas ve kterém znečištění opustí zájmový profil a Cp je maximální koncentrace znečišťující látky dosažená během průchodu zájmovým profilem ve vzdálenosti x od místa vnosu. Zájmový profil je profil, ve kterém chceme znát maximální koncentraci. Protože časy tBtE je velice obtížné určit, používají se v praxi při analýze výsledků stopovacích pokusů časy, ve kterých koncentrace dosáhne 10 % z maximální koncentrace, tyto časy jsou označeny tLtT.

Obr. 1. Důležité dotokové doby
Fig. 1. Important travel times

Pro predikci maximální koncentrace v případě okamžitého vnosu je možno použít vzorec (1) uvedený v DBAM [3]:

kde Cpjemaximální koncentrace odpovídající vrcholu průnikové křivky ve vzdálenosti x od místa vnosu [g/m3],
Mhmotnost vnesené látky [g],
Qprůtok ve vzdálenosti x od místa vnosu [m3/s],
Uprůřezová rychlost [m/s],
koeficient podélné disperze [m2/s],
krychlostní konstanta 1. řádu charakterizující objemové změny sledované látky [1/s],
t  čas [s],
x  vzdálenost zájmového od místa vnosu [m].

 

Další možností je použití empirického vzorce (2). Vychází ze vzorce, který uvádí Jobson [1] a je upraven pro nekonzervativní látku.

kdeCpjemaximální koncentrace odpovídající vrcholu průnikové křivky ve vzdálenosti x od místa vnosu [g/m3],
Mhmotnost injektovaného stopovače [g],
Qprůtok ve vzdálenosti x od místa vnosu [m3/s],
Cupmaximální jednotková koncentrace ve vzdálenosti x od místa vnosu [1/s],
krychlostní konstanta 1. řádu charakterizující objemové změny sledované látky [1/hod].

 

Jednotková maximální koncentrace je definována jako 106 násobek maximální koncentrace při jednotkovém průtoku a jednotkové hmotnosti látky vnesené do toku [1]. Její závislost na dotokové době TP = tP – t0 může být vyjádřena empirickou rovnicí (3) uvedenou v [1]:

nebo rovnicí (4) rovněž uvedenou v [1]:

kdeTp = tP – t0jedotoková doba odpovídající vrcholu průnikové křivky ve vzdálenosti x od místa vnosu [hod],
Qprůtok ve vzdálenosti x od místa vnosu [m3/s],
Qadlouhodobý průměrný průtok ve vzdálenosti x od místa vnosu [m3/s].

 

V empirických rovnicích (2), (3) a (4) se uvádějí dotokové doby v hodinách, proto rychlostní konstanta 1. řádu charakterizující objemové změny musí mít v rovnici (2) rozměr 1/hod.

V případě odhadu maximální koncentrace pro konzervativní látku je rychlostní konstanta 1. řádu charakterizující objemové změny sledované látky rovna nule. Pro bezpečný odhad maximální koncentrace při havarijním úniku nekonzervativní látky je nutno zvážit, zda není vhodné položit rychlostní konstantu 1. řádu charakterizující objemové změny rovněž rovnu nule.

Máme-li stanovenu maximální koncentraci Cp v zájmovém profilu ve vzdálenosti x od místa vnosu, je možno přistoupit k třetímu kroku, a tím je predikce rozdělení koncentrací během průchodu havarijního znečištění zájmovým profilem. V rámci přípravy modulu bylo hledáno takové rozdělení, které co nejvíce odpovídá skutečným hodnotám naměřeným v toku. Byla k tomu použita konkrétní data ze stopovacích pokusů na řece Svitavě [4].

Výsledky a diskuse

K predikci maximální koncentrace, kterou lze očekávat během průchodu havarijního znečištění zájmovým profilem, lze použít rovnici (1) nebo rovnici (2). Obě rovnice mají určité nevýhody. Nevýhodou rovnice (1) je obtížnost správného odhadu koeficientu podélné disperze. V odborné literatuře je totiž doporučeno mnoho různých postupů k určení tohoto koeficientu a výsledky jsou v některých případech značně rozdílné. Na nevýhody rovnice (2) upozorňuje ve své diplomové práci Kůrková [5]. Protože v rovnici (2) není zahrnuta podélná disperzivita, mohou se v grafech projevit její změny, především pokud byly zkoušky prováděny na různých místech a při různých průtocích.

Obr. 2. Průniková křivka – Svitava PF1 – červen 2000
Fig. 2. Breakthroughcurve – Svitava PF1 – June 2000

Máme-li stanovenu maximální koncentraci Cp, v zájmovém profilu je možno přistoupit k třetímu kroku, a tím je predikce rozdělení koncentrací během průchodu havarijního znečištění zájmovým profilem. V povodí Odry nejsou v poslední době k dispozici žádné výsledky ze stopovacích pokusů, proto nezbylo, než se při přípravě modelu omezit na data získána odjinud. Různé varianty kroku tři byly ověřovány na konkrétních datech získaných stopovacími pokusy na řece Svitavě [4]. V práci [4] a v navazujících studiích byly průnikové křivky stopovače modelově aproximovány analytickým řešením, resp. za využití numerického modelu (MIKE11). V rámci přípravných studií projektu NAVAROSO byl proveden pokus provést aproximaci průnikové křivky stopovače pomocí Pearsonova rozdělení III. typu, které lze pro časy t > tB vyjádřit pomocí rovnice (5).

kdeCjekoncentrace v čase t [mg/m3],
Cp  koncentrace odpovídající vrcholu průnikové křivky [mg/m3],
t  čas [s],
tPčas, ve kterém znečištění dosáhne maximální koncentrace v zájmovém profilu [s],
konstanta odpovídající době mezi tP a časem dosažení těžiště plochy pod průnikovou křivkou [s],
akonstanta odpovídající době mezi tBtP [s],
tB  čas příchodu nejrychlejších částic znečištění do zájmového profilu [s].

 

V časech t rovných nebo menších než tB předpokládáme, že profil nebude havarijním znečištěním ovlivněn. V případě, že se znečišťující látka vyskytuje v toku běžně i před havárií bude nutno rovnici (5) ještě upravit i pro tuto variantu. V případě, že znečišťující látka, která unikla při havárii je nekonzervativní, lze do rovnice (5) zavést ještě rychlostní konstantu objemových změn nebo rovnici zachovat v původním stavu ve prospěch bezpečnosti odhadu. Pro jednotlivé profily na řece Svitavě je na obr. 26 provedeno porovnání naměřených hodnot s modelem využívajícím Pearsonovo rozdělení III. typu. Vyvstává zde otázka, proč hledat zvláštní funkci pro aproximaci průnikových křivek (Pearson III), když funkční závislost za daných, výše uvedených předpokladů udává rovnice práce (1). Jedná se o snahu vyhnout se obtížnému stanovování koeficientu podélné disperze na základě proměnlivých parametrů říčního koryta. Podobnou snahu můžeme vidět například i u tvůrců modelu Riverspiell [6], když zavedli novou metodu využívající implicitní korelaci mezi koeficientem podélné disperze a dotokovou dobou. Snaha vyhnout se přímé závislosti na proměnlivých parametrech koryta toku (průtočná plocha, šířka, hloubka) je patrná i u rovnice (1).

Obr. 3. Průniková křivka – Svitava PF2 – červen 2000
Fig. 3. Breakthroughcurve – Svitava PF2 – June 2000
Obr. 4. Průniková křivka – Svitava PF1 – srpen 2000
Fig. 4. Breakthroughcurve – Svitava PF1 – August 2000

Výsledky jsou shrnuty v tabulce 1. Koeficienty a a b v rovnici (5) byly získány metodou pokus omyl. Young a kol. [7] doporučili pro posuzování těsnosti mezi predikovanými a měřenými hodnotami vzorec pro výpočet koeficientu determinace. Pro naše potřeby byl použit ve formě rovnice (6).

kdeRtjekoeficient determinace [–],
Cii-tá hodnota měřené koncentrace [mg/m3],
CMi i-tá hodnota koncentrace modelu [mg/m3],
ppočet měření v časech t > tB [–].

 

Autor Šajer [8] zjistil, že u všech pěti analyzovaných průnikových křivek lze vzestupnou část průnikové křivky vyjádřit pomocí rovnice (7).

kdetječas [s].

 

V praxi se při vyhodnocování stopovacích pokusů zjišťuje čas tL, pro který lze rovnici (7) upravit na rovnici (8).

Vezmeme-li v úvahu data, která uvádí Jobson v příloze [1], pak poměr mezi dobou potřebnou pro dosažení maximální koncentrace Cp v zájmovém profilu, tj. (tP – t0), a dobou od vnosu po příchod do zájmového profilu, při kterém je dosažena koncentrace jedna desetina maximální koncentrace Cp v zájmovém profilu, tj. (tL – t0), bývá blízko pod místem injektáže vyšší, s rostoucí vzdáleností se však většinou ustálí zhruba v rozmezí 1,1 : 1 až 1,3 : 1. Vyskytují-li se v toku významné oblasti s pomalým prouděním (tzv. mrtvé zóny), pak je nutno počítat s vyššími hodnotami. Jako příklad je možno uvést poměr 1,68 : 1, který byl zjištěn u řeky Punkvy [9]. Uvedené poměry se týkají okamžitého vnosu konzervativní látky do toku.

Obr. 5. Průniková křivka – Svitava PF2 – srpen 2000
Fig. 5. Breakthroughcurve – Svitava PF2 – August 2000
Obr. 6. Průniková křivka – Svitava PF21 – srpen 2000
Fig. 6. Breakthroughcurve – Svitava PF21 – August 2000

Na základě uvedených výsledků budou do připravovaného modelu v povodí řeky Odry vloženy vstupní hodnoty tzv. defaulty, které bude možno na základě dalších zkušeností pro jednotlivé toky postupně upravovat.

Rovnice (1) až (5) je možno použít pouze v případě okamžitého vnosu znečišťující látky do toku. V praxi se často vyskytuje při haváriích kontinuální vnos s omezenou dobou trvání. V tom případě lze při modelování koncentrace v zájmovém profilu vycházet z rozdělení pro okamžitý vnos (například z rovnice (5)) a následně použít metodu superpozice.

Závěr

Protože v poslední době nejsou v povodí Odry k dispozici žádná data ze stopovacích pokusů, byla pro přípravu modelu šíření znečištění v tomto povodí využita data ze stopovacích pokusů, které byly realizovány na Svitavě v roce 2000. Výsledné průnikové křivky se nejlépe podařilo popsat pomocí Pearsonova rozdělení 3. typu. Vychází se z analýzy pouze pěti průnikových křivek, pro zobecnění by bylo vhodné toto ověřit na dalších výsledcích z jiných stopovacích pokusů. Do připravovaného modulu v povodí Odry budou vloženy defaulty vycházející z výše uvedených poznatků, které bude možno na základě dalších zkušeností pro jednotlivé toky postupně upravovat.

Poděkování

Tento příspěvek vznikl díky podpoře projektu č. TH02030142 NAVAROSO, pro který je poskytovatelem podpory Technologická agentura České republiky.

Posted by & filed under Aplikovaná ekologie.

Souhrn

V současné době je v kontextu rozvíjející se populace a probíhající klimatické změny stále více akcentována potřeba trvalého udržení množství a jakosti vody. Výzkumný projekt NAZV QJ1620040 byl zahájen v roce 2016 s cílem komplexně řešit možnosti snížení kontaminace povrchových vod jak z plošných, tak bodových zdrojů nerozpuštěnými látkami, dusíkem a fosforem v povodích vodních zdrojů. Na základě konzultací s podnikem Povodí Moravy, s. p., byla vybrána dvě modelová území v povodí Svratky: povodí Bílého potoka (u Poličky) a Kuřimky. V modelových povodích probíhá monitoring půd, sedimentů, kvality vody a hydrologických charakteristik a systematická terénní šetření. Výsledky za rok 2016 ukazují na rozdílnost obou modelových povodí jak v přírodních a zemědělských podmínkách, tak ohroženosti vodní erozí, rozsahem oblastí půd s nízkou retencí vody a živin. Rozdílná je také intenzita zatížení bodovými zdroji. Výstupy projektu budou dokončeny v roce 2018 a to ve formě jakostního modelu, metodiky Optimalizace ochrany vody a půdy v povodí vodních zdrojů a užitného vzoru zařízení pro eliminaci vstupu vybraných rizikových látek z malých vodních nádrží do vodních toků.

Úvod

Udržení jakosti a množství vody v zemědělské krajině a omezení dopadů extrémních srážko-odtokových situací patří mezi významné problémy, které jsou v současnosti stále více akcelerovány v důsledku probíhající klimatické změny a rozvoje potřeb lidské společnosti. Ochraně vody je v ČR věnována adekvátní legislativní opora i odborná pozornost. Přesto realizace účinných opatření, zejména na omezení plošného zemědělského znečištění, často naráží na překážky. Nové možnosti a přístupy může otevřít aplikace posledních poznatků vědy, multidisciplinární přístup a využití moderních technologií.

Hlavním cílem projektu QJ1620040 do konce období řešení (31. 12. 2018) je navrhnout komplexní postup pro snížení kontaminace povrchových vod jak z plošných (zejména zemědělských), tak bodových zdrojů nerozpuštěnými látkami, dusíkem a fosforem v povodích vodních zdrojů. Pro rok 2016 byl stanoven dílčí cíl Zpracovat charakteristiky zájmového území, jeho přírodních a antropických podmínek, shromáždit vstupní data a mapové podklady, připravit podklady pro analýzu retence vody v území, založit doplňující měření (hydrologická, lyzimetrická, pedologická).

Negativní dopady klimatické změny se na území České republiky začínají projevovat dvěma způsoby. Na jedné straně se zvyšuje výskyt a intenzita extrémních srážek a v jejich důsledku je půda poškozována vodní erozí. Produkty eroze následně zanášejí vodní toky a nádrže, snižují jejich jímací kapacitu a negativně ovlivňují i kvalitu vody. Z výsledků údajů sledovaných ČHMÚ a modelových výpočtů vyplývá, že na území České republiky lze rovněž v důsledku klimatických změn předpokládat častější výskyt sucha, a to nejen v důsledku nedostatku srážek, ale také kvůli postupnému nárůstu teploty vzduchu a zvyšování výparu [1]. Těmito jevy nebude dotčeno pouze množství vody, ale také její kvalita. Pokud nedojde k omezení produkce z bodových a plošných zdrojů znečištění, budou stoupat koncentrace živin a rizikových látek ve vodách. Omezení tohoto rizika je v současné době vnímáno mj. jako jeden z klíčových úkolů politiky ČR [2].

Vodní nádrže jsou systémy citlivé na nadbytek živin. Eutrofizace je v současnosti výrazný problém většiny větších nádrží, které mají povodí s antropogenním zatížením. Pro vodárenské nádrže je pak toto riziko ještě významnější. Je tedy třeba zabránit eutrofizaci těchto vodních nádrží, případně zmírnit její dopady, aby nebyl ohrožen odběr pitné vody. Bylo prokázáno, že rozvoj eutrofizace ovlivňuje především zatížení fosforem z bodových zdrojů (např. [3 a 4]). Redukce obsahu fosforu v biologických čistírnách odpadních vod prostřednictvím odstraňování fosforu do nově syntetizované biomasy obvykle nedostačuje k tomu, aby bylo dosaženo požadovaného snížení zbytkového znečištění v parametru Pcelk. Je proto třeba zavést čisticí operaci zaměřenou speciálně na fosfor. Ten může být z vody odstraněn biologicky nebo chemicky.

Mezi plošné zdroje potenciálního zemědělského znečištění povrchových vod řadíme plochy zemědělské půdy ležící bezprostředně při březích povrchových vodních toků a ploch, erozně ohrožené svahy orné půdy, lokality s výskytem půd s rizikem zrychlené infiltrace a vyplavování živin, včetně ploch orné půdy navazující na vybudované odvodňovací systémy. Kritické zdrojové plochy jsou obecně enklávy, kde se protínají zvýšené obsahy živin (N nebo P) v půdě s vysokým potenciálem tvorby či cesty rychlého povrchového či podpovrchového odtoku vody a jsou považovány za dominantní původce plošných zdrojů znečištění vod. V zahraničí jsou tyto lokality vymezovány řadou způsobů a přístupů, dnes převážně v GIS, založených na hodnocení odtokových linií či zón v kombinaci s plochami saturace [5, 6]. Kromě ploch s výskytem povrchového odtoku to mohou být dále půdy mělké, promyvné a/nebo odvodněné. Lokality s rizikem vyplavování živin z půdního profilu je možné vymezit překryvem půdních a geomorfologických charakteristik (analýza podle kódu BPEJ = bonitovaných půdně ekologických jednotek) s vrstvou staveb zemědělského odvodnění [7, 8]. Dusík a dusičnany jsou hlavními produkty plošného znečištění vod ze zemědělství v důsledku zrychleného vyplavování. Fučík a kol. [9] prokázali, že vyplavování dusíku ze zemědělských půd lze omezit cíleným zatravněním v oblastech s rizikem zrychlené infiltrace.

Ideálním nástrojem pro správu povodí z hlediska snížení živinového zatížení představují bilanční modely jakosti vod. Tyto nástroje mají potenciál upozornit na slabá místa v povodí, na které je třeba zaměřit pozornost a také najít skupinu nejefektivnějších opatření. V dnešní době pro účely modelování znečištění povrchových vod existuje řada nástrojů. Drtivá většina však pochází ze zahraničí a pro uplatnění v podmínkách České republiky naráží na problémy jako odlišnosti struktury vstupních dat či velikost zpracovávaného území (povodí). Státní podniky Povodí využívají Informační systém pro komplexní podporu procesu plánování v oblasti vod [10]. Cílem tohoto informačního systému bylo vyhodnotit možný efekt schváleného programu opatření navrženého v rámci plánů oblasti povodí. Ve výzkumu procesů v povodích se v poslední době často využívá model MIKE BASIN [11]. Jedná se o extenzi GIS systému ArcMap sloužící pro dynamické modelování bilance vody a koncentrace látek v systémech vodních toků. Tento kvazi-ustálený model proudění umožňuje schematizovat postup vlny v korytě. Schematizace kvality vody předpokládá advekční transport, přičemž lze také modelovat rozpad během transportu kinetikou prvního řádu. Z novějších tuzemských poznatků v oblasti aplikace matematických modelů pro optimalizaci návrhů opatření ke snížení eutrofizace vodních nádrží lze uvést například metodiku Hejzlara a kol. [12] či aplikaci simulačního modelu jakosti povrchových vod SIJAK [3].

S ohledem na dlouhodobý cíl projektu a v souladu s jeho metodickými principy byla vybrána dvě modelová území. Nejprve se počítalo se zaměřením výzkumu na povodí Bílého potoka, který je nejsevernějším přítokem Svratky a ovlivňuje mimo jiné i kvalitu vody ve vodní nádrži Vír. Podle Průvodního listu povrchových vod [13] je celkový stav tohoto vodního útvaru nevyhovující (ekologický stav = nevyhovující, chemický stav = potenciálně nevyhovující). Na základě předběžného průzkumu území a zvážení nutnosti zobecnění výsledků projektu v závěru řešení bylo rozhodnuto, že dalším modelovým územím bude povodí řeky Kuřimky. Kuřimka reprezentuje významně odlišné přírodní podmínky ve srovnání s Bílým potokem. Je přímým přítokem Brněnské vodní nádrže [14] a rovněž se jedná o vodní útvar s celkově nevyhovujícím stavem (ekologický stav = nevyhovující, chemický stav = vyhovující). Výběr modelových území byl konzultován se zástupci Povodí Moravy, s. p., kteří tuto volbu podpořili.

Materiál a metody

Předmětem výzkumu je identifikace a analýza bodových a plošných zdrojů znečištění v modelových dílčích povodích řeky Svratky a následně optimalizace návrhů opatření pro udržení či potenciální zlepšení kvality povrchové vody. Pro splnění cíle v roce 2016, kterým bylo charakterizovat zájmová povodí Bílého potoka a Kuřimky (obr. 12), byly využity následující podklady:

  • topografické mapy a ortofotomapy, DMT;
  • vodohospodářské mapy;
  • relevantní data ČHMÚ a Povodí Moravy, s. p.;
  • LPIS a mapy BPEJ;
  • databáze staveb odvodnění;
  • dokumentace stávajících pozemkových úprav, ÚSES a ÚP.

Vedle shromáždění a analýzy vstupních podkladů s využitím metod GIS proběhly v obou zájmových povodích cílené terénní průzkumy. Pro účely projektu byly jako hlavní parametry kvality vody vybrány obsahy celkového fosforu (Pcelk), celkového dusíku (Ncelk) a nerozpuštěných látek (NL). Vedle nich budou účelově sledovány další parametry s ohledem na specifika médií (např. přístupné formy živin či obsahy uhlíku v půdách) či specifika dílčího problémového okruhu (např. v rámci výzkumu účinnosti plovoucích ostrovů).

Obr. 1. Lokalizace zájmových povodí – Bílý potok
Fig. 1. Localization of studied catchments – Bílý potok

Projekt předpokládá využití hydrometeorologických měření Povodí Moravy, s. p., a výsledků jejich monitoringu jakosti vody. Tato data budou účelově doplněna daty ČHMÚ.

Dotazníkovým šetřením je zjišťováno:

  • způsoby využívání území, struktura plodin, způsoby zemědělského hospodaření, aplikace hnojiv;
  • intenzita produkce ryb v rybnících, s tím spojené doplňování živin;
  • účinnost stávajících ČOV a možnosti vybudování nových;
  • parametry ostatních bodových zdrojů znečištění (obce, průmysl, živočišná výroba).

Dále je prováděn cílený monitoring a průzkumy za účelem zpřesnění dostupných dat:

  • několikrát ročně odběry vzorků vody nad a pod potenciálními zdroji znečištění (ČOV, obce, rybníky aj.), stanovení obsahu P a N (v celkové a přístupné formě);
  • účelové měření hydrologických charakteristik;
  • odběry vzorků půdy (obr. 3) a sedimentů v erozně ohrožených lokalitách (v transektu od vrcholu svahu po úpatí a tok), stanovení obsahu P a N v celkové a přístupné formě;
  • odběry půdy a sedimentů přímo po erozní události, geometrické měření objemu ztráty půdy v důsledku erozní události (objemy rýh a sedimentačních kuželů).

Výsledky měření ztráty půdy vodní erozí a rozborů půdy, plavenin a sedimentů jsou porovnávány s výsledky matematických modelů dlouhodobé průměrné ztráty půdy vodní erozí (USLE – s vědomím rozdílnosti časového aspektu) a transportu látek (SDR, WaTEM/SEDEM).

Analýzou v prostředí GIS byly identifikovány oblasti s rizikem přímé kontaminace vodních útvarů (zorněné příbřežní zóny). Riziko vyplavování živin je dominantní pro infiltračně zranitelné oblasti, které byly identifikovány pomocí Syntetické mapy zranitelnosti povrchových vod a dokumentací odvodnění (staveb odvodnění). Výsledky GIS analýz se ověřují terénním šetřením a pedologickým průzkumem.

Obr. 2. Lokalizace zájmových povodí – Kuřimka
Fig. 2. Localization of studied catchments – Kuřimka

Na základě dostupných hydrologických dat, vlastních měření a charakteristik území byl analyzován současný stav potenciální retence vody v krajině a byly modelovány odtokové charakteristiky v dílčích subpovodích a celém zájmovém povodí. Modelování probíhá s využitím prostředí GIS a vhodných softwarových nástrojů (např. DesQ, HEC-HMS). Modelově bude následně posouzen vliv navržených opatření pro omezení plošného zemědělského znečištění na parametry extrémních odtoků a retenci vody v krajině. V případě potřeby budou rámcově navržena doplňující technická a přírodě blízká vodohospodářská opatření.

Jedním z dílčích cílů projektu je nalezení vhodného technického řešení pro snížení znečištění, odtékajícího z malých vodních nádrží. Jednat se bude o jednoduché zařízení, které lze osadit do vypouštěcích objektů – tzv. plovoucí ostrov. Zařízení je v současnosti testováno v laboratořích VUT v Brně (obr. 4) a byl založen poloprovozní pokus na rybníku v Oldřiši (povodí Bílého potoka).

Předmětem zkoumání v rámci řešeného projektu budou veškeré zdroje mající vliv na množství řešených látek ve vodních tocích. Výsledky průzkumů a výzkumu budou zpracovány v prostředí GIS a vloženy do bilančního modelu P a N v toku. Jako modelovací nástroj bude využit MIKE BASIN© DHI. Pomocí modelu bude vyhodnocen současný stav kontaminace povodí a podíl jednotlivých zdrojů a bude také simulována synergická účinnost opatření jak na bodových, tak na plošných zdrojích znečištění. Model pracuje mj. i s vlivem samočisticí schopnosti vodních toků.

Tabulka 1. Charakteristika klimatických regionů
Table 1. Characteristic of climatic regions

Návrh opatření na plošných zemědělských zdrojích (s ohledem na všechny cesty transportu kontaminantů) v prostředí GIS bude zahrnovat různé způsoby hospodaření, organizační, agrotechnická i technická opatření. Při tom budou zohledněny podmínky a limity zemědělské výroby, charakter krajiny, její ekologická stabilita a estetika. Opatření biotechnického charakteru budou navrhována v návaznosti na územní systémy ekologické stability a s využitím metod krajinného plánování.

Dosažené poznatky za celý projekt budou zobecněny a syntetizovány ve formě výstupů, kterými budou odborné články, metodika, soubor map a užitný vzor.

Výsledky

Charakteristika zájmových povodí

Bílý potok pramení východně od obce Pomezí, která se nachází v těsném sousedství města Poličky. V Poličce se do něj vlévají od jihu Modřecký a Janský potok. Nejdelším přítokem Bílého potoka je Černý potok, který pramení v k. ú. Borová a soutok se nachází v obci Kamenec u Poličky. Z Kamence pokračuje Bílý potok jihozápadním směrem a sbírá vodu z dalších přítoků z obou stran. Z významných to jsou postupně Žlebský potok, Šibeniční potok a Korouhevský potok. Bílý potok ústí do řeky Svratky v obci Lačnov a plocha povodí k tomuto uzávěru činí 100,5 ha. V povodí Bílého potoka se nachází mnoho vodních nádrží různého účelu – rybníky, koupaliště, záchytné a sedimentační nádrže.

Obr. 3. Odběr smíšených půdních vzorků v lokalitě transektu K1 v povodí Kuřimky
Fig. 3. Taking of mixed soil samples in transect K1 in the Kuřimka catchment

Kuřimka pramení v lesích pod vrcholem Babí lom. Jejím prvním významnějším pravostranným přítokem je potok Lipůvka. V Kuřimi se do ní vlévá Podlesní a Luční potok a další menší lokální vodoteče. Na okraji Kuřimi na Lučním potoce se nachází malá vodní nádrž, která slouží pro rekreaci, jako koupaliště. V k. ú. Moravské Knínice přitéká z levé strany Batelovský potok, na kterém se nachází čtyři menší rybníky. Dále po toku následují dva pravostranné přítoky z polí a jeden z obce Chudčice. Kuřimka se vlévá do Svratky v k. ú. města Brna, a to přímo do horní části Brněnské nádrže. Nad ústím byla vybudovaná malá sedimentační nádrž, která tvoří uzávěrový profil zájmového povodí (plocha je 49 ha).

V povodí Bílého potoka se setkávají dva klimatické regiony – 7 a 8. Jedná se tedy o chladnější a vlhčí území než povodí Kuřimky, které se rozkládá převážně v klimatickém regionu 3 a částečně 5. Základní charakteristiky klimatických regionů podle Novotného, Vopravila a kol. [15] uvádí tabulka 1.

Z geomorfologického hlediska patří povodí Bílého potoka do provincie Česká vysočina a zasahuje do dvou rozdílných subprovincií. Severovýchodní část spadá do subprovincie České tabule, konkrétněji do Svitavské pahorkatiny. Jihozápadní část povodí se rozkládá na Hornosvratecké vrchovině, která patří již do Česko-moravské subprovincie. Pro reliéf Svitavské pahorkatiny jsou charakteristické ploché nebo jemně modelované pozvolné svahy a široká údolí vodních toků. Reliéf povodí v Hornosvratecké vrchovině se vyznačuje vyšší svažitostí a ostřejšími zářezy údolnic a vodotečí. Vrcholové a silně svažité partie povodí jsou zalesněny. Nejnižším bodem povodí je uzávěrový profil s nadmořskou výškou 511 m, nejvyšším pak vrch Žižkov 753 m n. m. Průměrná nadmořská výška činí 632 m.

Povodí Kuřimky se řadí do provincie Česká vysočina, Česko-moravské subprovincie a převážně se rozkládá v Brněnské vrchovině. Konkrétněji zasahuje do čtyř nižších geomorfologických jednotek, a sice Křižanovské vrchoviny, Boskovické brázdy, Bobravské vrchoviny a Drahanské vrchoviny. Reliéf povodí tvoří dlouhé svahy, rozčleněné lokálními údolnicemi a údolími vodních toků. Výrazněji svažité části povodí jsou pokryty lesy. Katastrální území Moravské Knínice protíná v přibližně severo-jižním směru nesouvislé lavicovité těleso staré dálnice, která nebyla nikdy dokončena, a v současnosti je buď využívána jako zemědělská půda, nebo je porostlá přirozeným náletem bylin a dřevin. Průměrná nadmořská výška povodí je 398 m a pohybuje se od 233 m (uzávěrový profil) po 562 m (Babí lom).

Obr. 4. Laboratorní pokusy pro stanovení účinnosti kořenového systému rostlin na zlepšení jakosti vody
Fig. 4. Laboratorial experiments for evaluation of efficiency of plants root system in water quality improvement

Povodí Bílého potoka zasahuje do dvou rozdílných geologických formací. Pro Českou křídovou pánev jsou jako podloží charakteristické opuky, tzn., že se zde střídají slínovce a vápnito-jílovité pískovce a na nich se vyvinuly kambizemě modální. V oblasti krystalinika se jako podloží střídají převážně pararuly, diority a granodiority. Také zde převažují kambizemě modální, ale ve vyšších polohách přecházejí v dystrickou varietu. Podél Bílého potoka se vyvinuly fluvizemě modální až glejové na smíšených nivních sedimentech. Glejové půdy se vyskytují v údolích menších toků. V lokálních depresích na svahových sedimentech vznikly pseudogleje modální a kambizemě oglejené. Zrnitostní složení půd je převážně střední (hlinité) až lehčí střední (písčito-hlinité).

Povodí Kuřimky je tvořeno brněnským masívem, pro který je charakteristický pestrý výskyt hornin: granity, granodiority, lokálně vápence, slepence, brekcie a droby. Ve svahových polohách na uvedených horninách se nacházejí především kambizemě modální, doprovázené pararendzinami a pseudoglejemi. V údolních polohách a na plošinách jsou podložní horniny překryty vrstvou spraší a sprašových hlín. Ty představují matečný substrát pro převládající půdní typy v území, kterými jsou hnědozemě modální a luvizemě modální (včetně oglejených variet). Lokálně se na spraších vyvinuly i černozemě, které jsou zde však degradované. Údolí vodních toků jsou vyplněna smíšenými sedimenty a na ně navazuje výskyt různých hydromorfních půd jako fluvizemě, gleje a černice. Zrnitostně se jedná převážně o kvalitní hlinité středně těžké půdy.

Rozdíly v druzích pozemků v zájmových povodích dokumentuje tabulka 2. V povodí Bílého potoka je vyšší podíl orné půdy než v povodí Kuřimky, což je dáno vysokým zorněním severovýchodní části povodí v oblasti České tabule.

Bodové zdroje znečištění

Bodové zdroje představují zásadní kategorii pro velikost zatížení toků Pcelk. Pod tuto kategorii řadíme veškeré komunální zdroje (bez ohledu na způsob vypouštění, tzn. i ze septiků s trativody apod.) a průmyslové zdroje. Analýzu bodových zdrojů znečištění a tvorbu jakostního modelu pro účely výzkumného projektu garantuje firma AQUATIS, a. s.

Byl proveden podrobný průzkum toků v obcích, které se nachází v obou zájmových územích. Došlo k detailnímu zmapování všech výustí, které vedou do vodního toku. Dále byly zjišťovány údaje od místních obyvatel, což posloužilo k upřesnění některých popisů výustí. Z vybraných výustí byly odebrány vzorky, které Vodohospodářská laboratoř Povodí Moravy, s. p., analyzovala na následující parametry: BSK5; CHSKCr; NLs; N-NH4; P-PO4; Pcelk a Ncelk. Byly také odebrány vzorky z toku, které pomohly lépe lokalizovat a kvantifikovat zdroje znečištění. Monitorovací lokality v povodí Bílého potoka prezentuje obr. 5.

Obr. 5. Situace bodových zdrojů a monitorovacích lokalit v povodí Bílého potoka
Fig. 5. Situation of point sources and monitored localities in the Bílý potok catchment

Zástavba v povodí Bílého potoka je většinou roztříštěná, sestávající z jednotlivých volně stojících domů. V neodkanalizovaných obcích není vybudována ani dešťová kanalizace (až na poměrně krátké úseky v některých obcích). V těchto obcích je pak převládající způsob likvidace odpadních vod řešen formou septiků s trativody (obr. 6). Město Polička má vybudovanou částečně splaškovou a částečně jednotnou kanalizaci. Odpadní vody z těchto dvou sídelních útvarů jsou likvidovány na ČOV Polička. Na tuto čistírnu je napojeno 95 % obyvatel města Poličky a téměř celé Pomezí. Odlehčování vody z této ČOV má zásadní podíl na znečištění Bílého potoka.

Dalším výrazným zdrojem znečištění Bílého potoka jsou vody přitékající z dočišťovacích rybníků od firmy ZŘUD Masokombinát, a. s., které se vlévají do Černého potoka v obci Sádek. Tento jev byl v době pochůzky (20. 9. 2016) patrný pouhým okem, kdy do čiré vody Černého potoka natékala šedo-bíle kalná voda z přítoku od rybníků. Vysoké zatížení rybníků je dáno také praxí ČOV masokombinátu vypouštět do těchto nádrží čistírenský kal produkovaný čistírnou. Na tuto nezákonnou činnost byl upozorněn správce povodí, který předal věc k řešení ČIŽP.

Tabulka 2. Druhy pozemků v zájmových povodích
Table 2. Land use in studied catchments

Obce v povodí Kuřimky jsou (až na obec Svinošice) odkanalizovány do jiného povodí, na ČOV Modřice a Veverská Bítýška. Nejvýznamnějším producentem odpadních vod je v tomto zájmovém území město Kuřim. Přehled způsobů likvidace odpadních vod uvádí obr. 7.

Plošné zdroje znečištění

Na základě analýzy erozní ohroženosti zájmových území bylo zjištěno, že průměrná dlouhodobá ztráta půdy vodní erozí je v povodí Kuřimky (G = 11,15 t∙ha-1∙rok-1) výrazně vyšší než v povodí Bílého potoka (G = 4,05 t∙ha-1∙rok-1). Důvodem je synergické působení více příčinných faktorů. V povodí Kuřimky jsou jako orná půda intenzivně využívány dlouhé svahy s průměrným sklonem nad 7°. Navíc se zde vyskytují půdy s vyšším rizikem erodovatelnosti (vyšším faktorem K). V povodí Bílého potoka je průměrná svažitost celkově nižší a strmé svahy jsou v současné době většinou zatravněny.

Koncem července 2016 proběhly v povodí Bílého potoka výrazné bouřky. Jejich účinek, při kterém došlo k vytvoření erozních rýh a transportu půdních částic (obr. 8), byl zaznamenán pouze na půdním bloku v k. ú. Oldřiš, kde byly pěstovány brambory a řádky vedly po spádnici. Výsledky analýzy vzorků půdy a sedimentů ukazují na určitou tendenci ochuzování půdy ve vrcholových partiích o živiny a jejich akumulaci v úpatí. Tento závěr je třeba ještě potvrdit na základě opakování odběrů a analýz.

Byla vyčíslena plocha zemědělské půdy v příbřežních pásmech podél vodních toků a ploch (tabulka 3), a to ve čtyřech kategoriích: ve vzdálenosti do 5, 25, 50 a 100 m od břehové čáry. Z uvedené tabulky vyplývá, že v povodí Kuřimky sahají bloky orné půdy častěji blízko k vodním útvarům. Z celkové výměry orné půdy v povodí Kuřimky (1 600 ha) se 0,2 % vyskytuje ve vzdálenosti menší než 5 m od břehů a 3,4 % ve vzdálenosti do 25 m. V povodí Bílého potoka je jako orná půda využíváno pouze 0,03 % půdy v pásmu do 5 m a 0,6 % půdy ve vzdálenosti do 25 m.

Obr. 6. Způsob likvidace odpadních vod v povodí Bílého potoka
Fig. 6. Way of sewage water disposal in the Bílý potok catchment

V povodí Bílého potoka zabírají půdy zařazené do rizikových kategorií infiltrační zranitelnosti (1 = velmi vysoká, 2 = vysoká) 4 370,5 ha, což je 43,5 % z plochy povodí (tabulka 4). V povodí Kuřimky je to potom 284 ha, což je pouze 5,8 % z plochy povodí. Riziko vyplavování živin je tedy plošně potenciálně rozsáhlejší v povodí Bílého potoka, které se také vyznačuje větším zastoupením drenážních systémů. Stavby odvodnění zaujímají v povodí Bílého potoka plochu 1 642 ha (16,34 % z plochy povodí), v povodí Kuřimky potom 352,6 ha (7,2 % z plochy povodí).

Obr. 7. Způsob likvidace odpadních vod v povodí Kuřimky
Fig. 7. Way of sewage water disposal in the Kuřimka catchment

Retence vody v krajině

Ze základní analýzy retence vody v krajině, uskutečněné firmou Agroprojekt PSO, s. r. o., lze vybrat následující závěry:

  • Současná retence je v povodí Bílého potoka ovlivněna pouze nádržemi v Poličce a do určité míry i soustavami nádrží v k. ú. Polička a Jedlová u Poličky. Ostatní nádrže nemají významný vliv, a to buď z důvodu jejich malé velikosti, nebo z důvodu jiného účelu, než je retence (rybochovné nádrže s malým retenčním prostorem).
  • V povodí Kuřimky je pouze jedna nádrž s významnějším retenčním účinkem a to nad Kuřimí.
  • V povodí Bílého potoka je v územních plánech (ÚP) navržena celá řada retenčních opatření, některá jsou již ve výstavbě (např. v k. ú. Korouhev – obr. 9).
  • V povodí Kuřimky jsou v ÚP navrženy dva poldry v bezprostřední blízkosti města. Jejich parametry jsou orientačně dány generelem.
  • Návrh retenčních nádrží v pozemkových úpravách není, a to ani v již realizovaných.
Obr. 8. Následky erozní události v povodí Bílého potoka
Fig. 8. Effect of erosion event in the Bílý potok catchment

V rámci projektu bude v další fázi rovněž prověřena retenční účinnost navržených protierozních opatření. Určité vymezení opět poskytují ÚP, kde jsou definovány lokality s ohrožením vodní erozí. Návrh optimalizovaných opatření ochrany půdy a vody a posouzení jejich účinnosti bude řešen v další fázi projektu.

Opatření ochrany půdy a vody

Pozemkové úpravy

Analýza stavu pozemkových úprav byla provedena pro katastrální území (k. ú.) vymezená povodími jednotlivých toků. V povodí Kuřimky se nachází pět katastrálních území s ukončenou komplexní pozemkovou úpravou (KoPÚ) a jedno se zahájenou. V povodí Bílého potoka KoPÚ v podstatě neprobíhají.

Obr. 9. Retenční nádrž v k. ú. Korouhev
Fig. 9. Retention reservoir in Korouhev

Z pohledu návrhu určitých opatření, která by potenciálně mohla mít vliv na zlepšení kvality vody (protierozní a vodohospodářská opatření), je možné uvést, že v rámci plánů společných zařízení (PSZ) bylo v povodí Kuřimky navrženo velmi málo a navíc realizace PSZ silně vázne. V k. ú. Moravské Knínice je v PSZ navrženo pět protierozních mezí s travnatým pásem šířky 4 m o celkové výměře cca 0,73 ha. Dále je v tomto k. ú. navržena jedna zatravněná údolnice. V k. ú. Chudčice je navrženo zvýšení podílu trvalých travních porostů (TTP) a zalesnění o celkové výměře cca 21,2 ha. Jedná se o zatravněnou údolnici v lokalitě U Dubu, dále o zatravnění v jihozápadní části území bezprostředně nad obcí. Součástí návrhu jsou dvě sedimentační jímky, které určitým způsobem omezují přísun splavenin do povrchových toků. V k. ú. Kníničky byla navržena liniová zeleň podle polních cest, dále plošná výsadba na povrchu rekultivované skládky a mokřad. Z protierozních opatření je možné zmínit převedení části pozemků do TTP.

Tabulka 3. Podíl zemědělské půdy v příbřežních pásmech vodních útvarů
Table 3. Rate of agricultural land in riparian zones of water bodies

Pro potřeby řešení projektu je skutečnost, že KoPÚ neproběhly v převážné části povodí přínosná, neboť je tak možné jako jeden z výsledků doporučit vhodná opatření, která mohou pozitivně působit na zvýšení kvality povrchové vody a retence vody v řešeném území. Rovněž je v rámci řešení projektu otevřen prostor připravit návrh opatření k omezení degradace zemědělských půd a transportu živin a splavenin do vodních toků.

Opatření na vodních nádržích

Vliv plovoucích ostrovů osazených rostlinami na jakost vody je zkoumán ve speciálních korytech (lyzimetrech) v laboratoři VUT v Brně. První výsledky (tabulka 5) ukazují na výrazně lepší účinnosti, zejména u znečištění N-NH4+. Přestože prostor pod plovoucím ostrovem by měl vykazovat anaerobní prostředí, doprovázené nižší účinností odstranění amoniakálního dusíku, naše výstupy ukazují na naopak silnou nitrifikační schopnost ve srovnání s vodou, která je vystavena volné vodní hladině (doprovázeno vlivem slunečního záření, přestupem kyslíku hladinou apod.). Testovací lyzimetr, který je vystavený stojící vodě, vykazuje již po sedmidenní expozici účinnost 86 %. Hodnotu je nutno brát jako specifickou pro dané počáteční a okrajové podmínky, zejména s ohledem na absenci průtočného prostředí.

Tabulka 4. Zařazení půd do kategorií infiltrační zranitelnosti
Table 4. Soil classification according to categories of infiltration vulnerability

U parametru CHSK nevykazují výsledky zásadních rozdílů, nicméně lze očekávat, že právě v případě uplatnění proudění (až bude osazeno před vypouštěcím objektem) bude docházet k účinné filtraci kořenovým systémem, což s největší pravděpodobností bude mít vliv na zachycení nerozpuštěných látek, které z větší části vytváří znečištění CHSK.

Vítaným výsledkem je vysoká účinnost v odstranění celkového fosforu (Pcelk). V případě lyzimetru s umístěným plovoucím ostrovem se dosahuje po měsíční expozici až 50 % odstranění. Tento výsledek opět bude v reálném provozu ovlivněn řadou vnějších vlivů a vstupujících faktorů.

Obr. 10. Vizualizace budoucího užitného vzoru
Fig. 10. Visualization of future utility model

V současné době probíhá na výzkumném pozemku testování celkem 14 ks plovoucích ostrovů (půdorysná velikost 0,6 × 0,6 m). Pro toto nové zařízení je rozpracována přihláška užitného vzoru, založená na uspořádání plovoucího ostrova v kombinaci s vypouštěcím (požerákovým) objektem, viz obr. 10. Instalace tohoto technického řešení byla zahájena na malé vodní nádrži v povodí Bílého potoka a započne testování v poloprovozních podmínkách.

Tabulka 5. Účinnost odstranění znečištění u vybraných parametrů (%)
Table 5. Efficiency of pollution removal in chosen parameters (%)

Závěr

Byla shromážděna vstupní data a mapové podklady k vybraným modelovým povodím. Na jejich základě a výsledků rekognoskací terénu byla vypracovaná charakteristika území. V povodích byly zahájeny monitorovací kampaně zaměřené na obsahy sledovaných živin v půdách, sedimentech a vodách. Byla zjištěna a zdokumentována rozdílnost přírodních podmínek a charakteristik bodových a plošných zdrojů znečištění v obou zájmových povodích a tím potvrzena vhodnost vybraných území pro následné zobecnění dosažených poznatků.

Originalita výzkumného projektu spočívá v komplexním pojetí ochrany půdy a vody jako vzájemně se ovlivňujících médií, v šíři ukazatelů (N, P, nerozp. látky) a dále v kvantifikaci časoprostorové dynamiky všech jejich relevantních vstupů. Výstupy projektu poskytnou uživatelům podrobné informace o stavu a proměnlivosti plošného a bodového znečištění v zájmových subpovodích řeky Svratky. Dosažené poznatky budou zobecněny pro podmínky ČR a na základě optimalizačního matematického modelu bude vypracován variantní návrh opatření tak, aby jeho zásady mohly být účinně prosazovány v plánech povodí, pozemkových úpravách, plánovací dokumentaci. Výstup projektu také vytyčí směry, konkrétní nástroje a případně potřebné legislativní změny pro dosažení zlepšení kvality povrchových vod v povodích s ohledem na trvale udržitelné zemědělské hospodaření a tvorbu a ochranu krajiny.

Poděkování

Příspěvek byl vytvořen díky podpoře MZe ČR v rámci projektu NAZV QJ1620040 a MZE RO0217. Děkujeme Povodí Moravy, s. p., za poskytnutí dat o jakosti vody z pravidelného monitoringu, údajů z limnigrafů a podkladové GIS vrstvy s lokalizací evidovaných výustí.

 

Příspěvek byl publikován ve sborníku konference Vodní nádrže 2017, ISBN 978-80-905368-5-2.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

Cílem příspěvku je přednést výsledky studie, která měla za úkol posouzení účinnosti funkčních objemů nádrže Vír I na aktualizovaná vstupní data. Studie byla zaměřena na přepočet zásobního objemu, zabezpečenosti nalepšeného odtoku vody z nádrže a na posouzení ochranného objemu nádrže. Řešení zásobního objemu nádrže bylo provedeno pomocí reálných průtokových řad maximální dostupné délky měření a umělých průtokových řad. Přepočet ochranné funkce nádrže byl proveden pro teoretické povodňové vlny odvozené klasickou metodou a pomocí metody podmíněné pravděpodobnosti. Zadání vycházelo z požadavku aktualizace výpočtu uvedených veličin s ohledem na prodloužení délky měřených vstupních hydrologických podkladů, zejména pak s přihlédnutím na sucho z roku 2015 a extrémní povodně posledních let.

Úvod

Poslední roky ukazují, že problém sucha se výrazně týká i některých regionů České republiky. V minulosti se hojně řešila problematika povodní a protipovodňové ochrany. Opačný extrém byl v pozadí. Dnes je však sucho stejně vážným tématem stejně jako v minulosti povodně. Poslední roky patří mezi nejteplejší v celé historii meteorologických pozorování. Na mnoha místech ČR byly pozorovány výrazné poklesy hladiny vodních toků. Na významných tocích se opětovně objevily hladové kameny, jedny z nejstarších informátorů o suchých obdobích v českých zemích. Zásoby podzemních vod byly a stále jsou pod dlouhodobými normály. Některé vodní nádrže musely kvůli problémům s nedostatkem vody přistoupit k mimořádným manipulacím. Nezapomínejme však, že možnost povodňového nebezpečí je stále přítomná, a je jí třeba věnovat pozornost. Proto úlohy spojené s přehodnocením funkčních objemů nádrží z pohledu aktuálních hydrologických problémů jsou vysoce aktuální. Počítá s ním i vládní dokument Strategie přizpůsobení se změně klimatu v podmínkách ČR [1], který si problematiku posouzení funkčních objemů stávajících nádrží vytyčil jako jeden z mnoha cílů adaptačních opatření v boji proti změně klimatu.

Předmětem příspěvku je prezentace výsledků studie, která měla za úkol přepočet účinností funkčních objemů nádrže Vír I. Výpočty byly zaměřeny především na výpočet nalepšeného odtoku vody z nádrže ze stávajícího zásobního objemu nádrže při zadané zabezpečenosti odtoku a na posouzení ochranného účinku nádrže. Zadání vychází z požadavku podniku Povodí Moravy, s. p., na aktualizaci výpočtů uvedených veličin s ohledem na prodloužení délky měřených vstupních hydrologických podkladů. Přesněji aktualizaci řady průměrných měsíčních průtoků, tak aby zahrnovala suché epizody z devadesátých let minulého století, z roku 2014 a především z roku 2015. Dále aktualizaci hydrogramů povodní, ve kterých jsou zahrnuty nedávné extrémní povodňové události z roku 1997 a následujících let. Hydrologické podklady poskytl ČHMÚ, pobočka Brno.

Metodika

Vodohospodářské řešení zásobní funkce nádrže

Výpočet zásobní funkce nádrže byl proveden pomocí programu UNCERESER-VOIR [2]. Základem programu je simulační model chování nádrže, který popsal Starý, viz [3]. Algoritmus softwaru vychází z upravené základní rovnice nádrže v součtovém tvaru, která je omezena podmínkou typu nerovnosti. Výpočet zabezpečenosti je proveden podle klasického vztahu Čegodajeva, viz [3], a normy ČSN 75 2405 [4], kdy je stanovena zabezpečenost podle trvání PT a množství nedodané vody PD. Simulační model nádrže do výpočtů zahrnuje i ztráty vody z nádrže. Ztráty jsou uvedeny ve formě ztráty vody výparem z vodní hladiny a průsakem tělesa hráze. Ztráty jsou řešeny iterační metodou.

Obr. 1. Vztah mezi zabezpečeností odtoku vody z nádrže a hodnotou nalepšeného odtoku vody z nádrže – reálná průtoková řada
Fig. 1. Relation between reliability of reservoir outflow and total water outflow – historical flow series

Vzhledem k významu vodního díla Vír I bylo provedeno i řešení pomocí umělých průtokových řad. K sestrojení umělých průtokových řad byl použit program LRM soft [5]. Algoritmus generátoru vychází ze standardního postupu generování umělých průtokových řad, který popsal Starý, viz [6]. Řídicí rovnice generátoru včetně principu jejich použití dále popsal Kos, viz [7].

Vodohospodářské řešení ochranné funkce nádrže

Proces transformace povodňové vlny nádrží byl simulován pomocí programu HYDROG [8]. Pro transformaci povodně (řešení základní rovnice nádrže v diferenciálním tvaru) je v programu použita explicitní diferenční metoda Runge-Kutta 4. řádu. Metoda umožňuje provádět diskrétní bodovou simulaci spojitého procesu.

Praktická aplikace

Základní hydrologické údaje o povodí nad nádrží. Nádrž je vybudována v povodí řeky Svratky a řeka Svratka je také hlavním přítokem vody do nádrže. Plocha povodí nad nádrží je přibližně 410,35 km2. Průměrný dlouhodobý přítok vody do nádrže je Qa = 3,607 m3∙s-1. Ekologický průtok tvořící hranici sucha je Q355 a odpovídá průtoku 0,48 m3∙s-1. Časová řada průměrných měsíčních průtoků byla použita z měření ve vodoměrném profilu Dalečín, který se nachází bezprostředně nad nádrží. Průměrná hodnota měřeného výparu z vodní hladiny odpovídá hodnotě Ea = 613 mm/rok.

Těleso hráze nádrže Vír I je betonové tížné složené z 26 bloků. Délka hráze v koruně hráze je 390 m. Celková výška hráze je 67,3 m. Šířka hráze v koruně je 9 m. Dno údolí u hráze je 404,24 m n. m. a kóta koruny hráze je 470,45 m n. m. Výpustná a odběrná zařízení jsou tvořena 2× spodní výpustí DN 1 800 mm a jednou asanační výpustí DN 200 mm. Bezpečnostní přeliv je konstrukce korunové nehrazené o celkové délce 60,5 m a maximální kapacitě 180,5 m3∙s-1 při hladině 468,45 m n. m. Nádrž slouží také k elektrárenským účelům. Na pravé straně hráze je vybudována vodní elektrárna s dvěma turbínami o hltnosti 2 × 12 m3∙s-1. Minimální požadovaný odtok vody z nádrže je MQ = 0,530 m3∙s-1. Neškodný průtok je QNE = 55 m3∙s-1. Celkový objem nádrže je V = 56,193 mil. m3. Prostor stálého nadržení je VS = 3,800 mil. m3. Zásobní objem nádrže je VZ = 44,056 mil. m3. Ochranný objem nádrže je VR = 8,337 mil. m3. Celkový rovnoměrný odběr vody z nádrže Vír I je stanoven podle manipulačního řádu [9] na hodnoty nalepšeného odtoku O= 2,53 m3∙s-1. Nalepšený odtok je rozdělen na dílčí odběry a minimální odtok do toku MQ. Odběr z nádrže pro oblast Žďár nad Sázavou je QŽĎÁR = 0,2 m3∙s-1. Odběr pro Vírský oblastní vodovod včetně odběru vody pro Brno a jeho okolí je QVOV = 1,8 m3∙s-1. Všechny uvedené parametry vychází z platného manipulačního řádu k vodnímu dílu [9].

Vodohospodářské řešení zásobní funkce nádrže

Výpočet byl proveden pro vyhodnocení zabezpečenosti odtoku vody z nádrže PT a PD. Vstupní hodnoty pro výpočet zásobního objemu nádrže tvořila časová řada průměrných měsíčních průtoků měřených ve vodoměrném profilu Dalečín. Délka hydrologické řady je 65 let za období měření 1950 až 2015. Vzhledem k účelu nádrže byla ve výpočtech použita i data z generátorů umělých průtokových řad. Pro tyto účely byl vybrán a použit lineární regresní model s délkou regresní závislosti 4 a celkovou délkou generované umělé průtokové řady 10 000 let. Zásobní objem nádrže byl počítán s uvažováním ztrát vody z nádrže. Úloha byla řešena pro hodnotu zásobního objemu nádrže daného v [9]. Kdy hodnota OP byla postupně zvyšována a pro volené OP byly vždy dopočítávány hodnoty zabezpečeností PT a PD. Výsledky byly porovnány ze dvou pohledů. První byla změna PT při uvažování OP = 2,53 m3∙s-1 daného v [9]. Druhý pohled byl ve změně OP při uvažování zabezpečenosti PT = 99,5 % dané v [4] a [9].

Obr. 2. Vztah mezi zabezpečeností odtoku vody z nádrže a hodnotou nalepšeného odtoku vody z nádrže – umělá průtoková řada
Fig. 2. Relation between reliability of reservoir outflow and total water outflow – artificial flow series

Vodohospodářské řešení ochranné funkce nádrže

Cílem řešení bylo posoudit, zda a jakým způsobem nádrž převede aktualizované povodňové vlny PV100, návrhovou PV1000 a kontrolní PV10000. Přitom povodňové vlny byly aktualizované ČHMÚ v roce 2008 [10]. Podklady, ze kterých byly povodňové vlny zkonstruované, zahrnovaly i extrémní historické povodně z posledních let z konce minulého století a ze začátku současného století.

Povodně byly odvozeny jednak klasickým způsobem a jednak pomocí podmíněných pravděpodobností s 30% podmíněnou pravděpodobností překročení objemu povodňové vlny, v tabulkách uvedeno pod zkratkou PP. Za simulovaného průchodu povodně byl sledován transformační účinek nádrže a byl odečten vždy kulminační odtok vody z nádrže Omax, který byl porovnán s hodnotou neškodného odtoku vody z nádrže ONE = 55 m3∙s-1. Dále byla odečtena kóta maximální hladiny v nádrži Hmax, která byla následně porovnána s mezní bezpečnou hladinou MBH stanovenou pro nádrž Vír I na kótě 470,45 m n. m. Při výpočtech byly testovány dva vybrané způsoby řízení odtoku vody z nádrže. První způsob neumožňuje provést před nástupem povodně povyprázdnění zásobního objemu nádrže, doporučení podle [11]. Uvedená varianta je v dalším textu a obrázcích označena jako varianta bez předpouštění. Druhý způsob se liší od prvního způsobu řízení tím, že umožňuje operativně povyprázdnit zásobní objem nádrže před nástupem povodně, tzv. varianta s předpouštěním. Pro jednoduchost je z nádrže hned vypouštěn odtok roven neškodnému odtoku. Jedná se tedy o agresivní způsob řízení odtoku vody z nádrže ve vztahu ke korytu toku pod nádrží. Oba způsoby řízení jsou pro posouzení mezní a určují interval, ve kterém je možno hledat i jiné způsoby řízení odtoku vody z nádrže za průchodu návrhové povodňové vlny.

Výsledky a diskuse

Vodohospodářské řešení zásobní funkce nádrže

Obrázek 12 ukazují výsledky výpočtů zabezpečenosti PT a PD. Opakovaně byla měněna hodnota nalepšeného odtoku a stanovena zabezpečenost až byly sestaveny závislosti OP na PT a PD. Obrázek 1 popisuje závislost odtoku vody z nádrže a zabezpečenosti stanovenou v reálné průtokové řadě. Obrázek 2 pak popisuje stejnou závislost, ale vstupem do výpočtu je umělá průtoková řada. Odečty v grafech ukazují výsledky porovnání s hodnotami uvedenými v manipulačním řádu k vodnímu dílu Vír I [9].

Tabulka 1. Dosažené efekty při transformaci – varianta bez předpouštění
Table 1. Resulting transformation effects – alternative without emptying

Jak bylo uvedeno výše. Podle manipulačního řádu zásobnímu objemu nádrže 44 056 000 m3 odpovídá nalepšený odtok OP = 2,53 m3∙s-1 při zabezpečenosti podle trvání PT = 99,5 %.

Při zachování nalepšeného odtoku OP = 2,53 m3∙s-1 a zásobního objemu 44 056 000 m3 je zabezpečenost v reálné průtokové řadě PT = 98,59 %. Zabezpečenost nevyhoví a rozdíl činí 0,91 %. V umělé řadě je zabezpečenost PT = 97,99 %. Zabezpečenost opět nevyhoví a rozdíl činí 1,51 %.

Při zachování zabezpečenosti PT = 99,5 % a zásobního objemu 44 056 000 m3 je nalepšený odtok vody z nádrže OP = 2,32 m3∙s-1 v reálné průtokové řadě. Nalepšení odtoku vody z nádrže nevyhoví a rozdíl činí 0,21 m3∙s-1. V umělé průtokové řadě vychází nalepšení odtoku vody z nádrže OP = 2,32 m3∙s-1 a rozdíl opět činí 0,21 m3∙s-1.

Vodohospodářské řešení ochranné funkce nádrže

Souhrnné zhodnocení dosažených efektů pro oba mezní způsoby řízení odtoku vody z nádrže za průchodu povodní PV100, PV1000 a PV10000 jsou uvedeny v tabulce 1tabulce 2.

Z uvedených tabulek plyne, že ve variantě bez předpouštění vody z nádrže byl pro všechny hydrogramy povodní neškodný odtok v korytě pod nádrží vždy překročen. Pozitivní skutečností je, že maximální bezpečnostní hladina nebyla pro žádnou N-letost dosažena.

Tabulka 2. Dosažené efekty při transformaci – varianta s předpouštěním
Table 2. Resulting transformation effects – alternative with emptying

Ve variantě s předpouštěním vody z nádrže pro hydrogram PV100 a pro hydrogram PP PV100 navržený pomocí podmíněných pravděpodobností byl neškodný odtok v korytě pod nádrží kulminačním odtokem dosažen. Pro všechny ostatní hydrogramy povodní s N-letostí 1 000 a 10 000 roků byl neškodný odtok v korytě pod nádrží kulminačním odtokem vždy překročen. Pozitivní skutečností opět je, že maximální bezpečnostní hladina nebyla pro žádnou N-letost dosažena.

Závěr

Podle provedených výpočtů je zřejmé, že nádrž Vír I, která je zařazena do třídy významnosti A (PT ≥ 99,5 %), má vzhledem k aktualizovaným datům téměř o 1 % menší hodnoty zabezpečenosti podle trvání. Nižší je i nalepšený odtok vody z nádrže. Z výpočtů je zřejmý pokles nalepšeného odtoku o přibližně 0.21 m3∙s-1. Toto snížení pokrývá například odběr vody pro Žďársko. Je tedy zřejmé, že kapacita zdroje vody pro zásobené oblasti Ždárska, Bystřicka, Brna a okolí je v současnosti negativně nadhodnocena. Vzhledem k probíhajícím změnám klimatu je však možné očekávat další budoucí pokles přítoku vody do nádrže. Toto tvrzení je však nutné prokázat důkladnou analýzou vlivu změny klimatu na zásobní objem nádrže. Přitom upřednostnění odběrů vody z nádrže před odtokem vody do toku může mít při dlouhodobém držení průtoku vody v řece Svratce pod nádrží Vír I na nízkých hodnotách fatální důsledky. Mohou nastat problémy spojené s jakostí vody a biologickou rovnováhou v toku. Je tedy zřejmé, že při výpadku zásobení Brna vodou z prameniště Březová, nemá Brno ekvivalentní náhradní zdroj.

Jak ukazují průběžné výsledky provedené analýzy, řešením je navýšení zásobního objemu v nádrži Vír. Protože to však není možné, logicky se nabízí hledat příslušný zásobní objem výše po toku, kde se nabízí vybudování nádrže v dlouhodobě hájeném profilu Borovnice.

Ochranná funkce nádrže byla přepočítána z pohledu průchodu aktualizovaných povodňových vln. Dosažené výsledky uvedené v tabulkách ukazují, že i v této oblasti je její transformační schopnost nadhodnocena. Nádrž není schopna bez předpouštění udržet kulminační odtoky pod hodnotou neškodného odtoku. Předpouštění je však u nádrže Vír I možné, protože má trvalou obsluhu a je navázána na vodohospodářský dispečink. Ten získává operativní předpovědi přítoků z ČHMÚ, který je poskytuje. Navíc má i dostatečné technické vybavení. Spodní výpusti disponují dostatečnou kapacitou pro uvedenou činnost.

Uvedený způsob předpouštění je hodně agresivní a v některých případech testovaných kontrolních povodní vede pří dlouhých nábězích vzestupných větví povodní ke značnému vyprázdnění zásobního objemu nádrže. Zpracovatelé jej považují pouze jako mezní řešení. Způsoby řízení odtoku je třeba podrobně analyzovat a zjištěné skutečnosti promítnout do manipulačního řádu, který je třeba s ohledem na zjištěné skutečnosti neprodleně aktualizovat.

Tým zpracovatelů studie přistupoval k přehodnocení ochranné funkce nádrže s nadějí, že bude v dané oblasti její kapacita mírně předimenzovaná, že bude možno snížit retenční objem nádrže ve prospěch zásobní funkce a posílit její možnosti v oblasti zásobení vodou. Dosažené výsledky však ukázaly, že tato cesta není možná. Jako možné řešení se opět nabízí hledat další ochranný prostor výše po toku, využít hájený profil Svratka/Borovnice pro výstavbu nové nádrže. Důvod je velmi závažný. Nádrž Vír I je z pohledu zásobní i ochranné funkce vzhledem k aktuálním hydrologickým podkladům poddimenzovaná.

Poděkování

Tento příspěvek je výsledkem specifického výzkumu FAST-J-17-4214 Nové pojetí ekonomického návrhu nádrže v podmínkách hlubokých nejistot s použitím multikriteriální optimalizace.

 

Příspěvek byl publikován ve sborníku konference Vodní nádrže 2017, ISBN 978-80-905368-5-2.

 

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

Nový metodický přístup stanovení minimálních zůstatkových průtoků (dále jen MZP) slouží jako podklad pro nařízení vlády ČR a samozřejmě vyvolává širokou diskusi nad jeho dopadem, a to jak z hlediska ochrany přírody, tak rovněž, a to především, z hlediska jeho dopadu na nakládání s vodami a hospodaření na nádržích. Už v počátcích řešení a hledání nového přístupu bylo jasné, že nebude možné najít ideální rovnováhu a uspokojit všechny zúčastněné. Problematika MZP totiž vyvolává přirozený rozkol mezi nakládáním s vodami a ochranou přírody a jen u minima případů lze nalézt ideální kompromis. Dosud platný metodický pokyn z roku 1998 je úměrný své době, ale nevyhovuje požadavkům na tzv. ekologické průtoky, rovněž výpočet směrných hodnot ve skokovém režimu nelze považovat za spravedlivý. Nový přístup je založen na regionálním rozdělení respektující hranice povodí a odlišné hydrologicko-geologické charakteristiky. Do výpočtu MZP zavádí více hydrologických charakteristik a vytváří podmínky pro sezonní rozdělení MZP během roku.

Článek předkládá souhrn poslední verze způsobu stanovení hodnot minimálních zůstatkových průtoků, dokumentuje zvolený přístup a porovnává změny hodnot MZP s původním metodickým pokynem z roku 1998.

Úvod

Novela zákona č. 254/2001 Sb. z roku 2010 byla zásadním impulsem pro přehodnocení dosavadního přístupu k problematice minimálních zůstatkových průtoků. Novela § 36 stanovila, že způsob a kritéria stanovení minimálního zůstatkového průtoku podle druhého odstavce stanoví vláda nařízením. MŽP ČR následně pověřilo VÚV TGM, v. v. i., přehodnocením dosavadního přístupu používaném v metodickém pokynu MŽP ČR z roku 1998. VÚV TGM, v. v. i., byl zároveň pověřen, aby do způsobu stanovení MZP implementoval nové postupy a kritéria, která by více zohledňovala hydrologickou variabilitu jednotlivých regionů ČR, sezonně rozdělila velikost MZP během roku a posoudila velikost MZP z hlediska tzv. ekologických průtoků.

Minimálním zůstatkovým průtokem se podle § 36 vodního zákona rozumí průtok povrchových vod, který ještě umožňuje obecné nakládání s vodami a ekologické funkce vodního toku. Vodní zákon v platném znění ukládá vodoprávním úřadům stanovit hodnotu minimálního zůstatkového průtoku s přihlédnutím k podmínkám vodního toku, charakteru nakládání s vodami a k opatřením k dosažení cílů ochrany vod přijatých v plánu povodí. Tyto požadavky dané zákonem bylo třeba zohlednit v návrhu nového metodického přístupu, který bude sloužit jako podklad pro zpracování nařízení vlády. Nově navržený koncept vychází z doposud platného metodického pokynu Odboru ochrany vod Ministerstva životního prostředí k zásadám stanovení hodnot minimálních zůstatkových průtoků ve vodních tocích z roku 1998 [1]. S cílem lepšího zohlednění požadavků vodních ekosystémů, ekosystémů vázaných na vodní prostředí, environmentálních standardů používaných v jiných zemí EU a požadavků MŽP ČR, byl oproti původnímu pokynu uplatněn regionální přístup ke stanovení hodnoty MZP. Hodnota MZP je proměnná v roce a při jejím stanovení se přihlíží i k cíli ochrany vod pro dotčený vodní útvar.

Velikost minimálního zůstatkového průtoku má značný vliv na ekologický i na chemický stav vodního útvaru dotčeného nakládáním s vodami, neboť zajišťuje přežití vodních a na vodu vázaných ekosystémů v období sucha a zajišťuje dostatečné ředění vypouštěných vod. V tomto kontextu je možné se v literatuře setkat s termínem ekologický (environmentální) průtok. Velikost ekologického průtoku je zpravidla stanovována na základě znalosti specifik dané lokality, ke kterým patří např. struktura ekosystému (převažující, chráněné druhy organismů a rostlin), hydromorfologie dotčeného úseku toku, výskyt habitatů atd. Pro stanovení velikosti ekologického průtoku existuje řada expertních metod, které však v každém případě vyžadují odborné posouzení konkrétní lokality a jsou často časově i finančně náročné. Není tedy možné je doporučit pro rutinní stanovení hodnoty MZP vodoprávním úřadem pro všechna povolovaná nakládání s vodami. Při odvození nové metodiky stanovení MZP byla snaha přiblížit se co nejvíce konceptu ekologického průtoku [2], ale zároveň vypracovat metodu uplatnitelnou v praxi.

Data

Pro návrh nového způsobu stanovení MZP byly k dispozici statistické charakteristiky průtoků pro 276 vodoměrných stanic z celé ČR za období 1981–2010, které byly pořízeny od Českého hydrometeorologického ústavu (ČHMÚ). Sledované charakteristiky zahrnovaly velikost dlouhodobého ročního průměrného průtoku, p-procentní a M-denní průtoky, koeficient variace a asymetrie řady denních průtoků, hodnoty průměrného průtoku v jednotlivých měsících v roce a hodnoty pravděpodobnostního pole průměrných měsíčních průtoků. Střední hodnota velikosti plochy povodí vybraných vodoměrných stanic činí 222 km2.

Obr. 1. Rozdělení ČR do čtyř kategorií podle K99
Fig. 1. Division of the Czech Republic into 4 categories according to K99

ČHMÚ stanovuje M-denní průtoky na základě pozorovaných hodnot, které odpovídají přirozenému nebo více či méně ovlivněnému hydrologickému režimu. I když je pro výpočet MZP doporučeno vycházet právě z odovlivněných hodnot hydrologických charakteristik, bylo nutno přistoupit k pragmatickému řešení a ve výsledném nařízení vlády budou použity pouze hydrologické charakteristiky odvozené z pozorovaných, tedy mnohdy ovlivněných, průtoků. Tento pragmatický přístup byl v počátcích považován za jediný možný, ale postupem času byl silně kritizován, a to především v souvislosti se stanovením MZP na vodních dílech sloužících k akumulaci vod.

Návrh regionálního rozdělení ČR

Zohlednění přírodních podmínek toku při návrhu regionalizace ČR bylo založeno především na uvážení klíčových procesů podílejících se na tvorbě celkového odtoku z povodí. Bylo třeba vymezit oblasti, kde si celkový odtok po většinu roku zachovává vyrovnaný charakter, a tedy nedochází k výraznému poklesu vodnosti toku v létě a na začátku podzimu. Jedná se především o oblasti, kde je celkový odtok po většinu roku dotován ze zásob podzemních vod. Na druhou stranu bylo třeba vymezit oblasti, které mohou být potenciálně zranitelné vůči suchu, kde je celkový odtok během roku výrazně nevyrovnaný. Pro návrh regionalizace byl vybrán parametr K99, který udává poměr mezi průměrným denním průtokem s pravděpodobností překročení 99 % během referenčního období a hodnotou průměrného dlouhodobého průtoku Qa za stejné období. Čím vyšší je hodnota parametru, tím vyrovnanější chod průtoků během roku můžeme předpokládat.

Obr. 2. Porovnání hodnot MZP podle platného metodického pokynu MŽP (oranžová barva) a navrhovaných hodnot podle nové metodiky pro hlavní (červeně) a jarní (modře) sezonu pro jednotlivé kategorie
Fig. 2. Comparison of the values of the MZP according to the valid methodological instruction of the Ministry of the Environment (orange color) and the proposed values according to the new methodology for the main (red) and spring (blue) season for individual categories

Hodnoty parametru K99 v testovaných vodoměrných stanicích byly vykresleny do mapy hydrogeologických rajonů. Na základě souvislosti hodnot parametru K99, hydrogeologických poměrů a nadmořské výšky bylo navrženo rozdělit území ČR do čtyř kategorií. Samostatnou třídu tvoří kategorie křídových sedimentů, které představují drenážní báze a kde základní odtok, tj. odtok ze zásob podzemních vod, tvoří podstatnou část celkového odtoku. Patří sem některé přítoky Labe, horní Metuje, Loučná, pramenné oblasti Svitavy a Třebůvky a tok Říčka. Hodnota parametru K99 je v těchto oblastech zpravidla větší než 0,18. Druhou třídu tvoří horská území, která jsou rovněž relativně vodná. Vyrovnaný charakter odtoku je zde dán především vysokými srážkami. Hodnota parametru K99 je v těchto územích zpravidla větší než 0,15. Do této třídy byly zařazeny především Krkonoše a Jizerské hory, Šumava, Jeseníky, vrcholky Krušných hor a dále i část povodí Tiché Orlice, která má obdobně vyrovnaný charakter. Třetí kategorii představují oblasti tvořené převážně krystalinickými strukturami, které se nacházejí v podhůří pohraničních pohoří a v oblasti Českomoravské vrchoviny. Jedná se o území s velmi podobným průběhem čáry překročení jako u třídy 2. Vzhledem k nižší nadmořské výšce, než která je dosahována v oblastech kategorie 2, zde dochází k dřívějšímu nástupu období jarního tání. Také srážky jsou zde nižší než u kategorie 2. Hodnota parametru K99 se v těchto oblastech zpravidla pohybuje od 0,1 do 0,15. Do čtvrté kategorie byly klasifikovány oblasti, které se vyznačují výrazně nevyrovnaným režimem průtoků během roku, kde hodnota parametru K99 je menší než 0,1. Mapa rozdělení ČR do jednotlivých kategorií je na obr. 1.

Návrh způsobu stanovení MZP podle nových kritérií

Navržený způsob stanovení MZP má dostatečně respektovat potřeby vodních ekosystémů a ekosystémů na vodu vázaných. V první řadě byl proveden rozbor existujících studií zaměřených na stanovení hodnoty MZP s využitím expertní metody „Instream Flow Incremental Methodology“ (dále jen IFIM) [3] v podmínkách ČR. Jedná se o metodu, která využívá pro stanovení hodnoty MZP výsledky rekognoskace zájmového úseku toku z hlediska jeho hydraulických parametrů, charakteru habitatu a vyskytujících se živočišných a rostlinných druhů. Metoda zahrnuje simulaci vážené využitelné plochy habitatu při různě velkých průtocích. Výsledky simulačního modelování pomocí modelu Phabsim (modelový nástroj metodiky IFIM) jsou dále uplatněny při diskusi nad volbou kompromisní úrovně MZP, která umožní zachování stávajících ekosystémů a zároveň umožní rozumnou míru nakládání s vodami [4]. Odvození hodnoty MZP pomocí metody IFIM trvá zpravidla 1,5 až 2 roky a vyžaduje opakovaný sběr biologických a hydraulicko-hydrologických dat z úseku toku, který bude dotčený navrhovaným nakládáním. Rešerše zahrnovala 15 lokalit v ČR a vedla k závěru, že výsledná ideální hodnota MZP se ve většině případů pohybovala na úrovni průtoku s pravděpodobností překročení 330 dní v roce.

Obr. 3. Porovnání hodnot MZP podle platného metodického pokynu MŽP (oranžová barva) a navrhovaných hodnot podle nové metodiky pro hlavní (červeně) a jarní (modře) sezonu pro jednotlivé kategorie
Fig. 3. Comparison of the values of the MZP according to the valid methodological instruction of the Ministry of the Environment (orange color) and the proposed values according to the new methodology for the main (red) and spring (blue) season for individual categories

Studie provedené na základě metody IFIM byly většinou zpracovány pro lokality v oblastech kategorií 2 a 3, tedy horských a podhorských oblastech. Pro tyto kategorie platí, že hodnota Q330d činí přibližně 26–31 % Qa (viz tabulku 1). Z tabulky je rovněž patrné, že pro kategorii 1 odpovídá průtoku o velikosti 30 % Qa, průtok s dobou překročení 364 dní v roce, zatímco pro stanice v zařazené do kategorie 4 by se jednalo o průtok s dobou překročení přibližně 300 až 270 dní v roce. Pro návrh metody stanovení MZP byl dále uvažován orientační požadavek, aby MZP činilo přibližně 20–30 % Qa. Tento požadavek je v souladu se závěry dokumentu „Environmental Flows as a tool to achieve the WFD Objectives – discussion paper“ [5]. V prvních pracovních verzích tohoto dokumentu bylo doporučeno pro dosažení dobrého ekologického stavu zajistit ekologický průtok v rozsahu 25–50 % Qa, navržená úroveň 20–30 % tedy představuje dolní hranici z daného rozpětí. Nicméně, zde je nutno podotknout, že v současné době již nejsou tyto hodnoty v dokumentu uváděny. Vzhledem k výše uvedeným faktům bylo rozhodnuto, že výpočet MZP bude odvozován od hodnoty průtoku s pravděpodobností překročení 330 dní v roce.

Tabulka 1. Podíl hodnoty M-denního průtoku s danou dobou překročení a průměrného dlouhodobého průtoku – průměr pro pilotní vodoměrné stanice zatříděné do jednotlivých kategorií
Table 1. Share of M-day flow rate with given overflow time and average long-term flow – average for pilot water meters sorted into individual categories

Původní metodický pokyn pro stanovení MZP z roku 1998 pracuje se skutečností, že s velikostí vodního toku se průtokový režim stává vyrovnanější, a pro stanovení MZP u vodnějších toků je doporučeno uplatnit hodnoty průtoku s vyšší pravděpodobností překročení. Podobný přístup je rovněž uplatněn např. ve švýcarském vodním zákoně [6], kde velikost minimálního zůstatkového průtoku (residual water flow) roste v závislosti na hodnotě průtoku s pravděpodobností překročení 347 dní v roce s mocninou menší než 1. Aby byl popsaný princip zachován i v nově navrhované metodice stanovení MZP, bylo nejprve provedeno vyhodnocení závislosti podílu průtoku s dobou překročení 330 dní v roce a dlouhodobého průměrného průtoku Qa na velikosti průtoku Q330d.

Pro odvození vztahu vhodného pro stanovení MZP pro jednotlivé kategorie byla vykreslena funkce podílu návrhové hodnoty MZP/Q330d na velikosti Q330d pro jednotlivé kategorie zvlášť. Nicméně bylo rozhodnuto, že míra redukce velikosti MZP v závislosti na velikosti řídicího průtoku Q330d bude pro celé území ČR stejná a rozdílný bude parametr násobku v rovnici. Výsledné rovnice pro stanovení MZP pro jednotlivé kategorie byly odvozeny opět z požadavku dosažení poměru MZP/Qa přibližně na úrovni 25 %. Výsledné rovnice jsou uvedeny v tabulce 2.

Součástí zadání ze strany Ministerstva životního prostředí bylo rovněž rozdělení hodnoty MZP do minimálně dvou období, která by tak více popisovala rozdělení průtoku během roku. Tím by bylo zajištěno, že oproti původnímu metodickému pokynu by MZP nebyl konstantní během celého roku, ale v jarním období by docházelo k navýšení MZP. Výsledným rozdělením MZP během roku bylo stanovení tzv. hlavní sezony v období květen až leden a jarní sezony v období únor–duben.

Tabulka 2. Návrh výpočetního postupu pro stanovení MZP v jednotlivých kategoriích pro dvě sezony v roce
Table 2. Draft calculation procedure for determining the MZP in individual categories for two seasons of the year

Vyhodnocení navrženého přístupu stanovení MZP

V následující kapitole jsou zobrazeny výsledky a je provedeno porovnání návrhových hodnot minimálního zůstatkového průtoku s hodnotami stávajícími. Analýza byla provedena na 276 povodích v České republice. Většina profilů má však průměrný průtok do 2 m3.s-1. Po návrhu byla na daných povodích provedena citlivostní analýza, která měla za cíl posoudit, zda v jednotlivých měsících jsou navrhované hodnoty MZP reálné a zda je možné v méně vodných měsících těchto hodnot dosáhnout s určitou pravděpodobností. Pro posouzení byly také napočítány nedostatkové objemy s konstantní a variabilní limitní hodnotou. Tyto nedostatkové objemy byly porovnány s hodnotami nedostatkových objemů, kde vstupem byla konstantní limitní hodnota platného MZP. Podmínkou pro hodnocení bylo, aby jednotlivá událost měla délku minimálně 5 dní a mezi jednotlivými událostmi byly alespoň dva dny [7].

Obr. 4. Poměr hodnoty MZP k průtoku Qa – červeně hlavní sezona, modře jarní sezona
Fig. 4. The ratio of the value of the MZP to the Qa flow – the red main season, the blue spring season

Na obr. 2 jsou zobrazeny navrhované hodnoty MZP pro letní (červeně), zimní (modře) sezonu a současné (oranžově) hodnoty MZP rozdělené do jednotlivých kategorií. Na ose x jsou zobrazeny hodnoty Q330d a na ose y jsou vyneseny hodnoty MZP. V tomto případě jsou zobrazena všechna hodnocená povodí. Na obr. 3 jsou potom pouze povodí, jejichž hodnota Q330d je menší nebo rovna 2 m3.s-1, z důvodu lepší prezentace výsledků. Na tomto grafu je provedena sumarizace pro všechny kategorie. Lze pozorovat, že všechny navrhované hodnoty jsou pod hodnotou Q330d a v případě malých průtoků jsou rozdíly minimální a dá se uvažovat, zda jsou tyto rozdíly vůbec měřitelné. Tento problém se však vyskytuje u všech toků, kde se vyskytují nízké průtoky (desítky l/s).

Na obr. 4 jsou zobrazeny poměry navrhovaných hodnot MZP pro hlavní (červeně) a jarní (modře) sezonu k hodnotám Qa. Z grafu je možné pozorovat, že se tyto poměry pohybují kolem 22 % pro hlavní sezonu (29,4 % pro kategorii 1, 26,8 % pro kategorii 2, 22,7 % pro kategorii 3 a 18,6 % pro kategorii 4) a 26 % pro sezonu jarní (44,3 % pro kategorii 1, 29,6 % pro kategorii 2, 27,4 % pro kategorii 3 a 21 % pro kategorii 4). Na obr. 5 jsou poté tyto poměry pro hlavní sezonu zobrazeny na ploše České republiky. Vyšší hodnoty u jarní sezony nejsou na škodu, jelikož v tomto období je vody dostatek a neměl by být problém tyto hodnoty splňovat.

Obr. 5. Plošné rozmístění poměru hodnoty MZP k průtoku Qa (hlavní sezona)
Fig. 5. Area distribution of the ratio of the MZP to the Qa flow (main season)

Na obr. 6 jsou změny navrhovaného MZP pro obě sezony k hodnotě stávající reprezentovány grafem typu boxplot, u kterého obdélník udává kvantily 25% a 75%, čára uprostřed boxu medián a jednotlivé čáry vycházející z boxu 6% a 95% kvantily. Hodnoty jsou rozděleny do jednotlivých kategorií (na ose x). Na ose y je potom procentuální změna od současné hodnoty pro všechna povodí řešená v dané kategorii. Na obr. 7 jsou potom tyto změny pro hlavní sezonu rozloženy do plochy České republiky. Lze pozorovat, že změny pro hlavní sezonu (červeně) se průměrně pohybují od 25 % pro kategorii 1 do cca 20 % u kategorie 2. U sezony vedlejší jsou tyto změny cca o 20 % vyšší.

Výsledky a diskuse

Nový přístup stanovení minimálních zůstatkových průtoků, který slouží jako podklad pro nařízení vlády ČR, přináší zcela jistě oproti původnímu, ale stále ještě platnému metodickému pokynu z roku 1998 zásadní změny. Zvolený přístup ve většině případů vede ke zvýšení požadavků na MZP oproti směrným hodnotám, které odpovídají požadavkům původního metodického pokynu z roku 1998. Zpřísnění podmínek se týká především toků v kategorii 4 s rozkolísaným průtokovým režimem, která podle navržené regionalizace na území ČR plošně převažuje.

Metodický pokyn z roku 1998 stanovuje hodnotu MZP především na základě tabulky směrných hodnot, kdy je základním kritériem hodnota Q355d. Už samotný pojem směrné hodnoty umožňuje na jedné straně jistou flexibilitu při stanovení MZP, ale na straně druhé je jasné, že se jedná o hrubý odhad, to metodický pokyn sám přiznává. Stanovení MZP je rovněž skokové, což není spravedlivé a z hydrologického hlediska příliš logické. Nicméně, je to věc zvoleného přístupu odpovídající své době. Další argument mluvící v neprospěch stávajícího přístupu je založen na tvrzení, že zmiňovaná tabulka nebyla původně vůbec odvozena pro stanovení hodnot MZP, ale pro potřeby ředění odpadních vod pod ČOV. Ze strany orgánů ochrany přírody jsou všeobecně hodnoty MZP vyplývající z metodického pokynu chápány jako nízké a přístup je příliš flexibilní.

Nově zvolený přístup je komplexnější, ale to s sebou samozřejmě přináší širší pohled na věc a s tím i logické komplikace. Na základě zadání a požadavku ze strany MŽP měl nový přístup zohlednit hydrologickou variabilitu v podobě regionálního rozdělení ČR respektující hranice povodí. V případě nového přístupu se jedná o hranice povodí 4. řádu. Autoři nového přístupu si jsou zcela vědomi, že jakýkoli pokus o regionální rozdělení plochy ČR z hlediska hydrologické variability pro potřeby stanovení MZP musí být zatížen jistým zjednodušením a nelze postihnout všechny charakteristické typy povodí. Nicméně, rozdělení podle koeficientu K99 (Q99%/Qa) je z našeho pohledu považováno za dostatečně reprezentativní, aby popsal vyrovnanost odtokového režimu.

Obr. 6. Změna hodnoty MZP (návrh/současná hodnota) – červeně hlavní sezona, zeleně jarní sezona
Fig. 6. Change in the value of the MZP (proposal/current value) – red main season, green spring season

Vzorce, které jsou pak následně použity pro výpočet hodnoty MZP, zavádí do výpočtu více hydrologických charakteristik (Qa, Q355d, Q330d) než stávající metodický pokyn. Navrhovaný postup tak přispívá k objektivnějšímu stanovení MZP.

Hodnoty MZP jsou odvozeny tak, aby byl poměr MZP/Qa cca 25 %. Tento požadavek vyplynul z požadavku na tzv. ekologický průtok, který byl uváděn v původních textech dokumentů EU [7]. Zde je nutno poznamenat, že tento požadavek (doporučení) již není v dokumentech EU uváděn, ale v požadavcích na nový metodický přístup byl ponechán.

Z hlediska sezonního rozdělení MZP lze konstatovat, že rozdělení MZP během roku je zcela logické a v sousedních (západních) státech zcela běžné. Je nutno poznamenat, že již původní metodický pokyn doporučoval rozdělit zůstatkový průtok sezonně během roku a kladl značný důraz na vazbu s biologií, především na ryby a zoobentos.

Sezonní dělení MZP však s sebou nese určité provozní komplikace, které jsou spojeny především s vlastním měřením obou sezonních hodnot. Obě hodnoty se liší maximálně 10–20 %, a to je z hlediska měření a souvisejících nejistot málo. Může se pak stát, že vyšší hodnota v jarní sezoně bude těžko kontrolovatelná oproti hodnotě v hlavní sezoně, jelikož si budou např. na vodočetné lati velice blízké.

 

Obr. 7. Plošná distribuce změny hodnoty MZP (návrh/současná hodnota) – (hlavní sezona)
Fig. 7. Area distribution of change in the value of the MZP (proposal/current value) – (main season)

Samostatnou kapitolu tvoří nádrže, kde se hodnota MZP nestanovuje na základě metodického pokynu, ale podle účelu vodního díla a tedy na základě vodohospodářského řešení nádrže. Z hlediska stanovení hodnot MZP je nemožné odvodit univerzální vzorec pro výpočet MZP, který by byl aplikovatelný na multifunkční vodní díla, nebo tato vodní díla kategorizovat podle určitých parametrů a následně pro ně odvodit příslušný algoritmus výpočtu MZP. Jaké řešení a přístup zvolit? Přestože nové nařízení nebude mít zpětnou platnost, je zde v případě nádrží riziko, že v rámci přehodnocení manipulačního řádu může dojít i k přehodnocení MZP. To s sebou nese riziko, že nově nastavený MZP způsobí problémy z hlediska zabezpečenosti jednotlivých funkcí nádrže a nádrž nebude schopna plnit svoji funkci např. zásobování pitnou vodou. Aby k těmto situacím nedocházelo, mělo by nařízení vlády umožnit výjimku, která by umožnila stanovit MZP odpovídající účelům vodního díla. Z hlediska nádrží je nutné se domnívat, že tuto výjimku bude nutno uplatnit na všechny významnější nádrže v ČR.

Závěr

Závěrem lze konstatovat, že problematiku nového způsobu stanovení MZP čeká jistě zajímavá diskuse. Diskuse bude o to zajímavější, že v současnosti probíhá meziresortní připomínkové řízení. Z důvodu zpracování nařízení vlády v paragrafovém znění jsou totiž možnosti nastavení specifických kritérií, např. formou doporučení, velice omezené.

Poděkování

Autoři by rádi poděkovali všem, kteří spolupracovali nejen na přípravě nového přístupu, ale i těm, kteří se svou konstruktivní kritikou zasloužili o vývoj přístupu až do současné podoby.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Nejstarší dějiny Peru jsou obvykle spojovány s říší Inků. Je pravda, že za vlády Inky Pachacutiho se jednalo o říši, která na jihoamerickém kontinentu neměla obdoby. Když Pachacuti v r. 1471 zemřel, táhla se jeho říše na území dlouhém 3 800 km od dnešního Chile na jihu po Ekvádor na severu a zčásti zasahovala i do území dnešní Argentiny, Brazílie a Bolívie. Často se však zapomíná, že mohutná říše Inků vyrostla na základech desítek předchozích kultur, jež si Inkové postupně podmanili. Tyto kultury měly mnohé společného. Jedním ze společných atributů byl posvátný vztah k vodě. Jednou z mnoha božstev byla např. Mamacocha (Matka vody) – incká bohyně všech vod. Představovala nejen moře a jeho příliv, ale vztahovala se též k jezerům a řekám, jejichž dětmi byly prameny. Kromě toho, že staré peruánské kultury vodu uctívaly, s nedostatkem i nadbytkem vody si dokázaly obdivuhodným způsobem poradit.

Cantalloc – studna akvaduktu

Mezi významné předincké kultury patřila kultura Nasca, známá především záhadnými velkoplošnými obrazci a geoglyfy, které ve svém díle zpopularizoval Erich von Däniken. Tato kultura se dokázala v horském prostředí geniálně vypořádat s nedostatkem vody. K zajištění dodávek vody do města a pro zavlažování okolních polí umožňujících pěstování bavlny, fazolí, brambor atd. v jinak vyprahlé oblasti vybudovali akvadukt Cantalloc (nebo též Cantayo), jenž je skutečně dílem výjimečného hydrologického inženýrství a je mnohem složitější než zmíněné obrazce. Jeho stáří se odhaduje na 1500–2000 let. Objeven byl v r. 1605 a první záznam o jeho existenci pochází od španělského kronikáře Reginalda de Lizzaragy.

Když se řekne akvadukt, obvykle se nám vybaví visutá stavba podobající se mostu, jak ji známe z dob starého Říma. Cantalloc plní sice stejnou funkci, ale naši zažitou podobu akvaduktu nesplňuje, vede totiž pod zemí. Voda je přiváděna z 12 km vzdálené hory Cerro Blanco. K překonání pouštního klimatu, který je extrémně horký a suchý, je voda vedena podzemním potrubím, které kromě toho, že vylučuje odpařování vzácné kapaliny, sbírá dále vodu, kterou filtruje ze země. Nejprve byly vykopány 20 až 50 m vzdálené studny, dokud se nenarazilo na vodní vrstvy. Těchto studní, známých jako „ojos de agua“ (vodní oči), je více než 30, jsou 4–5 m hluboké a na jejich dno se schází po spirálovém chodníku. Sloužily zároveň jako inspekční a údržbová místa. Jsou propojeny kanálem, který je dosud funkční a je dost vysoký, aby jím mohl prolézat člověk. Na podobném principu jsou vybudovány i podzemní kanály v pouštních oblastech Afriky a Asie, známé jako kanáty.

Machu Picchu – pohled na město s terasami

Neméně umu, stavitelské geniality a konstrukčního mistrovství předvedli ve svých stavbách také Inkové. Při stavbě proslulého Machu Picchu, na úpatí ovinutém posvátnou řekou Urubamba, vynaložili obrovské úsilí, aby se zbavili přebytečné vody. Bez znalosti kola, železných nástrojů i bez písemné podoby svého jazyka dokázali vybudovat na ploše několika hektarů monumentální stavby a chrámy, které by se nedochovaly do dnešních dnů, kdyby stavbám nepředcházely zemní práce sahající více než 2,5 m do hloubky. Jejich účelem bylo odvedení přebytečné vody pryč z města. Tuto oblast totiž každoročně bičují silné lijáky, které mají na svědomí časté sesuvy půdy. Každoročně tu spadne přibližně 2 m srážek. Inčtí stavitelé proto museli nejdříve horu zpevnit, což se jim podařilo pomocí pozoruhodné soustavy teras, které jsou pro Machu Picchu životně důležité. Kromě pěstování plodin bylo jejich hlavním úkolem odvádění obrovského množství dešťové vody a zpevnění svahu. Dešťová voda by holé svahy bez teras rozmočila a stavby by se po nich svezly dolů. Inkové ale tomu zabránili důmyslným odvodňovacím systémem. Archeologové našli uvnitř teras vrstvu úrodné ornice, pod kterou byla vrstva písku a pod ní štěrk a vrstva větších kamenů. Dá se říci, že jsou to jakési filtrační ochozy schopné pojmout obrovské množství dešťových srážek. Voda může těmito důmyslnými vrstvami bez problémů prosakovat a terasám nehrozí zaplavení a nedochází k téměř žádné půdní erozi.

Cantalloc – vyústění kanálu z akvaduktu

Celé toto dílo korunuje důmyslná síť stupňovitě řazených fontán. Inkové s vodou bojovali a přitom zde na její oslavu zároveň budovali fontány. Ve městě je 16 nádherných fontán, které kromě své okrasné funkce sloužily i jako přirozený zdroj pitné vody. Fontány jsou napájeny z přírodního pramene v nedaleké hoře. Inkové od ní vybudovali kanál s pečlivě vypočteným sklonem 3 %, aby přiváděl do fontán potřebné množství vody. V závislosti na ročním období jím přitéká něco mezi 23–114 l vody za minutu.

Se zásobováním měst vodou si Inkové vždy poradili s obdivuhodnou zručností. Příkladem může být kdysi kultovní centrum Inky Pachacutiho v Ollantaytambo s velkolepým chrámem Slunce a lázněmi. Nachází se asi 72 km severozápadně od centra incké říše – Cuzca. V době španělského dobývání Peru sloužilo jako pevnost, v níž se ukryl Inka Manco Yupanqui. První nápor Španělů se mu podařilo odrazit, když si vzal na pomoc právě vodu. Celé údolí nechal zaplavit řekou Patacancha. Pitoreskní malebné městečko je obývané dodnes a stále jím prochází původní otevřený zavlažovací kanál, který je napájen přivaděčem z okolních hor.

Schéma akvaduktu

Také pěstování plodin na místech s nedostatkem vody vyžadovalo šetrné hospodaření postavené na důmyslném zavlažovacím systému. Takovým místem je bývalé město Tipón nalézající se 22 km jihovýchodně od Cuzca. Dnes jsou tu jen zbytky původních staveb, ale i ty uchvátí svým architektonickým stylem. Kromě chrámového komplexu se tu nachází i nádrž obsahující 900 m³ vody napájená z kamenného akvaduktu na kopci a síť dosud perfektně zachovalých vodních kanálů, jimiž jsou zavlažovány široké zemědělské terasy. Archeologové nevylučují, že Tipón ve své době sloužil jako jakési experimentální centrum inckého zemědělství.

Machu Picchu – rozvod vody městem
Machu Picchu – fontána

Inkové vodu používali nejen na pití a zavlažování polí, ale také na očistu těla i ducha. Za tímto účelem vybudovali řadu lázní, jež měly i obřadní či rituální účel. Takové lázně se nalézají např. poblíž Cuzka v místě zvaném Tambo Machay. Leží u pramene, z něhož je rozvedena soustava kanálů a vodopádů, které procházejí terasovitými skalami. Na nejvyšším stupni jsou umístěny čtyři lichoběžníkové výklenky, jež patrně sloužily jako sedátka. Z otvoru ve spodní části kaskády tryská pramenitá podzemní voda vyústěná do malého vodopádu, který je vysoký právě tak, aby se pod ním mohl osprchovat stojící člověk. Dále se pramen rozděluje do dvou kanálků, kterými voda stéká až na zem. Rozvod vody do kanálků byl vytvořen tak, aby jimi protékalo identické množství vody. Proč tomu tak je, zůstává záhadou. Údajně se tu omývali pouze příslušníci nejvyšší incké šlechty, a to výhradně při rituálech.

Ollantaytambo – přivaděč vody do města
Ollantaytambo – rozvod vody městem

 

Tipón – vodní kanály (fotografie: Lucie Remešová)
Tambo Machay – rituální lázně

Nebyla to však jen voda, ke které Inkové přistupovali s náboženskou úctou. Se stejnou vážností a obřadností uctívali Slunce, Měsíc, Zemi a řadu dalších věcí, které považovali za božské. Jejich přízeň si bylo nutno získávat obětními obřady. Dětské oběti přitom nebyly výjimkou.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Můžete v krátkosti představit ZÚBOZ, z. ú.?

Znalecký ústav bezpečnosti a ochrany zdraví, z. ú., je nezávislá instituce, která se zaměřuje na znaleckou, vědecko-výzkumnou, vzdělávací a osvětovou činnost v oblasti bezpečnosti práce, ergonomie, požární ochrany, prevence nehod a havárií, hygieny práce včetně radiační, bezpečnostního inženýrství a risk managementu. Ústav je zapsán do I. oddílu seznamu ústavů kvalifikovaných pro znaleckou činnost pro hlavní obor „bezpečnost práce“. Jako jediný ústav v ČR disponujeme dvanácti soudními znalci, kteří působí v celkem sedmnácti samostatných specializacích. Znaleckou činnost provádíme jak pro potřeby orgánů veřejné moci, tak i pro firmy, organizace a občany. Každý, kdo potřebuje ve výše uvedených oborech jakékoli poradenství, se na nás může s důvěrou obrátit.

Kromě expertní činnosti tvoří poměrně významnou část aktivit ústavu také práce jeho členské sekce. Ta spočívá především v podpoře vzájemné odborné spolupráce mezi členy ústavu, s cílem napomáhat ke sdílení osobních zkušeností (lessons learnt, benchmarking), prohlubování znalostí, rozvíjení dovedností, šíření veřejné osvěty a popularizace témat týkajících se bezpečnosti a ochrany zdraví. Aktuálně náš ústav sdružuje 42 členů, z nichž je 7 právnických osob. Členové se pravidelně jednou za čtvrt roku scházejí a v rámci těchto odborných kolokvií společně řeší aktuální otázky a problémy, s nimiž se ve své praxi potýkají. Kolegialita a ochota si pomáhat je skutečnou předností, kterou se můžeme navenek pochlubit.

Ústav spolupracuje také téměř se čtyřmi desítkami partnerských organizací. Patří mezi ně zejména vysoké školy nebo jejich organizační složky, výzkumné organizace, profesní sdružení, přední inženýrské společnosti nebo významné firmy působící v oborech zájmu ústavu. Spolupráce s našimi partnery se uskutečňuje v mnoha formách. Především se jedná o účast na vysokoškolské výuce nebo vedení diplomových prací studentů. Dále se podílíme na pořádání odborných akcí a konferencí. V neposlední řadě také kooperujeme v oblasti výzkumu, případně v jiné odborné činnosti (společná expertní stanoviska apod.). S některými našimi partnery dlouhodobě podáváme společné nabídky do výběrových řízení veřejných zakázek nebo do výzev národních programů podpory výzkumu a vývoje. Velmi mne těší, že jednou z organizací, s níž udržujeme velice těsné vztahy, je i Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, veřejná výzkumná instituce, se kterým oficiálně spolupracujeme od roku 2015.

 

Jsou v současnosti nějaké „trendy“ v oblasti bezpečnosti a ochrany zdraví při práci (BOZP)?

Předně je potřeba říci, že mnoho lidí vůbec netuší, že bezpečnost a ochrana zdraví při práci představuje samostatný, komplexní vědní obor, který se dnes vyučuje na řadě vysokých škol. Spousta lidí vnímá zkratku BOZP jen jako agendu plynoucí z právních předpisů, jakési nutné zlo, či dokonce přežitek doby. Málokdo ovšem ví, že se jedná o jednu z oblastí společenské činnosti lidí, která zahrnuje požadavky, opatření, prostředky a metody přispívající k vytvoření bezpečných podmínek pracovního procesu. BOZP se tedy týká každého z nás, ať už si to uvědomujeme, či nikoli. Každý člověk intuitivně a jistě ve vlastním zájmu pracuje tak, aby se vyhnul negativním projevům práce – úrazům, nehodám, nebo nemocem z povolání – a to jak v práci, tak i doma, na chalupě, na dovolené, prostě všude. A úkolem BOZP je pomáhat lidem nalézat bezpečné způsoby práce, a to za pomocí vhodných opatření – technických (např. ochranné kryty), ochranných (např. ochranné prostředky) nebo organizačních (např. pracovní postupy, návody k obsluze, …). Neméně důležité jsou také hygienické limity, které jsou postupně zaváděny na základě nejnovějších poznání v toxikologii, medicíně či technice. Kupříkladu, ještě před 30 lety si nikdo nepřipouštěl nebezpečnost tak běžné látky, jakou je azbest. Nu a dnes už nikdo ani na chvíli nezapochybuje o tom, jak vysoké riziko může představovat jediné azbestové vlákno, které vdechneme. I to je důsledek snažení v oblasti BOZP.

Vrátím-li se ale k Vaší původní otázce, tak pochopitelně jako každý obor, také bezpečnost a ochrana zdraví při práci se vyvíjí. Reaguje na vývoj v naší společnosti a přináší neustále něco nového. To, co bychom mohli nazývat trendem současnosti, jsou především nové formy práce. Dochází k posunu role člověka na řadě pracovišť, a to zejména v souvislosti se zaváděním automatizace a robotizace. Fyzicky náročné práce jsou dnes již spíše výjimkou. Naproti tomu jsme v posledních letech svědky poměrně dramatického nárůstu psychické zátěže a nejrůznějších forem násilí a šikany (například mobbing, bossing, staffing, sexuální obtěžování ad.), na které se velmi těžko reaguje. Dále se objevují tzv. nová a nově vznikající rizika (new and emerging risks), která bývají spojena s nově používanými chemickými látkami nebo technologiemi (například nanotechnologie), s různými negativními projevy pracovního prostředí (např. tzv. syndrom nemocných budov) nebo s nárůstem výskytu muskuloskeletálních onemocnění. Ačkoli ani netušíme, jaké důsledky nové formy práce v budoucnu přinesou, na všechny tyto výzvy je nutné v zájmu prevence reagovat už nyní. Tím, jak se svět okolo nás mění, musí mít i specialisté na BOZP stále širší přehled a orientovat se ve stále větším počtu oborů. Donedávna kupříkladu nikdo příliš neznal ergonomii. A dnes se bez znalosti ergonomických standardů v BOZP neobejde takřka nikdo. Odhaduji, že tím, jak se postupně začíná uplatňovat Průmysl 4.0, bude BOZP nutně vyžadovat také znalosti modelování a používání nejrůznějších simulací. To už rozhodně nebude práce pro bezpečnostního technika, jak jej známe dnes. Bude to systémový inženýr, jehož práce bude spočívat ve využití virtuální reality. V delší budoucnosti dokonce nelze vyloučit ani to, že „bezpečáci“ budou pečovat o bezpečné pracovní podmínky nejen lidí, ale také robotů. V některé odborné literatuře se takové úvahy objevují už dnes. Myslím, že se máme nač těšit (smích).

 

Co Vás přivedlo k problematice vzorkování vod?

Přiznám se upřímně, že to byla úplná náhoda. Někdy v roce 2013 mne oslovila pracovnice brněnské pobočky VÚV paní Mgr. Jana Ošlejšková s žádostí o spolupráci při tvorbě metodiky hodnocení míry potenciálního ohrožení památek antropogenními a přírodními vlivy. Jednalo se o projekt v programu NAKI a pro mne to byla velice zajímavá a zcela nová problematika. Původně jednorázová věc se ale postupně rozšířila až na tříletou spolupráci. Když se pak projekt blížil svému závěru, napadlo nás zkusit společně podat něco nového. Tehdy se akorát připravovala třetí výzva v programu společensko-vědního výzkumu OMEGA Technologické agentury ČR. Na přípravě nového projektu jsem už plně pracoval s kolegy z pražského VÚV panem Ing. Jiřím Kučerou a paní Ing. Alžbětou Petránovou. S ohledem na několik ohlasů z praxe nás napadla myšlenka pokusit se vyplnit „prázdné místo“ ve vodním zákoně, které se týkalo získávání odborné způsobilosti vzorkařů pracujících pro oprávněné laboratoře. Přeci každý vzorkař pro svou práci nutně potřebuje jak znalosti z oblasti technologie vody a vodního hospodářství, tak i z bezpečnosti a ochrany zdraví. Všichni jsme pro toto téma doslova zahořeli, neboť jsme cítili obrovskou příležitost pro spolupráci v rámci našich rozličných specializací. Podali jsme tedy projekt zaměřený na vývoji nových kvalifikačních kritériích určených pro osoby připravujících se na výkon profese vzorkaře a k naší radosti byl přijat k podpoře. V následujících dvou letech (tj. 2016–2017) jsme jej pak postupně řešili. Z mého pohledu se jednalo o jeden z nejúspěšnějších a nejzajímavějších projektů, na kterých jsem se kdy podílel.

 

V čem spočívala spolupráce s VÚV TGM, v. v. i.?

V rámci řešení projektu TD03000017: Kritéria a požadavky na způsobilost osob oprávněných ke vzorkování vod spočívala role našeho ústavu v řešení širokého spektra úkolů. Nejprve to byla analýza současné platné legislativy týkající se vzorkování vod a to z hlediska bezpečnosti a ochrany zdraví při práci. Dále jsme se věnovali otázkám spolehlivosti lidského činitele, neboť je to právě člověk, který sám determinuje svou bezpečnost v terénu. Společně s kolegy z VÚV jsme se pak podíleli na třech sériích terénních experimentů, které spočívaly v simulaci vzorových pracovních postupů pro odběry různých typů vod, vyhledávání souvisejících rizik práce a návrhu vhodných opatření k ochraně zdraví vzorkařů. V druhé části řešení jsme pak realizovali hlavní část dotazníkového šetření, a to včetně vyhodnocení získaných dat. Ty byly využity k tvorbě výstupů projektu (certifikovaná metodika). V závěru projektu nakonec ještě proběhl projektový seminář, kde byly dosažené výsledky prezentovány, a to včetně vzorových výukových prezentací k problematice BOZP. Na všech našich úkolech s námi spolupracovali kolegové z naší partnerské firmy ERGOWORK s. r. o., která nám současně pomáhala kofinancovat náš rozpočet z komerčních zdrojů.

 

 

Jakých výsledků v rámci spolupráce na projektu vzorkování bylo dosaženo a jaký význam budou mít výsledky pro praxi?

Náš projekt byl neskutečně bohatý na výstupy! Při jeho přípravě jsme zdaleka netušili, jaké synergie spojení vodního hospodářství a bezpečnosti a ochrany zdraví při práci nakonec přinese. Vytvořili jsme pět původních odborných studií:

  • Analýza problematiky bezpečnosti a ochrany zdraví při vzorkování vod.
  • Analýza odpovědností za škodu způsobenou v důsledku pracovního úrazu nebo provozní nehody v souvislosti s prováděním odběrů vzorků.
  • Právní požadavky na vzorkování a odběry vzorků vod.
  • Lidský faktor při vzorkování vod.
  • Terminologický slovník k problematice vzorkování vod.

Postupně jsme publikovali osm odborných článků:

  • Analýza právního rámce k zajištění BOZP při vzorkování vod v terénu.
  • Kritéria a požadavky na způsobilost osob oprávněných ke vzorkování vod.
  • Karta BOZP pro profesi vzorkař vod a kalů.
  • Vzorkování vod – běžná práce s řadou skrytých rizik.
  • Specialista vzorkování vod a požadavky na jeho odbornou způsobilost.
  • Odpovědnost za škodu způsobenou v důsledku pracovního úrazu nebo provozní nehody při provádění odběrů vzorků vod.
  • Prevence rizik při práci v uzavřeném prostoru.
  • Požadavky na kvalifikaci a vzdělávání vzorkaře.

Řadu z nich jsme vydali ve sbornících prestižních mezinárodních konferencí, kterých jsme za ty dva roky navštívili celkem šest – Bezpečnost a ochrana zdraví při práci 2016 a 2017, Vodní toky 2016, Hydroanalytika 2017 a Aktuálne otázky bezpečnosti práce 2016 a 2017.

Nově jsme definovali také deset odborných pojmů, které byly následně převzaty do národního terminologického a výkladového slovníku BOZP “Encyklopedie BOZP“, který provozuje Výzkumný ústav bezpečnosti práce, v. v. i. Dále jsme uspořádali dva odborné semináře a pro potřeby praxe jsme vytvořili vzorová Pravidla pro nakládání s nebezpečnými chemickými látkami a chemickými směsmi, které jsme též projednali se zástupci Krajské hygienické stanice pro hlavní město Prahu, jak to ostatně vyžaduje zákon č. 258/2000 Sb. o ochraně veřejného zdraví.

Hlavním plánovaným výstupem projektu nicméně byla Metodika kritérií a požadavků na způsobilost osob oprávněných ke vzorkování vod, která zahrnuje šest samostatných příloh určených jak pro odbornou přípravu vzorkařů, tak i pro jejich vlastní práci v terénu:

  • Příloha 1: Kvalifikační standard pro profesní specializaci Specialista vzorkování vod,
  • Příloha 2: Soubor metodických listů pro odběry různých typů vod a tekutých kalů,
  • Příloha 3: Soubor obrazových informačních listů k jednotlivým variantám odběrů,
  • Příloha 4: Příkaz k provedení odběru vzorků (vzorový formulář),
  • Příloha 5: Karta BOZP pro profesi Specialista vzorkování vod,
  • Příloha 6: Seznam právních předpisů a technických norem.

Patrně největší pýchou projektu je nová norma ČSN 01 8003 – Zásady pro bezpečnou práci v chemických laboratořích, kterou se nám podařilo vytvořit a hlavně prosadit do praxe. Norma vznikla zcela neplánovaně až spontánně. Její zrod ale nebyl vůbec jednoduchý. Zprvu nás odpovědná pracovnice ÚNMZ dokonce od tohoto záměru odrazovala s argumentem, že prý není nová norma vůbec zapotřebí. My jsme ale díky našemu projektu věděli, že to není pravda. Měli jsme totiž řadu ohlasů lidí z laboratorní praxe, kteří po nové normě doslova volali. Ta stará, původní norma, byla nepochybně již přežitá a bylo velmi problematické ji v praxi dodržet. Museli jsme tedy ÚNMZ složitě přesvědčovat, ale naše námaha se nakonec vyplatila. V srpnu 2017, k naší velké radosti, norma ve Věstníku ÚNMZ skutečně vyšla.

 

Jaké vidíte perspektivy oboru BOZP v souvislosti s problematikou vodního hospodářství?

Další perspektivy spolupráce našich dvou oborů jsou nesporné. Existuje totiž řada zajímavých průsečíků, kde lze nacházet příležitost ke vzájemné spolupráci. S paní RNDr. Danou Baudišovou, Ph.D., jsme kupříkladu zabrousili do problematiky ochrany pracovního ovzduší v čistírnách odpadních vod. „ČOVky“ obecně jsou, podle mého názoru, vůbec nejzajímavějším segmentem, kde lze stále zkoumat jak otázky týkající se BOZP, tak i používaných technologií. Neméně zajímavou příležitostí nabízí také rybníkářství. I zde, podobně jako tomu bylo u vzorkařů, se potýkáme s potřebou lépe vydefinovat požadavky na znalosti a praktické dovednosti osob, které tuto profesi vykonávají. V neposlední řadě také řešení problémů souvisejících se suchem, zejména tedy výstavby retenčních nádrží, provoz vodních zdrojů apod., by mohly nabízet zajímavá témata, u nichž by se skloubila problematika vodního hospodářství a bezpečnosti a ochrany zdraví při práci. Uvidíme, jaké nápady nám časem přijdou na mysl a zda se nám je podaří promítnout do konkrétních projektů. Všechno chce svůj čas a ten pravý okamžik.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

V roce 2017 pokračovala standardní činnost, výbor společnosti se sešel desetkrát, jednání se vždy účastnili členové kontrolní komise. Valná hromada se konala 24. května na Novotného lávce a byla nevolební. V plánu roku 2017 bylo třináct odborných akcí, přičemž některých jsme se účastnili pouze organizační, propagační či personální spoluprací (Sedimenty vodných tokov a nádrží, 18th International Conference on Transport and Sedimentation of Solid Particles, Vodní nádrže 2017 a Vodní toky 2017). Podařilo se uskutečnit, loni nerealizovaný, tradiční seminář Podzemní voda ve vodoprávním řízení XIII, ale naopak se z různých důvodů nekonaly tři uvažované akce (opakování semináře Provoz a ekonomika vodovodů a kanalizací malých měst a obcí, Národní dialog o vodě 2017 a Seminář Adolfa Patery 2017). K ostatním odborným akcím dále uvádíme jejich stručnou rekapitulaci.

Hydrologie malého povodí 2017

Konference s mezinárodní účastí se konala 18.–20. dubna 2017 v sálech 217 a 213 a jejím odborným garantem byl Ing. Miroslav Tesař, CSc., člen výboru ČVTVHS, z. s., a vědecký pracovník Ústavu hydrodynamiky AV ČR. Konference se nakonec zúčastnilo 91 osob, mezi nimi 22 účastníků ze Slovenska. Z celkového počtu bylo 85 platících včetně tří zástupců firem s obchodní prezentací.

Na konferenci bylo předneseno celkem 38 příspěvků a 15 příspěvků bylo představeno formou posterového sdělení. Sborník s 50 příspěvky byl vydán v elektronické podobě na flash disku a CD. Třídenní rokování v sedmi sekcích pokrývalo všech devět odborných témat, první den byl uspořádán společenský večer s rautem, druhý den se uskutečnila exkurze do Muzea Karlova mostu a podzemí Křížovnického kláštera. Shrnutí přednesených poznatků bylo provedeno odborným garantem v časopisu Vodní hospodářství.

Provoz a ekonomika vodovodů a kanalizací malých měst a obcí

Odborná akce se uskutečnila v sále 217 dne 3. května 2017, s odborným garantem semináře Ing. Janem Plechatým, členem výboru a předsedou představenstva VRV Praha, a. s. Semináře se zúčastnilo 121 posluchačů, zejména pracovníků úřadů (76), a to především úřadů obecních. Vystoupení pěti přednášejících byla přijata velice pozitivně, na sekretariát bylo vyřízeno několik poděkování a přání, abychom v podobných akcích pro pracovníky úřadů pokračovali. Na webu byly vyvěšeny použité prezentace – byl o ně značný zájem již okamžitě po semináři.

Sedimenty vodných tokov a nádrží

Konference s mezinárodní účastí, která se konala 17.–18. května 2017 v Bratislavě. Odbornými garanty byli Ing. Pavel Hucko, CSc., předseda Slovenské vodohospodářské společnosti a dále RNDr. Jarmila Makovinská, CSc., a Ing. Dušan Abaffy, Ph.D. – všichni z Výzkumného ústavu vodohospodářského v Bratislavě. Konference se zúčastnilo 81 odborníků, z toho více než polovina z ČR. Bylo odprezentováno 21 příspěvků (10 SR a 11 ČR) a 6 posterů. Byly přednesené i dvě firemní prezentace, jedna z ČR a jedna ze SR. Podrobnější zhodnocení konference bylo uveřejněno v časopisech Vodohospodársky spravodajca a Vodní hospodářství. Další pokračování konference se předpokládá v roce 2019.

Valná hromada

Valná hromada se konala 24. května 2017 na Novotného lávce, byla nevolební a zúčastnilo se jí 17 individuálních a čestných členů s jedním hlasem a 15 zástupců přidružených členů pověřených právem hlasovat, dohromady s celkovou vahou 104 hlasů ze 155 možných. Kromě členů společnosti bylo na valné hromadě přítomno i šest hostů. Valná hromada byla v celém svém průběhu usnášeníschopná. Čestným členem byl jmenován Ing. Zdeněk Barták, a to jako ocenění jeho mnohaleté práce v oblasti hydrologie i v orgánech ČVTVHS. Odborným programem byla přednáška na téma „Intenzifikace ÚČOV Praha na Císařském ostrově“, kterou připravil a přednesl Ing. Petr Kuba, Ph.D., člen výboru a hl. inženýr projektu Sweco Hydroprojekt, a. s.

18th International Conference on Transport and Sedimentation of Solid Particles

Konference se konala od 11. do 15. září 2017 v sálech 319 a 419 na Novotného lávce. Hlavním organizátorem byl Ústav hydrodynamiky AV ČR, odborným garantem prof. Ing. Pavel Vlasák, DrSc., nám. ředitele ÚH AV. ČVTVHS, z. s., se na organizaci mezinárodní konference podílela technickou a organizační podporou.

Vodní nádrže 2017

Ve dnech 3.–4. října 2017 se uskutečnil IV. ročník vodohospodářské konference s mezinárodní účastí Vodní nádrže 2017, kterou pořádalo Povodí Moravy, s. p., ve spolupráci s ČVTVHS a dalšími státními podniky Povodí a partnery v Brně v hotelu Holiday Inn. Záštitu letošnímu ročníku udělili ministr zemědělství, ministr životního prostředí a hejtman Jihomoravského kraje, odbornou garancí byl pověřen Ing. Dr. Antonín Tůma, ředitel Povodí Moravy, s. p., pro správu povodí a člen výboru ČVTVHS, z. s. Konference měla vysokou odbornou úroveň a během 28 přednášek byly prezentovány všechny vědní obory od vodního hospodářství, správy povodí, kvality vod, biologie, limnologie, čistírenství až po klimatologii. Konference byla zaměřena hlavně na vliv fosforu na kvalitu vody a na erozi zemědělské půdy a její význam pro zanášení nádrží a toků. Samostatný blok byl věnován také aktuálním otázkám nedostatku vody – vlivu sucha na vodní systémy a lidskou spotřebu.

XXV. Konzultační dny pracovníků vodohospodářských radiologických laboratoří

Tradiční odborná akce pro pracovníky vodohospodářských radiologických laboratoří se konala 9.–12. října 2017, v hotelu Luční bouda v Krkonoších, zúčastnilo se jí 30 pozvaných pracovníků specializovaných pracovišť. Odborným garantem byl Ing. Eduard Hanslík, CSc., vedoucí oddělení radioekologie z VÚV TGM, v. v. i., a člen odborné skupiny Odpadní vody a čistota vod ČVTVHS, z. s. Následně byl pro účastníky setkání vydán sborník.

Podzemní voda ve vodoprávním řízení XIII

Seminář se uskutečnil 25. října 2017 na Novotného lávce, v sále 217. Odbornými garanty byli RNDr. Jitka Novotná z Geotestu, a. s., Brno a Ing. Miroslav Olmer, člen OS Podzemní vody. Program semináře byl sestaven z vybraných příspěvků odpřednášených počátkem září na XV. Hydrogeologickém kongresu, s čímž vedení České asociace hydrogeologů vyjádřilo souhlas. Semináře se zúčastnilo 83 účastníků a jde nesporně o úspěšné pokračování letité tradice. Bylo předneseno osm příspěvků a vystavena čtyři posterová sdělení. Účastníci obdrželi sborník referátů (55 stran).

Vodní toky 2017

Tradiční konference s mezinárodní účastí se konala 21.–22. listopadu 2017 v hotelu Černigov v Hradci Králové pod záštitou ministra zemědělství Mariana Jurečky a primátora města Hradec Králové Zdeňka Finka. Hlavním organizátorem již 15. ročníku konference byl VRV Praha, a. s., odborným garantem Ing. Jan Plechatý (člen výboru a předseda představenstva VRV, a. s.). ČVTVHS, z. s., stejně jako všechny Podniky Povodí se na přípravě a organizaci spolupodílela. Konference se zúčastnilo 363 vodohospodářů z řad správců povodí, správců vodních toků, projektových a inženýrských firem, dodavatelů a výrobců a též zástupců samospráv a státní správy, včetně zástupců Ministerstva zemědělství a Ministerstva životního prostředí. Příspěvky 22 přednášejících odrážely hlavní témata konference: problematika správy vodních toků a správy povodí včetně relevantních právních předpisů, podpora financování technických opatření na vodních tocích z veřejných zdrojů a řešení extrémních hydrologických jevů (sucho, povodně) a zlepšení vodního režimu v krajině.

Problematika břehových porostů vodních toků a doprovodných porostů vodních děl

Seminář se konal 18. prosince 2017 v sále 217 na NL, pod odbornou garancí Ing. B. Müllera, člena kontrolní komise a předsedy OS vodohospodářů seniorů. Na organizační přípravě se spolupodíleli pracovníci Povodí Vltavy. Semináře se zúčastnilo celkem 128 účastníků, úvodní přednášku pronesl prof. RNDr. B. Moldan, CSc., z Centra pro otázky životního prostředí UK a o dalších osm vystoupení se pak rozdělili pracovníci ČIŽP, VD TBD a zejména Podniků povodí. Zvolené téma vedlo k živé, neformální diskusi trvající ještě dlouho po ukončení semináře.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

Příspěvek prezentuje část výstupů tříletého projektu Vliv variability krátkodobých srážek a následného odtoku v malých povodích České republiky na hospodaření s vodou v krajině. Jeho cílem bylo odvodit a poskytnout uživatelům moderní formou dosud chybějící průběhy subdenních návrhových srážek a analyzovat vliv jejich variability na hydrologické modelování a navrhování staveb v krajině. Tento příspěvek je zaměřen na prezentaci výsledků z hodnocení dopadů variability srážek prostřednictvím hydrologického modelování.

Do citlivostní analýzy byly zahrnuty modely HMS, SMODERP a MikeSHE pro podchycení variability způsobené výběrem modelového prostředku. Průměrné odhady odtokové výšky z modelu HMS se pohybovaly mezi výstupy ze zbylých dvou fyzikálních modelů, ale jeho použití je omezené kvůli metodě SCS-CN, která nezohledňuje tvar zátěžové srážky. Jinak velmi podobné modely SMODERP a MikeSHE v některých scénářích poskytly až o 100 % odlišné výsledky čistě vlivem použití jiné metody výpočtu infiltrace. Odlišnosti se vytrácejí při více nasycených počátečních podmínkách nebo u podprůměrně vodivých půd. Pro rozptyl modelovaných hodnot zde byly odlišnosti modelu podstatnější než variabilita srážek. Nakonec byla provedena detailní citlivostní analýza v modelu MikeSHE. Ta ukázala závislost rozptylu modelovaných odtokových výšek a kulminací na průměrné úrovni vodivostí půd, a to v různé míře podle posuzované charakteristiky. U podprůměrně vodivých půd nehrál časový průběh srážky téměř žádnou roli pro odtokové výšky, zato klíčovou roli pro kulminační průtoky. U průměrně vodivých půd byl průběh srážky shledán jako důležitý faktor pro obě odtokové charakteristiky.

Úvod

Podrobné časové rozložení intenzit vydatných krátkodobých srážek je jeden z významných faktorů ovlivňujících hydrologickou reakci malých povodí. Průběhy srážek však byly donedávna na území ČR jen málo prozkoumány. Na jedné straně časového měřítka měla odborná veřejnost k dispozici katalogy syntetických velmi krátkých dešťů (v řádu desítek minut) používaných v městském odvodnění [1] a na druhé straně hodinové hyetogramy zpravidla denních úhrnů srážek [2] využitelné pro hydrologické analýzy větších povodí. V letech 2015 až 2017 byl řešen projekt Vliv variability krátkodobých srážek a následného odtoku v malých povodích České republiky na hospodaření s vodou v krajině, jehož jedním cílem bylo popsanou mezeru překlenout a poskytnout odborné i vědecké veřejnosti a státní správě jak příslušná subdenní srážková data, tak metodiku pro jejich zpracování.

Dalším důležitým úkolem zmíněného projektu bylo identifikovat dopady variability časových průběhů odvozených krátkodobých srážek na navrhování drobných vodohospodářských staveb a opatření v krajině. Tyto dopady byly hodnoceny prostřednictvím hydrologického modelování a citlivostních analýz prováděných z důvodu porovnání variability vnesené proměnlivostí vstupních srážek s dalšími zdroji nejistot. Těmi jsou např. nejistoty ve stanovení hydrologických charakteristik půd, neznámé počáteční podmínky nasycenosti povodí v okamžiku příchodu příčinné srážky, parametrizace vlastností povrchu ovlivňujících povrchový odtok nebo samotná volba hydrologického modelu.

Tento příspěvek prezentuje část výsledků zmíněného projektu se zaměřením na jeho druhý jmenovaný cíl – analýzu variability výstupů hydrologického modelování krátkodobých extrémních srážkových událostí na malých povodích. Hlavním cílem příspěvku je identifikace klíčových nejistot s akcentem na význam variability krátkodobých srážek.

Nástroje a metody

Pro hodnocení nejistot v hydrologickém modelování jsou v současnosti používány stochastické modely nejistot, jako např. metoda GLUE [3] nebo DREAM [3]. Další možností, která byla využita v této studii, je statistické zpracování výsledků velkého množství simulací hydrologického modelu, pokrývající vymezený parametrický prostor vstupních veličin. Sestaveno bylo více než 16 000 scénářů zohledňujících variabilitu klíčových modelových vstupů. Analýza výstupů byla zaměřena zejména na identifikaci významu variability srážkových vstupů pro odezvu hydrologických modelů malých povodí. Do ní byla zahrnuta kromě variability průběhů intenzit (ve formě šesti nově odvozených zobecněných návrhových hyetogramů popsaných dále v textu) také variabilita srážkových úhrnů (v podobě úhrnů s několika úrovněmi doby opakování), nejistoty stanovení řady charakteristik povodí (zejména infiltračních vlastností půd a počátečního stavu jejich nasycení) a nejistota vnesená volbou konkrétního hydrologického modelu. Uvažovány byly tři modely s odlišnou strukturou a přístupem k určení odtokové odezvy. Aplikovány byly na pěti charakteristických povodích vybraných v rámci klasifikace cca 7 700 povodí IV. řádu podrobně popsané v následujícím článku Kategorizace povodí IV. řádu z pohledu hydrologického modelování. Pro každou kombinaci hydrologického modelu a charakteristického povodí bylo namodelováno 30 skupin srážkových scénářů (6 hyetogramů × 5 dob opakování) a v rámci každé skupiny byly použity další dílčí scénáře zachycující variabilitu klíčových modelových parametrů. Analýza souboru výsledků v závěru identifikovala klíčové faktory a hlavní zdroje nejistot pro dvě posuzovaná modelová kritéria – objem odtoku a velikost kulminace.

Variabilita průběhů krátkodobých srážek

V rámci výše zmíněného projektu byla provedena detailní analýza průběhů krátkodobých srážek na území ČR. Podkladem vyhodnocení byla desetiletá řada podrobných radarových měření adjustovaných pomocí pozemních staničních měření denních srážkových úhrnů na území celé ČR. Jako časová základna návrhových hyetogramů byl určen interval dlouhý 6 hodin. Ten je vhodným kompromisem mezi jedním dnem, který je z hlediska doby koncentrace v malém povodí příliš dlouhým časovým úsekem, a hodinou, která zpravidla nezahrnuje celou příčinnou srážku a ani nezohledňuje dostatečně vnitřní tvarovou variabilitu např. v podobě násobných vrcholů a poklesů intenzit v rámci déle trvajících událostí. Analýzou vnitřního rozdělení úhrnů srážky co do koncentrace maximálních úhrnů během 3, 2, 1 a 0,5 hodiny a polohy těchto maxim bylo odvozeno šest zobecněných hyetogramů A–F zobrazených na obr. 1. Více podrobností o metodách odvození lze nalézt v [4]. Tyto návrhové hyetogramy byly použity pro zohlednění variability a průběhu srážek a analýzu jejího významu na výsledky hydrologického modelování prezentované v tomto příspěvku.

Obr. 1. Návrhové hyetogramy šestihodinových srážek; hodnoty na ose y představují minutové úhrny vztažené k celkovému úhrnu srážky
Fig. 1. Design hyetographs of 6-hour rainfalls; values on the y-axis present the 1-minute rainfall depths related to the overal rainfall total

Zobecněné hyetogramy byly dále v uvedeném projektu analyzovány z hlediska pravděpodobnosti jejich výskytu na území ČR v závislosti na době opakování srážkového úhrnu a příslušné lokalitě. Spolu s přibližnými odhady N-letých šestihodinových úhrnů (na základě 10 let měření) jsou všechna tato data zpřístupněna veřejnosti prostřednictvím webových služeb prezentovaných v článku Webové služby pro poskytování návrhových srážek publikovaném v tomto časopise. Prostorové rozložení pravděpodobnosti výskytů jednotlivých návrhových hyetogramů nebylo v předkládané modelové studii nijak zohledněno, uvažovány byly vždy všechny typy průběhů srážek pro doby opakování 2, 5, 20, 50 a 100 let, územně platné pro pět reprezentativních povodí.

Výběr modelových nástrojů

Hydrologické výpočty představují v současnosti asi nejpoužívanější způsob hodnocení potenciálních srážko-odtokových událostí. Jejich průběh je ovlivněn velkým množstvím faktorů, z nichž mnohé jsme dnes schopni popsat velmi přesně, jiné zjednodušeně několika parametry a některé nedovedeme předvídat vůbec. Právě neznalost přesného stavu a všech procesů v hodnoceném systému vyžaduje zavedení zjednodušení do výpočtů – použití určitého modelu.

Hydrologických modelů existuje nespočet a klasifikovány jsou podle řady hledisek [5], např. podle časového měřítka, velikosti a prostorového členění modelované domény nebo složitosti popisu a počtu procesů zohledněných v modelovaném systému. Při posuzování citlivosti odtokové odezvy na průběh příčinné srážky prostřednictvím hydrologického modelování jsou nutně výstupy systematicky ovlivněny již samotnou volbou modelu. Za účelem identifikace, případně kvantifikace nejistot způsobených volbou modelu bylo do řešení zapojeno více modelů, které se významně liší svým přístupem k modelované hydrologické odezvě povodí a které jsou známé nebo používané v českém prostředí. Podrobněji jsou klasifikace a výběr těchto reprezentativních modelů popsány v článku viz [6].

Tabulka 1. Metody výpočtu a zohledněné procesy vybraných modelů
Table 1. Computational methods and processes considered in selected models

Tento příspěvek prezentuje výstupy modelování ve třech z vybraných modelů: HMS jako v praxi nejužívanější konceptuální model, SMODERP jako autorský výzkumný open source výpočetní nástroj a MikeSHE jako referenční model s velmi vysokou úrovní komplexnosti. Přehled zohledněných hydrologických procesů a metody jejich výpočtu v těchto vybraných modelech shrnuje tabulka 1. Podrobnější popis modelů jde nad rámec tohoto příspěvku, dále budou pouze stručně představeny jejich hlavní charakteristiky kvůli návaznosti na prezentované výsledky.

HEC-HMS (SCS-CN)

Pro hydrologickou praxi velmi dobře známý HEC-HMS [8] je veřejně dostupný a bezplatně poskytovaný nástroj vyvíjený v americkém Hydrologic Engineering Center. Jedná se o softwarové prostředí umožňující využití řady výpočetních modelů a metod, z nichž asi nejrozšířenější je metoda odtokových křivek SCS-CN [8]. Tato konceptuální metoda je s úspěchem využívána desítky let i v českém prostředí díky své jednoduchosti a snadné aplikovatelnosti. Klíčovým vstupem je číslo odtokové křivky závislé na hydrologické skupině půd a půdním pokryvu. Tabelovaná hodnota platí pro průměrné nasycení povodí (podle indexu předchozí srážky, IPS 2), v literatuře jsou pak publikovány vztahy pro přepočet na dva extrémní stavy – suchý (IPS 1) a vlhký (IPS 3). Výstupem metody je odtoková výška nebo také úhrn efektivní srážky. S využitím vstupního hyetogramu lze s touto metodou odvodit i hyetogram efektivní srážky. Velkou nevýhodou této metody je, že hodnota výsledné odtokové výšky není závislá na časovém rozložení příčinné srážky. Odtoková výška ze dvou srážek s totožným úhrnem ale s průběhy např. v podobě rovnoměrného deště nízké intenzity a přívalovou srážkou je rovněž totožná, což neodpovídá fyzikálním principům tvorby přímého odtoku.

Pro určení výsledného odtoku z příčinné srážky je nutné hyetogram efektivní srážky získaný metodou SCS-CN transformovat do odtokové odezvy. HMS k tomuto využívá nejčastěji metodu jednotkového hydrogramu. Jedná se o jedno- či víceparametrickou matematickou funkci rozkládající jednorázový srážkový impulz do odtokové vlny. Parametry určující tvar hydrogramu lze odvodit často z hydromorfologických charakteristik povodí, například maximální délky odtokové dráhy a průměrného sklonu povodí.

Velkou výhodou metody SCS-CN je její výpočetní jednoduchost umožňující automatizaci a rychlý výpočet. Samotné prostředí HMS obsahuje modul pro citlivostní analýzy, v němž si uživatel může snadno definovat rozsah a statistické rozdělení hodnot vybraného parametru a řádově během minut vyčíslit stovky realizací. Výsledkem je pak jednoduché statistické zobrazení rozptylu a charakteristik modelovaných hydrogramů, případně je možné celý soubor realizací exportovat a zpracovat v integrované prohlížečce DSS Vue (viz obr. 2) nebo externím softwaru.

SMODERP

Tento fyzikálně založený srážko-odtokový model je přímo zacílen na navrhování drobných staveb v krajině. Jedná se o epizodní model, jehož výsledky lze využít k získání návrhových hydrologických parametrů. V modelu jsou zahrnuty procesy infiltrace (Philipova rovnice) i povrchové retence. Tento model se v podobě profilové verze (1D) objevuje v předcházejících metodikách, např. [9, 10]. Model v profilové verzi je dostupný na stránkách Katedry hydromeliorací a krajinného inženýrství, Fakulty stavební, ČVUT v Praze (storm.fsv.cvut.cz). Vývoj profilové verze modelu byl již ukončen a byl nahrazen prostorovým řešením (2D), v němž jsou kromě plošného odtoku zahrnuty procesy soustředěného odtoku v rýhách a odtok ve vodních tocích.

Nově vyvíjená verze modelu SMODERP 2D je koncipována tak, aby bylo možné využít běžně dostupná data o půdě, vegetaci a morfologii. Doporučené střední hodnoty jsou součástí manuálu k modelu. Současná verze využívá prostředí ArcGIS, do budoucna je plánováno poskytnutí verze modelu pro volně dostupné GIS prostředí (QGIS, GRASS).

Výhodou modelu je plně distribuovaný přístup a fyzikální přístup umožňující detailnější analýzu modelovaného území, jehož heterogenitu nejsou celistvé modely schopné zohlednit. V neposlední řadě je to pak otevřenost kódu a do budoucna i nezávislost na komerčních platformách. V současné verzi je prozatím velkou nevýhodou značná časová náročnost výpočtu (řádově hodiny pro malé povodí). S tím je spojena i náročnost případné citlivostní analýzy, čas nutný k jejímu provedení geometricky narůstá s počtem volných parametrů a počtem realizací.

MikeSHE

Jedná se o jeden z modulů rodiny MIKE od dánského giganta DHI s celosvětovou působností v oblasti vodního hospodaření a plánování. Zaměřený je na modelování procesů v povodí pomocí prostorově distribuovaného fyzikálního přístupu. V závislosti na zakoupené licenci si může uživatel vybrat z celé palety výpočetních metod, například v oblasti infiltrace od jednoduchých konceptů přes metodu Green&Ampt až po Richardsovu rovnici včetně preferenčního proudění v makropórech. Nesaturovaná zóna je jako v naprosté většině modelů zaměřených na hydrologii povodí řešena pouze v 1D, ani MikeSHE tedy není schopen modelovat laterální složky podpovrchového odtoku. Hlavní devizou tohoto modelu je právě zmíněná komplexnost řešení, která je však vykoupena nároky na vstupní data. Za hlavní nevýhodu lze považovat pořizovací cenu, která prakticky znemožňuje použití v běžných podmínkách české projekce a plánování. Z hlediska výpočetního výkonu je na tom MikeSHE díky svému dlouhému a podporovanému vývoji o poznání lépe než autorský výzkumný SMODERP, výpočet průměrné srážko-odtokové události na středně komplikovaném modelu malého povodí je otázkou desítky minut. Díky tomu je realizace citlivostní analýzy na rozsáhlejším setu vstupních scénářů lépe proveditelná, ale jako každý fyzikální model i MikeSHE má své limity z hlediska geometrického nárůstu výpočetní doby s počtem scénářů.

Obr. 2. V prostředí softwaru DSS Vue uživatelsky upravená vizualizace mediánů a extrémních obalových křivek odtokových hydrogramů pro sady simulací z HMS, barevně odlišeny scénáře pro CN1 (modrá), CN2 (žlutá) a CN3 (červená)
Fig. 2. In DSS Vue environment adjusted visualization of medians and extreme envelope curves of hydrographs for three sets of simulations in HMS; particular sets of scenarios with CN values for API from 1 to 3 filled with blue, yellow and red, respectively

Zdrojová data a tvorba výpočetních scénářů

Ve všech vybraných nástrojích (HMS, MikeSHE, SMODERP) byly sestaveny modely pěti charakteristických povodí: Býkovického potoka (1), Struhařovského potoka (2), Chouzavé (3), Škvoreckého (4) a Halounského potoka (5). Tato povodí byla vybrána jako charakterističtí zástupci tříd povodí vzešlých z klasifikace, která je popsána v následujícím článku, tamtéž je znázorněna poloha povodí v rámci ČR. Základní charakteristiky reprezentativních povodí uvádí tabulka 2. Modely těchto povodí byly zatíženy 30 variantami srážkových hyetogramů, jednotlivé varianty sestávaly z kombinací 6 bezrozměrných návrhových hyetogramů aplikovaných na 5 celkových úhrnů s dobami opakování 2, 5, 20, 50 a 100 let. Návrhové úhrny srážek za 6 hodin byly získány metodou redukce [11] denních úhrnů [12] a pohybovaly se v rozmezí od 29 do 88 mm. Morfologické charakteristiky byly odvozovány pomocí DMR 4G, polohopisné údaje ze ZABAGED. Detailní charakteristiky a jejich hodnoty byly zvoleny odlišně pro jednotlivé modely. Vzhledem k podobným principům modelů MikeSHE a SMODERP byly pro tyto modely scénáře vytvářeny téměř identicky až na drobné rozdíly v infiltrační rutině a rutině pro výpočet korytového odtoku. Kvůli značně delší výpočetní době ve SMODERP byl pro tento model vybrán jen kontrolní vzorek scénářů sestavených pro MikeSHE.

Obr. 3. Nekonzistentní vstupní vrstva zrnitosti půdy pro model povodí Halounského potoka ilustrující problematické propojení prostorových databází pro lesní a zemědělské půdy
Fig. 3. Inconsistent soil texture dataset as the input for the model of Halounsky stream catchment illustrates the intricate linking of two available source datasets – one for the agricultural land, other for forests

Pro modelování infiltrace ve fyzikálních modelech jsou klíčovým vstupem hydraulické charakteristiky půd, zejména (a často pouze ona) nasycená hydraulická vodivost. Tato veličina je závislá na řadě půdních charakteristik, nejčastěji je vztahována k jejímu zrnitostnímu složení. Regionalizované informace o zrnitosti půd lze v ČR sice získat pouze syntézou z více datových zdrojů, zejména kvůli rozdělení půdního fondu na lesní a zemědělskou půdu. Pro modelování zde byla propojena data o zrnitosti ornice z komplexního průzkumu půd podle VÚMOP [13] a zrnitosti lesních půd vztažené k lesním typům získané od ÚHUL [14]. Propojení všech těchto podkladů není triviální úlohou a zanáší do modelování řadu nepřesností a nejistot (viz obr. 3), např. kvůli nesouladu v klasifikaci půd na lesní (USDA) a zemědělské půdě (Novákova klasifikace). Podrobný popis řešení použitého ve zmíněném projektu však jde za rámec tohoto příspěvku.

Scénáře pro MikeSHE a SMODERP

Vedle parametrů zátěžové srážky byly při tvorbě scénářů pro citlivostní analýzu v MikeSHE a SMODERP vybrány následující parametry:

  • nasycená hydraulická vodivost půd,
  • počáteční nasycení půdy,
  • drsnost povrchu pro transformaci povrchového odtoku,
  • povrchová retence,
  • intercepce,
  • základní parametry pro transformaci v korytech.

Vstupy pro scénáře fyzikálních modelů nemohly být stanoveny na základě rozdělení skutečných hodnot v rámci ČR. Prvním důvodem je výpočetní doba vybraných fyzikálních modelů, která neumožňuje v rozumném čase výpočet řádově stovek tisíců scénářů, jako bylo později realizováno v případě HMS. Druhým a zásadnějším omezením je velmi limitovaná dostupnost vstupních dat. Například plošná data o hodnotách hydraulické vodivosti půd v ČR neexistují a plošně konzistentní databáze zrnitostního složení – její nejčastější zástupné veličiny – také ne. Proto byla citlivostní analýza pojata jako analýza kombinací několika kategorických stavů na konkrétních, již zmíněných pěti charakteristických povodích, pro něž bylo reálné v rámci projektu podkladová data shromáždit.

Tabulka 2. Reprezentativní povodí a jejich základní charakteristiky
Table 2. Representative catchments and their main characteristics

V rámci řešeného projektu byly na základě nejnovějších evropských půdních databází a publikovaných pedotransferových funkcí [15, 16] převzaty průměrné hodnoty nasycené hydraulické vodivosti (Ks) včetně odhadu rozptylu pro hlavní půdní druhy, které ilustruje obr. 4. Na každém z charakteristických povodí byly uvažovány tři skupiny scénářů: s průměrnou hodnotou Ks (mean0) a s dvěma krajními hodnotami danými směrodatnou odchylkou (m-STD, m+STD) pro každý půdní druh v povodí se reálně vyskytující.

Počáteční nasycenost půdy

Obdobně jako v případě hydraulických vodivostí byly určeny tři varianty počátečních podmínek od nejméně po nejvíce „nasycený” scénář IC1–3. Způsob implementace ve fyzikálních modelech byl kvůli odlišné infiltrační rutině rozdílný. V případě MikeSHE a jím použité infiltrační metody Green&Ampt byly definovány tři hodnoty počáteční vlhkosti při 10, 50 a 90 % saturace efektivního pórového prostoru a jim odpovídající hodnoty sacího tlaku na čele zvlhčení. V modelu SMODERP použitá Philipova rovnice pak počáteční nasycenost zohledňuje pomocí hodnoty sorptivity. Její hodnoty byly zvoleny tak, aby modelovaný průběh infiltrace odpovídal suchému, středně a vysoce nasycenému stavu půdy.

Drsnost povrchu a intercepce

Podkladem pro prostorové rozložení drsností půdního povrchu a intercepce bylo devět kategorií půdního pokryvu odvozených ze ZABAGED: orná půda, travní porosty, ostatní zeleň, vodní plochy, sady, křovinaté porosty, lesní porosty, antropogenní a zpevněné plochy, zahrady. Prostorové rozložení obou veličin bylo uvažováno neměnné, hodnoty zprůměrovány z několika zdrojů [17–19]. V případě drsnosti povrchu byly použity tři scénáře: nízká (nL), průměrná (n0) a vysoká drsnost (nH). Intercepce byla uvažována pouze ve dvou variantách: základní či vysoká (IH) a nízká, resp. nulová (IL).

Parametry transformace v korytech

Pro výpočet korytového průtoku je model MikeSHE provázán s hydraulickým modelem MikeHydro (dříve Mike11), který řeší 1D proudění na základě podrobného podélného profilu nivelety dna a příčných profilů. Podélný profil byl ve všech charakteristických povodích odvozen na základě vyhlazeného DMR4G [20] agregovaného z rozlišení 5 na 10 m. Příčné profily byly použity syntetické, v podobě složených lichoběžníkových profilů s odstupňovanými šířkami a hloubkami. Drsnost koryta byla uvažována ve dvou variantách: scénáře „FAST“ reprezentují spíše hydraulicky hladší, udržované koryto s Manningovou drsností kynety a berem n = 0,02, resp. 0,025, které vodu z povodí odvádí rychleji a méně odtok transformují. Scénáře „SLOW“ oproti tomu představují přírodě bližší, méně udržované koryto s drsnostmi kynety a berem n = 0,03, resp. 0,035.

V modelu SMODERP byl podélný profil vodních toků odvozen obdobně jako u modelu MikeSHE. Koryto však bylo zjednodušeno na jednoduchou obdélníkovou kynetu, jejíž Manningova drsnost byla volena rovněž ve dvou variantách a shodně s modelem MikeSHE, tedy n = 0,02 pro variantu „FAST“ a 0,03 pro variantu „SLOW“.

Výsledné scénáře pro fyzikální modely

Při uvážení pěti charakteristických povodí, 30 srážkových scénářů, po třech variantách propustnosti půd, počátečních nasyceností půdy a povrchových drsností a při dvou variantách povrchové retence, intercepce a drsností pro odtok v korytech je možné sestavit celkem 32 400 scénářů. Po výpočtu reprezentativního vzorku 1 080 scénářů (všechny scénáře pro jedno povodí, jednu variantu drsností v ploše povodí a jednu variantu korytového odtoku) byla po předběžné analýze výsledků vyškrtnuta celá polovina zbylých scénářů s nulovou hodnotou intercepce, neboť tento parametr byl shledán jako prakticky nevýznamný. Výsledný počet scénářů po této redukci klesl na 16 740.

Scénáře pro HEC-HMS

Pro obsáhlost provedené citlivostní analýzy se tento příspěvek věnuje zejména výstupům z fyzikálních modelů. Proto zde pro úplnost bude uveden jen stručný popis tvorby scénářů pro HMS. Kromě parametrů zátěžové srážky byly v modelu HMS zohledněny následující parametry:

  • hodnota CN,
  • podíl nepropustných ploch v %,
  • doba zpoždění,
  • počáteční podmínky podle IPS,
  • podíl počáteční ztráty vůči maximální pot. retenci λ.

V rámci každé třídy povodí podle provedené klasifikace byly určeny statistické parametry rozdělení hodnot CN, doby zpoždění a procenta nepropustných ploch. Tyto parametry byly použity pro náhodné generování scénářů v HMS. Počáteční podmínky byly zohledněny pomocí indexu předchozích srážek ve třech variantách IPS 1 až IPS 3. Počáteční ztráta Ia je v metodě SCS-CN stanovena jako podíl maximální potenciální retence. Tento podíl byl uvažován ve třech variantách ve výši 10, 20 a 25 %. V celkovém úhrnu bylo sestaveno 45 submodelů povodí a v každém z nich vyčísleno 500 realizací. To při 30 variantách zátěžové srážky představuje 675 000 simulací.

Obr. 4. Střední hodnoty a směrodatné odchylky křivky hydraulické vodivosti hrubozrnné půdy v závislosti na sacím tlaku podle Wöstena [16]; pro hodnotu h = 0 odpovídá nasycené hydraulické vodivosti, patrný je rozptyl v rozsahu stovek cm/d
Fig. 4. Means and standard deviations of the K(h) curve for coarse textured soils according to Wösten [16]; for the soil suction head h = 0 the values correspond to the saturated hydraulic conductivity; there is an obvious variance in the range of hundred cm/day

Výsledky a diskuse

Výše popsané soubory scénářů daly vzniknout značně rozsáhlé sadě výstupů, jejichž plná analýza je mimo možnosti tohoto příspěvku. Zde budou proto uvedeny jen hlavní poznatky. Prezentovány jsou ve dvou podkapitolách. Nejprve je uvedeno srovnání třech použitých modelů s akcentem na identifikaci klíčových proměnných. Poté následuje podrobná citlivostní analýza výstupů z fyzikálního modelu MikeSHE se zaměřením na vliv časového průběhu srážek.

Srovnání modelů

Přímé srovnání všech tří použitých modelů je komplikované kvůli nejednoznačnému přiřazení odpovídajících scénářů mezi konceptuálním HMS a fyzikálními modely. Zátěžové stavy (parametry srážky) a charakteristická povodí byla sice použita identická, ale vztah mezi hydrologickými a dalšími parametry povodí u HMS (CN, Ia, IPS) a fyzikálních modelů (vodivosti půd, hodnoty retence a intercepce, počáteční podmínky) je možné určit pouze kvalitativně. Jako sobě odpovídající bylo vybráno 150 simulací (5 povodí × 5 dob opakování × 6 typů srážek), přičemž ve scénářích v HMS byl použit druhý, průměrný stav nasycení IPS2 pro odvození hodnot CN a nejčastěji používaný poměr λ pro stanovení počáteční ztráty ve výši 20 % maximální potenciální retence povodí (odvozené z CN podle platných vztahů).

Obr. 5. Odtokové výšky modelované v HMS (H), MikeSHE (M) a SMODERP (S) ve 150 základních srážko-odtokových scénářích (povodí 1 až 5, doby opakování N = 2 až 100 let, typy srážek A až F)
Fig. 5. Runoff depths modelled by HMS (H), MikeSHE (M) and SMODERP (S) in basic set of 150 scenarios (catchments 1–5, rainfall return periods N = 2–100 years and temporal patterns A–F)

U fyzikálních modelů pak byl zvolen scénář s průměrnými hodnotami hydraulické vodivosti půd uváděnými v literatuře pro příslušné zrnitostní třídy, počátečními podmínkami IC2 odpovídajícími průměrnému nasycení půd, volným prostorem pro povrchovou retenci i intercepci a „rychlé” variantě transformace korytového odtoku, která odpovídá zkapacitněným a udržovaným korytům.

Na grafech na obr. 5 jsou vyneseny odtokové výšky z referenčních scénářů na jednotlivých povodích v závislosti na době opakování a tvaru srážky. Na první pohled jsou patrné konstantní odtokové výšky z modelu HMS v rámci každé doby opakování. To potvrzuje známou skutečnost, že metoda SCS-CN není z hlediska objemu odtoku citlivá na průběh zátěžové srážky. Oproti tomu oba fyzikální modely vliv tvaru srážky zohledňují, na jednotlivé typy průběhů reagují různě. Nejvyšší odtoky generují dva nejkoncentrovanější typy A a B, nejnižší rovnoměrná srážka typu F. Typy C–E jsou relativně rovnocenné, poměrně překvapivý je ale z nich často ve vyvolaných odtokových výškách dominující typ E. Ten se z nich sice vyznačuje nejnižší maximální intenzitou, ale představuje zřejmě nepříznivou kombinaci vytrvalejší srážky s jedním intenzivnějším vrcholem.

Druhým zřetelným rysem na obr. 5 jsou konzistentně nižší odtoky v modelu HMS na převážně lesních povodích 3 a 5 oproti spíše zemědělským povodím 1, 2 a 4 (viz tabulka 2). Napříč všemi dobami opakování odtéká z povodí Chouzavé (č. 3) pětina až čtvrtina množství oproti Škvoreckému potoku (č. 4), v povodí Halounského potoka (č. 5) je to pak přibližně třetina. Oproti HMS jsou odtoky z lesnatých povodí Chouzavé a Halounského potoka v modelu MikeSHE jen o něco nižší než u prvních dvou povodí a srovnatelné se čtvrtým – ve všech třech případech jsou tedy spíše zemědělsky využívaná povodí s podílem lesních ploch do 30 %. V případě druhého fyzikálního modelu SMODERP jsou odtoky z lesních povodí znatelně nižší než u prvních dvou povodí, logicky však pouze u srážek s nižší dobou opakování a zejména u intenzivních srážek typu A a B. Méně koncentrované typy a vyšší N-letosti produkují odtokové výšky srovnatelné s ostatními povodími. Obecně nízká citlivost obou fyzikálních modelů vůči zalesněným povodím je vhodným podkladem pro podrobnější vyhodnocení, které jde nad rámec tohoto příspěvku, a jeho publikaci autoři připravují. Na tomto místě uveďme zkrácené vysvětlení, že klíčovou roli zde hraje metoda výpočtu infiltrace a její parametrizace ve fyzikálních modelech. Ta v případě konzistentního určení zrnitosti půdy na lesní a zemědělské půdě žádným dalším způsobem tyto dvě domény nerozlišuje. To je rozdíl od metody SCS-CN, která implicitně pro lesní porosty předpokládá nižší CN a tedy vyšší srážkové ztráty.

Obr. 6. Odtokové výšky Hq z modelu MikeSHE oproti modelu SMODERP z reprezentativních povodí pro všechny N-letosti a typy srážek; černě vynesena diagonála, červeně regresní přímka
Fig. 6. Runoff depths Hq from the model MikeSHE against SMODERP from representative catchments, all rainfall return periods and temporal patterns; in black is the diagonal line (1 : 1), in red a regression line

Posledním významným rysem na obr. 5 jsou disproporce mezi modely. Mimo lesní povodí dává HMS až na výjimky koncentrovaných srážek odtokové výšky vyšší než MikeSHE a relativně srovnatelné jako SMODERP. Ten oproti Mike produkuje až na naprosté výjimky vždy vyšší odtokové výšky, přestože u těchto dvou modelů je přiřazení scénářů jednoznačné a v parametrizaci se liší jen u několika málo veličin. Dvou i vícenásobně vyšší odtoky ze SMODERP jsou zřejmé zejména u koncentrovaných srážek A a B a při nízkých dobách opakování (úhrnech) srážky. Díky téměř identicky definovaným scénářům je možné analýzu rozdílů v těchto dvou modelech rozšířit, přestože v modelu SMODERP byla vypočtena jen přibližně čtvrtina scénářů oproti MikeSHE. Vzájemně vynesené odtokové výšky u srovnatelných scénářů na všech pěti povodích ukazuje graf na obr. 6. Z něj jsou patrné odlišné rozdíly mezi modely napříč povodími. Téměř vždy dává SMODERP vyšší odtokové výšky na povodí Halounského potoka (224 scénářů, R2 = 0,91), shoda modelů reprezentovaná červenou regresní křivkou se pak blíží k ideální (černé diagonále) vlivem rozdílného počtu identických scénářů směrem doleva k povodí Býkovického potoka (1 157 scénářů, R2 = 0,92).

Protože datové sety u jednotlivých povodí nejsou stejně početné, ani dílčí subsety podle dalších parametrů, byly výsledky zobrazeny podle variant propustnosti půd. Dvě ze tří variant uvádí obr. 7, poslední varianta s vysoce propustnými půdami (m+STD) byla pro značně omezenou datovou sadu vyřazena. Z grafů je patrné, že velmi dobrou shodu oba modely vykazují v případě scénářů s podprůměrnými propustnostmi půd. To lze vysvětlit upozaděním rozdílů způsobených odlišnou infiltrační rutinou (Philipova metoda u SMODERP vs. G&A s redistribucí u MikeSHE). Oproti tomu u scénářů s průměrnou vodivostí půd způsobují rozdíly v modelech až dvojnásobné odtokové výšky z modelu SMODERP tak, jak bylo patrné na prvním srovnání na obr. 5. Další analýzy rozdílů naznačily podstatnou úlohu definice počátečních podmínek. Zatímco pro nasycený stav (IC3) dávaly oba modely téměř shodné odtokové výšky (R2 = 0,97), průměrný stav IC2 a suchý stav IC1 byly zdrojem hlavních rozdílů (R2 = 0,94, resp. 0,89). Právě počáteční podmínky je obtížné definovat v obou modelech stejně, protože i při stejných hodnotách Ks se jejich infiltrační rutiny liší dalšími parametry, mezi nimiž nelze definovat přímý vztah (sorptivita u Philipovy rovnice, sací tlak a počáteční vlhkost u G&A). Tyto rozdíly se ukazují jako dominantní například oproti časovému průběhu srážek, na něž oba modely reagují podobně, resp. jimi dané rozdíly jsou méně patrné než rozdíly způsobené odlišnostmi v metodě a parametrizaci výpočtu infiltrace.

Obr. 7. Odtokové výšky Hq z modelu MikeSHE oproti modelu SMODERP ze tří reprezentativních povodí pro všechny N-letosti a typy srážek a dvě úrovně propustnosti půd: průměrné (mean0) a snížené (m-STD); černě vynesena diagonála, červeně regresní přímka
Fig. 7. Runoff depths Hq from the model MikeSHE against SMODERP from three representative catchments, for all rainfall return periods and temporal patterns and for two levels of soil infiltrability: average (mean0) and reduced (m-STD); in black is the diagonal line (1 : 1), in red a regression line

Citlivostní analýza modelu MikeSHE a typy srážek

Vzhledem k rozsáhlosti datového souboru je zde pro přehlednost uveden podrobnější rozbor výsledků jen na prvním z reprezentativních povodí – Býkovického potoka. Na obr. 8 jsou znázorněny kvartilové charakteristiky koeficientů odtoku (poměr odtokové a srážkové výšky) v závislosti na době opakování a typu srážky, v řádcích rozdělených podle stupně propustnosti půd. Z grafů je patrné, že u scénářů s nadprůměrnou vodivostí půd došlo ke generování odtoku až od doby opakování srážky 20 let a výše, a to navíc pouze v případě nejintenzivnějšího typu srážky A. Naopak scénáře s podprůměrnou vodivostí už se od doby opakování 20 let (srážka s úhrnem 62,5 mm) příliš navzájem mezi N-letostmi ani napříč typy průběhů srážek neliší, všechny generují velmi podobné poměry odtoku s mediánem kolem 70 %. To znamená, že vodivosti půd zde byly natolik malé, že spolu s povrchovou retencí dokázaly absorbovat výraznější část zátěžové srážky pouze v případě úhrnů do doby opakování mezi 5 a 20 lety. V těchto případech pak nejpříznivější podmínky pro infiltraci představovala nejrovnoměrnější srážka typu F. Největší variabilitu lze pozorovat u typu D, což je dvouvrcholový průběh srážky s delší pauzou mezi hlavními epizodami, který poskytuje dostatek prostoru pro částečné zotavení infiltračních schopností půdy za dalších příznivých podmínek.

Největší variabilitu odtokových koeficientů v závislosti na tvaru lze pozorovat u průměrně vodivých půd (mean0). To lze vysvětlit menším významem parametrů ovlivňující infiltraci a větším prostorem pro uplatnění dalších parametrů, jako je drsnost povrchu nebo povrchová retence. Zde jsou největší odtokové výšky a s nejvyšší variabilitou generovány intenzivními typy A a B, nejnižší odtoky s nejnižší variabilitou rovnoměrnou srážkou typu F. Průběhy typu C–E produkují relativně podobné odpovědi, opět je zde zajímavý efekt dvouvrcholové srážky typu D, která jak do rozsahu, tak mediánu poskytuje příznivější (nižší) odpovědi než rovnoměrnější srážka typu E.

Obr. 8. Kvartilové charakteristiky odtokového součinitele (poměrů odtoku) z povodí Býkovického potoka podle doby opakování a tvaru srážky pro tři varianty vodivostí půd
Fig. 8. Quartile characteristics of runoff coefficients in the Býkovický stream catchment distinguished by the rainfall return period and temporal pattern for three levels of soils infiltrability

Při pohledu na kulminační průtoky na obr. 9 je v případě nadprůměrně vodivých půd zřejmá podobná situace jako v případě poměrů odtoku. Protože je odtok generován jen v případě silně koncentrovaných srážek A a B, a to až od dob opakování 20 let, jsou i v případě kulminací ostatní krabicové grafy redukovány na nulovou úroveň. Zatímco u podprůměrně vodivých půd se rozpětí poměrů odtoku v rámci dané doby opakování značně překrývala napříč typy srážek, v případě kulminačních průtoků jsou jednoznačně vydělené zejména nejkoncentrovanější typy srážek A a B. Mezi tvary C–E pak není významnější rozdíl zejména ve středních hodnotách kulminací. To může mít přímý dopad do inženýrské praxe, kdy při navrhování opatření, u nichž je klíčovou charakteristikou pouze návrhový průtok, nebude nutné zahrnovat do výpočtu všechny tyto tři typy návrhových srážek. U průměrně vodivých půd jsou pak patrné podobné znaky jako u podprůměrně vodivých, až na to, že rozsahy odezev na jednotlivé tvary v rámci dané doby opakování jsou si bližší a více se překrývají.

Závěr

V rámci projektu Vliv variability krátkodobých srážek a následného odtoku v malých povodích České republiky na hospodaření s vodou v krajině bylo na základě časových řad radarového měření srážek odvozeno šest zobecněných průběhů šestihodinových návrhových srážek a byly stanoveny pravděpodobnosti jejich výskytu na území ČR. Spolu s odhady šestihodinových úhrnů srážek s dobami opakování 2 až 100 let byla tato data zpřístupněna prostřednictvím webových služeb pro odbornou veřejnost. Tento článek prezentuje analýzu nejistot provedenou s cílem identifikovat citlivost vybraných hydrologických modelů na odvozené průběhy srážek v kontextu s nejistotami způsobenými dalšími faktory. V tomto příspěvku jsou prezentovány výstupy z modelů MikeSHE, SMODERP a HMS na pěti reprezentativních povodích.

Obr. 9. Kvartilové charakteristiky specifických kulminačních odtoků z povodí Býkovického potoka podle doby opakování a tvaru srážky pro tři varianty vodivostí půd
Fig. 9. Quartile characteristics of specific peak discharges in the Býkovický stream catchment distinguished by the rainfall return period and temporal pattern for three levels of soils infiltrability

Ze srovnání výstupů modelů plyne značná variabilita v odtokových výškách i kulminačních průtocích připsaná čistě výběru hydrologického modelu i pro velmi blízce definované srážko-odtokové scénáře. Model HMS se od zbylých dvou fyzikálních modelů odlišuje zejména na zalesněných povodích díky odlišným podkladům a metodám pro výpočet infiltračních ztrát. I v základních rysech podobné modely SMODERP a MikeSHE dávají až o 100 % odlišné výsledky čistě vlivem odlišné metody výpočtu infiltrace i při použití stejných hodnot nasycené hydraulické vodivosti půd. Odlišnosti se vytrácejí ve scénářích, kde je role infiltrace méně významná, například při nasyceném stavu nebo u podprůměrně vodivých půd. Pro rozptyl modelovaných hodnot byly odlišnosti modelu podstatnější než variabilita průběhů modelovaných srážek. Důsledkem pro praktické využívání fyzikálních modelů by tedy mělo být směřování k využití modelů aplikujících co nejpřesnější metody popisu infiltračního procesu. Komplikací a velkou výzvou pro budoucí výzkum a terénní práce jsou však sporadické a často nekonzistentní, nebo dokonce neexistující prostorové databáze podrobných hydraulických vlastností půd.

Detailní citlivostní analýza v modelu MikeSHE ukázala na závislost rozptylu modelovaných charakteristik na průměrné úrovni vodivostí půd, a to v různé míře podle posuzované charakteristiky. U podprůměrně vodivých půd nehrál časový průběh srážky téměř žádnou roli pro odtokové výšky (respektive koeficienty odtoku), zato klíčovou roli pro kulminační průtoky. U průměrně vodivých půd byl průběh srážky shledán jako důležitý faktor pro obě odtokové charakteristiky, přičemž dominantní roli mají dva nejkoncentrovanější z šesti navržených generalizovaných průběhů srážek. Mezi třemi méně koncentrovanými, přechodovými průběhy (včetně dvou průběhů se dvojitými vrcholy intenzity) nebyl zjištěn výrazný rozdíl ani u jedné z odtokových charakteristik. Poslední, nejrovnoměrnější srážka vykazovala nejmenší rozptyl i střední hodnotu obou charakteristik. Tyto výsledky ukazují, že podrobný průběh krátkodobých srážek je důležitým faktorem tvorby odtoku na povodích s průměrně propustnými půdami (ve smyslu průměrných hodnot Ks pro danou zrnitostní třídu). To staví do nepříznivého světla dosud v praxi velmi oblíbené jednoduché konceptuální modely, jako je např. metoda SCS-CN, která zejména při výpočtu objemu odtoku nedokáže časovou variabilitu intenzit krátkodobých srážek zohlednit. Vzhledem ke komplikovanosti využití fyzikálních modelů to poskytuje prostor pro modifikaci těchto oblíbených a jednoduchých postupů tak, aby lépe odpovídaly fyzikálním principům tvorby přímého odtoku.

 

Poděkování

Příspěvek vznikl díky podpoře projektu NAZV QJ1520265 Vliv variability krátkodobých srážek a následného odtoku v malých povodích České republiky na hospodaření s vodou v krajině. Autoři děkují také recenzentům za užitečné připomínky.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

Motivace pro kategorizaci povodí vychází z potřeby navazujícího hydrologického modelování v tříletém projektu Vliv variability krátkodobých srážek a následného odtoku v malých povodích České republiky na hospodaření s vodou v krajině. V tomto projektu byly odvozeny typické průběhy návrhových srážek o délce trvání 6 hodin a prostřednictvím hydrologického modelování byl hodnocen dopad jejich variability na návrhové parametry užívané v projekční praxi i řadě odborných studií.

Článek představuje klasifikaci malých povodí v České republice pro potřeby jejich rozdělení z hlediska potenciální hydrologické odezvy na návrhové srážky. Pro celkem 7 739 povodí IV. řádu s plochou nad 0,5 km2 byly určeny hlavní charakteristiky ovlivňující hydrologickou reakci daného povodí, jako je velikost povodí, uspořádání a hustota říční sítě, koeficienty protáhlosti, dále pak průměrná nadmořská výška a průměrný sklon. Půdní pokryv, retenční kapacita a hydropedologické vlastnosti jsou zahrnuty v průměrném čísle odtokové křivky (CN). Z morfologických parametrů, které mají vliv na rychlý odtok, byla vypočtena hodnota průměrné délky odtokové dráhy do nejbližšího vodního toku a nejdelší odtoková dráha po uzávěrový profil. Závislé parametry byly vyřazeny a zbylo tak pět základních parametrů pro následnou klasifikaci. Rozhodující pro klasifikaci byla pouze blízkost parametrů daných povodí nikoli jejich poloha. Postupně bylo testováno seskupování do 3 až 7 tříd. V případě vyššího počtu tříd již nedocházelo k vytvoření jasných skupin. Z finálních sedmi tříd dvě nebyly dále hodnoceny kvůli jejich relativně malému zastoupení (méně než 10 % plochy) a extremitě specifických parametrů, nejčastěji se jedná o tvarově ovlivněná a často velmi malá zbytková mezipovodí. Výsledkem tak je 5 tříd povodí v rámci ČR, která pokrývají přes 90 % území. Reprezentativní povodí každé třídy bylo v navazujících pracích detailně modelováno v modelech MikeSHE, SMODERP a HEC-HMS.

Úvod

Hospodaření s vodou v krajině je podmíněno objemem využitelných vodních zdrojů, neméně významně však i časovou a prostorovou distribucí jednotlivých složek hydrologické bilance, především srážek jakožto prakticky jediné příjmové složky pro malá povodí. Podrobnou časovou distribuci šestihodinových návrhových hyetogramů nedávno zpracoval Müller [1], v hrubším rozlišení hodinového kroku uvedla tři typické hyetogramy Kulasová [2] a již klasickou práci pak představuje analýza náhradních maximálních intenzit krátkodobých dešťů publikovaná Truplem [3]. Prostorová variabilita je v českých podmínkách popisována méně, příklady uvádí Kavka [4] na základě dat Šamaje [5] nebo Kulasová [4].

Na formování odtoku z konkrétního povodí mají kromě srážky vliv charakteristiky vlastního povodí. Mezi ty nejzásadnější patří využití území (půdní pokryv) a infiltrační vlastnosti půd. Kombinace těchto dvou charakteristik zásadně určuje míru potenciálního zachycení srážkové vody.

Obr. 1. Vývoj tříd povodí při klasifikaci do 3–7 shluků metodou K-means; hodnoty představují průměry charakteristik pro danou třídu standardizované vzhledem k průměru a směrodatné odchylce charakteristiky celého souboru
Fig. 1. Evolution of watershed classes from three to seven clusters using K-means method; values on the y-axis present the class means of particular characteristic standardized with respect to mean and standard deviation of the whole set

Dalším faktorem, který ovlivňuje hydrologické procesy, jsou sklonové a morfologické charakteristiky. Morfologii povodí lze charakterizovat celou řadou tvarových koeficientů, jedním z nich je například koeficient protáhlosti. V malých povodích je převažujícím rizikem především rychlý odtok z intenzivních příčinných srážek. Z hlediska formování povrchového odtoku spojeného s možným erozním ohrožením je pak nutné do charakteristiky konkrétního povodí zahrnout i dráhy odtoku mimo vodní toky (délku drah plošného odtoku). Z hlediska formování korytového odtoku je pak důležitá např. hustota říční sítě. Neméně důležitým parametrem je pak poměr délky vodních toků vůči ploše povodí, tzv. hustota říční sítě.

Obr. 2. Prostorové rozložení pěti tříd povodí klasifikovaných podle podobnosti charakteristik
Fig. 2. Regionalization of five watershed classes based on their characteristics similarity

Motivací pro určení těchto charakteristik je následná kategorizace povodí IV. řádu. U vzájemně podobných povodí lze očekávat i podobnou reakci na stejnou příčinnou srážku. Z takto vytvořených kategorií je pak možné vybrat reprezentativní zástupce pro hodnocení vlivu charakteristik povodí na odtokové charakteristiky, jako je odtoková výška, kulminační průtok nebo doba kulminace. To je zejména výhodné při použití výpočetně náročnějších modelů, které znemožňují modelování rozsáhlého souboru srážko-odtokových scénářů. Naopak při použití jednodušších konceptuálních hydrologických modelů je možné u daných kategorií povodí vyhodnotit statistické rozdělení popisných charakteristik a to použít při stochastickém modelování hydrologické odezvy pro velké množství kombinací charakteristik povodí a zátěžové srážky. Použití obou těchto přístupů a výběr jejich výsledků je prezentován na jiném místě v tomto časopise. Následující části tohoto příspěvku se soustředí pouze na popis provedené klasifikace povodí a výběr reprezentativních zástupců.

Metody a postupy

Určení a výběr charakteristik povodí

Celkem bylo vyčísleno 15 základních charakteristik povodí IV. řádu. Celkově mohlo být hodnoceno 8 842 povodí IV. řádu. Z hodnocení byla vyřazena velmi malá povodí s velikostí pod 0,5 km2, která většinou tvoří zbytková mezipovodí, a kvůli jejich malé velikosti nabývají často jejich charakteristiky extrémních hodnot, nebo ztrácí reálný význam. Z hlediska hodnocení celé ČR se jedná o nevýznamné procento plochy. Pro zbylých 7 739 povodí s plochou nad 0,5 km2 byly určeny charakteristiky uvedené v tabulce 1.

Tabulka 1. Seznam charakteristik povodí uvažovaných pro klasifikaci (kurzívou uvedeny později vyřazené veličiny)
Table 1. List of catchment characteristics considered for classification (in italic later discarded parameters)

Následujícím krokem bylo kritické zhodnocení a redukce počtu parametrů kvůli zprůhlednění a jednoznačnosti klasifikační procedury. Hlavním cílem bylo zachovat pouze parametry, které jsou významné z hlediska potenciální hydrologické odezvy povodí, a zároveň parametry, mezi kterými není významná vzájemná korelace, a lze je tedy považovat za vzájemně nezávislé. Například z charakteristik nadmořské výšky je vzhledem k velikosti povodí IV. řádu zcela postačující zachovat pouze střední hodnotu. V případě převažující směrové orientace svahů se nejedná o hydrologicky významný parametr pro reakci povodí na krátkodobé deště, používána je spíše u studií zohledňujících tání sněhové pokrývky. Koeficient reliéfu je závislý na průměrné nadmořské výšce a hustota říční sítě může být zástupnou veličinou pro celkovou délku vodních toků. Po kritickém zhodnocení bylo takto ponecháno pro další analýzy osm charakteristik, vyřazené jsou v tabulce 1 uvedeny kurzívou.

Vybrané charakteristiky byly vyčísleny s využitím následujících zdrojů a postupů:

  • Z databáze DIBAVOD byla převzata plocha povodí (A) a délka vodních toků v příslušném povodí.
  • Hustota říční sítě (HRS) byla spočtena jako součet délek vodních toků vyskytujících se na území jednotlivých povodí.
  • Průměrná nadmořská výška (NADMV) a sklon (SKL) byly odvozeny z rastru terénu odvozeného z DMR 4G (digitální model reliéfu 4. generace).
  • Specifická maximální délka odtokové dráhy (Lmax.s) byla odvozena jako maximální délka odtokové dráhy z DMR 4G nástrojem ArcHydro a vážená plochou povodí.
  • Průměrná délka dráhy povrchového odtoku (OFLen.mean) byla spočtena jako průměrná hodnota nad rastrem délek odtoku (Flow Length), přičemž pro výpočet délek byly uvažovány dráhy odtoku končící na hraně vodních toků (podle DIBAVOD).
  • Koeficient tvaru α, který vyjadřuje protáhlost/vějířovitost povodí pak jako poměr plochy povodí a druhé mocniny nejkratší vzdálenosti mezi ústím a nejvzdálenějším bodem daného povodí.
  • Průměrné hodnoty CN [6] pro střední stupeň nasycení (IPS II) byly vyhodnoceny nad rastrem CN odvozeným řešitelem (SWECO Hydroprojekt) v rámci jeho předchozího projektu Strategie ochrany před negativními dopady povodní a erozními jevy přírodě blízkými opatřeními v České republice. Aby byl zdůrazněn střední stav nasycení, je dále označován CN II.

Tabulka 2 uvádí korelační koeficienty mezi zbylými osmi charakteristikami povodí. Významnou korelaci lze nalézt mezi parametrem sklonu a hodnotou CN (-0,76), nadmořskou výškou a CN (-0,57) a průměrným sklonem a nadmořskou výškou (0,49). To odpovídá skutečnosti, že ve vyšších nadmořských výškách, stejně jako na prudších svazích, se častěji vyskytují lesní porosty s nízkou hodnotou CN. Naopak téměř nezávislé jsou všechny parametry s plochou povodí, kromě Lmax.s, která je plochou definována. Podobně žádná korelace nebyla nalezena mezi sklonem povodí, hustotou říční sítě a koeficientem tvaru povodí α (korelační koeficient kolem +/- 0,05).

Tabulka 2. Korelační matice pro osm vybraných charakteristik povodí
Table 2. Correlation matrix for 8 selected catchment characteristics

Klasifikace povodí

Pro klasifikaci 7 739 povodí IV. řádu byl ve finále použit výběr pěti charakteristik z výše uvedeného seznamu osmi posuzovaných. Tři byly dodatečně vyřazeny z různých důvodů. I když se parametr plochy povodí ukazuje jako nezávislý, neexistuje ve skutečnosti žádný přímý mechanismus, kterým by mohl ovlivnit modelovanou odezvu povodí. Podobně parametr průměrné nadmořské výšky byl vynechán, neboť se jedná o charakteristiku ovlivňující spíše parametry zátěžové srážky. Variabilita srážek však byla v navazujícím modelování zohledněna výběrem srážkových scénářů. Nakonec byl z uvažovaných charakteristik vyřazen průměrný sklon povodí pro značnou korelaci s hodnotami CN. Pro klasifikaci charakteristických skupin povodí tedy bylo zvoleno těchto pět charakteristik:

  • koeficient tvaru povodí α (–),
  • hustota říční sítě HRS (km/km2),
  • průměrné číslo odtokové křivky pro střední stav předchozího nasycení CN II (–),
  • specifická maximální délka odtokové dráhy Lmax.s (m/km2),
  • průměrná délka dráhy povrchového odtoku OFLen.mean (m).

Samotná klasifikace povodí na základě vybraných charakteristik byla provedena v prostředí ArcGIS nástrojem Grouping Analysis s využitím metody K-means. Nebyla zadána žádná omezení uvažující polohu povodí (No Spatial Constraints), tedy povodí ze stejné třídy spolu nemusí nutně sousedit a rozhodující pro přiřazení do třídy je pouze blízkost jejich parametrů. Postupně bylo testováno seskupování do 3 až 7 tříd. Pro každou třídu byly spočteny popisné statistiky použitých charakteristik povodí. Průměrné hodnoty pro každou třídu pak byly standardizovány vzhledem k průměru a odchylce celého souboru a vyneseny v podobě paralelního grafu. Vývoj paralelního grafu při postupném zvyšování počtu tříd ukazuje obr. 1. Barvy ve všech grafech a značení v následujícím textu odpovídají paralelnímu grafu pro maximální počet sedmi tříd.

Obr. 3. Poloha vybraných charakteristických povodí s číslem třídy
Fig. 3. Location of representative catchments with their class number

Při klasifikaci povodí do tří tříd se vyděluje výrazná třída TR4, které dominují povodí s velmi vysokou specifickou délkou nejdelší odtokové dráhy Lmax.s. Tato třída je však poměrně málo početná a zbylé dvě TR2 a TR7 se liší zejména hodnotou CN. Při zvýšení počtu tříd na 4 se rozpadá třída TR7 a vzniká nová třída TR1, rozhodujícím kritériem se zde zdá být tvar povodí vyjádřený koeficientem α. Při dalším zvýšení počtu tříd na 5 se dále rozpadá TR7 a vzniká nová třída TR5, výrazným rozlišovacím znakem je délka středních drah plošného odtoku OFLen.mean. Zvýšením počtu tříd na 6 se už tak relativně málo početná skupina TR4 rozpadá a vyděluje se z ní velmi malá třída TR3 s extrémními hodnotami hustoty říční sítě HRS a specifickou délkou nejdelší odtokové dráhy Lmax.s. Čitelnost výstupů klasifikačního nástroje se zastavila při navýšení počtu tříd na 7, kdy poslední nová třída TR6 vzniká pravděpodobně vydělením z TR2. Tyto dvě třídy mají téměř shodné parametry až na inverzní vztah hustoty říční sítě HRS a průměrné střední dráhy plošného odtoku OFLen.mean.

Výsledné třídy povodí

Pro sedm vzniklých tříd byly vyčísleny četnosti jejich zastoupení. Kvůli malé četnosti (57, resp. 613 povodí ze 7 739) nebo velkému podílu nestandardních povodí (zpravidla mezipovodí nebo povodí odvodňovacích kanálů) bylo rozhodnuto vypustit z klasifikace třídy TR3 a TR4 a povodí spadající do těchto tříd zařadit do nehodnocených povodí k povodím do 0,5 km2. Výsledný počet tříd se tedy ustálil na 5, které zastupují přes 90 % plochy ČR, a skupina nehodnocených povodí (malá povodí a skupiny TR3 a TR4).

Tabulka 3. Absolutní průměrné hodnoty charakteristik výsledných tříd povodí
Table 3. Absolute mean values of characteristics of final catchments classes

Výsledné třídy byly pro další řešení přečíslovány na souvislou řadu 1–5 se zachováním vzestupného pořadí z původní klasifikace (tedy TR1-2-5-6-7 → TR1-2-3-4-5) a -1 pro nehodnocená povodí. Důvodem přečíslování bylo automatické číslování skupin nástrojem Grouping Analysis, bez možnosti ovlivnit pořadí. Zastoupení výsledných tříd povodí IV. řádu na území ČR je patrné na obr. 2.

Jednotlivé třídy reprezentují skupinu povodí s blízkými charakteristikami, podle nichž lze třídy popsat následovně:

  • TR1: povodí vějířovitá s nejkratší dobou koncentrace, střední hustotou říční sítě a délkou drah povrchového odtoku. Využití území je smíšené, zastoupeny jsou lesy i k odtoku náchylnější pokryvy (např. zemědělská půda).
  • TR2: protáhlá povodí s největší dobou koncentrace, vysokou hustotou říční sítě a nejkratšími dráhami povrchového odtoku. Ve využití území převažuje spíše zemědělská půda a zpevněné plochy.
  • TR3: přechodný tvar povodí se střední dobou koncentrace, vyšší hustotou říční sítě a střední délkou drah povrchového odtoku. Převažuje lesní pokryv a další plochy generující méně odtoku.
  • TR4: povodí obdobná jako v TR2 (protáhlá povodí s převahou zemědělské půdy či zpevněných ploch), avšak s nízkou hustotou říční sítě a díky tomu delšími dráhami povrchového odtoku.
  • TR5: povodí obdobná jako v TR3 (přechodný až vějířovitý tvar povodí se střední dobou koncentrace a převahou lesního pokryvu), ale velmi dlouhé dráhy povrchového odtoku.

Pro každou třídu povodí byla určena poloha těžiště v parametrickém prostoru (daná souřadnicemi v tabulce 3) a variabilita parametrů uvnitř třídy. U každého ze 7 739 povodí byla poté spočtena jeho standardizovaná odlehlost od těžiště jemu příslušející třídy. Seřazením povodí podle této odlehlosti bylo možné vyhledat vhodné kandidáty nejlépe reprezentující jednotlivé třídy. Po podrobnějším studiu mapových podkladů a vyloučení pro modelování nevhodných kandidátů byla jako reprezentativní povodí zastupující jednotlivé třídy vybrána povodí uvedená v tabulce 4. Jejich polohu v rámci ČR ukazuje obr. 3.

Tabulka 4. Reprezentativní povodí pro výsledné třídy vzešlé z klasifikace
Table 4. Representative catchments for five final classes

Závěr

Pomocí shlukové analýzy charakteristik povodí IV. řádu bylo určeno pět převažujících skupin povodí. Jejich zatřídění pak umožňuje výběr vhodných zástupců tříd pro navazující hodnocení variability hydrologické odezvy povodí na příčinné srážky. V původních patnácti parametrech byly nalezeny parametry s výraznou vzájemnou korelací, což vedlo k redukci jejich počtu. Jedním z překvapivých závěrů byla velmi silná závislost mezi hodnotou CN a průměrným sklonem povodí. Z prostorového rozložení výsledných tříd povodí vyplývá, že není možné podle zvolených kritérií rozčlenit území ČR do homogenních celků, ale že se různé typy povodí vyskytují prakticky na celém území. Je možné sledovat převažující skupiny povodí v horských oblastech, což je dáno vyšší mírou zalesnění, a tím pádem nižší hodnotou CN. Provedená klasifikace povodí do tříd podle podobných charakteristik umožní provést návaznou citlivostní analýzu fyzikálních hydrologických modelů pouze na vybraných reprezentativních povodích dané třídy. Místo modelování velkého množství povodí mohou být použiti pouze reprezentativní zástupci jednotlivých tříd povodí. V případě konceptuálních modelů pak klasifikace umožní stochastické modelování díky odlišným statistickým rozdělením vstupních parametrů u jednotlivých tříd povodí.

Poděkování

Analýza charakteristik povodí a jejich klasifikace byly motivovány výběrem reprezentativních povodí pro potřeby projektu NAZV QJ1520265 Vliv variability krátkodobých srážek a následného odtoku v malých povodích České republiky na hospodaření s vodou v krajině, s jehož podporou vznikla.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

V rámci využití nástrojů geografických informačních systémů (GIS) v hydrologickém modelování se do popředí dostávají tzv. webové služby, které uživatelům umožňují rychle a efektivně získat potřebná vstupní data pro vlastní modelování. Z hlediska jednoho z klíčových vstupů – návrhových dešťů – je tento deficit v rámci ČR značný. Zde popisovaný příspěvek představuje vznikající portál pro poskytování srážkových dat, na němž jsou provozovány dva typy služeb. První z nich má za cíl poskytovat náhled na mapové vrstvy N-letých maximálních denních úhrnů za účelem tvorby mapových kompozic. Druhá služba již poskytuje výpočetní nástroje, které může uživatel vzdáleně využívat.

Webové služby jsou poskytovány podle standardů Open Geospatial Consorcium (OGC). První z výše zmíněných služeb je postavena na standardu Web Map Service (WMS), druhá poté na Web Processing Service (WPS).

Výpočetní služba na bázi WPS poskytuje dvě základní sady procesů (dále v textu označované jako „nástroje“). První část nástrojů vyčísluje na základě vstupních bodových či polygonových dat a délky srážky hodnoty úhrnů návrhových srážek za zvolenou dobu opakování. Druhá část nástrojů již pracuje s časovou distribucí srážek odvozenou pro pevně definovanou dobu srážky 6 hodin a kromě úhrnu tak nově poskytuje i teoretické tvary návrhových srážek a jejich pravděpodobnost výskytu.

Příspěvek dále představuje moderní publikační platformu Gisquick, která umožňuje snadnou tvorbu vizuální interaktivní webové mapové aplikace. Zde je využita pro publikaci typizovaného výpočtu návrhových srážek na povodích 4. řádu s využitím WPS nástrojů.

Úvod

Získat rychle a efektivně vstupní data je jedním z klíčových momentů pro využití geografických informačních systémů (GIS) v hydrologickém modelování. Proto se do popředí dostávají moderní technologie založené na principu tzv. webových služeb či aplikací. Jeden z příkladů takovéto webové aplikace může být model Bilan [1]. Tento příspěvek přestavuje vznikající mapový portál RAIN (rain.fsv.cvut.cz) poskytující webové služby a aplikace o krátkodobých deštích – návrhových srážkách. V rámci portálu jsou provozovány v současnosti dva typy webových služeb. První z nich, OGC WMS – Web Map Service, má za cíl poskytovat náhled na mapové vrstvy N-letých maximálních denních úhrnů za účelem tvorby mapových kompozic. Druhým typem služby je OGC WPS – Web Processing Service poskytující výpočetní nástroje, které může uživatel vzdáleně využívat. Cílem těchto služeb je poskytnout uživateli geograficky lokalizovaná srážková data a současně i nástroje pro jejich zpracování.

Provozované webové služby jsou po technologické stránce implementovány na bázi open source komponent, konkrétně jde o operační systém Debian, mapový server MapServer, WPS framework PyWPS a GIS analytický nástroj GRASS GIS. Autoři zvolili open source komponenty především s cílem dlouhodobé udržitelnosti řešení nezávislého na externím dodavateli. Z pohledu uživatele jsou mapové podklady a výpočetní služby zpřístupněny v libovolném softwaru, který podporuje služby OGC WMS a WPS.

Datová základna provozovaných webových služeb

Základem poskytovaných dat jsou předzpracované rastrové vrstvy. Jedním typem vrstev jsou denní úhrny odvozené na základě bodových hodnot publikovaných Šamajem [2]. Jedná se o rastrová data v prostorovém rozlišení 1 km, hodnoty byly vyhodnoceny pro doby opakování 2 až 100 let. Metodu plošné interpolace bodových hodnot na základě vícerozměrné regrese podrobněji popisuje Kavka [3].

Obr. 1. WMS vrstva 2letých maximálních denních úhrnů zobrazená v programu QGIS
Fig. 1. WMS layer of maximum daily rainfall depths with return period of 2 years displayed in QGIS

Druhým typem vrstev jsou odhady šestihodinových úhrnů odvozených na základě desetileté řady adjustovaných radarových dat a pozemních měření. Jedná se sice o aktuálnější datový podklad (2002–2011), nicméně pro frekvenční analýzu dostupná desetiletá řada pozorování s sebou nese nejistoty zejména v oblasti úhrnů dlouhých dob opakování. Podrobný popis odvození těchto vrstev je teprve připravován k článku Müllera a kol. viz [5]. Tato vstupní data obsahují kromě informace o hodnotě šestihodinového úhrnu srážky i pravděpodobnosti výskytu šesti typizovaných časových průběhů srážky v závislosti na zvolené lokalitě v rámci ČR.

Webové služby

Web Map Service

Cílem služby Web Map Service (WMS) je poskytnout náhled rastrových vrstev N-letých maximálních denních úhrnů jednoduchou a snadno dostupnou formou. WMS je nejrozšířenějším typem webových služeb, proto nechybí ani v představovaném portálu.

V rámci této služby jsou dostupné náhledy N-letých maximálních denních úhrnů v prostorovém rozlišení 1 km. Podporovanými souřadnicovými systémy jsou S-JTSK (EPSG:5514), UTM 33N (EPSG:32633) a WGS-84 (EPSG:4326). Konkrétně se jedná o následující vrstvy (obr. 1):

  • 2leté maximální denní úhrny (H_N2_24h),
  • 5leté maximální denní úhrny (H_N5_24h),
  • 10leté maximální denní úhrny (H_N10_24h),
  • 20leté maximální denní úhrny (H_N20_24h),
  • 50leté maximální denní úhrny (H_N50_24h),
  • 100leté maximální denní úhrny (H_N100_24h).

Služba je dostupná na adrese https://rain1.fsv.cvut.cz/services/wms, podrobnější informace je možné získat na stránce portálu.

Web Processing Service

Kromě dobře známé a rozšířené služby WMS je v rámci portálu poskytována i pro uživatele zajímavější služba Web Processing Service (WPS), která umožňuje výpočet hodnot úhrnů návrhových srážek podle zadaných vstupních parametrů. Jelikož jsou veškeré výpočty prováděny na vzdáleném serveru, nepotřebuje uživatel, kromě WPS klienta, instalovat žádný další softwarový nástroj.

Obr. 2. Výběr WPS nástroje d-rain-shp v programu QGIS
Fig. 2. Choosing d-rain-shp WPS tool in QGIS

V rámci této služby může uživatel přistupovat k celkem pěti různým nástrojům. První tři (d-rain-shp, d-rain-csv a d-rain-point) vrací hodnoty úhrnů návrhových srážek v mm pro uživatelem zadaná vektorová polygonová či bodová data, dobu opakování a délku srážky. Hodnota úhrnu návrhové srážky zvolené délky trvání je počítána na výpočetním serveru nástrojem r.subdayprecip.design založeném na redukci denních úhrnů podle známého vztahu a koeficientů metodiky [4]. Úhrny jsou získány pomocí zonální statistiky nad rastrem denních úhrnů s prostorovým rozlišením 1 km, jehož odvození popisuje Kavka a kol. [3]. Tento nástroj tedy uživatelům, kteří používali například ručně interpolované a pro ČR tabelované denní hodnoty a na jejich základě pak redukční metodou určovali srážku zvolené délky, významně usnadňuje její získání. Vzhledem k tomu, že byly N-leté úhrny odvozeny jako bodové hodnoty, mají služby definovány plošné omezení na vstupní data. Pro polygony s výměrou nad 20 km2 vrací nástroje chybovou hodnotu úhrnu návrhové srážky -1.

Výše zmiňované tři nástroje se liší pouze typem výstupu. Zatímco nástroj d-rain-shp vrací výstupní data v GIS formátu Esri Shapefile, d-rain-csv poskytuje vypočítané úhrny návrhových srážek v textovém formátu Comma Seperated Values (CSV), která si může uživatel otevřít v běžném tabulkovém procesoru. Poslední uvedený nástroj d-rain-point vyčíslí hodnotu návrhové srážky pouze pro jeden zadaný bod. Tato služba je využívána v navazující webové aplikaci, viz kapitola Webová aplikace pro bodový výpočet návrhové srážky. Následuje příklad výstupu nástroje d-rain-csv s délkou srážky 3 hodiny (T180) a dobou opakování 2 a 5 let (N2 a N5). První sloupec obsahuje jednoznačné identifikátory vstupních vektorových prvků.

ID, H_N2T180_mm, H_N5T180_mm

109030830, 25.7, 39.0

109030850, 25.0, 38.1

109030810, 25.4, 38.6

Druhá skupina nástrojů je fixována na délku trvání srážky 6 hodin. Tato služba vrací uživateli šestihodinové úhrny včetně jejich časového průběhu podle jednoho až šesti typických tvarů návrhových srážek. Kromě jednotlivých typů časového průběhu také vrací pravděpodobnost jejich výskytu. Typické průběhy a jejich pravděpodobnosti výskytu jsou označovány písmeny A až F. Hodnoty šestihodinových úhrnů byly odvozeny frekvenční analýzou radarových srážkových dat. Použité metody detailněji popisuje Müller [5].

První z těchto nástrojů, d-rain6h-timedist, vyčíslí průběhy šestihodinových návrhových srážek včetně jejich pravděpodobnosti výskytu na základě vstupních polygonových či bodových dat zadaných uživatelem. Úhrn srážky je vyčíslen na základě zonální statistiky nad rastrem šestihodinových úhrnů. Úhrn je dále distribuován do časového průběhu pomocí bezrozměrných typizovaných distribučních křivek. Pravděpodobnost výskytu daného typu průběhu srážky je odvozena taktéž zonální statistikou nad rastry relativních četností v prostorovém rozlišení 1 km.

Obr. 3. Spuštení WPS nástroje d-rain-shp pro dobu opakování 2 roky a délkou srážky 120 min
Fig. 3. Launching d-rain-shp WPS tool with input parameters of return period of 2 years and rain length of 120 min

Druhý nástroj totalrain6h-timedist vrací průběhy šestihodinových návrhových srážek pro uživatelem přímo zadanou hodnotu úhrnu návrhové srážky. Tento nástroj umožňuje uživateli zadat jiným způsobem získaný úhrn šestihodinové srážky, například na základě dat získaných od ČHMÚ. Časový průběh srážky je odvozen stejným způsobem jako v případě předchozího nástroje. Pravděpodobnost výskytu jednotlivých typů průběhu srážky neposkytuje. Oba nástroje vrací výsledky v jednoduchém textovém formátu CSV. Příklad výstupu nástroje d-rain6h-timedist pro dobu opakování 2 a 5 let (N2 a N5) s tvarem návrhové srážky typu A (viz [5]):

ID, CAS_min, H_N2typA_mm, H_N5typA_mm, P_N2typA_%, P_N5typA_%

109030830,0,,,16.0,14.3

109030830,5,0.006,0.008,,

109030830,10,0.009,0.013,,

109030830,355,0.028,0.038,,

109030830,360,0.016,0.021,,

109030850,0,,,13.3,11.8

109030850,5,0.006,0.008,,

109030850,10,0.009,0.012,,

První sloupec (v našem případě s názvem ID) je jednoznačný identifikátor vybraný uživatelem z atributů vyskytujících se v odesílaném vektorovém GIS souboru (typicky např. ve formátu Esri Shapefile), který umožňuje přiřadit vypočítané hodnoty původním vektorovým prvkům. Název klíčového atributu je zadán jako parametr WPS nástroje keycolumn.

První datový řádek pro každý prvek (zvýrazněn zelenou barvou) již obsahuje rozepsané pravděpodobnosti výskytu daného tvaru návrhové srážky, ve výše uvedeném příkladu jde o sloupce P_N2typA_% a P_N5typA_%. Na dalších řádcích (žlutá barva) jsou poté rozepsány v kroku po 5 minutách úhrny návrhových srážek pro danou dobu opakování a typ tvaru srážky, v našem případě jde o sloupce CAS_min, H_N2typA_mm a H_N5typA_mm.

Využití webových služeb v rámci (Q)GIS

Výpočetní webové služby typu WPS lze volat přímo z bežného webového prohlížeče, nicméně pro drtivou většinu uživatelů je přístupnější použití specializované aplikace, tzv. WPS klienta. V textu je prezentováno použití WPS služby v dobře známém open source GIS nástroji QGIS, který je volně dostupný, podporuje službu OGC WPS, a tudíž je i ideální pro využití širokou veřejností. Po instalaci WPS klienta do prostředí QGIS můžeme volně přistoupit k výše zmíněným nástrojům, jako je např. d-rain-shp, viz obr. 23. Dále byla služba WPS testována v rozšířeném softwaru Esri ArcGIS, ten ale bohužel standard OGC WPS nativně nepodporuje a softwary třetích stran v podobě WPS klienta nefungují zcela bez problému.

Výsledek výpočtu se poté zobrazí přímo v mapovém okně QGISu, viz obr. 4.

Služba je dostupná na adrese https://rain1.fsv.cvut.cz/services/wps. Podrobný návod volání WPS nástroje z prostředí desktopového programu QGIS je dostupný v dokumentaci portálu1.

Obr. 4. Příklad vizualizace hodnot úhrnů návrhových srážek vypočtených nástrojem d-rain-shp v prostředí programu QGIS
Fig. 4. Visualision of design rainfall depths computed by d-rain-shp tool in QGIS environment

Webové aplikace a publikování dat

Na webové služby OGC WMS a WPS navazují v rámci portálu provozované webové aplikace. Konkrétně se jedná o jednoduchou webovou aplikaci pro bodový odečet úhrnu návrhové srážky a komplexní webovou platformu umožňující snadnou publikaci výsledků výpočtu návrhových srážek v podobě interaktivní webové mapové aplikace. Podobně jako v případě webových služeb jsou i webové aplikace postaveny na bázi open source softwarových komponent, a to především projektu Gisquick, který byl pro účely prezentovaného portálu upraven, konkrétně doplněn o možnost zobrazení tzv. info panelu včetně interaktivního grafu [6]. V duchu open source vývoje byly tyto úpravy zpětně začleněny do projektu Gisquick, mohou z nich čerpat tudíž i jeho další uživatelé. Podrobné informace jsou k dispozici v dokumentaci na adrese https://rain1.fsv.cvut.cz/docs.

Webová platforma Gisquick pro publikování výpočtu návrhové srážky

Z původního záměru prezentovat úhrny návrhových srážek pro typizovaná povodí 4. řádu včetně jejich teoretických tvarů vznikla široce rozkročená webová platforma umožňující relativně snadnou publikaci vlastních dat. Nicméně základem zůstává ukázková aplikace, která zobrazuje typizovanou vrstvu povodí 4. řádu s vyčíslenými úhrny návrhových srážek v tématech podle doby opakování (2, 5, 10, 20, 50 a 100 let) odvozenými pro pevně definovanou dobu srážky 6 hodin. Pomocí vestavěného nástroje identify lze pro vybrané povodí zobrazit grafickou interpretaci průběhu teoretických tvarů, viz obr. 5. Zároveň je možné získat výše uvedené rozdělení šestihodinového úhrnu do příslušných tvarů včetně pravděpodobnosti jejich výskytu ve formátu CSV (odpovídající funkcionalitou webovému nástroji d-rain6h-timedist). Aplikace je dostupná na adrese https://rain1.fsv.cvut.cz/webapp/gisquick.

Obr. 5. Zobrazení teoretických průběhů návrhových srážek pro dané povodí na webové platformě Gisquick
Fig. 5. Visualisation of typical temporal distribution of a design rainfall for given basin in Gisquick web publishing platform

Proces tvorby vlastní webové aplikace

Zajímavou funkcionalitou webové platformy Gisquick je možnost publikovat vlastní mapové projekty. Každý uživatel si může vytvořit webovou aplikaci podobnou té, která byla představena v úvodu této kapitoly. Proces tvorby mapového projektu od registrace do systému až po jeho publikování je podrobně popsán v dokumentaci (https://rain1.fsv.cvut.cz/docs). V tomto textu budou zmíněny pouze podstatné body publikačního procesu. Publikace vlastních projektů vyžaduje registraci uživatelského účtu v platformě Gisquick ve formě vyplnění jednoduchého formuláře a potvrzení registrace e-mailovou komunikací. Mapový projekt musí být nejprve připraven na počítači uživatele, a to v prostředí open source nástroje QGIS, viz obr. 6.

Obr. 6. Příprava mapového projektu v prostředí programu QGIS
Fig. 6. Map project preparation in QGIS

V druhém kroku je tento projekt publikován specializovaným nástrojem „Gisquick plugin” (viz obr. 7) do formy ZIP souboru, který muže být poté přes webové rozhraní Gisquicku nahrán na publikační server, viz obr. 8.

Obr. 7. Publikace mapového projektu pomocí nástroje Gisquick plugin
Fig. 7. Map project publication using Gisquick plugin

Po nahrání projektu do webového prostředí Gisquick je automaticky vytvořena webová mapová aplikace, proces publikace je dokončen. Výsledek je znázorněn na obr. 9.

Obr. 8. Nahrání mapového projektu ve formátu ZIP do webového prostředí Gisquick
Fig. 8. Uploading map project in ZIP format in web Gisquick interface
Obr. 9. Příklad vlastní publikované webové aplikace zobrazené v běžném webovém prohlížeči
Fig. 9. Example of sample published web application shown in common web browser

Webová aplikace pro bodový výpočet návrhové srážky

Tato aplikace vznikla jako pilotní ukázka integrace nabízených WPS nástrojů do běžné webové mapové aplikace. V jednoduchém prostředí zajišťovaném knihovnou OpenLayers je možné volat nástroj d-rain-point (viz kapitola Web Processing Service), a tak interaktivně pro daný bod odečítat při zadané hodnotě doby opakování a délky srážky hodnotu úhrnu návrhové srážky v mm. Polohu bodu lze přitom zadat buď interaktivně kliknutím, či posunem bodu v mapě, nebo přímým zadáním souřadnic zeměpisné délky a šířky do webového formuláře, viz obr. 10. Aplikace je dostupná na adrese https://rain1.fsv.cvut.cz/webapp/d-rain-point.

Závěr

Příspěvek prezentuje mapový portál rain.fsv.cvut.cz poskytující webové služby a aplikace pro odvození krátkodobých dešťů – návrhových srážek. Vznik tohoto portálu umožňuje uživatelům získat návrhové srážky pro kteroukoliv lokalitu v rámci ČR efektivní a moderní formou. Doplňuje tak obtížně získatelný zdroj dat pro hydrologické modelování. Veřejnosti jsou nabídnuty nejen náhledy rastrových vrstev N-letých maximálních denních úhrnů, ale především specializované výpočetní nástroje pro určení úhrnů návrhových srážek a jejich typických časových průběhů pro geografická vstupní data zadaná uživatelem. Vzhledem k tomu, že jsou tyto výpočetní nástroje poskytovány jako webová služba (WPS), nekladou na straně uživatele omezení na použitý software, platformu či zařízení. K jejich konzumaci stačí softwarový nástroj podporující službu WPS.

Obr. 10. Ukázka výpočtu návrhové srážky pro zadaný bod ve webové aplikaci
Fig. 10. Calculation of the design rainfall depth for given location in the web application

Z tohoto pohledu je portál inovativní, především v oblasti hydrologického modelování, kde nejsou podobně navržené webové služby běžné. Na webové služby navazuje samostatná webová aplikace pro výpočet úhrnu návrhové srážky pro zadaný bod a webová platforma Gisquick umožňující vyčíslené úhrny návrhových srážek prezentovat atraktivním způsobem ve formě webové mapové aplikace. Portál tak svým uživatelům nabízí ucelenou škálu webových služeb a prezentační možnosti online.

Poznámky

https://rain1.fsv.cvut.cz/docs/projekt.html#vypocet-uhrnu-navrhovych-srazek

Poděkování

Tento příspěvek vznikl v rámci řešení projektu NAZV QJ1520265 Vliv variability krátkodobých srážek a následného odtoku v malých povodích České republiky na hospodaření s vodou v krajině.

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

Souhrn

Příspěvek nastiňuje možnosti využití epidemiologického přístupu k analýze komunálních odpadních vod k monitoringu životního stylu obyvatelstva, stravovacích návyků, dopadů stavu životního prostředí na člověka, hodnocení zdravotního stavu populace a sledování spotřeby nezákonných drog a dalších látek v monitorované populaci. Jeho cílem je upozornit na potřebu věnovat se tomuto vědnímu oboru více i v České republice.

Úvod

Získat nové údaje o tom, co všechno se v životním prostředí vyskytuje, je ve své podstatě čím dál tím jednodušší. Instrumentální technika se bouřlivě vyvíjí, je stále citlivější a citlivější, obsluha přístrojů se zjednodušuje. V jednom analytickém běhu stanovujeme stovky sloučenin najednou, a to v nanogramových i subnanogramových množstvích. Stanovujeme látky známé (target analysis), hledáme další látky (non-target screening), abychom je následně již jako známé látky mohli dále sledovat. Takto získaná data většinou porovnáme s legislativou, s normami, vyhláškami, maximálními reziduálními limity a zjistíme, zda analyzovaný vzorek vyhovuje či nevyhovuje požadovaným parametrům.

Na naměřená data můžeme ale pohlížet i jiným způsobem. Epidemiologický přístup k analýze komunálních odpadních vod (wastewater based epidemiology – WBE) je příkladem jiného využití naměřených dat. Základ WBE byl položen na přelomu let 1999 až 2000 vyslovením hypotézy, že ke komunální odpadní vodě lze přistupovat jako ke zředěnému vzorku moči [1, 2] a poprvé byla aplikována v povodí řeky Pád [3]. Prvními látkami, které byly takto sledovány, byly nezákonné drogy, především kokain a jeho metabolity. Cílem bylo zjistit spotřebu nezákonných drog ve sledované populaci zpětnou kalkulací zjištěných koncentrací drog v komunálních odpadních vodách. Obecný princip nového přístupu k monitorování a zpřesňování odhadu prevalence a užívání drog v populaci metodou epidemiologie odpadních vod – sewage epidemiology – byl popsán ve zvláštní zprávě Evropského monitorovacího centra pro drogy a drogové závislosti (EMCDDA) z roku 2008 [4]. Nejvýznamnější analytickou metodou používanou k měření je bezpochyby kapalinová chromatografie ve spojení s hmotnostní detekcí.

Od dob svého vzniku se stala WBE plnohodnotnou, velmi rychle se rozvíjející disciplínou, která spojuje práci expertů z mnoha oborů. V celosvětovém měřítku je využívána především jako doplňková metoda k monitoringu spotřeby nezákonných drog, např. v Evropě Ort [5], v Asii Khan [6] nebo Gao [7], v Americe Subedi a Kannan [8], v Austrálii Irvine [9].

V moči, a tím i v komunálních odpadních vodách, se vyskytují i další látky (či jejich metabolity), kterým je lidská populace exponována a které jsou v těle metabolizovány, jako např. zákonné drogy a léčiva, kofein, nikotin, ethanol, potravinové a environmentální kontaminanty, ale i specifické biomarkery, které mohou přinášet informace o zdravotním stavu monitorovaného obyvatelstva. Kvantitativní měření těchto látek spolu se zpětnou kalkulací poskytne informaci např. o stravovacích návycích, zdravotním stavu, výskytu chorob, spotřebě alkoholu, léčiv a nikotinu nebo expozici potravinovým a environmentálním polutantům. Zároveň lze zjistit také trendy v užívání či expozici, ať už krátkodobé nebo dlouhodobé.

Příklad možných biomarkerů využitelných pro monitoring zdravotního stavu populace prostřednictvím WBE uvádějí Thomas a Reid [10]. Tyto biomarkery rozdělují do čtyř skupin. První skupina slouží k monitoringu životního stylu, druhá ke sledování stravovacích návyků, další k hodnocení zdravotního stavu populace a výskytu chorob, poslední je zaměřena na dopady stavu životního prostředí na člověka (expozice pesticidům, PAH a aflatoxinům). Autoři upozorňují na obrovský potenciál epidemiologického přístupu k analýze komunálních odpadních vod, stejně jako Kasprzyk-Hordern [11].

Alkohol, drogy, léčiva, nikotin

Sledováním spotřeby alkoholu v Norsku prostřednictvím specifických biomarkerů ethylsulfátu a ethylglukuronidu v komunální odpadní vodě se zabývají Reid a kol. [12] a doporučují využití této metody ke sledování efektivity preventivních kampaní zaměřených na snížení spotřeby alkoholu.

Venkatesan a Halden navrhují využít čistírny odpadních vod jako „observatoř“ pro předpověď zdravotního a environmentálního rizika způsobeného antropogenními chemickými látkami [13].

Venhuis s kolegy sledovali spotřebu sildenafilu, léku na erektivní disfunkci, ve třech nizozemských městech. Výsledky porovnali s množstvím předepisovaného farmaka. Z porovnání obou údajů usuzují, že cca 60 % sildenafilu bylo pořízeno na černém trhu [14].

K monitoringu spotřeby nikotinu v České a Slovenské republice využili epidemiologický přístup k analýze odpadních vod [15]. Z výsledků týdenního monitoringu celkem v sedmi městech byla zpětnou kalkulací využívající specifický korekční faktor vypočtena spotřeba cigaret v České, resp. Slovenské republice a výsledky byly porovnány s oficiálními statistikami o spotřebě cigaret. Shoda mezi výsledky byla velmi dobrá. Obdobným postupem monitorovali spotřebu nikotinu (a cigaret) v osmi italských městech Castiglioni a kol. [16]. Oba způsoby zjištění spotřeby cigaret se vhodně doplňují, epidemiologický přístup umožňuje sledovat trendy ve spotřebě v téměř reálném čase a účinnost opatření směřujících ke snížení spotřeby tabáku. V Belgii (město Lier) monitorovali spotřebu nikotinu a alkoholu pomocí epidemiologického přístupu van Vel a kol. [17].

Baz-Lomba a kol. porovnávali množství nelegálních drog, alkoholu, nikotinu a kofeinu v odpadních vodách s údaji zjištěnými jiným způsobem (prodej, zabavené drogy, spotřeba). Pro léčiva a kokain byla prokázána dobrá shoda výsledků, u ostatních látek je třeba ve výzkumu pokračovat [18].

První mezinárodní studii srovnávající spotřebu alkoholu zjištěnou prostřednictvím epidemiologického přístupu ke komunálním odpadním vodám v celkem 20 městech Evropy, Austrálie a Kanady prezentovali Ryu a kol. [19]. Opět bylo prokázáno, že epidemiologický přístup k analýze odpadních vod je významným doplňujícím nástrojem pro sledování spotřeby alkoholu na komunální úrovni.

Pesticidy

Nový přístup k biomonitoringu prezentují Rousis a kol. [20, 21]. V komunální odpadní vodě z několika italských měst sledovali přítomnost humánních metabolitů alkylfosfátů, pyrethroidů, chlorpyrifosu a chlorpyrifos-methylu. Výsledky dokumentují vysokou expozici populace pesticidním látkám běžně používaným k ochraně zemědělských plodin, průmyslovým a domácím účelům. V rámci Evropy sledoval Routis se spoluautory specifické biomarkery triazinů, organofosfátů a pyrethroidů v osmi evropských městech a státech. Nejvyšší hodnoty byly zjištěny pro organofosfáty, nejnižší pro triaziny. V některých městech byla populace vystavena především působení pyrethroidů, v dalších převládaly organofosfáty. Výsledky byly v dobré korelaci s národními statistikami o prodeji pesticidních látek a dokumentují vhodnost využití tohoto přístupu ke sledování expozice populace pesticidním látkám [22].

Ftaláty

Další skupinou látek, kterou je možno tímto způsobem sledovat, jsou ftaláty. Možné využití sledování metabolitů ftalátů v komunální odpadní vodě pro časoprostorové studie expozice populace těmto sloučeninám a identifikaci více ohrožených oblastí předpokládají Gonzáles-Mariňo a kol. [23].

Závěr

Tento příspěvek uvádí pouze příklady možností epidemiologického přístupu k odpadním vodám. Současný stav a budoucí perspektivy využití měření biomarkerů v odpadních vodách jako nového zdroje epidemiologických informací publikuje v podrobném souhrnném článku skupina badatelů, kteří se této problematice věnují dlouhodobě [24]. Jak již bylo řečeno, epidemiologický přístup k analýze odpadních vod je velmi rychle se rozvíjející multidisciplinární obor, který otvírá mnoho dalších možností ke sledování životního stylu a zdraví populace. Je třeba provést ještě další výzkum, především je nutno věnovat pozornost chování biomarkerů v kanalizační síti, např. jejich schopnosti vázat se na suspendované částice přítomné v odpadní vodě, vliv pH, teploty vody v systému či dobu zádrže v této síti, než bude možno WBE adekvátně aplikovat. Bylo by vhodné i v České republice této problematice věnovat více pozornosti.

Příspěvek byl publikován ve sborníku konference Hydroanalytika 2017, ISBN-978-80-904986-3-1.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

Článek se zabývá vývojem podzemního odtoku z části Českomoravské vrchoviny. Jedná se o téma aktuální a vzhledem k současné situaci také často diskutované. Problematika podzemních vod a jejich doplňování je zásadním (nejen) hydrogeologickým problémem, jelikož nepříznivé klimatické podmínky v posledních letech, a to zejména nízké srážkové úhrny, mají negativní vliv na doplňování podzemních vod a dochází ke snižování jejich hladin. Aby mohl být tento stav i vývoj exaktně posouzen, byly vypočteny hodnoty podzemního odtoku a doplňování podzemních vod v letech 2006–2015 z vybrané části Českomoravské vrchoviny v blízkosti Nového Města na Moravě. Jelikož v této konkrétní oblasti nebyly provedeny téměř žádné výzkumy tohoto charakteru, výsledky bude možné použít i pro případné další výzkumy. Získaná data taktéž pomohou přiblížit stav a vývoj doplňování podzemních vod v těchto letech pro zájmovou oblast. Výsledné hodnoty umožnily především zjistit trend a vývoj podzemního odtoku v dané oblasti a získat hodnoty, které umožní porovnání s jinými oblastmi. Výpočty byly uskutečněny aplikací Mailletovy rovnice a hydrogeologického programu PART na data získaná od ČHMÚ (denní průtoky v toku a týdenní vydatnosti pramene v letech 2006–2015). Stručně bylo nutné také popsat geomorfologii, klimatické podmínky, geologii a hydrologii zájmové oblasti (obr. 1).

Úvod

Článek je zaměřen na problematiku podzemních vod a doplňování jejich zásob. Jedná se o často řešené téma, jelikož nepříznivé klimatické podmínky, které panují v posledních letech, a to především nízké srážkové úhrny, zvyšující se teploty a z toho plynoucí sucho, mají nepříznivý vliv na doplňování zásob podzemních vod. Klimatické změny ve střední Evropě jsou charakteristické obdobími sucha v letních měsících, v zimních měsících dochází k redukci srážek a dočasné akumulaci vody ve formě sněhu [1]. Hladiny podzemních vod se neustále snižují. Pro analýzu vývoje podzemního odtoku v této oblasti byla použita data o denních průtocích na řece Fryšávce a data o týdenních vydatnostech pramene PB0286 Ski I, Nové Město na Moravě, zájmová oblast se nachází v jihovýchodním okraji CHKO Žďárské vrchy. Geograficky náleží obě povodí geomorfologickému okrsku Pohledeckoskalská vrchovina, podcelku Žďárské vrchy, celku Hornosvratecká vrchovina. Povodí pramene PB0286 se nachází v nadmořské výšce zhruba 635–650 m n. m., cca 2 km severně od centra Nového Města na Moravě a přibližně 300 m od hlavní části Vysočina Arény. Pramen Fryšávky vyvěrá na povrch v nadmořské výšce cca 750 m n. m., zhruba 1,5 km severozápadně od obce Tři Studně, jeho tok pak pokračuje do nižších nadmořských výšek a končí zhruba v 500 m n. m. v obci Jimramov. Měřicí bod průtoku se nachází zhruba na pátém kilometru toku, jedná se o stanici Kadov-Fryšava (výpočty byly uskutečněny jen pro část povodí po tuto stanici ČHMÚ). Tyto dva měřicí body (obr. 2) jsou od sebe vzdáleny zhruba 5 km. Výsledné hodnoty podzemního odtoku získané pro tyto povodí byly využity k analyzování a posouzení vývoje doplňování podzemních vod v této oblasti.

V tomto článku se taktéž vyskytuje termín efektivní infiltrace, který lze považovat za synonymum podzemního odtoku, avšak jen v případě, kdy v povodí nedochází k výrazným, především antropogenním, odběrům či přírůstkům vod. Termín efektivní infiltrace tedy nelze použít u pramene PB0286, jelikož v jeho povodí dochází v zimních měsících k zasněžování, což je způsobeno polohou povodí v JV části Vysočina Arény (vlastníkům byla dokonce uložena pokuta za nadměrné čerpání vod pro zasněžování z blízkého Cihelského potoka). Geologicky se obě povodí nachází velmi blízko rozhraní mezi strážeckým moldanubikem a svrateckým krystalinikem, jedná se tedy o puklinové prostředí, kde jsou infiltrace a proudění podzemních vod vázány na pukliny, trhliny a zlomy. Proudění mělkých podzemních vod je v tomto prostředí vázáno jen na málo vyvinutý kvartérní pokryv, hlubší oběh pak na puklinovou propustnost horninového masívu [2]. Pro obě oblasti jsou charakteristické katazonálně až ultrametamorfované horniny, především pararuly, ortoruly, migmatitizované ortotuly až migmatity. V oblasti povodí pramene se jedná především o ortoruly až migmatity reprezentující gfohlskou skupinu moldanubika. Místy se zde nachází i biotitické migmatity (tzv. arterity). Jednotka strážeckého moldanubika je rozdělena na dvě dílčí části křídelským zlomem, probíhajícím zhruba v linii Bystřice n. P. – Nové Město na Mor. – Poříčí. Zkoumanou částí povodí Fryšávky se táhne menší zlom kadovský, který má směr SZ-JV [3]. Tyto především příčné zlomy jsou velmi důležité, protože umožňují poměrně rychlou infiltraci vody do horninového prostředí. Podzemní voda může díky těmto dislokacím proudit na vzdálenost až několika kilometrů [4].

Obr. 1. Přibližné vymezení zájmové oblasti (zdroj: Česká geologická služba, mapová aplikace: geovědní mapa 1 : 500 000, dostupné z: https://mapy.geology.cz/geocr500/, upraveno)
Fig. 1. Approximate location of interest area

Metodika

Podzemní odtok (někdy nazývaný jako základní) představuje tu část vod, která se infiltrovala do pásma nasycení, ze kterého následně odtéká do určitého profilu povrchových vod. K vyhodnocení podzemního odtoku u pramene PB0286 byla použita Mailletova rovnice [5]. Pro výpočet bylo nutné znát plochu povodí pramene a hodnoty vydatnosti pramene. Stanovení přesné plochy drenážní oblasti pro pramen PB0286 bylo obtížnější, zejména kvůli její malé ploše. Po detailním prozkoumání oblasti byla plocha stanovena na zhruba 0,015 km2. Tento pramen je monitorován ČHMÚ jednou za týden za pomocí trojúhelníkového měrného přelivu. Hodnoty vydatnosti jsou udávány v l/s. Výpočet podzemního odtoku pro povodí Fryšávky byl uskutečněn ve specializovaném hydrogeologickém programu PART, který vypočítává hodnoty podzemního odtoku díky hodnotám průtoků a velikosti drenážní oblasti zkoumané části toku. Použita byla data o denních průtocích ve vodoměrné stanici Kadov-Fryšava spadající pod ČHMÚ. Zkoumaná část povodí Fryšávky má plochu o velikosti 20,93 km2. Použita byla data za roky 2006–2015.

Obr. 2. Poloha meřicích bodů ČHMÚ (zdroj: Česká geologická služba, mapová aplikace: geovědní mapa 1 : 500 000, dostupné z: https://mapy.geology.cz/geocr500/, upraveno)
Fig. 2. Location of measuring points of CHMI

Nejprve bylo nutné získat hodnoty průtoků ze zkoumané části toku Fryšávky a hodnoty vydatností pramene PB0286. Tato data byla zakoupena od ČHMÚ, který poskytl denní hodnoty pro Fryšávku (v m3/s) a týdenní hodnoty pro pramen PB0286 (v l/s). Hodnoty bylo následně nutné upravit do správné podoby v textovém editoru, jelikož program PART pracuje jen s přesně upravenými a správně převedenými daty. U hodnot průtoků bylo nutné hodnoty převést do jednotek, které se používají v USA, jelikož použitý program byl vytvořen americkými hydrogeology. Po vložení dat do příkazového řádku programu podle návodu poskytl program PART výsledky ve čtyřech různých podobách v textovém dokumentu, a to výsledky denní, měsíční (obr. 3), čtvrtletní a roční. Hodnoty byly následně zpracovány do přehledných grafů. Ještě předtím však bylo opět nutné převést hodnoty zpět do naší metrické soustavy.

Obr. 3. Ukázka výstupu z programu PART, měsíční hodnoty podzemního odtoku pro Fryšávku
Fig. 3. Output from PART, monthly values

Výpočty pro pramen PB0286 byly méně složité, nebylo nutné převádět jednotky, jelikož výpočty byly uskutečněny v programu vytvořeném v Excelu, který navíc vytvořil grafy vývoje výsledných hodnot. Tento program využívá Mailletovu rovnici [5].

Metoda získávající hodnoty podzemního odtoku na základě průtokového hydrografu, tedy záznamu průtoku v toku za určité období, by měla být ve většině případů použita pro dlouhou dobu záznamu (rok nebo více), aby byl získán přesný odhad průměrného odtoku podzemní vody. V případě, že je doba analýzy dostatečně dlouhá, aby bylo možné zanedbat efekt na vodní bilanci ve změnách zásob, podzemní odtok se dá považovat za efektivní infiltraci. Ve většině případů se dá tato metoda rozdělit na dva základní kroky: 1. stanovení období zanedbatelného povrchového odtoku a určení podmínky, kdy doplňování podzemní vody je rovno průtoku v toku, a 2. interpolace doplňování podzemních vod ve dnech mezi těmito obdobími. Pro dané dny je požadavek předcházející recese splněn, pokud recese byla kontinuální po dobu N dní nebo více předcházejících dní [6] (tuto metodu využívá i program PART).

Program PART

Jedná se o automatizovaný počítačový program, který byl vytvořen na základě modelu vyvinutého Rorabaughem [7]. Je založen na předchozí recesi průtokových hodnot, tedy na snižování průtoku po srážkové události. Program využívá rozdělení průtoku pro odhad denního záznamu podzemního odtoku. Zachycuje období záznamu pro dny, které odpovídají požadavkům předchozí recese, infiltrace podzemní vody je v těchto dnech rovna průtoku. Poté se lineárně interpoluje odtok podzemních vod ve dnech, které neodpovídají požadavkům na předchozí recesi [7]. Program PART je určen pro analýzu systému proudění podzemní vody, který je charakterizován doplňováním difuzního prostoru na vodní plochu a odtokem podzemní vody do proudu. Metoda je vhodná, pokud se celá část nebo většina podzemní vody v povodí dostává do toku. Počítá s tím, že podzemní odtok můžeme brát jako průtok v toku po určitém čase od srážkové události [8] podle následující rovnice:

kdeNjepočet dnů od srážkové události,
Aplocha povodí (ve čtverečních mílích).         

Mailletova rovnice

Slouží k výpočtu podzemního odtoku z hodnot vydatností pramene (popř. toku), navazuje na rovnici Boussinesqua [9] a vypadá takto:

kdeQtjevydatnost při období vyprazdňování (recese) vody v čase t,
Q0vydatnost v čase t = 0,
αrecesní koeficient.

 

Tato rovnice je charakterizována exponenciálním tvarem, který počítá s lineárním vztahem mezi hladinou podzemních vod a průtokem. Nejprve je však nutné vypočítat recesní koeficient alfa, který vyjadřuje sklon hodnot recese, a k jeho výpočtu může být použita tato rovnice [6]:

 

kdeIn Q0jepřirozený logaritmus maxima odtoku za srážkovou událost,
In Qnásledné recesní minimum,
časové období srážkové události.

 

Recesní koeficient je poté dosazen do rovnice [10], na základě které je možné vypočítat efektivní infiltraci a objem vody ve zvodni:

kdeVjedynamická zásoba,
Qzměna v zásobách podzemní vody,
αrecesní koeficient.

 

Celková efektivní infiltrace se vypočítá jako součet změn zásob během dvou srážkových událostí a objemem podzemní vody, který je při této události drénovaným pramenem.

Výsledky

Povodí pramene PB0286

Průměrné denní hodnoty podzemního odtoku za roky 2006–2015 jsou v rozmezí od 0,035 mm/den po 4,02 mm/den, což jsou poměrně vysoké hodnoty. Navíc tyto hodnoty vykazovaly vzestupnou tendenci, která je v současné době v této oblasti nepravděpodobná. Výsledné hodnoty potvrdily správnost předpokladu vlivu umělého zasněžování, vývoj trendu v průběhu let vykazuje mírně sestupnou tendenci. Hodnoty doplňování podzemních vod v letech 2006 až 2015 (obr. 4) se pohybují zhruba od 1 000 m3/rok do 4 000 m3/rok.

Povodí Fryšávky

Získané hodnoty ročního podzemního odtoku (efektivní infiltrace) vypočtené pro část povodí Fryšávky v letech 2006–2015 (obr. 5) vykazují zřetelnou sestupnou tendenci. Průměrné roční hodnoty efektivní infiltrace se nacházejí v rozmezí od 167,64 mm/rok do 398,78 mm/rok. V roce 2014 byla naměřena nejnižší hodnota, naopak v roce 2006 nejvyšší.

Obr. 4. Vývoj doplňování podzemních vod v letech 2005–2016
Fig. 4. Evolution of groundwater recharge in years 2005–2016

Hodnoty podzemního odtoku se tedy od roku 2006 do roku 2015 snížily, a to o 31,43 %. Průměrné měsíční hodnoty efektivní infiltrace (obr. 6) kolísají od nejnižších v prosinci (10,72 mm/měsíc) po nejvyšší v dubnu (47,88 mm/měsíc). Vysoké hodnoty v dubnu jsou způsobeny táním sněhu a jarními srážkami, naopak nízké hodnoty v srpnu nízkou precipitací a suchem. Trend vývoje průměrných hodnot je v průběhu roku také sestupný.

Obr. 5. Vývoj efektivní infiltrace v letech 2006–2015 (hodnoty získané z programu PART)
Fig. 5. Evolution of effective inflitration in years 2006–2015 (values obtained from program PART)

Pro povodí Fryšávky bylo dále vypočteno procento srážek, které tvořilo podzemní odtok. Výsledné hodnoty však dosahovaly až 55 %. Takto vysoké procentuální zastoupení srážek v podzemním odtoku je nepravděpodobné. Pro tento výpočet byla použita data o srážkových úhrnech pro kraj Vysočina, jehož průměrná nadmořská výška je okolo 400–500 m n. m. Výsledná procenta mohou být tedy pouze orientační, jelikož nejvyšší část povodí Fryšávky dosahuje až 750 m n. m. Je totiž nutné vzít v úvahu tzv. srážkový gradient [4], který předpokládá, že s nárůstem nadmořské výšky o 100 m se srážkové úhrny zvyšují zhruba o 40–60 mm.

Diskuse

U povodí pramene PB0286, Ski I, Nové Město na Moravě bylo zjištěno, že v části povodí docházelo v letech 2005–2016 k zasněžování. Přesné určení zasněžované části povodí však není možné, stejně také stanovení přesného množství uměle dodané vody na toto povodí. Bylo tedy využito předpokladu, že trend by měl vyjít sestupný kvůli výslednému poklesovému trendu pro povodí Fryšávky, popisující vývoj podzemního odtoku v této oblasti. Přesné hodnoty doplňování podzemních vod v průběhu celého roku (tedy pravděpodobně s vlivem umělého zasněžování) pro povodí pramene PB0286 jsou tedy pouze orientační a dokazují, že i přes poměrně nepatrné antropogenní zásahy do režimu podzemních vod mohou vyvolat někdy více zřetelné změny. Důležité je také zmínit, že výsledné hodnoty u zkoumaných povodí jsou v porovnání s jinými povodími velmi vysoké. Například hodnoty roční efektivní infiltrace za roky 1995–2005 zjištěné Kuchovským a Říčkou [2] u povodí řek Nedvědičky a Loučky v ložiskové oblasti Rožná (nacházející se zhruba 20 km od Nového Města na Moravě) se u obou povodí pohybují v rozmezí zhruba od 88 mm/rok do 260 mm/rok. Průměrné roční hodnoty efektivní infiltrace pro Fryšávku se nacházejí v rozmezí od 167,64 mm/rok do 398,78 mm/rok. Hodnoty jsou tedy zřetelně vyšší. Zajímavé však je, že plocha zkoumaného povodí Nedvědičky je téměř třikrát větší (56,8 km2) a plocha zkoumaného povodí Loučky je dokonce zhruba desetkrát větší (222 km2). Lze tedy pozorovat opravdu výrazný rozdíl v hodnotách roční efektivní infiltrace, i přesto, že se ložisková oblast Rožná nachází nedaleko od zkoumané zájmové oblasti v podobných horninových podmínkách. Tyto vysoké hodnoty u povodí Fryšávky lze přičíst vyšší nadmořské výšce a velmi dobré retenci vod v této oblasti způsobené zejména tím, že na většině území jsou především lesy (více než 50 %), dále pak traviny, orná půda, louky a pastviny [11]. Negativní antropogenní vlivy na retenci vod jsou v této oblasti minimální. U pramene PB0286 nebylo možné vypočítat hodnoty efektivní infiltrace kvůli vlivu zasněžování, už z hodnot vydatností lze však odvodit, že pramen je i přes velmi malou plochu povodí velmi silný. Průměrné hodnoty průtoků jsou shodné s některými prameny, které mají desetkrát větší povodí. Příčina těchto taktéž vysokých hodnot je opět ve velmi dobré retenci krajiny v povodí a vyšší topografické poloze.

Obr. 6. Vývoj průměrné měsíční efektivní infiltrace (hodnoty získané v programu PART)
Fig. 6. Evolution of average month values of effective infiltration (values obtained from program PART)

Závěr

Cílem tohoto výzkumu bylo zhodnotit vývoj podzemního odtoku v letech 2006–2015. Tento cíl se i přes mírné komplikace (zejména u zkoumaného pramene) podařilo naplnit. U Fryšávky proběhlo zhodnocení bez větších problémů, jelikož v povodí tohoto toku nedocházelo k žádným zásadním antropogenním či jiným vlivům, které by ovlivnily výsledné hodnoty. U pramene PB0286 bylo zhodnocení ztíženo vlivem umělého zasněžování části jeho povodí. Vývoj hodnot podzemního odtoku z části Českomoravské vrchoviny vykazuje sestupnou tendenci, která je v případě Fryšávky patrnější než u pramene PB0286. Tento nepříznivý vývoj je způsoben zejména snižujícími se srážkovými úhrny. Tato klimatická situace má samozřejmě negativní dopad na doplňování podzemních vod i v poměrně výrazně příznivých podmínkách s vyšší nadmořskou výškou a velmi dobrou retencí, kterými disponuje oblast CHKO – Žďárské vrchy.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Jste již několik měsíců ředitelem odboru ochrany vod. Jaké jsou Vaše priority v činnosti tohoto odboru, který spoluvytváří politiku státu v oblasti vod?

Zaměřím-li se na priority spíše dlouhodobého charakteru, pak jednou z oblastí, do které bych rád směřoval své úsilí, je metodické působení směrem k vodoprávním úřadům, osobám odborně způsobilým k provádění některých činností podle vodního zákona a dalším zainteresovaným subjektům. Ministerstvo stojí na vrcholu hierarchie veřejné správy v dané oblasti, a tudíž mu přísluší metodické usměrňování podřízených úřadů. V této roli je pozice odboru ochrany vod nezastupitelná. Výkon agendy na nižších stupních hierarchie závisí nejen na odbornosti pracovníků těchto úřadů, ale také na kvalitě a intenzitě jejich podpory z úrovně ministerské. To platí tím spíše, když v dané oblasti uplatňují své kompetence jak Ministerstvo životního prostředí, tak i Ministerstvo zemědělství, a vodoprávní úřady jsou tak metodicky vedeny dvěma rezorty. Proto je velmi důležité, a to platí nejen pro oblast metodického vedení, aby mezi oběma rezorty fungovala dobrá komunikace a aby mezi sebou koordinovaly své činnosti.

Stojím také o aktivní účast a vystupování České republiky na jednáních vodních ředitelů. Zdaleka ne vždy platí, že Brusel, resp. Evropská komise je zdrojem pouze neužitečných nápadů. Naopak, jednání v Bruselu jsem vždy vnímal jako příležitost k výměně zkušeností se zástupci ostatních členských států a také jako platformu pro ovlivňování politiky a pravidel nastavovaných Evropskou komisí. Hodlám prosazovat aktivní zapojení České republiky do procesu revize Rámcové směrnice vodní politiky na evropské úrovni plánované k roku 2019. Diskuse o možných podobách změny tohoto klíčového nástroje evropského práva v oblasti vodní politiky byla již započata, např. na úrovni Visegrádské čtyřky či v rámci nizozemského předsednictví v roce 2016.

Hovoříme-li o rámcové směrnici, nelze nezmínit dlouhodobý cíl dosažení dobrého stavu vod. Domnívám se, že správnou cestou k dosažení tohoto stavu vod je zodpovědné plánování v oblasti vod a navrhování realistických a efektivních opatření. Současně by mělo docházet k průběžnému posilování povědomí uživatelů vody a veřejnosti o významu a důležitosti celého procesu plánování v oblasti vod.

V oblasti kvality vod je potřeba pokračovat ve snižování znečištění vypouštěného do vod z bodových zdrojů. To se týká vypouštění komunálních odpadních vod, kde se jedná především o znečištění nutrienty (dusík a zejména fosfor), které způsobují eutrofizaci, a vypouštění nečištěných odpadních vod, ať již z volných výustí, nebo z odlehčovacích komor jednotné kanalizace. Bavíme se zejména o úpravě právních předpisů tak, aby docházelo k plnému využívání stávajících technologií na ČOV a jejich postupné modernizaci za účelem dosahování vyšší účinnosti čištění.

V oblasti průmyslových odpadních vod jde o eliminaci vypouštění látek, které jsou zahrnuty v hodnocení chemického stavu povrchových vod, a to jak opatřeními ve výrobě, tak efektivnějším čištěním odpadních vod.

Dlouho otevřenou otázkou je nastavení správné výše poplatků za vypouštění odpadních vod do vod povrchových, aby skutečně plnily regulační funkci a ekonomicky motivovaly znečišťovatele k omezení vypouštěného znečištění i množství vypouštěných odpadních vod. Stejně tak je nutné znovu zahájit diskusi o výši poplatků za odběr podzemních vod. Stávající rozdíl mezi poplatkem za odběr povrchových a podzemních vod, kdy cennější a kvalitnější podzemní voda je dnes zpoplatněna pouhou třetinou poplatku za povrchovou vodu, považuji za dlouhodobě neudržitelný.

Pokud jsme mluvili o bodových zdrojích znečištění, je třeba si zároveň uvědomit, že značná část znečištění vod pochází z plošných zdrojů, kompetence a možnosti Ministerstva životního prostředí řešit tuto problematiku jsou nicméně v současné době značně omezené.

Dříve jste působil v oblasti posuzování vlivů na životní prostředí. Jakou vidíte úlohu EIA/SEA ve vodním hospodářství? A jak lze propojit proces EIA/SEA např. s hodnocením stavu vod podle Rámcové směrnice vodní politiky a návrhy opatření na úrovni plánů povodí? Lze využít nějakých synergií obou procesů hodnocení?

Troufám si považovat za svou výhodu, že mám osobní zkušenosti s posuzováním vlivů na životní prostředí, protože procesy SEA/EIA a vodní hospodářství jsou vzájemně provázané, přičemž styčných bodů je hned několik. Díky předchozí zkušenosti s problematikou SEA/EIA vidím značný potenciál pro zlepšení, resp. zefektivnění těchto vazeb.

Jednak je tu rovina plánování, kde je právními předpisy jasně stanovena povinnost podrobovat plány povodí, tedy aktuálně hlavní strategické dokumenty v plánování v oblasti vod, procesu strategického posuzování vlivů na životní prostředí (SEA). Myslím si, že právě tento krok skýtá velký a dosud nevyužitý potenciál. Obecně mám bohužel pocit, že k SEA je často přistupováno velmi formálně – tedy jako k nutnému byrokratickému konceptu, který je sice ze zákona nevyhnutelný, ale od kterého nelze očekávat žádné praktické a smysluplné výsledky. Důvod, proč mnozí proces SEA neberou příliš vážně, vidím zejména v tom, že v praxi se často hodnotí velmi obecné koncepce. Přínos takového posuzování je pak skutečně velmi nízký a degraduje institut SEA jako takový, což je velká škoda, protože SEA je vynikající a prakticky jediný nástroj pro vyhodnocení sekundárních, synergických a kumulativních vlivů. U plánů povodí přitom není problémem přílišná obecnost – jsou v nich obsažena konkrétní opatření a zároveň jde o soubory opatření směřované do ucelených povodí jednoho vodního toku nebo do jednoho vodního útvaru, u kterých je vyhodnocení jejich synergických a kumulativních vlivů zcela zásadní. V časovém harmonogramu pro zpracování plánů povodí (a plánů pro zvládání povodňových rizik) byl nicméně pro zpracování SEA vyhrazen jen malý časový prostor v závěru šestiletého plánovacího cyklu, namísto toho, aby SEA a plány vznikaly souběžně, a SEA tak dávala zpětnou vazbu pro tvorbu plánů.

Rád bych upozornil na to, že též Evropská komise považuje strategické plánování v rámci uceleného povodí za naprosto klíčové, a to právě s ohledem na možnost posouzení kumulativních vlivů jednotlivých projektů. Široké zapojení veřejnosti do přípravy plánů nebo možnost včasné identifikace potenciálně problematických projektů jsou dalšími z výhod, které Evropská komise na použití SEA v procesu plánování v oblasti vod spatřuje.

A pak je zde druhá rovina, a to je zohlednění požadavků Rámcové směrnice vodní politiky v povolovacích procesech konkrétních záměrů, které je v současné době zajišťováno v rámci činnosti vodoprávních úřadů v součinnosti se správci povodí. Alternativou by mohlo být propojení s procesem EIA, které by po mém soudu přineslo řadu výhod. Integrace do procesu EIA by hodnocení vlivů podle Rámcové směrnice vodní politiky dala jasný a veřejnosti otevřený procesní rámec. Rovněž by došlo ke sloučení kroků, jako je např. získávání dat a podkladů pro posuzování, navrhování v úvahu přicházejících variant či mitigačních opatření atd., které je dnes teoreticky nutné podstupovat samostatně v každém procesu, tedy mnohdy duplicitně.

Z toho, co jsem právě uvedl, je patrné, že považuji za smysluplné hledat model užšího fungování těchto dosud separátně vedených procedur. Abych byl ještě konkrétnější, mohu říct, že se netajím tím, že model možného propojení procesů EIA s hodnocením vlivů podle Rámcové směrnice vodní politiky hodlám rozpracovat do konkrétní podoby. A nejen to, bude-li na tomto řešení shoda v rámci příslušných rezortů i odborné veřejnosti, rád bych jej prosadil do praxe, což samozřejmě v prvé řadě znamená úpravu příslušných právních předpisů. Považoval bych za nerozumné nezkusit využít synergií těchto procesů, které se, jak správně upozorňujete, v mnohém prolínají.

Českou republiku v posledních letech postihlo sucho. I díky rozvinutému systému vodního hospodářství a kvalitním podkladům pro rozhodování vodoprávních úřadů zatím nedochází k situacím, že by byli významně omezováni spotřebitelé v užívání vody. S předpokládanými dopady klimatické změny však mohou suchá období přicházet čím dále tím častěji. V září byl spuštěn program Dešťovka. Jaké další aktivity plánuje Ministerstvo životního prostředí v boji proti suchu?

Českou republiku opravdu v posledních několika letech zasáhlo sucho. Jak všichni víme, zejména rok 2015 byl, co se týče množství srážek, kritický. Jako první krok v řešení této otázky jsme se snažili zmapovat dopady sucha z roku 2015 a na základě identifikovaných problémů jsme si stanovili základní priority, kterým bychom se chtěli věnovat. Provedli jsme např. dotazníkové šetření mezi zaměstnanci vodoprávních úřadů, nechali jsme si zpracovat analýzy, hydrologické a vodohospodářské bilance a zároveň jsme si vyhodnotili různé dopadové zprávy, které byly v danou chvíli k dispozici. Výstupy některých z těchto dokumentů jsme zveřejnili v analytické části Koncepce ochrany před následky sucha pro území České republiky, kterou vláda České republiky schválila v létě 2017. Výsledky z námi financovaných výzkumů jsou postupně zveřejňovány na webové stránce www.suchovkrajine.cz. Podle dostupných dat a informací můžeme říct, že aktuálně proběhlé suché roky neměly významný vliv na plnění požadavků na odběry vody, přičemž výjimku tvoří snad jen zemědělská rostlinná výroba a některé obce závislé na lokálních zdrojích pitné vody.

Za významný problém bych označil chybějící systém operativního řízení během suché epizody a podklady zahrnující kvalitní prognózu, které by umožnily kompetentní rozhodování příslušných orgánů. Pro řešení tohoto problému připravujeme webovou aplikaci pro předpověď hydrologické situace „HAMR“. Aplikace je připravována ve spolupráci s VÚV TGM, ČHMÚ, CzechGlobe a ČZU a bude sloužit jako podklad pro rozhodování během sucha na jednotlivých úrovních řízení. Jedná se o propojení modelu vláhové bilance půdy SoilClim, modelu hydrologické bilance BILAN a modelu vodohospodářské soustavy WATERES pro jednotlivá povodí za účelem modelování pravděpodobného vývoje hydrologické situace na cca 8 týdnů.

Kromě operativního řízení a přípravy jednotlivých plánů se bude nutné věnovat i implementaci opatření definovaných v již zmíněné koncepci ochrany před následky sucha. Pozitivně hodnotím prodloužení mandátu meziresortní komise VODA-SUCHO, která by měla sloužit ke koordinaci prací mezi jednotlivými ministerstvy.

V každém případě platí, že problematika sucha je pro Českou republiku téma poměrně nové a odborná ani laická veřejnost není v řešení této otázky zatím jednotná. Jde totiž o velice komplexní fenomén, který se dotýká prakticky všech sektorů. Nelze tedy očekávat, že se nám podaří vypořádat se s tímto problémem během jednoho roku.

Inspiraci je třeba hledat i mimo hranice České republiky, i proto jsme navázali spolupráci s izraelskými odborníky, kteří mají s problematikou sucha a nedostatku vody patrně největší zkušenosti na světě. Úzká spolupráce obou států, v rámci níž jsem se mohl osobně zúčastnit vodohospodářské mise do Izraele, byla v roce 2017 završena podepsáním memoranda o spolupráci mezi ministry životního prostředí České republiky a státu Izrael.

Součástí pozice ředitele odboru ochrany vod je i funkce zmocněnce vlády ČR pro spolupráci na hraničních vodách a vedoucího delegace v mezinárodních komisích pro ochranu řek Labe, Odry a Dunaje. Jak byste našim čtenářům přiblížil tuto část své agendy?

Ano máte pravdu, jako ředitel odboru ochrany vod jsem byl rovněž jmenován zmocněncem vlády ČR pro spolupráci na hraničních vodách se všemi sousedními státy. Díky dlouholeté a zavedené spolupráci v rámci bilaterálních komisí pro hraniční vody můžeme s kolegy z okolních států společně efektivně řešit otázky vyplývající z užívání hraničních vod, předcházet případným nedorozuměním nebo spolupracovat v tak důležitých oblastech, jako jsou například systémy včasného varování, povodňová ochrana či ochrana hraničních vod obecně. V rámci komisí pro hraniční vody projednáváme mimo jiné i záměry, které by mohly mít dopad na vodní režim a kvalitu či kvantitu vod na území druhého státu, tedy problematiku velmi konkrétní, zpravidla s lokálním dopadem. Oproti tomu v Mezinárodních komisích, které byly založeny na základě multilaterálních dohod na ochranu mezinárodních řek a jejich ucelených povodí, konkrétně jde o řeky Dunaj, Odra a Labe, kde působím ve funkci vedoucího české delegace, jsou projednávány otázky spíše strategického charakteru týkající se často celého mezinárodního povodí. Nespornou výhodou je, že se v rámci bilaterálních i multilaterálních komisích mohu spolehnout na široký tým zkušených odborníků složený ze zástupců mnoha institucí.

 

Autor fotografie: ICPDR/Ouriel Morgensztern

Mezinárodní jednání, ať už jednání na již zmíněných komisích, nebo mimo ně, vnímám nejen jako platformu k projednání rutinních operativních záležitostí, ale také jako příležitost k pracovní a velmi otevřené výměně zkušeností o obecných a hranice států přesahujících tématech, jako jsou např. zkušenosti s implementací unijního práva či řešení dopadů klimatické změny.

Abych svá slova o prospěšnosti mezinárodní spolupráce ČR v oblasti vodního hospodářství podpořil také některými praktickými příklady, rád bych za všechny zmínil například stabilní havarijní profil Hřensko. Tento stabilní havarijní profil na Labi na hranicích se Spolkovou republikou Německo bude sloužit v případě havarijního znečištění ropnými látkami a jinými plovoucími závadnými látkami k zabránění šíření znečištění do Spolkové republiky Německo. Záměr výstavby byl projednáván ve Stálém výboru Sasko a Česko-německé komisi pro hraniční vody i v rámci Mezinárodní komise pro ochranu Labe. Díky státnímu podniku Povodí Labe, který stavbu profilu financoval, je od loňského roku připraven, aby mohl v případě havárie posloužit k zastavení šíření znečištění k našim německým sousedům.

Dalším příkladem dobré praxe, který bych rád zmínil, je aktivita brněnské pobočky ČHMÚ, která vydává denně předpovědi průtoků nejen pro české území, ale též pro horní povodí Dyje ležící v Rakousku a pro profil Hohenau na řece Moravě pod soutokem Moravy a Dyje. Předpovědi počítané srážkoodtokovým modelem HYDROG jsou každý den předávány Úřadu dolnorakouské zemské vlády v St. Pöltenu. Hydrologická předpověď národní instituce pro území druhého státu je činností poměrně unikátní a našimi rakouskými kolegy velmi vysoce ceněná.

Ministerstvo životního prostředí je ústředním orgánem státní správy, v jehož kompetenci je ochrana před povodněmi. Tedy další otázka je nasnadě. Jaké aktivity plánuje Ministerstvo životního prostředí v oblasti ochrany před povodněmi?

Úkoly a povinnosti Ministerstva životního prostředí, ale i všech ostatních účastníků ochrany před povodněmi, jsou poměrně jasně dány stávajícími právními předpisy, mám na mysli samozřejmě zejména vodní zákon. Lze konstatovat, že takto nastavený systém byl otestován řadou proběhlých povodní a osvědčil se, což však neznamená, že zde není stále prostor na pokrok a zlepšování.

Jednou z klíčových aktivit MŽP na tomto poli je pokračování v naplňování tzv. Povodňové směrnice. Po ukončení připomínkování návrhu aktualizace vymezení oblastí s významným povodňovým rizikem bude za podpory OPŽP probíhat aktualizace map povodňového nebezpečí a rizik, na které naváže návrh konkrétních protipovodňových opatření v mapovaných lokalitách. Tato opatření budou promítnuta do přípravy aktualizace Plánů pro zvládání povodňových rizik. Naplňování povodňové směrnice bude probíhat na třech úrovních: regionální, státní a mezinárodní, stejně jako v předešlém plánovacím cyklu. Celý proces naplňování Povodňové směrnice probíhá za úzké a troufám si tvrdit příkladné spolupráce se státními podniky Povodí, MZe, ČHMÚ a VÚV TGM. Naší snahou je také užší spolupráce např. s Ministerstvem pro místní rozvoj, abychom dosáhli lepšího využití výsledků povodňového mapování v procesu územního plánování.

Ministerstvo životního prostředí dále pravidelně provádí cvičení přenosu výstražných informací Hlásné a předpovědní povodňové služby z úrovně ČHMÚ přes operační střediska HZS až na úroveň povodňových orgánů jednotlivých obcí. V těchto cvičeních budeme samozřejmě i nadále pokračovat a pracovat na zlepšení přenosu tak, abychom dosahovali co nejlepších výsledků.

Náš rezort bude i nadále společně se SFŽP pokračovat ve vytváření optimálních podmínek pro čerpání finančních prostředků OPŽP na realizaci konkrétních protipovodňových opatření, jako jsou např. lokální varovné systémy, digitální povodňové plány, rekonstrukce bezpečnostních přelivů rybníků a další.

Konečně musím zmínit také připravovanou novou vyhlášku definující způsob zpracovávání návrhu záplavových území. Vyhláška bude spojovat požadavky Povodňové směrnice na tvorbu map ohrožení se současným způsobem stanovení aktivní zóny záplavového území tak, aby přístup k tvorbě těchto územních omezení byl jednotný. Cílem vyhlášky je jednoznačně definovat metodu vymezení aktivní zóny záplavového území jakožto nejsilnější restrikce v této oblasti.

Na závěr mi dovolte ještě jednu otázku. V červnu (VTEI č. 3/2017) vyšel v našem časopise článek s Ing. Danielem Pokorným, ředitelem odboru státní správy ve vodním hospodářství a správy povodí na Ministerstvu zemědělství, ve kterém se hovořilo i o plánování nových vodní nádrží. Tato problematika je často veřejností chápána jako spor mezi zastánci vodních nádrží a odpůrci vodních nádrží. Jak vidíte Vy potřebu nových vodních nádrží, ať už jako protipovodňových opatření, či jako zdroj vody pro období jejího nedostatku?

Výstavba nádrží je samozřejmě velice citlivé téma, které bych nerad redukoval do binárního pojetí, tedy boje zastánců a odpůrců. Jakožto právník se pokusím přenést odpověď na Vaši otázku do právní roviny, ve které je nicméně, podle mého názoru, popsáno poměrně přiléhavé řešení tohoto problému.

Vycházím-li z premisy, že před povolením a vybudováním větší vodní nádrže bude třeba naplnit požadavky čl. 4 Rámcové směrnice vodní politiky, a zpravidla, i když ne nutně vždy, též požadavky čl. 6 tzv. Směrnice o stanovištích, máme dány poměrně jasné a snad i správné podmínky, za kterých lze k povolení výstavby přikročit. S určitým zjednodušením je lze definovat takto:

Za prvé jde o prokázání převažujícího veřejného zájmu, v daném případě tedy o prokázání celospolečenské poptávky po vybudování nového zdroje pitné vody či povodňové ochrany, která reaguje na prokázaný nedostatek pitné vody či povodňové nebezpečí. Při zásahu do tzv. naturových lokalit podle Směrnice o stanovištích musí být prokázán dokonce naléhavý převažující veřejný zájem. Zde musím podotknout, že např. podle zprávy „Vyhodnocení dotazníků SOVAK ČR k problematice sucha v roce 2015“ není v České republice v danou chvíli nedostatek pitné vody. Za druhé jde o nutnost hledat vůči životnímu prostředí co možná nejméně invazivní varianty řešení. Před vydáním povolení musí být prověřeno, zda je vodní nádrž skutečně jediným řešením, kterým lze stanoveného veřejně prospěšného cíle dosáhnout. Konečně za třetí, jsou-li naplněny prvé dvě podmínky, je nutné přijmout veškerá možná zmírňující či kompenzační opatření, aby negativní vlivy záměru byly co možná nejmenší.

V každém jednotlivém případě tak musí být zváženy a porovnány přínosy pro ochranu před nedostatkem vody a povodněmi na straně jedné a další veřejné zájmy, nevyjímaje zájmy místních obyvatel a zájmy ochrany životního prostředí na straně druhé. Základem musí být vysoce odborně zpracovaný projekt, zahrnující posouzení všech dopadů v konkrétním území a návrhy na jejich zmírnění.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

V rámci dokumentárního cyklu České televize „Hledání ztraceného času“ (460 dílů) byla též odvysílána samostatná část (tzv. tematická minisérie) „Vltava v obrazech“, která představila nejdelší českou řeku Vltavu. Soubor filmových dokumentů má celkem 86 dílů (26 hodin vysílacího času) a systematicky postupuje od pramene řeky až k jejímu soutoku s Labem v Mělníku. V cyklu byly použity jak unikátní staré filmové záběry a fotografie, tak i záběry ze současnosti – všechny díly velmi poutavě moderoval výhradně Karel Čáslavský (pro potřeby zpracování pořadu zapůjčilo nezbytné archivní fotografie, filmy, mapy a další materiály České televizi jak 150 diváků, tak 50 archivů, muzeí, ústavů, podniků a institucí /též i VÚV TGM/). Kompletní cyklus byl rovněž vydán Centrem českého videa na 9 DVD v rámci Edice České televize. V následujícím přehledu uvádíme stručný obsah všech dílů (jen část z nich je veřejně digitálně dostupná). Vřele doporučujeme laskavému čtenáři shlédnout (byť pouze některé) níže uvedené části seriálu (sledovatelné bohužel jen na příslušných internetových adresách).

Česká televize, ©2001–2005
1Úvodní díl – zde lze shlédnout, jak byly prameny řeky zachyceny na nejrůznějších historických fotografiích a filmových záběrech: Kvilda – Borová Lada – Horní Vltavice – Lenora – proplutí romantickým úsekem Teplé Vltavy mezi Soumarským mostem a Mrtvým luhem až k soutoku se Studenou Vltavou
2Studená Vltava (vyvěrá na svahu hory Haidel v Bavorsku a nese název „Altwasser“) – Mrtvý luh (rozsáhlé údolní rašeliniště o ploše asi 3 km2) – soutok Studené a Teplé Vltavy (Vltavský luh) – Želnava – plavení dřeva ze Schwarzenberského kanálu – Želnavský „smyk“ (dřevěné koryto, do kterého se napouštěla voda ze Schwarzenberského kanálu a v němž se plavily kmeny do Nové Pece)
3Lipenské „jezero“ (počátek území, které zmizelo pod hladinou vodní nádrže) – archivní film Karla Trázníka (1958) – Nová Pec – Horní Planá – Černá v Pošumaví – zcela zatopená Dolní Vltavice (63 domů a kostel) – Frymburk – z poloviny zatopená Přední Výtoň (83 domů) – obec Lipno – plavení polenového dřeva po Vltavě – dokumentární film o našich přehradách (režie S. Studený /1955/)http://www.ceskatelevize.cz/porady/873537-hledani-ztraceneho-casu/201324246000268-vltava-v-obrazech-3/video/?page=17
4Výstavba monumentálního vodního díla Lipno (trvala od geologických průzkumů až po napuštění vodou pouze devět let) – film „Lidé nad Čertovou stěnou“ (režie E. Kaněra – o stavbě přehrady Lipno I /1962/)http://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/201324246000269-vltava-v-obrazech-4
5Stavba přehrady Lipno ve filmových týdenících, které průběžně zachycovaly postup prací (Panorama 3 /v roce 1958 – režie Z. Kopáč/, Čs. filmový týdeník /1953/, Týden ve filmu /1960/) – „Po řece Vltavě“ (1995) – dokument „Mladé jezero“ (O. Růžičková /1965/)
6Televizní snímky zachycující provoz přehrady Lipno I a její okolí (z archivu ČT) – populárně naučný film „V hlubokých vodách“ (režie J. Šujan /1961/) – lokalita Svatý Prokop („stará papírna“, kostel sv. Prokopa a Oldřicha) – Loučovice (JIP-papírny Vltavský mlýn) – Čertovy proudy – „Po řece Vltavě“ (V. Maurer /1995/)http://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/201324246000273-vltava-v-obrazech-6
7Mezi Lipnem a Loučovicemi – amatérský film J. Sedláčka (Čertovy proudy, povodeň 1954) – filmy O. Výlety a J. Sedláčka (vodácké závody) – reportáž z mistrovství republiky (O. Výleta /1959/) – snímek „Tělovýchova a sport 9/1959“
8Reportážní film „V Čertových proudech“ (režie F. Papoušek /1959/) – úryvky z filmových týdeníků (1961 a 1962 /vodácké závody/)
9Vodácké závody pod Lipnem I (v Čertových proudech) v letech 1966–1967 („Tělovýchova a sport“ – 10/1966, 8/1967) – „Setkání na peřejích“ (režie K. Novák /1968/)
10Mistrovství světa ve vodním slalomu (1967) – vodácký závod ve vodním slalomu u pily v Loučovicích (1957) – dřívější jez v Loučovicích – potrubí do Spirovy elektrárny – vyrovnávací nádrž Lipno IIhttp://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/201324246000281-vltava-v-obrazech-10
11Vyšší Brod (Hohenfurth /klášter cisterciáků a město/) – „Bílý Mlýn“ (první jez s propustí pod Lipnem II) – amatérský film O. Kepky a M. Boušky (1994) – jez Herbertov (s propustí z roku 1966 /tzv. Horní mlýn/) – Rožmberk (město, Dolní hrad, Horní hrad /Nový zámek/) – jez „Dolní mlýn“ (Rožmberský jez)http://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/201324246000282-vltava-v-obrazech-11
12Televizní film „Poslední ráz“ (J. Stehlík, P. Podlaha a J. Hadrávek /1966/) o plavbě „posledního voru“ z Vyššího Brodu pod Rožmberk (třítabulový vor postavili slavní voraři bratři Sypalové – televizní štáb na něm též svezli)http://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/201324246000285-vltava-v-obrazech-12
13Zátoň (židovský hřbitov a gotický kostel svatého Jana Křtitele) – Větřní (obec a papírny /kde se již v 19. století vyráběl papír a sulfitová buničina/) – „Dialog s řekou“ (režie M. Maryška /1978/) – dokument „Na řece stával mlýn“ (režie J. Venera /1978/) – jez Konopa (s vorovou propustí) – Nové Spolí
14Vltava v Českém Krumlově – Mrázkův mlýn a jez „U Jelení lávky“ – ČOV Krumlov – Domoradice – Přísečná – Rájov – Zlatá Koruna (klášter založený Přemyslem Otakarem II. roku 1263 a zrušený Josefem II. v roce 1785)
15„Poslední vor (1)“ – televizní dokumentární film o plavbě voru (celý hodinový dokument natočil režisér T. Kulík /podstatné záběry z filmu byly v seriálu uvedeny na tři pokračování/), která se uskutečnila v roce 1971 (v první části – sestavení z klád do tabulí a „pramene“ ve Vyšším Brodu)
16„Poslední vor (2)“ – vyplutí voru z Vyššího Brodu (9. 7. 1971 se zvedla stavidla přehrady Lipno II a stovky kubíků vody začaly zaplňovat prázdné řečiště – plavci a televizní štáb vyrazili směrem po proudu řeky) – plavba do Rožmberka a Českého Krumlova (T. Kulík, F. Procházka, P. Kubošková, K. Bohman, M. Landa)
17„Poslední vor (3)“ – havárie pod Českým Krumlovem – plavci vor provizorně opravili a pokusili se plout dál (spolu s J. Bohdalovou a J. Podskalským) – na mostě v Boršově (tak jako v dřívějších dobách) opět čekal hostinský Růžička (aby po provaze spustil na vor košík s jídlem – toho se však nedočkal /říční správa další plavbu voru zakázala z bezpečnostních důvodů/)
18Amatérský záznam o plavbě „posledního voru“ (F. Tácha) – film „Jedeme Vltavu“ (T. Hrabánek) – dokument „Vltavský maratón – Mistrovství ČSSR na pramicích“ (režie M. Čumpelík /1960/)http://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/201324246000293-vltava-v-obrazech-18
19Dívčí kámen (Maidstein /zřícenina gotického hradu/) – Pozděraz (kdysi zde stával vodní mlýn) – hrad Maškovec – továrna bratří Zátků (první strojová výroba těstovin v Rakousku-Uhersku) – Boršov (farní kostel sv. Jakuba staršího) – jez a obec Planá – moderní Trilčův jez s retardérovou propustí – České Budějovice (Sokolský /dominikánský/ ostrov a Jiráskův jez s elektrárnou /5 m vysoký, se dvěma pohyblivými segmenty o délce 28 m, postavený v roce 1932, s nezastupitelnou a důležitou funkcí regulačního stupně řeky spolu s energetickým využitím vody Vltavy a Malše/ – 75 m dlouhá a 6,5 m široká vorová propust, která dříve sloužila především k plavení kmenů) – soutok Vltavy a Malšehttp://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/201324246000294-vltava-v-obrazech-19
20Jez a slalomová dráha v Českém Vrbném – Bavorovice – jez v Hluboké nad Vltavou – rekapitulace všech předcházejících devatenácti dílů seriáluhttp://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/201324246000295-vltava-v-obrazech-20
21Film „Život řeky“ (režie S. Beneš, kamera J. Vaniš /1983/) o dnes již částečně zmizelé staré plavecké obci Purkarec a zatopených osadách Jaroslavice a Buzkov (nádrží Hněvkovice, vybudovanou s ohledem na zajištění dostatku chladicí vody pro Jadernou elektrárnu Temelín)http://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/201324246000296-vltava-v-obrazech-21
22Hluboká – Křesín – Poněšice (sportovní středisko) – dokument „Po řece Vltavě“ (V. Maurer /1995/) – zatopení části obce Purkarec vodním dílem Hněvkovice (snímky z likvidace pravého břehu, zánik starého mlýna a dalších domů) – výroční oslava spolku Vltavanhttp://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/201324246000297-vltava-v-obrazech-22
23Obec Buzkov (mlýn a vorová propust) a Jaroslavice (mlýn) – vodní dílo Hněvkovice a Kořensko (stavba probíhala v období 1986–1991) – obec Hněvkovice (Královcův mlýn a bývalý arcibiskupský zámek) – Týn nad Vltavou dříve a v současnosti (zbořené a zatopené mlýny) – film pro ČSAV (Z. Kopáč, F. Vlček /1960/) – „Voraři na Vltavotýnsku ještě žijí“ (1981)http://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/201324246000299-vltava-v-obrazech-23
24Poblíž Týna nad Vltavou se nalézá JE Temelín (elektrárna má poměrně značnou nenávratnou spotřebu vody /k chlazení kondenzátorů turbín prostřednictvím chladicích věží/) – přehradní nádrže Hněvkovice a Kořensko zvýšily hladinu Vltavy o 17,5 m (o stavbě vodního komplexu byl natočen film „Vodní dílo Hněvkovice a Kořensko“ – zpracován pro VRV režisérem J. Kratochvílem a kameramanem Z. Olmerem /1990/)
25Plavba motorovým člunem z Týna nad Vltavou po soutok s Lužnicí – dolní úsek Lužnice (Koloděje) – Kořenský mlýn a jez s propustí (jeho smutný konec a zatopení) – vodní dílo Kořensko (proplutí plavební komorou)http://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/202324246000302-vltava-v-obrazech-25
26Co je skryto pod vodou? – Kořensko – Babice (bývalé velké vaziště vorů) – osada Újezd – zatopený mlýn „Ve stružce“ – Pašovice – již neexistující středověký hrad Újezdec – Hladná (zatopená obec a historický snímek o stavbě voru) – „Nový mlýn“ (přestavěný Schwarzenbergy na elektrárnu) – „Novomlýnská retardérka“ (retardérová propust) – povodeň v roce 1954 – „vodácký maratón“ (1957) – zatopení „Nového mlýna“ po roce 1960http://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/202324246000303-vltava-v-obrazech-26
27Bývalé zatopené usedlosti, samoty a mlýny: „U Staňků“ – „Černá skála“ – samota „Břehy“ – elektrárna Rejsíkov – hostinec „Na Zelené“ – samota „Růžička“ – Horní Lipovsko (mlýn a pila) – litinový kříž – Dolní Lipovsko (mlýn, pila a jez) – Smoleč – samota a hostinec Horní Kotánek – usedlost „U Slavíků“ – mlýn „Bouda“ – hřbitovní kostelík svatého Jana Křtitele (též i zaznamenaný v Krškově filmu „Ohnivé léto“) – usedlost Horažďovských – samota „Trubáček“ – soubor chalup „Drasák“ – Podolsko
28Historie mostů v Podolsku („starý most“ navrhl V. Lanna /1848/) – stavba nového a výjimečně mohutného silničního betonového mostu (konstrukci navrhli: J. Blažek, V. Janák, A. Brebera) – rozebírání a stěhování historického řetězového mostu (natočil kameraman A. Jiráček) – znovupostavení „starého mostu“ přes Lužnici pod městysem Stádlec (otevření přemístěného mostu až v roce 1975 /nad řekou Lužnicí/)http://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/202324246000308-vltava-v-obrazech-28
29Podolsko – zrušený a zatopený Honsův mlýn (s Francisovou turbínou) a vorová propust – dokumentární snímky ze slavných vodáckých maratonů z Českých Budějovic do Prahy – poslední závod ve vodním slalomu (1960) před napuštěním Orlické přehradyhttp://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/202324246000309-vltava-v-obrazech-29
30Film „Vodní dílo Orlík“ (zpracovala režisérka O. Růžičková v roce 1967 /za využití starších záznamů/ pro potřeby Výzkumného ústavu vodohospodářského) – dokument velmi podrobně pojednává o postupu výstavby Orlické přehrady
31Slavné vodácké „maratóny“ České Budějovice – Praha (ročníky 1950, 1951 a 1957)
32Cesta od Podolska (zmizelé samoty, mlýny a jezy) – osada Jílovec, Křenek (Kolářův statek, Michalův mlýn) a Saník (jez a vorová propust) – železniční most v Červené nad Vltavou (trať Písek – Tábor) – Honsův mlýn – budova pošty – zaniklé penzióny v Červené nad Vltavou – zesílení kamenných pilířů železničního viaduktu (před zvýšením hladiny) – penzion J. Váni – dům „Šimek“ – Pazourkova restaurace – penzion J. Staňka
33Amatérské filmy – Červená nad Vltavou (Maškův mlýn) – osud Červenského kostelíka postaveného již v roce 1190 (románského – sv. Bartoloměje /přesunutí na vyšší místo/) – začátek (již neexistujících) Červenských proudůhttp://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/202324246000317-vltava-v-obrazech-33
34Plavby kdysi obávanými Červenskými proudy (amatérský film V. Kubína, J. Šaura, P. Reise /o stavbě a plavbě vorů po řece/) – film režiséra Kopáče a kameramana Vlčka – Zvíkovský most – tábořiště a hostinec „U Lávičky“ (v roce 1960 Červenské proudy „pohltila“ hladina Vodního díla Orlík)
35Plavba ke Zvíkovu – pohledy na hrad – soutok Vltavy s Otavou před zatopením údolní nádrží Orlík – pobořený kostelík sv. Mikuláše – film posluchačů FAMU (v létě 1953 zde mladí slovenští studenti Bruno Šefranka a Vladimír Ješina natočili krátký film, který se nikdy veřejně nepromítal) o malíři Otakarovi Nejedlém a jeho žácích pod Zvíkovem (aby společně zvěčnili brzy nenávratně zatopenou krajinu)
36Pohledy na Otavu, kterou zasáhlo vzdutí Orlické přehrady (1960) – hostinec Hesounových – vzpomínka na mlýn J. Bárty, Jílovecký (Heringův) mlýn – mlýn Cais (tzv. panský) – Tlučkův (Sulanův) mlýn – mlýn a letovisko „Smetiprach“ (hostem byl i R. A. Dvorský /známý prvorepublikový zpěvák a dirigent/) – Jistec (kamenolom, vaziště vorů a mlýn) – vodácký závod z Písku do Zvíkova – restaurace „U Ulricha“ s přívozem – Křivice – soutok s Lomnicí – sv. Anna – Mošovice – jez, přívoz a Smrtova plavecká hospůdka pod Zvíkovem
37Barevný dokumentární film „Plavali plavci“ (režie Z. Kopáč – vynikající komentář čte V. Voska /1959/)
38Otavský jez – přívoz a Smrtova plavecká hospůdka pod Zvíkovem a vaziště vorů – starý limnigraf pod Zvíkovem – plavba k mostu u Žďákova (samota Jelec, Černý vír, osada Ochoz, elektrárna /v provozu 1923–1957/, jez a propust v Letošticích, osada Sobědražské Břehy /Krasice/, hájenka Kučeravý, osada Kostelecké Břehy a Žďákov)
39Film „Stavba Žďákovského mostu“ (režie S. Čech /1961/) – archivní záběry Krátkého filmu Praha a České televize (1965, 1966, 1967) – film dokumentuje montáž pomocných věží nutných pro pozdější přemostění vltavského údolí silničním ocelovým mostem (odborníci jej v té době považovali za největší prostý plnostěnný dvoukloubový ocelový obloukový most na světě)http://www.ceskatelevize.cz/porady/873537-hledani-ztraceneho-casu/202324246000323-vltava-v-obrazech-39/video/
40Demontáž vysokých („provizorních“) podpůrných pilířů Žďákovského mostu – montáž mostovky a vozovky – zatěžkávací zkoušky mostu – bývalá osada Žďákov (Pavlíčkova restaurace, přívoz, mlýny /Panský a Ezrův/, jez s dvěma propustmi – Schwarzenbergská pila /získávala dřevo nejen po vodě, ale i po úzkokolejné dráze/) – plavba k zámku Orlíkhttp://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/202324246000324-vltava-v-obrazech-40
41Československé filmové týdeníky a televizní snímky (1954–1960) věnované výstavbě Orlické přehrady (začala se stavět v roce 1955 – byla podrobně sledována kamerami tehdejších dokumentaristů /poslední vory, stroje k úpravě terénu pro budoucí vodní dílo, nepřerušený postup výstavby ve všech ročních obdobích, montáž Kaplanovy turbíny a začátek napouštění přehradního jezera v roce 1960/)
42Zámek Orlík – přívoz – hájenka Vilemína – obec Velký Vír (hostinec „U Vávrů“) – obec Loučka – plavecký hostinec „Na políčku“ – osada Radava (statek, další stavení a přívoz) – samota Mlýnechttp://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/20352216311-vltava-v-obrazech-42
43Obec Podskalí (chalupy Hejnových, kamenolom, plavecká hospoda Václava Hanuse, domky vorařů, kameníků a lesních dělníků, kaple, chalupa „U Kuthanů“, mlýn s pilou, náhon, jez a propust /kterou proplouvaly vory i lodi vodáků nejen z Vltavy – Lužnice, Otavy, Nežárky a dalších řek/) – samota Brousek a hájovna Přesina – chalupa Kožmínů – mlýn a hájovna „Na Korcích“http://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/20352216313-vltava-v-obrazech-43
44Vrch Bořín – zatopená obec Těchnice (300 obyvatel a 54 popisných čísel, kostel sv. Štěpána s hřbitovem a farou, válcový mlýn p. Konvičky, pila, jednotřídní škola, dva hostince, zemědělské usedlosti, domky kameníků a lesních dělníků) – usedlost Trkovských – samota „V ráji“ – filmové svědectví o zániku obce Těchnice – potápěčské záběry (T. Krumphansla) doposud zachovaných částí již plně zatopeného kostela sv. Štěpánahttp://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/20352216314-vltava-v-obrazech-44
45Poslední (v současnosti zatopené) obce nad stávající Orlickou přehradou: Zbenické Zlákovice (13 popisných čísel, hostinec Hynka Mezery, usedlost Josefa Větrovského, usedlost Václava Mezery), Orlické Zlákovice (obec poprvé zmíněna již v roce 1336 – do zátopy šlo 62 domů /stěhovalo se přes 300 obyvatel/, pošta, fara, četnická stanice, dvoutřídní škola) – kopec Bořín – plavecká hospoda Aloise Mezery – lanový přívoz – hostinec J. Květa – kaple v Orlických Zlákovicích – kovárna – jez (ve tvaru „V“) a mlýny na konci Orlických a Zbenických Zlákovic (válcový mlýn Vláhov a mlýn Vlachý /Kupkův/)http://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/20352216315-vltava-v-obrazech-45
46Televizní film o stavbě Orlické přehrady „Historie deseti let“ (z roku 1963 – rovněž se záběry Orlických a Zbenických Zlákovic, Týna nad Vltavou, mlýna Kořensko, obce Červená nad Vltavou, hostince U Lávičky, Zvíkova a dalších míst, která po napuštění přehrady zcela zanikla)http://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/20352216317-vltava-v-obrazech-46
47Vodácké „maratóny“ z Českých Budějovic do Prahy (1949, 1958 a 1959) – závody měly čtyři etapy (rozdělené do dvou dnů)
48„Nový příběh staré řeky – 1“ (barevný dokumentární film Z. Kopáče, který podrobně popisuje stavbu Orlické přehrady – podává též poslední svědectví o tom, jak řeka dříve vypadala)
49„Nový příběh staré řeky – 2“ (stavba Orlické přehrady – montáž turbín v elektrárně a napuštění nádrže)
50Film „Plavba po vorech z Hluboké do Štěchovic“ (1926) – film „Píseň jezů“ – dokument „Cílová plavba – odměna nejlepším“http://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/20352216324-hledani-ztraceneho-casu-vltava-v-obrazech-50
51Záběry Vltavy z 20. let – dochované části ze skautského filmu „Píseň mládí“ (1939) – dokument „Veselý vor“ (asi 1939) – Makovcův film „Voraři“ (1940 – vaziště vorů u Hluboké a plavba do pražského Podskalí)
52Vltava pod Orlickou přehradou – „Zavadilka“ – Solenice – „Podkova“ – „Pakosta“ – hostinec „Šefrovna“ – samota „Ve Struhách“http://www.ceskatelevize.cz/porady/873537-vltava-v-obrazech/20352216327/video/
53Vltava pod Orlickou přehradou – „Struhy“ – mlýn Voznice – „U Vaněčků“ – Proudkovice (zatopený mlýn a 12 domů) – Lobkovická hájenka – kdysi zlatonosný Mlýnský potok – osada „Břehy“ – stavba přehrady u Kamýku nad Vltavou (1956–1962)http://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/20352216328-hledani-ztraceneho-casu-vltava-v-obrazech-53
54Přehrada Kamýk nad Vltavou – město Kamýk (hotel „Manství“, hřbitovní kostel, ocelový most, mlýn, Kraibichova /Zvěřinova/ parní pila) – kdysi kamenická obec Velká – Vápenický potokhttp://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/20352216329-hledani-ztraceneho-casu-vltava-v-obrazech-54
55Skalní město z granodioritu u Velké – samota Tahava – Peroutkův mlýn a bývalý jez – Vestec (silniční most) – obec Vestec (mlýn na Jindrovském potoce) – osada Přívozec – statek Buzice – osada Zrůbek (přívoz Vodoušů, zatopený špýchar a hostinec) – potok Brzina – osady Kovárna a Bučily – Čertova skála – Bučilské proudyhttp://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/20352216330-hledani-ztraceneho-casu-vltava-v-obrazech-55
56Obec Zvírotice (zachovaná kaplička, zatopené chalupy a hospody a dřívější přívoz) – nové Zvírotice – bývalý lanový přívoz – Županovice (částečně zatopená obec, hostinec J. Šimka – mlýn, jez a stará, již zcela zatopená, plavební komora /J. F. Schor/) – Pohodnice – Bukevnice (mlýn a kdysi existující těžba zlata) – Cholín (dnešní silniční most, zrušený přívoz a hostinec /návštěva TGM/, statek, mlýn, přádelna, koželužna) – plavecká obec Oboz (bývalá solnice) – Buchlův mlýn – Častoboř – ostrov „Sejce“ (Sejcký ostrov /Tajemný ostrov/, „Bukovina“)http://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/20352216331-hledani-ztraceneho-casu-vltava-v-obrazech-56, https://www.youtube.com/watch?v=lvXcH1zyvmA&t=404 s
57Trampové na Sejcích (ostrově zvaném též „Tajemňák/Tajemný“, který od začátku 20. století až do svého zániku byl rájem vodních turistů a příjemným místem k táboření) – archeologicky významné keltské oppidum Hrazany  – Kobylníky – potok Mastník (na potoce byly peřeje, jezy, chatrné můstky a také několik mlýnů /např. Borákov/) – osada Ústí (přívoz) – stará Živohošť (kostel sv. Fabiána a Šebestiána /který stál kdysi na vysoké skále/) – Kvapilův film „Oblaka“ (hlavní roli zde měla známá operní pěvkyně J. Novotná /„baronka v opeře“/) – historický úvod k filmu „Příběh staré řeky“ (režie J. Lehovec – komentář čte V. Voska /1954–1956/).
58Film „Příběh staré řeky“ (režie J. Lehovec – komentář čte V. Voska /1954–1956/ – v padesátých letech byl promítán s velkým ohlasem /především díky sugestivním záběrům velké vody/ – část pojednávající o stavbě Slapské přehrady /uzavření řeky v roce 1954 a postupné plnění přehradní nádrže/ – červencová povodeň způsobená letními přívalovými dešti /značné ohrožení, v té době ještě stavebně nedokončené, přehrady/)
59„Kronika Slapské přehrady“ (1956, film režisérky O. Růžičkové) – „jiný pohled“ na stavbu přehrady (dokument sleduje stavbu od zimy 1949 do léta 1954, kdy povodeň vystavila vodní dílo nečekané zkoušce /viz výše uvedenou červencovou povodeň/)Původní film (VÚV): https://www.youtube.com/watch?v=JFAimBJyebI
60Úsek Vltavy, který po dokončení Slapské přehrady zčásti či zcela zmizel pod hladinou nádrže: Živohošť (kostel sv. Fabiána a Šebestiána, hřbitov, fara, dvoutřídní škola, 40 domů, plavecká hospoda, přívoz, současný most /245 m/), obec Moráň (12 chalup, Vodrážkův hostinec, „Na Kocandě“, „Šeredovské chaloupky“ /viz film „Městečko na dlani“ – Marie Glázrová/, Jablonský a Meredovský potok, „nejstarší“ Moráň – malý pivovar, plavecká hospoda a mlýn) – Královská – osada Ždáň (hostinec, restaurace „Na Skalici“, mlýn „U Větrovských“ – „střed“ Království českého) – hotel Záhoří (přívoz, vodácká „stanice“) – „Restaurace“ – poutní místo „Rovínek“ – Ferdinandův (Fukův) sloup a socha sv. Jana Nepomuckého
61Svatojánské proudy (přibližně osmikilometrový úsek řeky se šesti prudkými zákrutami, divokými peřejemi, strmými skalami a také několika velkými balvany, které zasahovaly hluboko do řečiště) – podrobné seznámení se zaniklým úsekem Vltavy mezi Slapy a Štěchovicemihttp://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/20352216338-hledani-ztraceneho-casu-vltava-v-obrazech-61
62Nejstarší filmy ze Svatojánských proudů – Film A. Pecha (již z roku 1912 – tento snímek přinesl našemu filmu první zahraniční ocenění /na fotografické a filmové výstavě ve Vídni v roce 1913 obdržel velkou zlatou medaili/) – filmaři společnosti Slavia-film (1919) – plavba na voru („Buď připraven“ /1923/) – „Proudy v zimě“ (mladí amatérští filmaři L. Nedbal a G. Heyduk natočili na přelomu zimy a jara 1938 zajímavý krátký film, jenž zobrazuje jak probouzející se přírodu, tak vznik ledových bariér, které následně ohrožovaly nejen Štěchovice, ale i Prahu)
63Dokument „Ze soboty na neděli“ – Svatojánské proudy z pohledu vodáků (těsně před dokončením Štěchovické přehrady /léto 1942/ – amatérský filmař S. Olmer)
64Svatojánské proudy v hraných amatérských filmech, které natočili mladí filmaři G. Heyduk a L. Nedbal – „Mokré opojení“ a „Ostrov Dynamit“ (ostrov Olšovec /1936/ – zde tato vodácko-filmařská „parta“ měla dokonce pravidelné víkendové tábořiště)
65Svatojánské proudy v letech 1942–1944 (zachycené kamerou hudebního skladatele, textaře, filmaře, klavíristy a fotografa E. Ingriše – ve stráni nad Dolním slapem měl jednoduchou chatu, ve které jej navštěvovala řada přátel)http://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/204522161510004-hledani-ztraceneho-casu-vltava-v-obrazech-65
66„Poslední dny Svatojánských proudů“ (film režiséra P. Karáska a kameramana F. Bučiny /1942/ – závěr filmu: „A na všechno to krásné, velká lehne voda“) – píseň „Vzpomínka na Svatojánské proudy“ (autorů A. Mošty, O. Vrtíšky a J. Kordy)
67Filmové záznamy o historii plánovaného záměru k vybudování přehrady nad Štěchovicemi a o její stavbě (pouze období 1937–1942 – stavba pak následně pokračovala až do roku 1944 /průtočná elektrárna a plavební komora/) – plán na postavení Štěchovické přehrady vznikl již za Rakouska-Uherska (na podzim roku 1912 přijela delegace z Vídně, aby posoudila plány stavby přímo na místě) – v roce 1930 se zde konal tábor lidu, který žádal stavbu přehrady, aby povodně i ledové kry nesužovaly zdejší obyvatele (na místo též přijížděly nejrůznější delegace politiků i odborníků – hledalo se vhodné místo k přehrazení řeky) – stavba nakonec začala až v roce 1937http://www.ceskatelevize.cz/porady/873537-hledani-ztraceneho-casu/204522161510006-hledani-ztraceneho-casu-vltava-v-obrazech-67/video/
68Vodní dílo Štěchovice I a Štěchovice II (přečerpávací elektrárna a nádrž na vrchu „Homole“) – osada Brunšov – kdysi zlatonosný potok Kocába – obec Štěchovice (kostel sv. Jana Nepomuckého /Kamil Hilbert, 1911–1914/, loděnice na levém břehu, spolek Vltavan, silniční most /1937–1939/, přístaviště parníků, restaurace „U parolodi“)http://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/204522161510007-hledani-ztraceneho-casu-vltava-v-obrazech-68
69Povodeň 2002 a katastrofální chod ledu ve Štěchovicích a okolí v březnu 1940 (jarní povodně na Vltavě, Berounce a Sázavě, doprovázené ledovými krami a tříští, přicházely téměř při každém jarním tání /Štěchovice, Davle i Praha jich zažily nepočítaně/) – jedna z největších povodní přišla 15. 3. 1940 (daly se do pohybu ledy, které zatarasily koryto řeky, a vytvořily extrémně vysokou bariéru – přírodní katastrofa poškodila nejen mnoho domů ve Štěchovicích, ale i staveniště budoucí přehrady /začátek i dramatický průběh natočil Ing. M. Piskač/)http://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/204522161510008-hledani-ztraceneho-casu-vltava-v-obrazech-69
70Videofilm „Procházka Vltavou“ (podniku Povodí Vltavy /1999/) – nafilmován při poklesu hladiny jak v nádrži vodního díla Štěchovice, tak i vodního díla Vrané (účelem bylo zjištění stavu betonových zdí, které byly dlouhodobě ponořeny pod vodou, a dále posouzení stavu opevnění břehů /na vodním díle Štěchovice byla hladina snížena o 6,5 m a na vodním díle Vrané nad Vltavou o 3 m od maximální provozní hladiny/)
71Další snímky Štěchovic – plavba ze Štěchovic – hostinec Mandát – svatý Kilián – „Ostrov“ u Davle (již v raném středověku zde existoval významný benediktinský klášter /rozsáhlé archeologické vykopávky/) – soutok se Sázavou
72Davle (historie města od roku 1310, starý panský pivovar, „hraběcí“ hostinec, spolek Vltavan, davelský fotograf J. Dvořák, davelský ocelový most z roku 1905 – „U Remagenu“ /1968/) – Adlerův hostinec Na Libřici – letovisko Měchenice (lázně, Holubovský mlýn) – železniční most u Trnové („Skochovický most“) – trať z Modřan do Dobříše – Boudníkův hostinec („Na Leznici“)
73Projekt vodního díla u Vraného nad Vltavou (stavba započala v roce 1931 – v pořadí devátá, a zároveň poslední stavba tzv. Vltavské kaskády /Lipno I a II, Hněvkovice, Kořensko, Orlík, Kamýk nad Vltavou, Slapy a Štěchovice/) – postup výstavby, stavební stroje a další technická zařízení použitá při stavbě vodního díla (v letech 1931–1935 zde byly postaveny dvě plavební komory, delší pro vory a nákladní čluny, kratší pro osobní parníky a sportovní lodě – dále jez o čtyřech polích s pohyblivými železnými stavidly /včetně průtočné elektrárny se dvěma Kaplanovými turbínami a transformační stanice/)
74Výstavba vodního díla u Vraného nad Vltavou v letech 1931–1935 (u levého břehu řeky jsou dvě plavební komory – delší, složená ze dvou částí /byla určena pro vory a nákladní čluny/ a kratší pak pro parníky a sportovní lodě; uprostřed stavby se nalézá jez o čtyřech polích /v nichž jsou zabudována pohyblivá železná stavidla, vysoká téměř 10 m/; jez zvedá hladinu řeky asi o 8 m a vytváří nádrž /která končí až ve Štěchovicích/ – k němu přiléhá strojovna elektrárny /dva generátory s Kaplanovými turbínami/)http://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/204522161510016-hledani-ztraceneho-casu-vltava-v-obrazech-74
75Zdymadlo u Vraného nad Vltavou (v polovině prosince 1935 začalo napouštění nádrže, v následujícím roce už bylo v plném provozu jak zdymadlo, tak i elektrárna /šlo o úplně první dílo budoucí Vltavské kaskády/) – president E. Beneš (i jeho velmi populární manželka Hana) na návštěvě zdymadla (24. 5. 1937) – Skochovice (zaznamenané již k roku 993 /v Břevnovské listině – jde však evidentně o tzv. falzum/) – původně románský kostel ve Vraném a ve své době největší (dnes již zrušená) papírna v Čechách – jeden z posledních přívozů na Vltavě (existující již od roku 1382)
76Přívoz mezi Vraným nad Vltavou a protějšími Strnady (zotavovna /dnes výzkumný ústav/) – Jarov (restaurace) – kamenolom u Zbraslavi – zámek ve Zbraslavi (zrušený cisterciácký klášter) – slepé rameno Berounky – spisovatel V. Vančura – most ve Zbraslavi – Zbraslav-Závist – plovárny (inspirace pro „Rozmarné léto“) – pomník ve Zbraslavi – soutok Vltavy s Berounkou u Lahovic – jez v Modřanech s velkou plavební komorouhttp://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/204522161510018-hledani-ztraceneho-casu-vltava-v-obrazech-76
77Hodkovičky – Velká a Malá Chuchle – most „Inteligence“ (Branický) – branické ledárny (Vltava však nyní /po výstavbě nádrží Vltavské kaskády/ již nezamrzá) – Barrandovské skály a terasy (filmové ateliéry, restaurant a plavecký bazén) – Barrandovský most (navrhl Ing. J. Hejnic) – Branický lom (na vápenec) a vápenka (zbourána 1929) – kostelík na Zlíchově – plovárny Mlýnek, Modrá plovárna a Žluté lázně – cementárna v Podolí (dnes Podolský plavecký stadion)
78Císařská louka (ostrov vznikl až v letech 1899–1903) – vorový přístav – Veslařský ostrov – stadion vodních sportů – Podolská vodárna (architekt A. Engel /1929–1931/) – budova loděnice – Vyšehrad – tunel pod Vyšehradem (1904) – kubistické domy od architekta J. Chochola (1911–1912) – železniční most – Podskalí – bývalá podskalská celnice „Na Výtoni“
79Staré Podskalí (postupně zbouráno na konci 19. a na počátku 20. století – v souvislosti s budováním tzv. „Nového nábřeží“) – Výtoň – spolek Vltavan (sdružení vzájemně se podporujících plavců, rybářů a pobřežných /od roku 1871/) – benediktinský klášter Emauzy („Na Slovanech“) – železniční most (tříobloukový, ocelový – vybudovaný v roce 1901) – vodácké závody u mostu F. Palackého – bruslaři na Vltavě – most F. Palackého (původně nazývaný jen jako „kamenný most mezi Prahou a Smíchovem“ /též i později za protektorátu „Mozartův“/ postavený 1876–1878 /ze žuly, pískovce a mramoru – dlouhý 230 m/) – ledování u Šítkovských mlýnů – přístaviště parníků
80Stavba Jiráskova mostu (započala 1929 – most otevřen 1933) – Dietzenhoferův pavilon (zbouraná vzácná barokní stavba na Smíchově) – přístaviště parníků – vodárenská věž (1588) – Šítkovský mlýn a budova Mánesa (1930) – Slovanský (Žofínský) ostrov – Žofínská plovárna – plavební komora a Šítkovský jez s vorovou propustí – Malostranská (Petržilkovská) vodárenská věžhttp://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/204522161510022-hledani-ztraceneho-casu-vltava-v-obrazech-80
81Dětský (Židovský) ostrov – lávka pro pěší – přívodní kanál Čertovky – plavba komorou na Smíchově – socha Vltavy – řetězový (později kamenný) most (Františka I. /Legií/) – Střelecký ostrov – dolní plavební kanál (dělicí zeď) – Čertovka – Kampa – Sovovy a odstraněné Odkolkovy mlýny – Novotného lávka (Muzeum české hudby) – V. V. Štech
82Staroměstský jez (1241) s vorovou propustí – Karlův most (založen 1357) – poškození mostu v roce 1890 – Kampa – Čertovka a její mlýny (Huť, Velkopřevorský) – Pražské Benátky – Mánesův most (Balšánek, Sakař) – dřívější (zbouraná) Rudolfova řetězová lávka pro pěší (již od roku 1868 stála asi dvacet metrů dál po proudu)http://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/205522161510001-hledani-ztraceneho-casu-vltava-v-obrazech-82
83Vojenská (vybudována v roce 1809) a Občanská (vybudována v roce 1840) plovárna – most S. Čecha – „Eliščin“ visutý řetězový most – ostrov Štvanice – Hlávkův most – stavba plavebních komor – Helmovský jezhttp://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/205522161510003-hledani-ztraceneho-casu-vltava-v-obrazech-83
84Negrelliho viadukt – Libeňský most (vybudován v roce 1928) – přístav v Holešovicích – most Barikádníků (vybudován rovněž v roce 1928) – holešovický přístav – Císařský ostrov – plavba ke zdymadlu v Podbabě (též poměrně krátký filmový záběr budov VÚV TGM) – Sedlec – Roztoky u Prahy – obec Husinec a Levý Hradec s kostelíkem sv. Klimenta – plavební kanál a jez Klecany – Libčicehttp://www.ceskatelevize.cz/ivysilani/873537-hledani-ztraceneho-casu/205522161510004-hledani-ztraceneho-casu-vltava-v-obrazech-84
85Plavební kanál v Dolánkách – Masarykův most v Kralupech nad Vltavou – Nelahozeves – zdymadlo Miřejovice – Staré Ouholice – Vepřek – Dušníky nad Vltavou – Mlčechvosty – zdymadlo a jez Vraňany – obec Nelahozeves s renesančním zámkem z 2. poloviny 16. století (v jehož bohatě vyzdobených interiérech je umístěn soubor obrazů a uměleckých předmětů) – v Nelahozevsi se v roce 1841 narodil hudební skladatel A. Dvořák
86Plavba laterálním kanálem mezi Vraňany a Hořínem – stavba kanálu (v letech 1902–1905 /kromě samotného prokopání a vyzdění kanálu byl současně postaven jez s vorovou propustí a dvoukomorové zdymadlo u Hořína, které překonává více než osmimetrový rozdíl hladin/) – provoz na zdymadle v Hoříně – pohledy na původní úsek řeky – soutok s Labemhttp://www.ceskatelevize.cz/porady/873537-hledani-ztraceneho-casu/205522161510008-hledani-ztraceneho-casu-vltava-v-obrazech-86/video/?page=9

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Pokud jde o odborné akce v roce 2018, lze v této chvíli uvést několik záměrů, které se časem budou zpřesňovat (názvy, popř. zaměření) a nepochybně i doplňovat dalšími. Většinou vždy 6 až 10 týdnů před konáním semináře či konference bude v naší distribuční síti téměř tří tisícům kontaktů elektronicky rozesílána pozvánka obsahující odborné i organizační informace spolu s přihláškou. Stejné podklady pak bývají k dispozici pro stažení na našich webových stránkách – www.cvtvhs.cz, popř. si o ně lze požádat na e-adrese voda@cvtvhs.cz. Přihlášku lze použít i pro více zájemců ze stejné instituce najednou a na jejím základě bude e-poštou odeslána společná faktura k úhradě vstupního poplatku – vložného, popř. i jiných nákladů (sborník apod.). Naše společnost pro většinu odborných akcí stanoví nižší vložné pro své členy, resp. pracovníky přidružených (kolektivních) členů a pro pracovníky obecních, městských a krajských úřadů (informace o členství jsou k dispozici na webu www.cvtvhs.cz).

Vyhodnocení stavu povrchových vod za tříletí 2013–2015

Seminář se bude konat 21. 3. – sál 217, s odbornou garancí Ing. Petra Tušila, Ph.D., MBA (vedoucí ostravské pobočky VÚV TGM a člen výboru ČVTVHS), ve spolupráci nebo se záštitou VÚV TGM, v. v. i., s. p. Povodí, ČHMÚ, BC AV ČR České Budějovice, MŽP a MZe.

Radionuklidy a ionizující záření ve vodním hospodářství XXV

Tradiční setkání se uskuteční stejně jako v uplynulých letech v Clarion Congress Hotelu v Českých Budějovicích, o přesném termínu koncem dubna 2018 se jedná. Odborným garantem je opět Ing. Eduard Hanslík, CSc., z VÚV TGM, v. v. i., a člen OS Odpadní vody a čistota vod ČVTVHS, z. s.

Valná hromada 2018

Pravidelná akce určená výhradně pro individuální a čestné členy, pověřené zástupce přidružených členů a pozvané hosty se bude konat 24. 5. v sále 319, bude nevolební. Za organizační přípravu zodpovídá tajemník výboru Ing. Václav Bečvář, CSc.

Pitná voda 2018

Hlavní pořadatel této pravidelné konference požádal o zařazení akce do distribuce jejích materiálů v naší síti. Odborným garantem je doc. Ing. Petr Dolejš, CSc., z W&ET team. Konference se bude konat od 28. do 31. května 2018 v hotelu Dvořák v Táboře. Podrobnější informace jsou k dispozici na webu www.wet-team.cz.

Suché období 2014–2017, vyhodnocení, dopady a opatření

V souvislosti s hydrologickou problematikou posledních let se tento seminář zaměří na vyhodnocení extrémnosti sucha z hlediska srážek, průtoků a bilance nádrží a na přehled o dopadech a opatřeních s prezentací nových výsledků, hlavně z projektu Sucho 2017 řešeného VÚV TGM, v. v. i., a ČHMÚ – tedy koncepce, typové plány, katalog opatření, systém pro hodnocení sucha apod. Předpokládá se spolupráce ČVTVHS, z. s., ČHMÚ, VÚV TGM, v. v. i., a MŽP. Seminář se bude konat 30. 5. v sále 217. Odbornou garancí byl výborem pověřen RNDr. Jan Daňhelka, Ph.D. (náměstek ředitele ČHMÚ a člen výboru ČVTVHS).

Aktuální informace k ekonomice a provozování vodovodů a kanalizací malých měst a obcí

V návaznosti na úspěšné vzdělávací semináře konané v uplynulých dvou letech se uskuteční 13. 6. v sále 217 s odborným garantem Ing. Janem Plechatým (předseda představenstva VRV, a. s., a člen výboru ČVTVHS) další pokračování akce připravované především pro pracovníky OÚ, MÚ a KÚ.

Problematika revizí domovních ČOV podle § 15a vodního zákona

Seminář se uskuteční 12. 9. v sále č. 217, na Novotného lávce č. 5., odbornou garancí byl pověřen Ing. Tomáš Mičaník, Ph.D., vedoucí odd. Ochrana jakosti vod v ostravské pobočce VÚV TGM, v. v. i., a předseda odborné skupiny Odpadní vody a čistota vod ČVTVHS, z. s.

Národní dialog o vodě 2018 – „Vodní hospodářství a veřejné zájmy“

Tradiční setkání vodohospodářů se sice po několika letech loni nekonalo, ale tentokrát k němu dojde ve dnech 18.–19. září, poprvé v nové destinaci Hotel Skalský Dvůr na Vysočině. Jako vždy zabezpečuje tuto akci odborně VÚV TGM, v. v. i., a výbor požádal o garanci Ing. Petra Boušku, Ph.D., náměstka ředitele ústavu.

Podzemní voda ve vodoprávním řízení XIV

Odborná skupina Podzemní vody se na svém jednání dne 10. 1. dohodla, že seminář uspořádá dne 1. 10. v sále 217 na Novotného lávce v Praze. Odbornou garanci převzala RNDr. Jitka Novotná, vedoucí oboru Hydrogeologie, GEOtest, a. s., Brno a předsedkyně OS Podzemní vody.

Aktuální problematika bezpečnosti malých vodních nádrží a nízkých sypaných hrází

Jde o pravidelný seminář pořádaný odbornou skupinou Vodní toky a nádrže. Bude se konat 10. 10. v sále č. 217 na Novotného lávce a pověřeným odborným garantem je Ing. Jiří Poláček, specialista VD TBD, a. s., a člen výboru ČVTVHS, z. s.

Seminář Adolfa Patery 2018 – Extrémní hydrologické jevy v povodích

Seminář se loni po několika letech nekonal, ale v roce 2018 se uskuteční s tradičním zaměřením dne 24. 10. v sále č. 217. Odborným garantem je jako dosud doc. Dr. Ing. Pavel Fošumpaur, zástupce vedoucího katedry hydrotechniky Stavební fakulty ČVUT a člen výboru ČVTVHS, z. s. Pozornost bude zaměřena na vodní nádrže a další opatření pro zmírnění účinků hydrologického sucha. Zařazeny budou vyzvané přednášky připravovaných opatření na jednotlivých povodích.

Vodní toky 2018

Konference s mezinárodní účastí se bude konat opět v hotelu Černigov v Hradci králové, ve dnech 20.–21. listopadu. Hlavním pořadatelem je VRV, a. s., odborným garantem Ing. Jan Plechatý, předseda představenstva VRV, a. s., a člen výboru ČVTVHS, z. s. Naše společnost, stejně jako všechny podniky Povodí, spolupracuje při propagaci a organizaci konference.

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

Souhrn

Článek představuje novelizovanou normu ČSN 75 7221 Kvalita vod – Klasifikace kvality povrchových vod [1], která nahrazuje předchozí 19 let platnou normu [2]. Předmětem novely bylo zohlednit požadavky na současnou úroveň ochrany povrchových vod, a to jak z hlediska ukazatelů znečištění, tak i úrovně přípustného znečištění. Revizí prošel jak rozsah ukazatelů, tak mezní hodnoty tříd kvality. Rozšíření doznal i text normy, a to především v přílohové části: kromě způsobu výpočtu charakteristické hodnoty, který zůstává nezměněn, přibyly další nezbytné pomocné výpočty. Nově je zařazena informativní příloha se stručnou charakterizací jednotlivých ukazatelů kvality vody nebo jejich skupin pro snadnější orientaci především zástupců samosprávných celků na úrovni obcí i široké veřejnosti. Norma nově umožňuje orientační určení kvality vody při nižších četnostech, než je požadováno pro klasifikaci.

Úvod

Kvalita vody je pravidelně klasifikována a vyhodnocována od 60. let 20. století. Klasifikací se přitom rozumí výpočet charakteristické hodnoty (u většiny ukazatelů ze souboru 11 až 24 měření je hodnota nepřesahovaná v 90 %), její porovnání se soustavou mezních hodnot tříd kvality vody a zařazení ukazatele do jedné z pěti tříd kvality podle znečištění vody. První norma, která se zabývala touto problematikou, byla ČSN 83 0602 z 23. 6. 1965. Norma obsahovala celkem 25 ukazatelů (ukazatele kyslíkového režimu, ukazatele základního chemického složení, zvláštní ukazatele a ukazatele mikrobiálního znečištění). Norma pro klasifikaci kvality povrchových vod byla pravidelně revidována a v souvislosti s výskytem nových znečišťujících látek v životním prostředí byly do normy doplňovány další ukazatele kvality vody. V tomto článku je představena revize předchozí normy ČSN 75 7221 z října 1998. Obsahuje celkem 65 ukazatelů sdružených v pěti skupinách (obecné, fyzikální a chemické ukazatele, organické látky, kovy a metaloidy, mikrobiologické a biologické ukazatele, radiologické ukazatele).

Metodika

Za dobu platnosti normy od roku 1998 do současnosti došlo celkem pětkrát ke změně nařízení vlády, upravující hodnoty přípustného znečištění povrchových vod.1 Během té doby byly limitní hodnoty znečištění v souladu se zvyšující se úrovní poznání negativních účinků na vodní prostředí v těchto nařízeních několikrát změněny. V prvním kroku prací na novele ČSN bylo třeba ověřit, zda mezní hodnoty tříd kvality v normě odpovídají současným požadavkům ochrany vodního prostředí, či nikoli. Vycházelo se přitom z předpokladu, že III. třída kvality normy ČSN 75 7221, charakterizující znečištěnou vodu, by měla být srovnatelná s hodnotou přípustného znečištění povrchových vod, resp. s normou environmentální kvality nařízení vlády č. 401/2015 Sb. [3]. Tento předpoklad byl patrně uplatněn i v době přípravy normy z roku 1998. Pokud se provede porovnání hodnot přípustného znečištění povrchových vod určených nařízením vlády č. 171/1992 Sb. [4] s III. třídou kvality původní normy, tak u řady ukazatelů jsou patrné shodné limitní hodnoty (užitím shodné charakteristické hodnoty koncentrace C90 v obou předpisech bylo možné provést přímé srovnání).

Hodnoty přípustného znečištění a norem environmentální kvality (NEK) uvedené v příloze č. 3 k nařízení vlády č. 401/2015 Sb. byly přepočítány z průměru, popř. z nejvyšší přípustné koncentrace, na charakteristickou hodnotu C90 (koncentrace nepřesahovaná v 90 %). Základem pro přepočet se staly výsledky monitorování jakosti povrchových vod na území celé ČR za období 2006 až 2012. Data byla pro potřeby výpočtu C90 agregována do dvouletí 2006–2007, 2007–2008 a 2011–2012. Následně byly vypočteny koncentrační charakteristiky: průměr, minimum, maximum, medián a C90 pro každý ukazatel znečištění. Výpočet C90 byl proveden shodně podle odst. 4.6 a normativní přílohy A ČSN 75 7221. Hodnoty pod mezí stanovitelnosti (< MS) byly v souladu s používanými metodickými postupy upraveny na ½ MS nebo na 0 u sdružených ukazatelů. Z vynesené závislosti průměrné koncentrace v profilech sledování Cprům. na C90 byla dosazením NEK do získané rovnice vypočtena hodnota C90, která se stala základem pro určení III. třídy kvality (obr. 1). Porovnáním závislostí za testovaná dvouletí bylo také ověřeno, že se konverzní faktor Cprům. /C90 mezi testovanými dvouletími u naprosté většiny ukazatelů příliš nemění (tabulka 1). Výjimkou jsou ukazatele, které vykazují vyšší rozptyl koncentrací nebo převládají výsledky pod mezí stanovitelnosti s občasnými pozitivními nálezy (např. u pesticidů).

Obr. 1. Závislost průměrné koncentrace TOC na vypočtené hodnotě C90 v profilech sledování jakosti povrchových vod ve dvouletí 2011–2012; červená přerušovaná čára naznačuje způsob odvození III. třídy kvality z NEK-RP
Fig. 1. Concentration dependence of Cavg. to concentration C90 of TOC in the surface water monitoring sites in two-year period 2011–2012; the red dash line shows method to derive III. class of the water quality from AA-EQS

Pokud bylo potřeba III. třídu kvality revidovat, což bylo u většiny ukazatelů, byly následně upraveny i ostatní mezní třídy tak, aby co nejlépe vystihovaly jednotlivé třídy kvality I. až V. Bylo dbáno na to, aby navržená V. třída kvality – velmi silně znečištěná voda – nebyla vyšší než nejvyšší přípustná koncentrace (NPK) daná přílohou č. 3 k nařízení vlády č. 401/2015 Sb. (v případě ukazatelů, pro které je NEK-NPK určena).

Revizi byly podrobeny i jednotlivé ukazatele. Ty z nich, které již na základě výsledků dlouhodobého pravidelného monitoringu prováděného v ČR nepředstavují riziko pro vodní prostředí nebo pro další užívání vod, byly z tabulky 1 normy ČSN 75 7221 vyjmuty: vápník, hořčík, chlorované uhlovodíky 1,2-dichlorethan, trichlormethan, tetrachlormethan, chlorbenzen, lindan a PCB. Naopak vlivem postupně se rozšiřujícího rozsahu monitorovaných ukazatelů v povrchových vodách byly přidány ukazatele, jejichž míra výskytu ve vodách je významná (koncentrace C90 zasahovala do odvozené III. a vyšší třídy kvality). K rozšíření došlo především ve skupinách „Organické látky“ a „Kovy a metaloidy“. Mezní hodnoty tříd kvality jsou tak určeny pro celkem 65 ukazatelů (v původní normě pro 46 ukazatelů).

Klasifikace

Princip klasifikace zůstává shodný s předchozí verzí normy. Tekoucí povrchové vody se podle kvality vody zařazují do pěti tříd kvality:

  1. neznečištěná voda,
  2. mírně znečištěná voda,
  3. znečištěná voda,
  4. silně znečištěná voda,
  5. velmi silně znečištěná voda.

Rovněž princip výpočtu charakteristické hodnoty C90 zůstává nezměněn. Charakteristická hodnota ukazatele kvality vody (odstavec 4.4) je hodnota s pravděpodobností nepřekročení 90 %, u rozpuštěného kyslíku s pravděpodobností překročení 90 %. U ukazatele saprobní index makrozoobentosu se jako charakteristická hodnota použije aritmetický průměr v hodnoceném období. Jako charakteristická hodnota ukazatele chlorofyl-a se použije maximální hodnota z daného počtu naměřených hodnot za vegetační období (březen až říjen). Kvalita vody se klasifikuje na základě výsledků monitoringu z delšího hodnoceného období, doporučuje se dvouletí, maximálně však pětiletí.

Rozsah ukazatelů spadajících do tzv. základní klasifikace zůstal zachován: BSK5, CHSKCr, N-NO3, N-NH4+, Pcelk. a saprobní index makrozoobentosu. Kromě základní klasifikace je možné pro doplňkovou (účelovou) klasifikaci libovolně (na základě daného účelu hodnocení) zvolit vlastní rozsah ukazatelů. Je ale nutné dodržet podmínku, aby výsledky stanovení všech ukazatelů obsažených ve skupinách byly klasifikovány na všech společně hodnocených profilech. Výsledná třída se určí podle nejnepříznivějšího zatřídění zjištěného u jednotlivých vybraných ukazatelů. Norma je rozšířena o novou informativní přílohu B, která stručně charakterizuje jednotlivé ukazatele kvality vody nebo jejich skupin.

Nově je umožněno tzv. orientační určení kvality vody ze souboru méně než 11 naměřených hodnot (méně než 6 hodnot v případě koncentrace chlorofylu-a, popř. jedné hodnoty saprobního indexu podle makrozoobentosu). V tom případě se použije maximální naměřená hodnota, která se porovná s mezní hodnotou příslušné třídy kvality.

Tabulka 1. Poměr koncentračních charakteristik C90/Cprům. v testovaných dvouletích pro vybrané ukazatele
Table 1. Relationship between C90/Cavg. concentration in two-year periods for selected parameters

Obecné, fyzikální a chemické ukazatele

Ukazatele uvedené v tabulce 1 normy Mezní hodnoty tříd kvality jsou rozděleny do několika skupin. V rámci skupiny „Obecné, fyzikální a chemické ukazatele“ došlo především ke zpřísnění mezních hodnot charakterizujících úživnost vod, a to především v případě amoniakálního dusíku. Nově byly zařazeny ukazatele dusitanový dusík a celkový dusík. Stávající a nově navržené mezní hodnoty tříd kvality pro vybrané ukazatele jsou uvedeny v tabulce 2. Jak se změní rozsah klasifikovaných profilů v jednotlivých třídách podle stávající a nové normy, znázorňuje obr. 2. Amoniakální dusík ve vodním prostředí vlivem biochemických přeměn za přítomnosti kyslíku oxiduje na dusitany a dále na dusičnany. Dusitany jsou ve zvýšené míře obsaženy i v odpadních vodách z vybraných strojírenských procesů (obrábění kovů) nebo se mohou vyskytovat ve vodách s intenzivním chovem ryb [5]. V celkovém dusíku je zahrnuta i složka organického dusíku, která není zanedbatelná [6]. Celkový dusík byl do normy zařazen také z toho důvodu, že je povinným ukazatelem kontroly jakosti odpadních vod podle nařízení vlády č. 401/2015 Sb. pro kategorie ČOV nad 10 tis. ekvivalentních obyvatel. Nově byly odvozeny mezní hodnoty tříd také pro fluoridy a kyanidy. Je potěšující, že u většiny základních ukazatelů (elektrolytická konduktivita, rozpuštěné látky, biochemické i chemické spotřeby kyslíku, celkového organického uhlíku, chloridů a síranů) nedošlo ke změnám mezních hodnot. Tím zůstává zachována kontinuita hodnocení kvality povrchových vod tekoucích z předchozích let.

Organické látky

Největších změn v nové normě doznala skupina ukazatelů „Organické látky“. Z původního výčtu zůstaly 1,1,2-trichlorethen, 1,1,2,2-tetrachlorethen, dichlorbenzeny, adsorbovatelné organické halogeny (AOX) a polyaromatické uhlovodíky (PAU). Mezní hodnoty tříd kvality pro dichlorbenzeny a PAU byly výrazně zpřísněny, naopak u AOX změkčeny. Důvodem tohoto změkčení je potvrzený významný podíl AOX přírodního původu v lesních půdách a povrchové vodě vlivem přírodní chlorace organické hmoty [7]. Nově bylo v rámci této skupiny do normy zařazeno 16 ukazatelů, převážně pesticidů, jejichž zastoupení v povrchových vodách je v takové míře, že byly, i když ojediněle, klasifikovány III. nebo i vyšší třídou kvality. Protože mnohé pesticidy v životním prostředí metabolizují v takové míře, že jejich metabolity ve vodním prostředí převládají, v případech, kdy je to stanoveno, se k původní účinné látce zahrnují. Způsob přepočtu metabolitů na účinnou složku je uveden v části A4 normativní přílohy A.

Tabulka 2. Mezní hodnoty tříd kvality – živiny (původní hodnoty černě, nové hodnoty červeně)
Table 2. Threshold limit values of the water quality classes – trophic parameters (original values – black, new values – red)

K nově zařazeným ukazatelům náleží dále bisfenol A, který je široce používán a je potvrzen jako endokrinní disruptor [8]. Téměř jedna třetina z celkového počtu monitorovaných profilů (n = 94) spadá do III. třídy kvality. Skupinu široce používaných změkčovadel plastických hmot v nové normě ČSN 75 7221 reprezentuje bis(2-ethylhexyl)ftalát, známý též pod zkratkou DEHP. Tato látka náleží k prioritním rizikovým látkám pro vodní prostředí a je také na seznamu látek vzbuzujících mimořádné obavy podle legislativy REACH (toxická pro reprodukci) [9]. Více než ⅓ z celkového počtu profilů, ve kterých je monitorován (n = 67), spadá do III. třídy kvality a ojediněle i do IV. třídy kvality. Poslední látku, kterou je potřeba v této skupině zmínit, je kyselina ethylendiamintetraoctová (EDTA). Pro své komplexotvorné vlastnosti se používá pro změkčování vody, je součástí pracích prostředků a přípravků v průmyslu i v domácnostech. Ve vodním prostředí je limitována kvůli špatné biologické odbouratelnosti. V hodnoceném období 2011–2012 se 90 % profilů z celkového počtu monitorovaných s dostatečnou četností vzorkování (n = 91) nacházelo ve II. třídě kvality, jen ojediněle ve III. třídě kvality. Vybrané údaje jsou uvedeny v tabulce 3 a na obr. 3.

 

 

Obr. 2. Srovnání zatřídění profilů sledování jakosti povrchových vod podle původní a nové normy ČSN 75 7221, n = 932 profilů (N-NH4+), n = 913 profilů (N-NO3) a n = 919 profilů (Pcelk.) z dat monitoringu za období 2011–2012
Fig. 2. A comparison of the surface water monitoring site classification according to the original and new ČSN 75 7221, n = 932 sites (N-NH4+), n = 913 sites (N-NO3) and n = 919 sites (Ptotal) from monitoring period 2011–2012

Kovy a metaloidy

Poslední velkou skupinou chemických ukazatelů jsou „Kovy a metaloidy“. V této skupině byly původně mezní hodnoty tříd kvality specifikovány pro 10 kovů, pro sedm z nich zůstávají v nové normě mezní hodnoty nezměněny. Ke zpřísnění tříd kvality došlo v případě chromu, mědi a niklu (tabulka 4). Nově jsou v normě stanoveny třídy kvality pro osm dalších kovů (Ba, Be, B, Al, Co, Se, U, V). Z vyhodnocení výsledků monitoringu jakosti povrchových vod za období 2001–2012 vyplývá, že v případě kovů (celkový, tj. nefiltrovaný vzorek) dochází k dosahování III. a vyšší třídy kvality jen sporadicky s výjimkou niklu, železa a manganu, u kterých 30 %, 23 % a 12 % profilů bylo klasifikováno III. třídou.

Tabulka 3. Mezní hodnoty tříd kvality – vybrané organické látky (původní hodnoty černě a nové hodnoty červeně)
Table 3. Threshold limit values of the water quality classes – selected organic compouds (original values – black, new values – red)

Pro vodní organismy je snáze dostupná a tedy i více riziková rozpuštěná forma sloučenin kovů oproti celkové formě [10]. Proto jsou v posledních letech normy environmentální kvality určeny pro rozpuštěnou fázi (filtrovaný vzorek filtrem o velikosti pórů 0,45 mm); na úrovni členských států EU v případě kadmia, niklu, olova a rtuti. Třídy kvality byly tedy pro tyto kovy a měď odvozeny i pro rozpuštěnou formu. Mezní hodnoty v průměru zohledňují poměr mezi celkovým a rozpuštěným obsahem kovu v povrchových vodách ČR. V tabulce 4 jsou mezní hodnoty pro rozpuštěné kadmium uvedeny pouze pro nejčastěji se vyskytující 5. třídu tvrdosti vody, nicméně v normě jsou odvozeny pro všechny třídy tvrdosti vody. Způsob výpočtu tvrdosti vody vyjádřené jako CaCO3 je uveden v části A.2 normativní přílohy A. Na obr. 4 můžete vidět výsledky klasifikace rozpuštěného kadmia v profilech sledování jakosti povrchových vod za období 2011–2012 (žádný profil nespadal do 2. třídy tvrdosti vody, do 1. třídy pak pouze 9 profilů ze 189).

 

Obr. 3. Srovnání zatřídění profilů sledování jakosti povrchových vod podle původní a nové normy ČSN 75 7221, n = 325 profilů (AOX) a n = 344 profilů (∑6PAU) z dat monitoringu za období 2011–2012
Fig. 3. A comparison of the surface water monitoring site classification according to original and new ČSN 75 7221, n = 325 sites (AOX) and n = 344 sites (∑6PAU) from monitoring period 2011–2012

Biologické a mikrobiologické ukazatele

V normě ČSN 75 7221 jsou uvedeny dva mikrobiologické ukazatele (indikátory fekálního znečištění), a to termotolerantní koliformní bakterie a enterokoky (intestinální enterokoky) a dva biologické ukazatele – saprobní index makrozoobentosu a chlorofyl-a. Mikrobiologickým ukazatelům je v tomto vydání časopisu VTEI věnován samostatný článek.

Biologické ukazatele saprobní index makrozoobentosu a chlorofyl-a byly uvedeny již v předchozí verzi normy, v rámci aktualizace normy bylo odsouhlaseno jejich zachování v seznamu ukazatelů s ohledem na jejich výhody a byla provedena revize mezních hodnot hranic tříd klasifikačních stupnic. Výhody hodnocení kvality tekoucích povrchových vod pomocí biologických ukazatelů spočívají zejména v tom, že ukazatele umožňují detekovat působení vlivů komplexně a po určitou, delší dobu, čímž vyjadřují kvalitu vodního prostředí ze střednědobého hlediska. Délka této doby je závislá na použitém indikátorovém organismu – řasy poskytnou informaci krátkodobější než např. makrozoobentos.

Tabulka 4. Mezní hodnoty tříd kvality – vybrané kovy (původní hodnoty černě a nové hodnoty červeně)
Table 4. Threshold limit values of the water quality classes – selected metals (original values – black, new values – red)

Saprobní index makrozoobentosu vyjadřuje vztah vodních bezobratlých živočichů obývajících dnové sedimenty k ukazatelům organického znečištění a průběhu rozkladných procesů. Hodnocení kvality vody podle saprobního systému vychází z předpokladu, že v rozdílně znečištěných vodách žijí různé organismy, které se podílejí na probíhajících rozkladných procesech. Systém hodnocení je založen na toleranci jednotlivých indikačních druhů (saprobiontů) ke stupni znečištění vody. Vlastním výsledkem je tzv. saprobní index (SI), číslo, vyjadřující na stupnici saprobity (0,5–8,5) stupeň znečištění biochemicky odbouratelnými organickými látkami. Saprobní index primárně indikuje organické znečištění, ale pozitivně koreluje také s intenzitou eutrofizace, zemědělským využitím říční nivy i povodí a některými prvky hydromorfologické degradace. Nevýhodou tohoto systému je, že nerozlišuje mezi přirozeným a člověkem způsobeným organickým znečištěním. Hodnota saprobního indexu tak přirozeně narůstá s řádem toku/velikostí povodí, proto je přesnější hodnotit výslednou hodnotu SI s ohledem na typ toku.

V současné době je saprobní index makrozoobentosu součástí multimetrických indexů, které se používají pro typově specifické hodnocení ekologického stavu/potenciálu vodních útvarů pro potřeby plánování v oblasti vod. Při vývoji multimetrických indexů pro hodnocení ekologického stavu podle makrozoobentosu byly provedeny u vybraných taxonů úpravy či doplnění hodnot individuálních saprobních valencí, které se využívají pro výpočet saprobního indexu. Byly také aktualizovány podklady pro výpočetní programy, které jsou na odborných pracovištích (např. státních podnicích Povodí) používány, poslední aktualizace byla provedena v roce 2016.

Obr. 4. Vyhodnocení klasifikace profilů sledování jakosti povrchových vod pro rozpuštěné kadmium podle nové normy ČSN 75 7221 z dat monitoringu za období 2011–2012
Fig. 4. Evaluation of the surface water monitoring site classification according to new ČSN 75 7221 from monitoring period 2011–2012

Pro účely normy se saprobní index počítá jako vážený aritmetický průměr individuálních saprobních indexů všech živočichů zjištěných rozborem vzorku, který byl odebrán a zpracován podle ČSN 75 7701 nebo ČSN 75 7714 a pro který jsou hodnoty tohoto individuálního indexu uvedeny v informačním systému ARROW [11]. Výpočet se provádí z primárních dat, tj. data se taxonomicky neupravují (neadjustují). Při revizi došlo ke zpřísnění mezních hranic II. a III. třídy klasifikační stupnice kvality (tabulka 5).

Parametr koncentrace chlorofylu-a je snadno dostupný biologický ukazatel odrážející množství řas (fytoplanktonu) ve vodě a je základním ukazatelem biomasy řasové složky. Vysoká biomasa fytoplanktonu ovlivňuje svou fotosyntetickou činností koncentraci a diurnální změny kyslíku ve vodě a zvyšuje obsah organických látek (BSK5, CHSKCr). K rozvoji fytoplanktonu dochází zejména v pomalu tekoucích řekách a stojatých vodách. V tekoucích vodách je biomasa fytoplanktonu, resp. koncentrace chlorofylu-a, závislá především na průtokových poměrech (inverzní vztah) a teplotě vody (pozitivní vztah) a také na množství dostupných živin. V povrchových tekoucích vodách je parametr koncentrace chlorofylu-a standardně používán pro hodnocení ekologického stavu/potenciálu v tocích vyšších řádů, tj. v řekách 7.–9. řádu podle Strahlera. Parametr je součástí multimetrického indexu pro hodnocení fytoplanktonu. V úsecích toků nižšího řádu, které charakterizuje rychlejší proudění vody, je množství fytoplanktonu vesměs velmi nízké, a pokud se tam vyskytuje zvýšené množství fytoplanktonu, je to obvykle způsobeno existencí eutrofní vodní nádrže výše po toku.

Klasifikační stupnice byla v rámci řešení projektu podrobena revizi s ohledem na akceptovanou metodu hodnocení ekologického stavu/potenciálu, ale ke změně mezních hranic tříd nedošlo. Upraven byl však požadavek minimálního počtu vzorků (6) a období odběru vzorků (ve vegetační sezoně).

Radioaktivita

Radioaktivní látky jsou v povrchových vodách jak přírodního původu, tak i jako důsledek lidské činnosti daný zejména těžbou a zpracováním uranových rud nebo vypouštěním umělých radionuklidů odpadními vodami z jaderných zařízení.

Tabulka 5. Mezní hodnoty tříd kvality – saprobní index (původní hodnoty černě, nové hodnoty červeně)
Table 5. Threshold limit values of the water quality classes – saprobic index (original values – black, new values – red)

Pro klasifikaci kvality vod byly pro radioaktivní látky vybrány ukazatele celková objemová aktivita alfa, celková objemová aktivita beta, celková objemová aktivita beta po korekci na 40 K, radium 226 a tritium. Radioaktivní látkou je i uran, který je ale zařazen mezi kovy.

Celková objemová aktivita alfa na nezatížených profilech je v I. třídě kvality menší než 100 mBq/l. Celková objemová aktivita alfa větší než 100 mBq/l již indikuje jistou míru ovlivnění antropogenní činností. Úrovně nad 500 mBq/l jsou nalézány pouze v blízkosti vypouštění důlních vod nebo průsaků z odvalů z těžby uranových rud a průsaků z odkališť. Vliv vypouštěných odpadních vod z jaderných zařízení nezvyšuje úroveň celkové objemové aktivity alfa.

V ukazateli celková objemová aktivita beta jsou hodnoty neovlivněné antropogenní činností pod 300 mBq/l a patří do I. třídy kvality. Podobně jako v případě celkové objemové aktivity alfa hodnoty vyšší než 100 mBq/l indikují antropogenní ovlivnění, zejména vypouštěním důlních vod a průsaků z odkališť, jak bylo uvedeno v případě celkové objemové aktivity alfa. Významnou složkou celkové objemové aktivity beta je beta aktivita přírodního draslíku. Koncentrace draslíku 1 mg/l odpovídá celkové objemové aktivitě beta 0,027 Bq/l.

Na základě hodnocení vlivu vypouštěných odpadních vod z jaderných zařízení je zjišťováno, že objemová aktivita beta umělých radionuklidů, konkrétně cesia 137 a stroncia 90, je zcela překrývána úrovní tohoto ukazatele na neovlivněných profilech. Vlivy jaderných zařízení spočívají v zakoncentrování odebíraných technologických vod na chladicích věžích. Významným beta zářičem je tritium, emituje však velmi měkké záření beta a jeho přítomnost není detekována při stanovení beta aktivity.

Vedle celkových objemových aktivit je limitován přípustný obsah radia 226, jehož koncentrace na nezatížených profilech je menší než 10 mBq/l. Vyšší úrovně nejsou běžné a znamenají vliv důlních vod z těžby uranových rud. V této souvislosti je třeba ještě zmínit koncentraci uranu, která je v nezatížených tocích nižší než 5 µg/l a vyšší hodnoty pak odpovídají vlivu vypouštění důlních vod, popř. průsaků z odvalů a odkališť. Koncentrace 1 µg/l odpovídá objemové aktivitě alfa 0,025 Bq/l v případě zastoupení radioizotopů uranu v přírodním poměru.

Tritium, nejtěžší izotop vodíku, je vypouštěno běžně s odpadními vodami z jaderných elektráren. Přirozené pozadí tritia, resp. jeho reziduální úroveň po testech jaderných zbraní a část přirozeně vznikajícího přírodními procesy, interakcí kosmického záření s atmosférou, je menší než 10 Bq/l. Za jednoznačně ovlivněné profily lze pokládat objemové aktivity vyšší než 100 Bq/l. Nejvýznamnějším zdrojem tritia v hydrosféře byly atmosférické testy jaderných zbraní, kdy v 60. letech minulého století byla úroveň objemové aktivity tritia v hydrosféře 100–200 Bq/l. Po ukončení testů jaderných zbraní dochází k postupnému snižování koncentrace tritia, a to jednak radioaktivním rozpadem s poločasem rozpadu T1/2 = 12,32 r a postupným ředěním při koloběhu vody v přírodě. Je tak pozorován stálý pokles koncentrace tritia a jeho výskyt v současné době v povrchových vodách je kolem 1 Bq/l (pozadí). Havárie jaderného reaktoru v Černobylu a ve Fukušimě nevedla ke zvýšení koncentrace tritia v České republice.

Stanovení koncentrace radioaktivních látek ve vodě se běžně provádí v rozpuštěných a nerozpuštěných látkách celkem. Celkové objemové aktivity alfa a beta lze stanovit samostatně v rozpuštěných a nerozpuštěných látkách. Součet těchto celkových objemových aktivit znamená hodnotu celkových objemových aktivit alfa a beta ve veškerých látkách. To platí i o součtu koncentrací radia 226 nebo uranu.

Souhrnně lze konstatovat, že dochází k poklesu koncentrací radioaktivních látek v povrchových vodách, tedy ke zlepšování kvality vod v těchto ukazatelích, s výjimkou koncentrace tritia, které je však na velice nízkých pozaďových hodnotách.

Závěr

Novelizovaná norma ČSN 75 7221 lépe koreluje se současnými požadavky ochrany povrchových vod při zachování shodného principu klasifikace. Pro více ukazatelů, než se původně předpokládalo, jsou zachovány mezní hodnoty tříd kvality, čímž je zachována alespoň částečná kontinuita vyhodnocování kvality z předchozích let. Došlo k rozšíření spektra ukazatelů znečištění ze 46 na 65, resp. 70, pokud zahrneme i rozpuštěné formy vybraných kovů. Norma představuje nástroj možného každoročního hodnocení kvality vody a srovnání vývoje kvality v delším časovém horizontu v zájmových profilech pro sledování jakosti povrchových vod. Tím, že využívá charakteristickou hodnotu C90, popř. maximum, může být také doplňujícím nástrojem k hodnocení stavu vod podle Rámcové směrnice pro vodní politiku Společenství 2000/60/ES, využívající většinou roční průměrnou koncentraci nebo medián. Nově je umožněno orientační posouzení kvality vody při četnosti naměřených hodnot menší, než je stanoveno v odstavcích 4.5 a 4.6 normy. To umožňuje využití normy širší skupinou uživatelů z řad fyzických i právnických osob a samosprávy v provedení rychlého orientačního zhodnocení znečištění povrchové vody v libovolném zvoleném místě říční sítě.

Poznámky

  1. Nařízení vlády č. 171/1992 Sb., nařízení vlády č. 82/1999 Sb., nařízení vlády č. 61/2003 Sb., ve znění nařízení vlády č. 229/2007 Sb. a č. 23/2011 Sb., a nařízení vlády č. 401/2015 Sb.

Poděkování

Článek vznikl za podpory projektu Kvalita a hodnocení povrchových vod – TD 03000215 v rámci Programu na podporu aplikovaného společenskovědního výzkumu a experimentálního vývoje OMEGA.

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

Souhrn

Tento příspěvek shrnuje problematiku mikrobiálního znečištění tekoucích povrchových vod v České republice. Jsou zde uvedeny limity indikátorových mikroorganismů v aktuálních právních předpisech a technických normách, dále jsou uvedeny charakteristiky nejpoužívanějších indikátorů fekálního znečištění a metody jejich stanovení. Příspěvek je určen především pracovníkům, kteří se zabývají hodnocením výsledků mikrobiologických ukazatelů a posuzováním kvality vody.

 

Obr. 1. Stanovení termotolerantních (fekálních) koliformních bakterií na MFC médiu
Fig. 1. Detection of faecal coliforms on MFC medium

Úvod

Sledování mikrobiálního znečištění povrchových vod má v České republice dlouholetou tradici, stanovení a hodnocení mikrobiologických ukazatelů je součástí pravidelného monitoringu kvality vod od 60. let minulého století. Informace o mikrobiologické kvalitě vody jsou významné nejen z hlediska sledování vývoje znečištění, což zajímá odbornou veřejnost, ale zájem o tyto informace mají i občané, zejména z důvodů případných zdravotních rizik. S riziky spojenými s kontaminovanou vodou je možné se setkat nejen při vlastním koupání, ale také v souvislosti s provozováním vodních sportů (např. vodáctví), rekreací u vodních toků (např. chatové oblasti, letní tábory atd.). V loňském roce proběhlo v rámci projektu TA ČR (Kvalita a hodnocení povrchových vod) dotazníkové šetření za účelem zjištění zájmu obyvatel o informace týkající se kvality vody. Bylo osloveno 245 vodoprávních úřadů v České republice, z nichž odpovědělo 66 (27 %). Výsledky ukázaly, že dotazy na kvalitu vody od občanů obdrželo 98 % úřadů, které odpověděly na dotazník; v 11 % případů bývá dotazů více než deset ročně. V 50 % případů se občané zajímají o jakoukoli kvalitu vody a ve 33 % jmenovitě (a především) o mikrobiální znečištění.

České právní předpisy řeší mikrobiální kontaminaci toků především v souvislosti s užíváním vody ke koupání na vyhlášených koupacích profilech [1] a k odběru na vodu pitnou [2]. Limity mikrobiologických ukazatelů jsou zařazeny i do nařízení vlády o přípustném znečištění toků [3].

V současné době byla v rámci projektu TA ČR (Kvalita a hodnocení povrchových vod) dokončena revize normy ČSN 75 7221 Kvalita vod – Klasifikace kvality vod, která bude platná od prosince 2017 [4]. V rámci této revize byla věnována i ukazatelům mikrobiálního znečištění dostatečná pozornost. Pro revizi klasifikace mikrobiálního znečištění v rámci pěti tříd kvality vody byla použita rozsáhlá sada reálných výsledků mikrobiologických stanovení v povrchových vodách v ČR v období 2007–2012. Zároveň byly mezní hodnoty tříd kvality konfrontovány s ostatními právními předpisy a na základě získaných výsledků byla navržena změna mezních hodnot tříd kvality v ukazateli termotolerantní (fekální) koliformní bakterie. V rámci změn byly zvažovány také změny v rozsahu stanovovaných ukazatelů s přihlédnutím na jejich indikační hodnotu a metody stanovení. Současně je dosud v platnosti technická norma, určující jakost vody pro závlahu [5]. Přehled limitů mikrobiologických ukazatelů v jednotlivých právních předpisech a technických normách je uveden v tabulce 1.

Veškeré tyto normy a právní předpisy jsou založeny na stanovení indikátorů fekálního znečištění, což jsou střevní bakterie, ukazující na přímé ovlivnění povrchových vod nečištěnými nebo nedostatečně čištěnými odpadními vodami, z čehož plyne riziko výskytu střevních patogenů, včetně enterických virů.

Současná zahraniční odborná literatura se zabývá oblastmi, které se ještě zcela nepromítly do naší vodohospodářské praxe. Jedná se například o problematiku výskytu patogenních mikroorganismů (jako jsou parazitární prvoci, např. rodu Cryptosporidium, termotolerantní mikroaerofilní bakterie rodu Campylobacter nebo různé skupiny virů) v různých typech povrchových vod [6], výzkum patogenních mikroorganismů v sedimentech a biofilmech, které mohou být jejich zásobárnou a při vyšších průtocích v souvislosti s významnými srážkami se uvolňují do tekoucí vody [7], nebo výzkum či modelování mikrobiálního znečištění vod za různých průtoků, především v souvislosti s přívalovými dešti [8–10]. V německých vnitrozemských přírodních koupacích vodách byla provedena epidemiologická studie [11], která se pokusila stanovit „bezpečné hodnoty mikrobiologických indikátorů“ (hodnota nejvyšší dávky, která ještě nezpůsobila v organismu odezvu), při které už nebyl zjištěn statisticky významný rozdíl mezi pokusnou a kontrolní (neexponovanou) skupinou. Jedná se o 25 enterokoků (KTJ/100 ml), 100 Escherichia coli (KTJ/100 ml) a 10 Clostridium perfringens (KTJ/100 ml).

Mikrobiologické ukazatele a metody jejich stanovení

Klasickým (a v minulosti významně používaným) indikátorem fekálního znečištění jsou koliformní bakterie (veškeré koliformní bakterie, total coliforms). Patří sem většina druhů bakterií z čeledi Enterobacteriaceae (dříve podle definice tyto kmeny měly fermentovat laktózu, dnes postačuje aktivita enzymu β-D-galaktosidázy, tj. enzymu, který štěpí disacharid laktózu na glukózu a β-D-galaktózu). Tato skupina bakterií, jak již jejich název naznačuje (COLI = COLON = střevo), byla s fekálním znečištěním od začátku 20. století spojována. Nicméně díky dalšímu výzkumu a také díky přesnějším metodám analýz se ukázalo, že koliformní bakterie ideálním indikátorem fekálního znečištění určitě nejsou. Jejich zdrojem nemusí být výhradně střevní mikroflóra teplokrevných živočichů (ale také půda, zbytky rostlin apod.) a ve vodě se některé druhy mohou pomnožovat. Jedná se například o druhy rodu Serratia, Yersinia, některé druhy rodů Citrobacter a Enterobacter atd.

Podskupinou koliformních bakterií jsou termotolerantní koliformní bakterie (u nás jsou též známy i pod vhodnějším názvem fekální koliformní bakterie, faecal coliforms). Tato skupina zahrnuje především termotolerantní druhy rodů Escherichia, Klebsiella, Citrobacter Enterobacter. Jsou to ty kmeny koliformních bakterií, které si ponechaly svoje růstové a biochemické vlastnosti i při vyšší teplotě kultivace (44 °C) a jsou mnohem více spjaty s fekálním znečištěním než koliformní bakterie. Pro stanovení fekálních koliformních bakterií není v současné době k dispozici žádná platná mezinárodní norma, lze však použít českou normu ČSN 75 7835 [12], která byla vytvořena podle metodiky uvedené v Amerických standardních metodách [13] a která spočívá v jejich kultivaci na MFC médiu (obr. 1). Metoda je dostatečně citlivá a specifická a zcela vyhovuje účelu stanovení fekálních koliformních bakterií v povrchových vodách.

Ideálním indikátorem fekálního znečištění se zdá být bakteriální druh Escherichia coli (dále E. coli). Tento druh je součástí střevní mikroflóry teplokrevných živočichů i člověka, ve vodě se nepomnožuje, přežívá v závislosti na přírodních podmínkách pouze omezenou dobu a lze jej specificky detekovat. Patogenní (enteropatogenní) E. coli jsou jen určité sérotypy, které jsou však naštěstí relativně vzácné. E. coli se detekuje na principu aktivity enzymu β-D-glukuronidázy. V novele normy ČSN 75 7221 bylo zvažováno i nahrazení ukazatele fekální koliformní bakterie druhem E. coli, nakonec se to však nestalo ze dvou důvodů. Za prvé by se přerušily dlouhodobé časové řady výsledků sledování termotolerantních (fekálních) koliformních bakterií a za druhé existují určité metodické problémy stanovení E. coli v povrchových vodách [14]. Metoda podle ČSN 75 7835 [12] je vysoce selektivní, ale málo citlivá (podhodnocuje až o 30 %), a metoda podle ČSN EN ISO 9308-1 (stanovení E. coli mezi koliformními bakteriemi [15]) je příliš citlivá s vysokým nárůstem doprovodné mikroflóry. Jako nejlepší metoda stanovení E. coli v povrchových vodách se jeví metoda Colilert Quantitray od firmy IDEXX, která je zakotvena i v ČSN EN ISO 9308-2 [16].

Intestinální enterokoky (enterokoky, enterococci) jsou též dobrým indikátorem fekálního znečištění a svým charakterem doplňují stanovení termotolerantních (fekálních) koliformních bakterií, resp. E. coli. Většina druhů pochází ze střevního traktu teplokrevných živočichů a člověka (výjimku tvoří například druh Enterococcus casseliflavus, který může pocházet z tlejících rostlinných zbytků). Pro stanovení intestinálních enterokoků v povrchových vodách je metoda podle normy ČSN EN ISO 7899-2 [17], která je dostatečně citlivá a specifická. Velký důraz však musí být kladen na provedení předepsaných konfirmačních testů a v případě vyššího výskytu presumptivních enterokoků zvážit zařazení dalšího konfirmačního testu, kterým je stanovení katalázy [14].

Tabulka 1. Limitní hodnoty mikrobiologických ukazatelů v platných právních předpisech a technických normách; všechny hodnoty jsou uvedeny v jednotkách KTJ/100 ml; u každého předpisu jsou uvedeny způsoby hodnocení výsledků; výpočet charakteristické hodnoty C90 je podrobně rozepsán v normě ČSN 75 7221; jedná se o oblast nepříznivých hodnot a tato hodnota může být považována za maximum
Table 1. Limits of microbiological indicators in current legislation and technical standards; the unit CFU/100 ml is used in all standards

Hlavní problémy mikrobiálního znečištění tekoucích povrchových vod

Zdrojem fekální kontaminace povrchových vod jsou především nedostatečně čištěné odpadní vody – bodové zdroje znečištění. Kromě vlastních odtoků čištěných či nečištěných odpadních vod se na fekální kontaminaci povrchových vod podílejí prosakující septiky, netěsné kanalizační potrubí, rozvodněná kanalizace apod. Dlouhodobě zvýšená kontaminace toků mikroorganismy byla zjištěna např. po povodních v srpnu 2002. Ještě začátkem září, kdy již byly u většiny nemikrobiologických ukazatelů zjištěny běžné hodnoty, byla fekální mikrobiální kontaminace zvýšená, především pod většími městy s nefunkčními ČOV [18].

Celkově se kvalita povrchových vod v České republice v souvislosti se zlepšováním čištění odpadních vod postupně zlepšuje. Je to patrné i z tabulky 2, kde je uveden počet profilů, spadajících do tříd kvality vody podle novely normy ČSN 75 7221 podle ukazatele fekální koliformní bakterie. Do hodnocení byly zařazeny pouze profily, u kterých bylo v jednotlivých dvouletích k dispozici minimálně 24 odběrů, aby byla vhodným způsobem spočtena charakteristická hodnota (C90).

Tabulka 2. Počet profilů odpovídajících hranicím mezních tříd podle novely normy ČSN 75 7221 – fekální koliformní bakterie
Table 2. The count of profiles meet the requirements of quality classes according to the new version of standard ČSN 75 7221 – faecal coliforms

Hlavními problémy, se kterými je třeba počítat při hodnocení výsledků, jsou nejistoty stanovení mikrobiologických ukazatelů a velké výkyvy počtů sledovaných bakterií v povrchové tekoucí vodě v souvislosti se změnami průtoků.

Nejistoty mikrobiologických stanovení

Metody stanovení mikrobiologických ukazatelů nejsou robustní a jakékoliv odchylky od předepsané metody (výběr vhodné/předepsané/doporučené metody, dodržení podmínek transportu (chlazení) vzorku a maximální doby do jeho zpracování (24 hodin), provedení dostatečného počtu ředění) vedou k nepřesným výsledkům. I v případě, že je vše výše uvedené dodrženo, je nutné počítat s nejistotou stanovení mikrobiologických ukazatelů minimálně 30 %. To je nutné zohlednit i při odborném hodnocení výsledků.

Obr. 2. Kolísání počtů E. coli a enterokoků během léta 2012 v říčním profilu Berounka-Černošice
Fig. 2. Changes of counts of E. coli and enterococci during summer season (2012) in the river profile Berounka-Černošice

Změny průtoků

Jak již bylo uvedeno, výsledky stanovení mikrobiologických ukazatelů vykazují velké výkyvy (řádové až několika řádové zvýšení počtů), především v souvislosti se změnami průtoků (jarní tání, srážkové epizody – zejména silné deště, kterým předcházelo delší období sucha). Bylo prokázáno [8], že letní přívalové deště mají na zhoršení stavu větší vliv než jarní tání. Maximální počty indikátorových bakterií nebyly zaznamenány v době maximálního průtoku, ale v době jeho zvyšování (vzestupná část vlny). Pro orientační hodnocení mikrobiální kontaminace toků tak není vhodné vzorkovat v extrémních podmínkách (pokud to není vyloženě účelové). Na této situaci se kromě splachů, odlehčovacích výpustí a přísunu nedostatečně čištěných odpadních vod významně podílí především resuspendace sedimentů, které jsou významných rezervoárem hygienicky významných mikroorganismů. Příklad kolísání mikrobiologických ukazatelů během léta v profilu Berounka-Černošice v souvislosti se srážkami je uveden na obr. 2.

Závěr

Mikrobiální znečištění povrchových vod je založeno na sledování indikátorů, které ukazují na míru fekálního znečištění a možnost výskytu střevních patogenů ve vodním prostředí. Při této kontrole je důležité vybrat vhodné indikátorové mikroorganismy (termotolerantní (fekální) koliformní bakterie, resp. E. coli, intestinální enterokoky), zajistit stanovení vhodnými (předepsanými) metodami a při hodnocení výsledků brát v úvahu specifika mikrobiologického rozboru vody a výkyvy počtů mikroorganismů v souvislosti se změnami průtoků.

Poděkování

Příspěvek byl zpracován za podpory projektu Technologické agentury České republiky Kvalita a hodnocení povrchových vod – TD 03000215.

 

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

Monitoring a údržba vodních děl vyžadují znalost jejich referenčního stavu charakterizujícího návrhové parametry. Referenční stav je odvozován primárně z dostupných projektových dokumentací, které jsou vhodně zvolenými metodami převedeny na digitální model terénu dna. Aktuální úroveň dna je stanovována pomocí sonarových prostředků. Rozdílovou analýzou jednotlivých datových sad, které budou výhledově ukládány do specializovaného informačního systému, bude možné provádět efektivní řízení monitoringu údržby.

Předložená práce na příkladech vybraných pilotních lokalit shrnuje problematické aspekty identifikované při georeferencování digitalizovaných historických situačních výkresů, které mohou negativně ovlivňovat korektní lokalizaci jednotlivých částí vodních děl a následnou analýzu morfologických změn. V pilotní lokalitě vodní nádrže je rovněž hodnocena přesnost měřicí technologie použité při zaměřování dna.

Úvod

Problematika sedimentů představuje jedno z významných témat státní politiky v oblasti vodního hospodářství. Správci vodních děl musí podle § 59 zákona č. 254/2001 Sb., o vodách [1], plnit povinnosti a dodržovat podmínky, za kterých bylo vodní dílo povoleno a uvedeno do provozu. Hlavní cíle státní politiky v oblasti vodního hospodářství vycházejí z Vodní rámcové směrnice 2000/60/ES [2] a z obnovené Strategie EU pro udržitelný rozvoj z roku 2006.

Na evropské úrovni je patrná aktivita směrem k problematice sedimentů především v souvislosti s vnitrozemskou plavbou, potažmo rozvojem a údržbou Transevropské dopravní sítě (TEN-T). Ve snaze o implementaci Integrovaného evropského akčního plánu pro vnitrozemskou vodní plavbu z roku 2006 vznikl dokument Good Practice Manual on Inland Waterway Maintenance [3]. Uvedená práce má charakter komplexního manuálu údržby vodních cest vycházející z příkladů dobré praxe. Pozornost je rovněž soustředěna na vliv sedimentů na kvalitu vod, a to zejména zásluhou tzv. SedNet (European Sediment Network) [4].

Obr. 1. Ukázka digitalizace vrstevnic na podkladu situačního výkresu části zátopy vodní nádrže Letovice
Fig. 1. An example of the contour vectorization on the basis of the situational plan of the Letovice Dam

Během dlouhého období existence vodních děl dochází k přirozeným i antropogenně podmíněným a akcelerovaným morfologickým změnám jejich dna, resp. koryta. V exponovaných částech může docházet k zahlubování, naopak v oblastech s nižší dynamikou proudění jsou unášené plaveniny deponovány. Tyto změny mají v konečném důsledku dopad na průtočnou kapacitu a schopnost vodního díla (VD) plnit funkce, pro které bylo vybudováno. Proto je potřebné průběžně monitorovat stav vodních děl a v případě potřeby přistoupit k potřebným opatřením.

Při monitorování stavu vodních děl či jezer z hlediska erozně-akumulačních procesů se v současné době stále více uplatňují moderní metody bezkontaktního průzkumu pomocí sonarů, např. [5–10], či zařízení AUV (z angl. Autonomous Underwater Vehicle) [11]. Aby bylo možné posoudit míru změn morfologie VD, je třeba vycházet z porovnání s informacemi o návrhovém stavu uvedeném v patřičné projektové dokumentaci VD. Ty zahrnují technické zprávy a situační plány v tištěné podobě, mnohdy v různých formátech a v různé kvalitě „čitelnosti“. Tyto podklady je nezbytné převést do digitální podoby a provést jejich lokalizaci (georeferencování) do souřadnicového systému. Problematika digitalizace georeferencování historických map je široce popsána v odborné literatuře, např. [7, 12–14]. Praxe ukazuje, že jednotlivé podklady při zpracovávání vyžadují často individuální přístup vzhledem k době, kdy vznikly a s jakou přesností a pečlivostí byly vyhotoveny.

Předložený článek popisuje na příkladech pilotních lokalit postupy zvolené pro digitalizaci projektových dokumentací vybraných vodních děl různého stáří a velikosti. Výsledky těchto procesů jsou pak využity při prvotním srovnání získaného digitálního návrhového stavu VD se stavem současným, který reprezentují výsledky sonarového měření.

Metodika

Návrhový stav

Návrhový stav vodních děl shrnuje technická dokumentace. Většina podkladů je staršího data a je k dispozici pouze v tištěné podobě v různých formátech. Některé z nich jsou často poškozené, popř. hůře čitelné. Digitalizace situačních výkresů proto probíhala po částech s dostatečnými překryvy, které umožnily navázat jednotlivé díly na sebe.

Obr. 2. Příčné profi ly defi nované koncovými body a průsečíky s osou toku podle projektové dokumentace
Fig. 2. Position of cross profi les defi ned by their intersection with the channel‘s axis according to the situational plan

Přesná lokalizace jednotlivých částí výkresové dokumentace, tzv. georeferencování, byla prováděna v prostředí ESRI ArcGIS. Zpracováním po jednotlivých dílech bylo eliminováno riziko přenesení možných chyb georeferencování, které vyplývá z rozlišení skenovaných snímků, z jedné části výkresu do dalších. Jako vlícovací body byly využity objekty či jejich části zakreslené v situačních výkresech, které bylo možné identifikovat na současných mapách. Obvykle se jedná o rohy budov a význačné tvary projektovaných mostů, hrází či jezů. Pokud to bylo možné, bylo využito rovněž hranic parcel. V některých částech výkresů se však potřebné záchytné body nevyskytovaly. V takových případech byla lokalizace části výkresu provedena pomocí překryvu se sousedními výkresy a s využitím výrazných terénních tvarů, jako jsou charakteristické ohyby vrstevnic ve stržích apod. Následně byly z takto upravených podkladů do vektorových formátů převáděny základní informace o morfologii dna pilotních lokalit podle návrhového stavu.

Vodní nádrže

V případě vodních nádrží byly z georeferencovaných situačních výkresů do mapové vrstvy vykresleny linie vrstevnic, jimž byla přiřazena odpovídající nadmořská výška v souladu s použitým výškovým systémem (obr. 1).

Obr. 3. Schéma stanovení nadmořské výšky a vzdálenosti lomových bodů příčného profilu od průsečíku s osou
Fig. 3. Principle of the fracture points‘ positioning in a cross profi le based on the distance from the intersection of the channel axis with the cross profi le; calculation of the fracture points‘ altitude

Úseky vodních toků

Úprava koryt vodních toků je v situačních výkresech obvykle znázorněna osou koryta a polohou příčných profilů (obr. 2). Tyto profily jsou zaznamenány samostatně jako linie s lomovými body, z nichž některé mají uvedenu hodnotu nadmořské výšky Z podle použitého výškového systému. Každý výkres má znázorněnu referenční hladinu v nadmořské výšce Z0 (obr. 3). Podle této referenční hladiny byly digitalizované výkresy vyrovnány do vodorovné polohy, jednotlivé lomové body uloženy do bodové vrstvy a stanoveny jejich relativní kartézské souřadnice X, Y. Pomocí známých nadmořských výšek některých bodů, referenční hladiny a jejich vzdáleností vyjádřených vzájemnými rozdíly souřadnic XY bylo definováno měřítko zakreslení daného profilu. To pak umožňuje dopočítat nadmořské výšky Z bodů, u nichž tento údaj nebyl uveden, a také vzdálenosti d jednotlivých bodů od osy příčného profilu.

Následná část výpočtu spočívá v určení polohy (kartografických souřadnic) jednotlivých lomových bodů příčných profilů v mapě s využitím mapové vrstvy příčných profilů vykreslených ze situačního výkresu a také mapové vrstvy průsečíků příčných profilů s osou toku (blíže viz obr. 2). Dvojice koncových bodů každého příčného profilu určují směrový vektor u pomyslné přímky, na níž daný příčný profil leží. Snadným přepočtem je možné odvodit normálový vektor n této přímky, jejíž obecná rovnice má tvar:

kden1, n2jesouřadnice normálového vektoru n,
X, Y kartografické souřadnice libovolného bodu ležícího na přímce,
ckonstanta dané přímky.

Při znalosti zeměpisných souřadnic X0, Y0 průsečíku příčného profilu s jeho osou a na základě vzdálenosti d jednotlivých lomových bodů příčného profilu od průsečíku je možné sestavit soustavu dvou rovnic o dvou neznámých Xi, Y(tj. hledané kartografické souřadnice konkrétního lomového bodu) ve tvaru:

Úpravou této soustavy je získána kvadratická rovnice, jejímž řešením jsou dva body ležící na příčném profilu ve stejné vzdálenosti od průsečíku s osou. Z této dvojice bodů je vybrán ten, který skutečně leží na příčném profilu. Využito bylo atributu vyjadřujícího příslušnost ke straně (P nebo L) příčného profilu a dvou polygonů pokrývajících dostatečně široký prostor v okolí koryta. Oba polygony se dotýkají svými hranicemi a kopírují přitom osu koryta. Hledané body leží v polygonu s totožným označením strany (obr. 4).

Obr. 4. Rozložení vypočítaných bodů vzhledem k jejich příslušnosti k pravé či levé straně vůči ose toku (O – průsečík s osou toku)
Fig. 4. Spatial distribution of the calculated fracture points, considering their affiliation to the right/left side from a channel‘s axis

Digitalizované příčné profily byly následně použity k vytvoření digitálního povrchu dna, resp. koryta, podle návrhového stavu. Body byly importovány do prostředí HEC-RAS, kde byla z příčných profilů vytvořena spojitá geometrie koryta toku, a to tak, že byly propojeny charakteristické lomové body, a na takto vzniklé spojnice byly umístěny meziprofily s rozestupem 5 m (obr. 5). V ojedinělých případech bylo nutné automatické propojení poupravit, aby tvar koryta netvořil překážku ve směru proudění.

Obr. 5. Vytváření 3D koryta v prostředí HEC-RAS
Fig. 5. Creation of the 3D model of a channel using HEC-RAS

Z prostředí HEC-RAS byla vytvořená geometrie přenesena do prostředí ESRI ArcGIS, kde byla s využitím doplňku HEC-Geo RAS dále zpracována do podoby nepravidelné trojúhelníkové sítě TIN (triangulated irregular network) a následně převedena na rastr s velikostí buňky 0,5 m. Stanovení tohoto rozlišení vychází ze sítě bodů zaměřených při echolokaci dna.

Současný stav

Měření batygrafie vodních děl bylo provedeno plavidlem CAPEREA (obr. 6) vycházejícím ze sériově vyráběného typu Sunchser 7518, poháněného dvojicí spřažených elektromotorů. Plavidlo bylo vybaveno skupinou zařízení pro určování zeměpisné polohy, senzorem zajišťujícím korekci náklonu podél hlavní a vedlejší osy a zařízením pro měření rychlosti zvuku a jeho profilu ve vodním sloupci. Samotné měření batygrafie bylo prováděno s pomocí dvou sonarů.

Obr. 6. Multifunkční plavidlo CAPEREA®
Fig. 6. Multipurpose watercraft CAPEREA® used for the sonar measurements of bottom

Sonarová jednotka GeoSwatch Plus Compact 500 kHz je systém určený pro měření batygrafie mělkých vod do hloubky 50 m. Umožňuje vytvářet digitální model dna se statistickou přesností 1,5 mm. Sonar SES-2000 Compact je schopen pronikat do mělkých geologických vrstev a umožňuje zaznamenávání podélného profilu sedimentovaných vrstev a měření jejich mocnosti. Je založen na vysílání dvou různých frekvencí, které spolu interagují a pomocí jejich sumy či rozdílu je možné získat informaci o stratigrafii dna.

Výstupem měření batygrafie je mračno bodů obsahujících údaje o úrovni dna v dané pozici (tj. kartografické souřadnice a nadmořskou výšku). Z této bodové vrstvy byla vytvořena nepravidelná trojúhelníková síť (TIN), která byla následně převedena na rastr s rozlišením 0,5 m. Uvedený postup je znázorněn na obr. 7.

Obr. 7. Postup převodu bodové vrstvy z echolokačního měření části úseku vodního toku (a) na nepravidelnou trojúhelníkovou síť (b) a rastr s rozlišením 0,5 m (c)
Fig. 7. Transformation of the point layer from the sonar measurements of a channel‘s bottom (a) into triangulated irregular network (TIN) (b) and into raster with grid size of 0.5 m (c)

Pilotní lokality

K otestování postupu digitalizace byl primárně vybrán úsek řeky Moravy ve vzdutí nad jezem v Kroměříži po jez v Bezměrově, resp. úsek mezi ř. km 179,230 a 182,515 (obr. 8).

Obr. 8. Zájmový úsek řeky Moravy ve vzdutí jezu mezi Kroměříží a Bezměrovem s vyznačením polohy jednotlivých částí situačního výkresu
Fig. 8. Study river reach of the Morava River between Kroměříž and Bezměrov with the indication of individual parts of the situational plan

Na vodní nádrži Letovice bylo za účelem verifikace sonarového měření provedeno geodetické měření části dna. Měření probíhalo nedaleko obce Vranová při pravém břehu zátopy v pásu přibližně 200 m dlouhém a 30 m širokém (obr. 9). Měrná lať byla z plavidla spouštěna na úroveň dna, jehož nadmořská výška byla poté zaměřena. Podobné kontrolní zaměření bylo provedeno také v pracích Kubinského a kol. [7, 8], ovšem s tím rozdílem, že měrná tyč byla opatřena plochou patkou.

Výsledky

Návrhový a současný stav dna

Popis změny morfologie dna vodních děl za účelem následného vyhodnocení dopadu na jejich funkce a posouzení vhodnosti a efektivity potenciálních zásahů vyžaduje znalost návrhového stavu, k němuž je vztahována současná úroveň dna. Vzhledem ke stáří a povaze situačních výkresů může být jejich digitalizace a správná lokalizace obtížná. Postup, který lze považovat za obecně správný a přesný, je popsán v metodice. Při praktickém zpracování konkrétních podkladů však místy vyvstaly určité problémy.

Obr. 9. Kontrolní geodetické měření úrovně dna části vodní nádrže Letovice
Fig. 9. Verifi cation of the sonar measurement of a bottom in a near-shore zone at the Letovice Dam – geodetic measurement

U historických situačních výkresů je často obtížně zjistitelné, v jakém souřadném systému byly vyhotoveny, což potvrzují i další autoři [12, 15]. Především u delších koryt toků v důsledku toho může docházet k deformaci georeferencovaného podkladu a k odchylování koryt, byť mírnému, od jejich skutečné polohy. Zejména na okrajích koryta proto mohou být při rozdílové analýze zaznamenávány zdánlivé prohlubně či elevace (obr. 10). K tomuto přistupuje i skutečnost, že původně projektované úpravy nemusely být realizovány v celém rozsahu (tzn. po celé délce a na obou stranách koryta). V případech, kdy průběh původního koryta byl velmi podobný průběhu koryta navrhovaného avšak nerealizovaného, může být obtížné rozhodnout, kterou z variant považovat za skutečný návrhový stav.

Obr. 10. Zdánlivé elevace a prohlubně na okrajích měřeného koryta způsobené vychýlením koryta při georeferencování situačního výkresu
Fig. 10. Apparent elevations and depressions at the edges of the river channel caused by the channel deviation when georeferencing the situational plan

Přesnou lokalizaci historických situačních plánů lze provést s pomocí důkladné rekognoskace konkrétního úseku. To představuje geodetické zaměření břehových linií, sklonů břehů, v ideálním případě i zaměření topografie dna. Podle nich je následně možné korektně umístit příčný profil a jedině tak lze určit, zda byla úprava koryta podle projektu provedena, případně v jakém rozsahu. Ani tento postup však nemusí vést k jednoznačnému výsledku. Břehy totiž mohu být za dlouhé období silně ovlivněny prorůstajícími kořeny stromů, erozí nebo dodatečnými změnami v opevnění, což se může projevit ve změně tvaru průtočných profilů. Přesto zůstává posouzení kombinace morfologických charakteristik koryta a následná manuální korekce umístnění konkrétního příčného profilu jediným způsobem, jak provést jeho lokalizaci co nejpřesněji.

Přesnost echolokátoru

Využití sonaru jako spolehlivého zdroje dat bylo prezentováno v řadě prací věnujících se monitoringu dna a erozně-akumulačních procesů probíhajících v přírodních jezerech (např. [6, 10, 12]), vodních nádržích (např. [7, 8]) i vodních tocích (např. [11, 16]). V rámci této práce byla přesnost výstupů měření echolokátoru testována v pilotní lokalitě na vodní nádrži Letovice. Odchylky zaměřených úrovní dna jsou uvedeny na obr. 11, z něhož je patrné, že nepřevažují kladné ani záporné hodnoty, z nichž by bylo možné usuzovat na systematické pod- či nadhodnocovaní úrovně dna echolokačním měřením. Tuto nejednoznačnost je možné odůvodnit velkou členitostí dna, v důsledku které může nevýznamný posun měrné latě z důvodu obtížné dlouhodobé stabilizace plavidla vést k naměření odchýlených hodnot [8]. Obecným problémem při hodnocení úrovně dna touto metodou je rovněž zrnitostní struktura zvodnělých sedimentů, projevující se jejich rozličnou tuhostí vůči spouštěné měrné lati. V případě měkkých sedimentů může docházet k jejímu zaboření do dna a zaměření větší hloubky oproti skutečné. Tento problém by bylo možné jistě alespoň částečně řešit opatřením měrné tyče zmíněnou plochou patkou.

Obecné hodnocení morfologických změn

Porovnáním současné úrovně dna s návrhovým stavem umožnilo identifikovat erozně-akumulační procesy probíhající ve vzdutí jezu v Kroměříži na řece Moravě. Z provedených měření jsou patrná především výrazná zahloubení dna podél konkávních břehů, kde maximální hloubky dosahují hodnot přes 7 m. Nápadné prohlubně se vyskytují také při vyústěních přítoků do hlavní trati a za mostními pilíři. V uvedených místech dochází ke vzniku turbulentního proudění, v němž je sedimentace unášených částic znemožněna. Obecně je však zřetelné, že převažujícím jevem je akumulace plavenin, což je způsobeno zpomalením proudění, a tedy sníženou transportní kapacitou toku v tomto úseku.

Obr. 11. Výsledek porovnání nadmořských výšek v kontrolních bodech vůči úrovni dna zaměřeného echolokátorem v pilotní lokalitě VN Letovice poblíž obce Vranová
Fig. 11. Differential comparison of the altitudes from the verification measurement and the altitudes measured using the sonar in the neer-shore zone of the Letovice Dam

Uvedeným postupem je možné stanovit i konkrétní kubatury deponovaného materiálu. Vzhledem k výše uvedeným problematickým aspektům je však nutno nejprve všechny nejednoznačnosti odstranit. Posouzení potřebnosti případných zásahů však musí vycházet z podrobného vyhodnocení jednotlivých částí koryta, v nichž mohou probíhat odlišné, specifické, erozně-akumulační procesy. Z hlediska logistického je také nutno uvažovat, že skutečná kubatura sedimentů může být nižší z důvodu jejich zvodnění.

Poděkování

Článek vznikl v rámci zpracování projektu KUS QJ1520267 Systém řízení a údržby VH infrastruktury financovaného z prostředků Ministerstva zemědělství ČR.

 

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

Souhrn

V příspěvku jsou prezentovány výsledky dlouhodobého sledování výskytu a chování radionuklidů 3H, 90Sr a 137Cs v povrchové vodě v okolí Jaderné elektrárny Temelín (JE Temelín). Tyto umělé radionuklidy pochází především z reziduálního znečištění po atmosférických testech jaderných zbraní a havárii jaderného reaktoru v Černobylu v minulém století. Hodnoceny byly časově prostorové změny těchto radionuklidů. Byl vypočten efektivní poločas jejich ubývání. V případě 3H byl zjištěn mírný pokles jeho objemové aktivity v profilech nad zaústěním odpadních vod z JE Temelín. Pokles objemových aktivit 90Sr a 137Cs byl pozorován v odběrových místech nad i pod zaústěním odpadních vod z JE Temelín. Pouze v případě 3H byl zjišťován nárůst objemové aktivity v profilech pod zaústěním odpadních vod z JE Temelín.

Úvod

Běžný provoz jaderné elektrárny je doprovázen produkcí radionuklidů, které mohou být ve velmi malých objemových aktivitách vypouštěny do životního prostředí. Na jadernou bezpečnost a radiační ochranu jsou v této souvislosti kladeny vysoké nároky [1–4]. Mezi nejvýznamnější potenciálně přítomné izotopy v odpadních vodách patří kromě tritia (3H) především stroncium 90 (90Sr) a cesium 137 (137Cs).

3H je radioaktivní izotop vodíku s poločasem rozpadu 12,32 r, který se přirozeně vyskytuje v množství 1 atom na 1018 atomů vodíku [5]. Z uměle vyvolaných procesů mají největší význam reakce využívané v jaderných elektrárnách a reakce doprovázející výbuch jaderné bomby. 90Sr (poločas rozpadu 28,8 r) a 137Cs (poločas rozpadu 30,17 r) jsou izotopy, které vznikají pouze při uměle vyvolaných jaderných reakcích. Do prostředí se dostávají výhradně v souvislosti s využíváním jaderné energie a ionizujícího záření ať už k mírovým, nebo vojenským účelům.

Z důvodu výstavby a provozu JE Temelín jsou umělé radionuklidy v lokalitě jižních Čech studovány již řadu let. JE Temelín čerpá surovou vodu z vodní nádrže Hněvkovice a vypouští odpadní vody do řeky Vltavy v místě hráze vodní nádrže Kořensko. Ve světě jsou odpadní vody z jaderných zařízení obvykle zaústěny do velkých řek, popř. přímo do moře [6]. Ve srovnání s řekami, jako je Dunaj, Rýn nebo Ebro, je řeka Vltava relativně malý tok. Vzhledem k očekávaným klimatickým změnám včetně zvýšeného výskytu hydrologického sucha [7] se lze obávat možného nárůstu objemových aktivit radionuklidů pod zaústěním odpadních vod z JE Temelín, a proto je jejich sledování věnována velká pozornost.

Obr. 1. Mapa plošné aktivity 137Cs v půdě (kBq/m2) po havárii jaderné elektrárny v Černobylu v roce 1986 včetně příspěvku 137Cs z testů jaderných zbraní [12]
Fig. 1. 137Cs surface activity in soil (kBq/m2) after the 1986 Chernobyl disaster, including 137Cs from nuclear weapon tests [12]

Přestože 90Sr a 137Cs jsou radionuklidy umělé, vyskytovaly se spolu s 3H v měřitelném množství v životním prostředí ještě před spuštěním JE Temelín. Důvodem je přetrvávající znečištění po testech jaderných zbraní v padesátých a šedesátých letech dvacátého století a po jaderné havárii v Černobylu v roce 1986. Množství radionuklidů uvolněné během testů jaderných zbraní v atmosféře je odhadováno na 186.103 PBq 3H (PBq = 1015 Bq), 622 PBq 90Sr a 948 PBq 137Cs [8]. Černobylská havárie, ke které došlo 26. 4. 1986, byla nejvážnější havárie v historii jaderné energetiky jak co do množství uniklé aktivity, tak co do rozsahu kontaminace území. Celková aktivita produktů havárie, které unikly do prostředí, se odhaduje na 2.103 PBq [9]. Do prostředí se dostalo velké množství radionuklidů, především s krátkým poločasem rozpadu, z nichž nejvýznamnější byl 131I (1 800 PBq). Z radionuklidů se středně dlouhým poločasem bylo nejvýznamnější 137Cs (85 PBq) [8]. Informace o radiační situaci na území České republiky shrnuje Zpráva Institutu hygieny a epidemiologie [10]. Odhady množství deponovaného 137Cs na území ČR pocházejí především z průzkumu provedeného Centrem hygieny záření Institutu hygieny a epidemiologie v červnu 1986 [10], které bylo později doplněno leteckým mapováním [11], a byla vytvořena mapa plošné kontaminace [12], která je uvedena na obr. 1. V mapě je tedy zahrnut i příspěvek 137Cs z atmosférických testů jaderných zbraní, který UNSCEAR [8] pro rok 1986 odhaduje na 1,9 kBq/m2 (kumulativní depozice). Nejvíce zasažené plochy našeho území s plošnou depozicí nad 10 kBq/m2 nacházíme ve směru SV–SZ, což odpovídá směru proudění vzduchu v době prvního průchodu kontaminovaných vzdušných hmot. Druhá a třetí vlna zasáhla naše území v JV–SZ směru. Průměrná plošná depozice 137Cs v České republice v důsledku jaderné havárie v Černobylu je odhadována na 7,6 kBq/m2 [13]. Objemová aktivita 137Cs v povrchových vodách byla na území ČR v období 1. 5.–10. 6. 1986 zaznamenána v rozmezí 0,08–8,0 Bq/l [10].

Okolí JE Temelín patří mezi území zasažená prvním radioaktivním mrakem na našem území. IHE CHZ [10] uvádí spad v dané lokalitě 2,3 až 13 kBq/m2. Dědáček a Plško [14] provedli v roce 1992 detailní letecký průzkum, který byl následně upřesněn měřeními v roce 1996 [12], ze kterých vyplývá plošná kontaminace 137Cs v okolí JETE v roce 1996 1–16 kBq/m2, což by odpovídalo spadu v roce 1986 v rozmezí 1,3–20,2 kBq/m2. Údajů o 90Sr ve spadu po havárii je výrazně méně, oficiální údaje o celkové depozici 90Sr nebyly publikovány. IHE CHZ [10] uvádí poměr 90Sr a 137Cs v přízemní vrstvě atmosféry měřené v lokalitě Praha-Libuš v rozmezí 0,02–0,13. UNSCEAR [5] odhaduje příspěvek 90Sr, tj. kumulativní depozice 90Sr z atmosférických testů jaderných zbraní v roce 1986, na 1,23 kBq/m2.

Hlavním cílem příspěvku bylo prezentovat výsledky dlouhodobého sledování výskytu vybraných radionuklidů v řece Vltavě ovlivněné provozem JE Temelín a vyhodnotit případný příspěvek elektrárny. Byly sledovány radionuklidy 3H, 90Sr a 137Cs v profilech ovlivněných i neovlivněných provozem elektrárny. Byly hodnoceny jednotlivé složky současného pozadí těchto radionuklidů, tj. přírodní (3H) a antropogenní (3H, 90Sr, 137Cs) z reziduální kontaminace po testech jaderných zbraní v atmosféře a jaderné havárii v Černobylu v minulém století, a příspěvek jaderných zařízení jinde ve světě atmosférickým přenosem.

Metodika

Byly zpracovávány nefiltrované vzorky, tj. objemové aktivity radionuklidů 3H, 90Sr a 137Cs byly stanoveny ve veškerých látkách (rozpuštěné a nerozpuštěné látky dohromady). Místa odběrů jsou na obr. 2.

Odběr a úprava vzorků byly prováděny podle norem ČSN ISO 5667-1 [15], ČSN ISO 5667-3 [16], ČSN ISO 5667-4 [17] a ČSN ISO 5667-6 [18]. Sledování povrchových vod bylo zahájeno v roce 1990 na profilech Vltava-Hněvkovice, Lužnice-Koloděje, Otava-Písek (profily v budoucnu neovlivněné odpadními vodami z JE Temelín, dále označované pouze jako neovlivněné profily) a Vltava-Solenice (profil v budoucnu ovlivněný výpustmi). Od roku 1996 bylo sledování rozšířeno o profil Vltava-Hladná, profil cca 4 km pod zaústěním odpadních vod. Profil Otava-Písek byl v roce 2001 nahrazen odběrem z profilu Otava-Topělec. Vzorky byly odebírány čtvrtletně. V příspěvku jsou dále zpracovány i výsledky sledování 3H v profilech ČHMÚ, resp. Povodí Vltavy a Labe, státní podnik, Vltava-Hluboká (neovlivněný profil), Vltava-Solenice, Vltava-Praha Podolí a Labe-Hřensko (ovlivněné profily), které byly odebírány s četností 12x za rok.

Obr. 2. Mapa odběrových profilů
Fig. 2. Map of the sampling sites

Vzorky povrchových vod byly odebírány v množství 0,25 l (3H) a 50 l (vzorek pro stanovení 90Sr a 137Cs). Vzorky pro stanovení 3H byly konzervovány chlazením. Velkoobjemové vzorky byly konzervovány kyselinou dusičnou na pH < 2. Ke vzorku byl přidán směsný nosič. Dále byly vzorky odpařeny pod bodem varu do sucha, následně byly sušeny při 105 ⁰C a žíhány při 350 ⁰C. Vyžíhaný odparek byl uzavřen do příslušné měřicí nádoby.

Stanovení objemové aktivity tritia bylo prováděno podle ČSN ISO 9698 [19]. Vzorky byly předupraveny destilací. Měřena byla směs 8 ml vzorku a 12 ml scintilačního roztoku Ultima Gold LLT v 20 ml polyetylenové nádobce od firmy Canberra Packard v nízkopozaďovém kapalinovém scintilačním spektrometru Quantulus 1220 od firmy WALLAC a TriCarb 3170/TRSL od firmy Canberra Packard. Pro kalibraci byl použit etalon tritia od Českého metrologického institutu (ČMI) typ ER 2. Pro danou geometrii měření byla relativní účinnost měření přibližně 25 %. Doba měření jednotlivých vzorků byla optimalizována v závislosti na míře ovlivnění jednotlivých vzorků, resp. profilů. Vzorky z profilů neovlivněných výpustmi byly měřeny 800 min. Vzorky z ovlivněných profilů byly měřeny 300 min. Nejmenší detekovatelná aktivita cND na hladině významnosti α = β = 0,05 byla pro zvolený objem vzorku a dobu měření cca 1,0 Bq/l, resp. 2,0 Bq/l. Od roku 2012 byly vybrané vzorky z neovlivněných profilů předupraveny elektrolytickým nabohacením, kdy se 0,5 l vzorku zakoncentruje na objem přibližně 25 ml, díky tomu došlo ke snížení cND na 0,07 Bq/l. Ve velkoobjemových vzorcích zakoncentrovaných odpařením bylo nejprve stanoveno 137Cs podle ČSN EN ISO 10703 [20] a následně 90Sr srážecí metodou. Pro gamaspektrometrické stanovení byla použita gamaspektrometrická trasa s polovodičovým germaniovým detektorem REGe s relativní účinností 30 % firmy Canberra Packard. K vyhodnocování byl použit program Genie 2000, firmy Canberra Packard. Pro energetickou kalibraci byly použity etalony 152Eu od ČMI. Účinnostní kalibrace byla prováděna směsnými standardy také od ČMI příslušné geometrie. Doba měření byla 48 h. Nejmenší detekovatelná objemová aktivita na hladině významnosti α = β = 0,05 byla v závislosti na době měření a množství zpracovaného vzorku cca 0,5 mBq/l. 90Sr bylo stanoveno šťavelanovou srážecí metodou podle příručky viz [21]. Principem metody je oddělení stroncia spolusrážením se šťavelanem vápenatým. Po přečištění možných radiochemických nečistot srážením hydroxidů, chromanů a uhličitanů se nechá ustanovit rovnováha s dceřiným produktem ytrium 90 (90Y). Ytrium je následně odděleno jako šťavelan ytritý a proměřeno na proporcionálním detektoru. Vzorek se měří první tři dny po srážení ytria a 22 dní po srážení pro kontrolu radiochemické čistoty preparátu vždy 2 × 1 000 s. Pro stanovení byl použit proporcionální detektor firmy TESLA s vyhodnocovací jednotkou MC 2256. Pro nastavení a kontrolu přístroje byl použit plošný etalon 90Sr-90Y, typu Em 145 od ČMI. Pro stanovení účinnosti byl použit etalonový roztok 90Sr typu ER 2 také od ČMI. Byl sledován výtěžek vápníku a ytria, kterými je korigován výpočet objemové aktivity. Nejmenší detekovatelná objemová aktivita na hladině významnosti α = β = 0,05 byla v závislosti na době měření a množství zpracovaného vzorku a chemického výtěžku cca 3 mBq/l. V případě hodnot menších než nejmenší detekovatelná objemová aktivita byl pro jejich další zpracování aplikován postup podle směrnice Komise 2009/90/ES, resp. Nesměráka [22]. Byl použit redukční koeficient k = 0,5, tj. byla použita hodnota rovná 0,05 cND.

Pro hodnocení vývoje objemových aktivit radionuklidů v čase byla použita regresní analýza rovnice (1):

kdeCtjeobjemová aktivita radionuklidu v čase t,
λefefektivní (pozorovaná) rozpadová konstanta, získaná jako směrnice přímky poklesu (1/r),
čas (r),
C0přirozený logaritmus aktivity v čase t = 0.

 

Statistická významnost regresní křivky byla ověřena pomocí Pearsonova koeficientu. Následně byl vypočten efektivní (pozorovaný) poločas radionuklidu Tef (r) podle rovnice (2):

Výsledky a diskuse

Tritium

Nejprve byl hodnocen vývoj objemové aktivity tritia v profilech neovlivněných výpustmi z JE Temelín. Vývoj za období 1990–2016 je graficky zpracován na obr. 3 A. Na počátku tohoto období byly pozorované objemové aktivity přibližně 3 Bq/l, na konci období to bylo méně než 1 Bq/l.

Obr. 3. Roční průměrné objemové aktivity tritia v povrchové vodě v profilech neovlivněných provozem JE Temelín za období 1990–2016, bez korekce (A) a po korekci (B) o složku tritia přírodního původu a příspěvek z jiných jaderných zařízení ve světě
Fig. 3. Annual average tritium concentrations in surface water unaffected by waste water discharges from the Temelín NPP in the period of 1990–2016, without (A) and after correction (B) by subtracting the natural component and the activity originating from the atmospheric transfer from nuclear facilities worldwide

Pro hodnocené období 1990–2016 byl vyhodnocen statisticky významný trend poklesu. Podle rovnice (1) je vypočtený efektivní poločas 16,3 r (obr. 3A), což je delší poločas než fyzikální poločas 3H 12,32 r [5]. Důvodem je příspěvek tritia přírodního původu (tritium vzniká neustále interakcí kosmického záření s atmosférou (c3Hkz)) a emise 3H z jaderných zařízení jinde ve světě (c3Hjz). Pro další zpracování byly tyto dvě složky 3H v hodnoceném období uvažovány jako konstantní. Pro jejich kvantifikaci byl použit odhad 0,48 Bq/l [23] a pozorované objemové aktivity tritia byly korigovány odečtením této hodnoty. Následně byl pro korigované objemové aktivity (c3Hkor) vypočten efektivní poločas 10,7 r (obr. 3B), tedy kratší poločas než v případě nekorigovaných objemových aktivit.

Složka tritia pocházejícího z atmosférických testů se bude dále postupně rozpadat, až zůstane pouze konstantní složka tritia přírodního původu a pomalu narůstající příspěvek tritia z jiných jaderných zařízení ve světě i České republice.

Obr. 4. Vývoj ročních průměrných objemových aktivit nad a pod zaústěním odpadních vod z JE Temelín v podélném profilu Vltavy a Labe v období 2001–2016
Fig. 4. Annual average tritium concentrations in the Vltava and Elbe Rivers upstream (Hluboká) and downstream (the other sites) of the outflow of waste water from the Temelín NPP

Objemová aktivita tritia v neovlivněných profilech odpovídá hodnotám pozorovaným jinde v České republice i Evropě. V rámci monitorování radiační situace v České republice, které zajišťuje Státní úřad pro jadernou bezpečnost (SÚJB), jsou uváděny objemové aktivity tritia na profilech neovlivněných provozem našich jaderných elektráren cca 1 Bq/l [24, 25].

Například Palomo a kol. [26] uvádí objemovou aktivitu na profilech v blízkosti jaderné elektrárny Asco (neovlivněných jejím provozem) v roce 2005 v rozmezí 0,6–0,9 Bq/l.

V profilech ovlivněných odpadními vodami z JE Temelín je situace odlišná. Od roku 2001, kdy byl zahájen provoz elektrárny, můžeme v ovlivněném úseku Vltavy a Labe pozorovat postupný nárůst zjišťovaných objemových aktivit tritia. Tento nárůst odpovídá postupnému navyšování celkových ročních výpustí tritia spolu s odpadními vodami z JE Temelín. Vývoj ročních průměrných objemových aktivit ve Vltavě a Labi v období 2001–2016 je na obr. 4.

Pro informaci uvádíme, že všechny naměřené objemové aktivity tritia i jejich roční průměrné hodnoty vyhovují nejvyššímu přípustnému znečištění 3 500 Bq/l i normě environmentální kvality roční průměr 1 000 Bq/l podle přílohy 3 nařízení vlády č. 401/2015 Sb. [27]. Vliv JE Temelín je tedy měřitelný, ale limity jsou spolehlivě plněny.

Stroncium 90

Stroncium 90 je v odebíraných vzorcích vody stanovováno od roku 1993. Pro hodnocené období 1993–2016 byl na všech profilech vyhodnocen trend poklesu. Pro jednotlivé profily byly vyhodnoceny efektivní poločasy v rozmezí 7,8–10,3 r. Pro příklad je na obr. 5 uveden vývoj objemové aktivity 90Sr v profilu Vltava-Hněvkovice (neovlivněný profil, zdroj technologické vody pro JE Temelín) a Vltava-Solenice (ovlivněný profil). Roční průměrná objemová aktivita byla v závěru hodnoceného období na obou profilech shodně 2,5 mBq/l.

Výsledky sledování 90Sr v lokalitě JE Temelín jsou dále porovnány s dřívějšími výsledky sledování, které provádělo VÚV TGM. Na obr. 6 jsou porovnány objemové aktivity 90Sr ve Vltavě-Podolí v období atmosférických jaderných testů (A), výsledky z expedice po Dunaji v roce 1978 (B) a výsledky z lokality JE Temelín z období 1981–1984 (C1) a po roce 1993 (C2). Pro období jaderných testů (před černobylskou havárií) byl vyhodnocen efektivní poločas 90Sr 6,8 r, v období po černobylské havárii 11,1 r. Vyhodnocené poločasy je možné vzhledem k nejistotám stanovení považovat za velmi podobné.

Obr. 5. Vývoj objemové aktivity 90Sr (c90Sr) v profilu Vltava-Hněvkovice (neovlivněný profil) a Vltava-Solenice (ovlivněný profil) v období 1993–2016
Fig. 5. Temporal changes of 90Sr concentration (c90Sr) in the Vltava River at Hněvkovice (reference site) and the Vltava River at Solenice (downstream of the Temelín waste water outflow) in the period of 1993–2016

Provoz JE Temelín nebo např. havárie jaderné elektrárny ve Fukušimě se na výsledcích ani trendu poklesu nijak neprojevily, resp. při použité metodě nebyly detekovatelné. Z výsledků je zřejmé, že zjišťované hodnoty jsou o dva až tři řády menší, než je hodnota nejvyššího přípustného znečištění (1,0 Bq/l), resp. norma environmentální kvality roční průměr (0,2 Bq/l) podle přílohy 3 nařízení vlády č. 401/2015 Sb. pro stroncium 90 [27].

Obr. 6. Vývoj objemové aktivity 90Sr (c90Sr) v povrchové vodě v období 1963–1986 a 1993–2016, A – Vltava-Praha Podolí, B – Expedice Dunaj 1978, C – okolí JE Temelín
Fig. 6. Time changes of 90Sr concentration (c90Sr) in the surface water in the periods 1963–1986 and 1993–2016, A – Vltava-Prague Podolí site, B – Donau Expedition 1978, C – Temelín NPP vicinity

Cesium 137

Vývoj objemové aktivity 137Cs v povrchové vodě ve studované lokalitě je zobrazen na obr. 7, jako příklad jsou uvedeny profily Vltava-Hněvkovice a Vltava-Solenice. Objemová aktivita 137Cs byla na konci hodnoceného období v obou profilech méně než cca 0,6 mBq/l. Byla zjištěna rozdílná rychlost poklesu 137Cs v období po černobylské havárii a pozdějším období po roce 1995. Vyhodnocené efektivní poločasy byly na jednotlivých profilech v období 1990–1994 v rozmezí 1,5–2,2 r a v období 1995–2016 8,4–11,9 r. Trend poklesu objemových aktivit 137Cs na všech hodnocených profilech pokračoval i po zahájení provozu JE Temelín. Vliv JE Temelín v tomto ukazateli nebyl detekován na žádném profilu, resp. možný vliv je zcela překrytý reziduální kontaminací.

Pro informaci uvádíme, že zjišťované objemové aktivity 137Cs jsou o dva až tři řády nižší než hodnota nejvyššího přípustného znečištění (2,0 Bq/l), resp. norma environmentální kvality roční průměr (0,5 Bq/l) podle přílohy 3 nařízení vlády č. 401/2015 Sb. pro cesium 137 [27].

Obr. 7. Vývoj objemové aktivity 137Cs (c137Cs) v profi lech Vltava-Hněvkovice a Vltava-Solenice v období 1990–1994 a 1995–2016
Fig. 7. Temporal changes of 137Cs concentration (c137Cs) in the Vltava River at Hněvkovice and the Vltava River at Solenice in the periods of 1990–1994 and 1995–2016

Výsledky sledování 137Cs v lokalitě JE Temelín odpovídají výsledkům jiných studií v oblastech zasažených černobylskou havárií, resp. v oblastech zasažených druhým radioaktivním mrakem po havárii. Rozdílné trendy poklesu, tj. rychlejší pokles v počátečním období po havárii a pomalejší v následném období, popsal např. Zibold a kol. [28] v lokalitách v Bělorusku, Ukrajině a Finsku nebo Smith a Beresford [29] v řece Pripryat (černobylská oblast, Ukrajina).

Závěr

Výsledky sledování umělých radionuklidů v lokalitě Temelín ukazují, že detekované radionuklidy, především 90Sr a 137Cs pochází z reziduální kontaminace po testech jaderných zbraní a černobylské havárii. Vliv JE Temelín na obsah těchto radionuklidů v řece Vltavě nebyl detekován, resp. není ho možné odlišit od reziduální kontaminace. Tato kontaminace velmi pomalu ubývá, pozorované poločasy jsou výrazně kratší, než je fyzikální poločas rozpadu obou radionuklidů. Byl pozorován odlišný charakter v poklesu 90Sr a 137Cs. V případě 137Cs byl pozorován počáteční rychlý pokles objemové aktivity v období po černobylské havárii a pomalejší pokles po roce 1995. V případě 90Sr nebyly pozorovány změny v rychlosti jeho ubývání. V současnosti jsou oba radionuklidy na úrovni nejmenších detekovatelných objemových aktivit.

V případě tritia je situace odlišná. Na profilech, které nejsou ovlivněny přímými výpustmi z elektrárny, byl pozorován pokles objemových aktivit tritia pocházejícího z atmosférických testů jaderných zbraní v minulém století až na úroveň méně než 1 Bq/l. Postupně se zjišťované objemové altivity blíží hodnotám, které odpovídají přirozenému pozadí. Naopak v profilech pod zaústěním odpadních vod byl zaznamenán postupný nárůst zjišťovaných objemových aktivit, který odpovídá postupnému navyšování výpustí tritia z JE Temelín.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Rozhovor se zabývá rozborem aktuální situace v oblasti dnes často diskutovaných ochranných pásem vodních zdrojů. Otázky zodpovídají odborníci Ing. Jiří Novák z Vodárenské akciové společnosti, a. s., v Brně a Ing. Petra Oppeltová, Ph.D., z Mendelovy univerzity v Brně.

Jak byste stručně zhodnotili současnou situaci v oblasti ochranných pásem vodních zdrojů v České republice?

Úvodem chceme připomenout především význam ochranných pásem vodních zdrojů (dále jen OP). Jde o tzv. preventivní, ale také o speciální ochranu vodních zdrojů, což je nadstavba nad ochranou obecnou (zákonnou, která platí vždycky, všude a pro každého) a zvláštní (například CHOPAV, zranitelné oblasti). Obecně je tento institut často podceňován a současně rovněž nedoceněn. Preventivní ochrana má působit v povodí vodních zdrojů a předcházet/řešit příčiny ohrožení či znečištění vodních zdrojů, nikoli až důsledky. Je třeba vnímat, že její stanovení i účinnost jsou z vlastního principu náročné a poněkud zdlouhavé, ale o to více je v důsledku účinnější a dlouhodobá.

V době, kdy v procesu stanovení této ochrany vodních zdrojů byly zapojeny hygienické orgány a platila „Směrnice č. 51/1979 Hygienických předpisů“ z 1. 9. 1979, došlo ke stanovení OP (resp. pásem hygienické ochrany – PHO, což byl pouze jiný výraz pro stejný účel). Zhruba v 80. letech minulého století byla tato ochrana stanovena u většiny tehdy využívaných vodních zdrojů v ČR a velmi často platí až do současné doby.

Za uplynulé období došlo k řadě změn ve vodohospodářských předpisech, změnila se koncepce ochrany vodních zdrojů. Rovněž je důležité si uvědomit, že stanovením OP tento proces nekončí, ale v podstatě začíná: jsou nastavena pravidla, ta by se měla dodržovat a vše vyhodnocovat. Velmi důležitá je také kontrola dodržování nastaveného režimu v OP. Stručná odpověď na tuto otázku tedy zní: buďme vděčni za to, že využívané vodní zdroje mají nějakou preventivní ochranu stanovenou. Je však třeba ji tzv. optimalizovat a OP přizpůsobit současné koncepci ochrany vodních zdrojů, platným vodoprávním předpisům, lokálním poměrům a celkově dnešním podmínkám.

Zastaralá a neaktuální legislativa, neexistence metodického postupu pro tvorbu a změny OP. Podle čeho tedy vlastně postupují subjekty, které se vymezováním a změnou OPVZ zabývají (resp. mají tuto povinnost)?

Jak je výše zmíněno, došlo průběžně k řadě legislativních změn. Není předmětem odpovědi je všechny vyjmenovávat, ani hodnotit jejich kvalitu (stejně jako v jiných oblastech se některé právní předpisy mohou povést lépe a některé o něco hůře). Z dlouholeté praxe a zkušeností lze zodpovědně říci, že v této oblasti je v ČR poměrně slušné legislativní prostředí na to, aby se dařilo pečovat o vodní zdroje využívané a dnes i využitelné. Samozřejmě vývoj jde dále a je třeba i na právních předpisech neustále pracovat.

V otázce je zmíněna zastaralá a neaktuální legislativa – tím je pravděpodobně myšlena dnes již překonaná vyhláška MŽP č. 137/1999 Sb. Ta je skutečně neúčinná, nepotřebná, nepoužitelná, byla vydána k dnes již neplatnému zákonu o vodách z roku 1973 a mnohdy je v rozporu se současným vodním zákonem. Zde by měl ústřední vodoprávní úřad pro ochranu vod (MŽP) skutečně přidat na aktivitě (případně vyhlášku alespoň zrušit), ale je třeba pracovat s citem, aby se situace, v některých ohledech, spíše nezhoršila. I za tohoto stavu je však v praxi možné východisko – zákon (vodní zákon) má vyšší právní sílu než prováděcí předpis, tedy popsaná situace přímo nebrání procesu stanovení nebo změny OP. Problematika vyhlášky č. 137/1999 Sb. byla mimo jiné diskutována na odborném semináři Ochranná pásma povrchových zdrojů pitné vody, pořádaném ČVTVHS v Praze dne 20. 12. 2016. Na základě diskusí odborníků na toto téma byl vytvořen dokument, ve kterém jsou shrnuty nejpalčivější problémy včetně návrhů řešení, a tento dokument byl odeslán na ústřední vodoprávní úřady, tj. Ministerstvo životního prostředí a Ministerstvo zemědělství.

Výše zmíněná směrnice č. 51/1979 byla určitým návodem a byla v praxi využívána. Z jedné strany šlo o velmi dobrou pomůcku zpracovatelům návrhů dokumentací pro OP, na straně druhé však paušalizovala OP podle jednotlivých stupňů a vůbec nebrala ohled na široké spektrum místních podmínek. Směrnice byla bez náhrady zrušena. Navrhování OP (rozsahu i podmínek v nich) byla a nadále je vysoce odborná práce, a pokud odbornost nechybí, absence metodik obecně není zásadním problémem. Zároveň je třeba zdůraznit, že pro některé oblasti související s OP vodních zdrojů by podrobná metodika byla přínosem. To se týká především problematiky finančních kompenzací hospodařícím subjektům v OP (problematika náhrad).

Jak se v takto nesourodém prostředí pohybují při vymezování OPVZ vodoprávní úřady?

Ve vodním zákoně je uvedeno, že OP stanoví vodoprávní úřad. Samozřejmě musí mít k dispozici dostatečně obsáhlý a odborně zpracovaný podklad – návrh dokumentace pro stanovení nebo změnu (ale i zrušení) OP. Ale i tento úřad musí mít odpovídající odbornost. Situace tedy může být odlišná i podle úrovně vodoprávních úřadů. Jde proto o spolupráci mezi provozovateli infrastruktury, zpracovateli návrhů dokumentací a vodoprávními úřady, a je-li zájem o takovou spolupráci a hlavně o docílení odpovídajícího výsledku, optimalizace ochrany vodních zdrojů je možná a také i úspěšná.

Jaké jsou Vaše zkušenosti z praxe se současným přehodnocováním OPVZ?

Na rozdíl od období po roce 1980 (kdy vešla v platnost směrnice č. 51/1979 a tehdejší ústřední vodohospodářský orgán – Ministerstvo lesního a vodního hospodářství – MLVH stanovil termín pro provedení revizí OP) není žádné takové ustanovení v současném vodním zákoně uvedeno. Ke změnám – k optimalizacím OP tedy nedochází ze zákonné povinnosti, případně v časovém stresu pro dodržení termínu, ale z praktické potřeby a z konkrétních místních poměrů a důvodů. Nemusí se tedy vyloženě spěchat, avšak podle našeho názoru není vhodné tento proces zbytečně oddalovat.

Optimalizací OP se např. předejde některým zbytečnostem, především v těch částech povodí vodních zdrojů, které v rámci plošných OP (tj. kdy celé povodí vodního zdroje bylo zahrnuto do některého stupně OP) nebylo nutné do speciální ochrany zahrnovat, a hospodařící subjekty tak mohly být omezovány i zbytečně, případně může docházet následně ke zbytečným problémům ohledně náhrad v OP. Naopak je možné a žádoucí při nynější změně OP jejich poslání skutečně optimalizovat – tím je myšleno stanovit tento typ ochrany tam, kde skutečně pomůže ochránit vodní zdroj co do kvality i množství vody, a to v potřebném a požadovaném rozsahu. V takovém případě je třeba počítat i s možností poskytování náhrad za prokázané omezení užívání pozemků, popř. i staveb v OP podle současného znění vodního zákona.

Vodárenská akciová společnost, a. s., (dále jen VAS) v současnosti provádí tyto změny OP. Není vytvořen žádný harmonogram, pořadí ani termíny pro jednotlivé provozované vodní zdroje. Podle potřeby, a to jak ze strany provozovatele, případně i vlastníka infrastruktury, ale také obcí, hospodařících subjektů apod., se operativně přistupuje ke změnám dříve stanovených OP.

Každá významná legislativní změna, např. při změně koncepce OP z ochrany celoplošné na ochranu zonální (rok 1998 – novela zákona o vodách) nebo změna způsobu stanovení OP nikoliv již rozhodnutím, ale opatřením obecné povahy vodoprávního úřadu (rok 2010 – jedna z novel vodního zákona) plynulost provádění změn OP vždy na určitý čas zpomalila nebo dokonce zastavila. Jednalo se o to, než se získají zkušenosti, objeví nově vydané vodoprávní dokumenty atd. – než tedy dojde k nové konfrontaci mezi zainteresovanými stranami v procesu stanovení (změn) OP.

Situace kolem OPVZ velkých nádrží bývá někdy dosti problematická – jaký je aktuální stav na víceúčelové nádrži Vranov s vodárenským odběrem pro více než 80 tis. obyvatel?

Ochranná pásma velkých nádrží – jde především o OP vodárenských nádrží – jsou vodní díla, jejichž účelem je prioritně zajištění zásobování pitnou vodou. Tyto vodárenské nádrže mají mezi povrchovými vodami specifické postavení a to mj. spočívá i v tom, že potřebné vodoprávní procesy, včetně stanovení (změn, popř. zrušení) OP, zajišťují státní podniky Povodí. Provozovatelé vodárenské infrastruktury s nimi samozřejmě i v této oblasti spolupracují, nejsou však „nositeli tohoto úkolu“. V naší oblasti se jedná o Povodí Moravy, s. p., které změny OP svých vodárenských nádrží průběžně provádí.

Víceúčelová vodní nádrž Vranov s vodárenským odběrem není vodárenskou nádrží, proto Povodí Moravy, s. p., nezajišťuje změnu OP tohoto významného a nenahraditelného vodního zdroje povrchové vody. Nositelem povolení k odběru vody je vlastník infrastruktury – Vodovody a kanalizace, dobrovolný svazek obcí se sídlem v Třebíči, pro kterého tuto činnost i jeho povinnosti zajišťuje ve smyslu provozní smlouvy provozovatel – VAS. V současné době právě probíhá změna OP stanovených v roce 2000. Vzhledem k víceúčelovosti vodní nádrže, k řadě činností, které zde probíhají, a k celkové složitosti specifických místních podmínek jde o proces skutečně náročný a dlouhotrvající. Protože jde o jediný případ co do rozsahu, kapacity zdroje v rámci ČR, nelze problematiku jinde konzultovat, případně se učit podle jiných vodoprávních řízení ke zmíněné problematice.

Je podle Vás reálné provedení přehodnocení všech OPVZ na našem území v nějakém rozumném časovém horizontu? A má cenu se vůbec do tohoto procesu zapojit, když legislativní prostředí není aktuální a stabilní? Jak tedy nyní dál v oblasti OPVZ?

Na tyto otázky bylo v podstatě již výše odpovězeno. Ochranná pásma vodních zdrojů jsou nezbytná, důležitá a skutečně účinná. Tak jak se mění společenské, hospodářské, ale i hydrologické a klimatické poměry, musí se současně (možná někdy i v předstihu) měnit související legislativa. Pokud k tomu přibude i kladný přístup všech skutečných aktérů v procesu stanovení či změn OP – viz výše, určitě bude možné zaznamenat úspěšné výsledky. Zároveň musíme zmínit i fakt, že je zcela nezbytné, aby byla podle platné legislativy především dodržována obecná a zvláštní ochrana vod.

Ústřední vodoprávní úřady by měly připravovat potřebnou a odpovídající legislativu, musí ale vycházet z potřeb – názorů praxe. Všichni musí mít na mysli zásadní prioritu – zajistit vhodné, perspektivní, kvalitní a dostatečné vodní zdroje nejen pro současné obyvatelstvo, ale i pro budoucnost, neboť v případě kvalitní pitné vody se jedná o rozhodující a pravděpodobně i strategické médium. A tohoto nelze dosáhnout bez správně stanovených a dodržovaných – tedy účinných OP.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Souhrn

Článek přináší základní informace o současném stavu odkanalizování a čištění odpadních vod v Moldavsku. Tyto údaje jsou shrnutím poznatků z průzkumu jednotlivých lokalit (zpravidla měst nad 10 000 obyvatel) provedeného v rámci projektu zahraniční rozvojové spolupráce ČR. Cílem projektu Harmonizace legislativy se směrnicí EU pro správu odpadních vod financovaného Českou rozvojovou agenturou je pomoc moldavské státní správě s vymezením aglomerací a citlivých oblastí podle evropské směrnice 91/271/EHS o čištění městských odpadních vod.

Největší řekou v Moldavsku je Dněstr, jeho mohutnost dokládá snímek od obce Gura Bicului

Ve většině z 28 dosud navštívených měst se sice nacházejí čistírny odpadních vod, řada z nich však pochází ještě ze sovětské éry a nebyla nikdy modernizována. Některé čistírny nejsou provozovány vůbec, slouží pouze k pasivnímu vyhnívání odpadních vod, jiné fungují jen s velkými provozními obtížemi. Úroveň provozování starých, rekonstruovaných i nových čistíren leckdy souvisí více s odbornou úrovní provozovatele než s jejich stářím. Požadavkům směrnice dosud nevyhovuje ani rozsah sledování množství a kvality přitékajícího a vypouštěného znečištění. Nejčastěji jsou k dispozici pouze rozbory čtyř prostých vzorků přítoku a odtoku ročně. K dosažení vyhovujícího čištění odpadních vod od obyvatel velkých měst bude nutné zrekonstruovat nebo nově vybudovat velké množství čistíren, sanovat stávající kanalizace a postavit stovky kilometrů nových kanalizačních řadů, což se kromě velkých investic neobejde bez široké osvěty a zefektivnění evidence dat. Vzhledem ke dlouhé tradici obchodních vztahů a dobrému jménu, kterému se ČR a české firmy v Moldavsku těší, je tato dnes chudá země perspektivním cílem rozvojové spolupráce.

Úvod

Moldavsko se rozkládá na ploše 33 843 km² mezi Rumunskem a Ukrajinou na pruhu dlouhém 320 km a širokém 100 km, v zásadě mezi řekami Prut a Dněstr. Mírně zvlněná krajina (nejvyšší bod 430 m n. m.) je protkána přítoky obou uvedených řek. Vzhledem k nízkému srážkovému úhrnu (400 mm na jihu až 560 mm na severu) a dlouhému a teplému létu se většina malých říček během roku potýká s nízkými průtoky nebo, zejména na jihu, částečně vysychá. Na většině toků jsou mělké nádrže, které sloužily hlavně k zavlažování, někde i k chovu kaprovitých ryb. Na zemědělské půdě tvořené kvalitní černozemí se pěstuje hlavně pšenice, kukuřice, víno a jablka. Převážně listnaté lesy tvoří pouhých 6 % plochy.

Moldavsko získalo samostatnost po rozpadu Sovětského svazu v roce 1991. V důsledku společenských změn v zemi zanikla většina průmyslových závodů (především potravinářských), které byly orientovány na dodávky v rámci Sovětského svazu. V Moldavsku podle různých zdrojů žijí 3,5 až 4 miliony obyvatel a jejich počet stále klesá. Odhaduje se, že nejméně 500 000 občanů odešlo za prací do zahraničí, odkud domů posílají peníze tvořící až 40 % hrubého domácího produktu země. Protože se jedná o práceschopné lidi, trpí Moldavsko demografickou krizí, citelnou zejména v menších městech a na venkově. Hlavním jazykem je rumunština, v některých oblastech země se však mluví převážně rusky a ruština je v zásadě univerzální dorozumívací jazyk, zatímco anglicky se domluví jen někteří mladší lidé především v hlavním městě Kišiněvě. Země usiluje o vstup do Evropské unie, zároveň má však silné vazby k Rusku, způsobené nejen početnou ruskou menšinou. Při pobytu v Moldavsku tak můžeme vidět jak evropské vlajky vyvěšené u mnoha institucí zároveň s moldavskými, tak i sochy V. I. Lenina na náměstích. Autonomní oblast Gagauzie s tureckou menšinou na jihu země je funkční součástí Moldavska. Naopak oblast Podněstří ležící především na levém břehu Dněstru a „střežená“ vojsky 14. ruské armády je díky finanční a materiálové pomoci z Ruska fakticky na Moldavsku nezávislá, byť není mezinárodně uznána.

Moldavská republika je v současnosti ekonomicky nejchudší zemí Evropy a patří mezi šest „prioritních partnerských zemí“ zahraniční rozvojové spolupráce České republiky. V posledních letech přitom od nás míří do Moldavska nejvyšší podíl podpory (72,6 mil. Kč v roce 2016) alokovaný mezi prioritní země. V popředí českého zájmu obecně stojí sektor vody a sanitace (odkanalizování). Projekty, na nichž se podílejí české firmy, se zaměřují na rekonstrukce čistíren odpadních vod, sanace starých ekologických zátěží a průzkum zdrojů pitné vody.

V oblasti odvádění a čištění odpadních vod Moldavsko zavádí do svých národních předpisů evropskou směrnici 91/271/EHS o čištění městských odpadních vod. Požadavky této směrnice již byly začleněny do moldavského vodního zákona a prováděcích předpisů, v praxi se však prosazují jen postupně. Moldavské Ministerstvo životního prostředí (od léta 2017 po spojení tří rezortů Ministerstvo zemědělství, místního rozvoje a životního prostředí) pociťovalo potřebu pomoci s použitím pojmů aglomerace a citlivá oblast, požádalo proto o spolupráci Českou republiku. Po prvním seznámení s problematikou v roce 2015 tak vznikl projekt zahraniční rozvojové spolupráce Harmonizace legislativy se směrnicí EU pro správu odpadních vod, který řeší Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, v. v. i., a financuje Česká rozvojová agentura. Projekt byl zahájen v září 2016 a skončí v prosinci 2018. Partnerem projektu je moldavské Ministerstvo zemědělství, místního rozvoje a životního prostředí. Významná je spolupráce se Státní ekologickou inspekcí, která pro řešitele zajišťuje návštěvu jednotlivých čistíren odpadních vod a jednání s vlastníky a provozovateli kanalizací. Inspekce vydává povolení k provozu čistíren a vypouštění odpadních vod a zároveň provoz kontroluje, takže její pracovníci mají nejlepší přehled o aktuálním stavu.

V oblasti týkající se vymezování aglomerací je projekt zaměřen na města (aglomerace) nad 10 000 obyvatel, kterých je v Moldavsku podle nejnovějších statistik 31 (nejsou zahrnuta města v Podněstří). Cílem této části projektu je nejen navrhnout vymezení aglomerací, ale zároveň shrnout současný stav odkanalizování a čištění odpadních vod a investiční potřeby k dosažení plného napojení obyvatel měst na kanalizaci a vyhovujícího čištění těchto vod. V rámci našich šetření jsme dosud navštívili 28 měst. Nebyla zpracována ještě tři města a aglomerace Kišiněva, zahrnující několik měst, jejichž odpadní vody jsou odváděny do společné čistírny odpadních vod v Kišiněvě. Prezentované výsledky je proto třeba vnímat jako předběžné, nicméně vystihující situaci.

Vlastnické poměry v oboru

Vodovody a kanalizace jsou v Moldavsku v majetku jednotlivých měst. Provozovatelem je nejčastěji městem zřízený podnik Apa-Canal (Voda a kanalizace), případně místní podnik zajišťující kromě provozu vodovodu a kanalizace i jiné veřejné služby. Podniky Apa-Canal vznikly transformací původně státního podniku a dodnes mají sdružení sloužící k výměně zkušeností, jakousi obdobu českého SOVAKu.

Se soukromým provozovatelem jsme se setkali pouze ve druhém největším městě Bălţi (123 000 obyvatel). Nutno říci, že stará čistírna v tomto městě je dobře provozována a postupně opravována a vylepšována.

Stav odvádění odpadních vod

V menších městech a zejména na venkově jsou v Moldavsku dosud běžné suché záchody a do domů není zavedena pitná voda. V takových místech je problematické vůbec hovořit o produkci odpadních vod.

V moldavských městech byly historicky budovány splaškové nebo oddílné kanalizace. Až na naprosté výjimky se nesetkáváme se společným odváděním a čištěním splaškových a srážkových vod. Někteří provozovatelé uváděli zvýšení průtoku odpadních vod ve splaškové kanalizaci o cca 10 až 20 % v době dešťů v důsledku pronikání srážek např. nevhodnými šachtami na ulicích. Častým překvapením byla velká hloubka hlavních kanalizačních řadů (až 10 metrů pod úrovní terénu), která znesnadňuje jejich opravy a vyžaduje značné náklady na čerpání odpadních vod.

Rozsah vybudování kanalizace se v jednotlivých městech pohybuje od 0 do 100 %, připojeno na kanalizaci je 0 až 80 % obyvatel. Průměrně je v již zmapovaných městech napojeno na kanalizaci asi 55 % obyvatel. Nejnižší hodnota patří obci Congaz (12 500 obyvatel) na jihu země, podle místních největší obci v Evropě, která není městem. Stará kanalizace pouze pro bývalý vojenský objekt je již zcela nefunkční. Nově zde bylo vybudováno prvních 150 metrů stoky, na níž zatím není nikdo napojen. Úplně je vybudována kanalizace v jiném městě na jihu Ciadîr Lunga (19 000 obyvatel), kde však byla dokončena teprve nedávno s využitím úvěrů od mezinárodních institucí a majitelé nemovitostí začínají budovat své přípojky, proto je napojenost nižší, jen asi 51 % obyvatel.

Usazovací nádrž v ČOV Cahul představuje typickou sovětskou konstrukci

Kanalizace byla budována především v soustředěné zástavbě s bytovými domy, mnohem méně v ulicích s rozvolněnější zástavbou rodinných domů. Údaje o délce kanalizace potřebné k umožnění napojení všem obyvatelům města byly zjišťovány od provozovatelů. Někteří uváděli přesné údaje na základě připravených studií proveditelnosti a rozpracovaných projektů, jiní délku pouze odhadovali. V několika případech byla potřeba odhadnuta pouze na základě údajů o délce stávajících vodovodů a napojenosti obyvatel na něj. Tímto způsobem bylo odhadnuto, že kanalizace v již vyhodnocených městech je vybudována průměrně ze 45 % a k dokončení stokových sítí v těchto městech bude potřeba vybudovat ještě nejméně 1 300 km stok.

Investice do stokové sítě se však nemohou omezit pouze na budování nových stok, nutné budou i rekonstrukce části stávajících sítí. Řada provozovatelů má k dispozici tabulku s rozpisem délky stok různých materiálů a průměrů, jiní mají pouze obecnou představu o své síti. Použity jsou kameninové, azbestocementové, betonové, litinové i plastové trubky. Ve většině případů provozovatelé udávají velké množství poruch na síti, nejčastěji čištění ucpaných řadů. Takové poruchy se v jednotlivých městech vyskytují často několikrát denně. Občas jsme slyšeli až neuvěřitelné zprávy, co vše provozovatelé nalezli v ucpaných stokách, které svědčí o občasné nekázni uživatelů stokové sítě. Podobně by však mohli vyprávět i čeští provozovatelé.

Kanalizace v moldavských městech jsou gravitační s čerpacími stanicemi rozloženými podle konfigurace terénu (standardem je centrální čerpací stanice doplněná podle potřeby dalšími stanicemi). Čistírny odpadních vod byly tradičně umisťovány na kopci za městem, nezřídka na druhém břehu recipientu. Do čistírny tak musí být odpadní vody čerpány přes značné převýšení. Toto řešení podstatně zvyšuje výdaje na nakládání s odpadními vodami. Jeden z provozovatelů uvedl, že náklady na čerpání vody do čistírny jsou vyšší než na její čištění (jde však o starý skrápěný biofiltr, který má nízké nároky na elektrickou energii).

Stav čistíren odpadních vod

U většiny měst nad 10 000 obyvatel se nacházejí staré čistírny odpadních vod ze sovětské éry. Specifický je případ měst Soroca (28 000 obyvatel) a Rezina (11 000 obyvatel), která vypouští odpadní vody přímo do Dněstru, přestože čistírnu původně měla. V případě města Soroca však čistírna leží na Ukrajině, stará rezinská čistírna se nachází v Podněstří (a nová čeká po vyhodnocení první fáze zkušebního provozu na stavební úpravy). Čištěny nejsou rovněž vody z města Străşeni (18 000 obyvatel), které byly původně čerpány asi 20 km do Kišiněva. Výtlak však není z finančních a technických důvodů provozován a odpadní vody jsou tak vypouštěny do rozsáhlých rákosin podél řeky Bîc.

Typická stará moldavská čistírna má k dispozici velký pozemek (často několik hektarů). Zahrnuje ručně čištěné česle, lapáky písku (k jejich čištění se většinou využívá vypouštění písku ze dna gravitačně na písková pole), usazovací nádrže s odděleným usazovacím a kalovým prostorem, biologický stupeň, dočišťovací biologické rybníky a dezinfekci chlorací. Biologický stupeň tvoří buď aktivace s kruhovými dosazovacími nádržemi (často na pohled menšími než plocha usazovacích nádrží), nebo skrápěné biofiltry – kruhové se Segnerovým kolem nebo obdélníkové s jiným způsobem rozstřiku odpadní vody.

V Comratu je aktivace zcela odstavena a aerační systém nelze provozovat bez zásadní rekonstrukce

V důsledku společenských změn – zániku průmyslu, odchodu významné části obyvatel a v neposlední řadě vybírání stočného – významně pokleslo množství odpadních vod vypouštěných do kanalizace a přitékajících do čistíren. Nalezli jsme čistírny, které jsou nyní hydraulicky zatěžovány i na méně než 10 % původní kapacity. To umožnilo některým provozovatelům většinu čistírny odstavit a provozovat pouze část zařízení. Průměrné aktuální zatížení oproti projektové hodnotě dosahuje 34 %. U žádné čistírny provozovatel neuvedl vyšší hydraulické zatížení oproti projektu, přestože reálně jsme viděli situace, které lze vysvětlit jen látkovým přetížením biologického stupně.

Významným provozním problémem je energetická náročnost starých čerpadel a dmychadel. Vysoké náklady spojené s provozem vedly k tomu, že po rozpadu Sovětského svazu byly mnohé čistírny zcela odstaveny a neprovozovány. V některých městech je tomu tak i v současnosti a někde se provozovatel snaží zajistit činnost aspoň mechanického stupně. Nejsou výjimkou případy, kdy je provzdušňování v biologickém stupni spuštěno zřejmě pouze po dobu kontroly či návštěvy. Chlorace nedostatečně vyčištěných odpadních vod, která je v některých lokalitách dosud provozována, je spíše škodlivá pro následné samočištění vod v recipientu. Významně také zvyšuje tvorbu nachlorovaných organických látek, vedlejších produktů reakce chloru a širokého spektra organických látek, z nichž některé jsou karcinogenní.

Při místních šetřeních jsme viděli i modernizované čistírny. Z české rozvojové pomoci bylo několik starých čistíren vybaveno novými dmychárnami (města Leova a Hînceşti) a několik čistíren bylo přestavěno na technologii SBR (města Nisporeni, Cimişlia a Vulcăneşti). Ve městě Edineţ (18 000 obyvatel) jsme viděli čistírnu rekonstruovanou s dánskou pomocí, kde byla do stávajících velmi zchátralých objektů osazena nová strojní zařízení mechanického stupně, aktivace byla zrušena a bývalé plynojemy byly přestavěny na skrápěné biofiltry. Ve městě se však obnovil provoz dříve zavřených konzervárenských podniků a rekonstruovaná čistírna je nyní zásadně přetížena (přestože dostupné údaje o průtoku a rozbory přitékající vody toto tvrzení nedokládají). Ve dvou městech (Rezina a Călăraşi) se nacházejí nové kontejnerové čistírny rumunské konstrukce, které zahrnují i dezinfekci vod UV zářením, obě však v době naší návštěvy nefungovaly – Rezina z důvodu již zmíněných stavebních úprav mechanického stupně a Călăraşi v důsledku látkového přetížení odpadními vodami z výroby vína v době vrcholící kampaně v místním podniku. Na dvou místech (město Drochia se 17 000 obyvateli a menší město Sipoteni se 7 500 obyvateli) jsme se setkali s aktivačními čistírnami s membránovou separací kalu. Ve městě Drochia je na nové membránové čistírně čištěna jen polovina přitékajících vod, pro druhou polovinu se užívají staré skrápěné biofiltry. Podle provozovatele jsou náklady na provoz nové čistírny čtyřnásobné oproti staré lince. Ve městě Orhei (21 000 obyvatel) byla italskou firmou vybudována nová rozlehlá kořenová čistírna odpadních vod (5 hektarů kořenových polí). Protože ve městě působí konzervárna, provozovatel se obával ucpání filtračních polí nerozpuštěnými látkami z těchto odpadních vod, proto do nové ČOV pouští pouze polovinu odpadních vod z města a druhou polovinu spolu s průmyslovými vodami čistí na staré čistírně se skrápěnými biofiltry. I v modernizovaných čistírnách se však lze setkat s neočekávanými řešeními. Příkladem mohou být zmodernizované lapáky písku, z nichž se po odstavení písek vykopává ručně a vynáší v kbelících po žebříku. Obdobně jsou čištěny lapáky písku i v kišiněvské čistírně.

Kalové hospodářství je až na několik málo výjimek velmi extenzivní. Kal, jehož produkce je leckdy výrazně nižší oproti předpokladům, je vypouštěn na kalová pole, z nichž je v lepším případě po vyschnutí vyhrnován na hromady.

V Nisporeni byla stará čistírna přestavěna s českou podporou na technologii SBR

V řadě lokalit se kal od počátku provozu čistírny pouze shromažďuje v kalových polích a nikdy nebyl vyvážen. Provozovatelé očekávají, že za kal budou odběratelé platit, případně ho odeberou zadarmo. Strojní odvodnění přebytečného kalu je instalováno pouze výjimečně. Velmi nás překvapila situace v jedné zmodernizované funkční čistírně, kde provozovatel demontoval potrubí přebytečného kalu z aktivace na kalová pole, aby ho někdo neukradl. Instaluje ho pouze v případě potřeby odkalení, což má být jen jednou ročně.

Sledování provozu čistíren

V rámci projektu se snažíme spočítat velikost jednotlivých aglomerací vyjádřenou jako počet ekvivalentních obyvatel. Přesnost výpočtu však limituje dostupnost údajů.

Kromě několika velmi moderních čistíren, v nichž jsou osazeny indukční průtokoměry, se v Moldavsku množství odpadních vod přímo v čistírně neměří. Provozovatel nejčastěji zjišťuje množství odpadních vod nepřímo podle spotřeby elektrické energie v centrální čerpací stanici. Nejsou výjimečné ani případy, kdy je množství odpadních vod odvozováno pouze od spotřeby pitné vody u odběratelů napojených na kanalizaci, takže nelze ani orientačně uvažovat o případném podílu balastních vod na celkovém průtoku.

Produkce odpadních vod na jednoho obyvatele vypočtená z dostupných údajů se pohybuje (po odečtení vod z průmyslu a služeb) v širokém rozmezí od 18 do 235 litrů na obyvatele a den (druhá nejvyšší hodnota však dosahuje 126 litrů na obyvatele a den). Průměrná hodnota 79 litrů na osobu a den není potom vybočující údaj.

Provozovatel si musí objednat rozbory odpadních vod u laboratoří spadajících do rezortu životního prostředí (jsou v Kišiněvě, na severu v Bălţi a na jihu v Cahulu), případně u hygienických laboratoří. Obvykle jsou provedeny 4 vzorky ročně, v některých lokalitách 12 vzorků ročně. Odebírán je pouze prostý vzorek. U některých větších čistíren dosud fungují provozní laboratoře vybudované v sovětské éře, v nichž se provádějí rozbory denně. Evropská směrnice 91/271/EHS vyžaduje u čistíren sledované velikosti provedení dvanácti 24hodinových vzorků. K naplnění tohoto požadavku v Moldavsku bude nutné posílit kapacitu laboratoří a dovybavit je vzorkovací technikou.

V rozborech přítoku jsme nezřídka nacházeli na naše poměry neobvyklý poměr CHSKCr : BSK5 4 : 1 a leckdy i neobvykle vysoké koncentrace amoniakálního dusíku. Tento jev se nám nepodařilo zcela vysvětlit, uvažujeme o částečném vyhnívání vod v kanalizaci před přítokem do čistírny. S jistým nadhledem lze konstatovat, že charakter odpadních vod stejně jako aktivovaného kalu je odlišný od českých zvyklostí. Kvalitě, natož biologické analýze kalu není často věnována odpovídající pozornost, například půlhodinovou sedimentační zkoušku provádějí jen nemnozí provozovatelé.

Zcela jednoduché není ani zjištění počtu obyvatel žijících v aglomeracích. Vycházeli jsme ze statistických údajů, leckde jsme však byli upozorněni, že skutečný počet obyvatel je výrazně nižší, protože významná část občanů do města přijíždí například pouze na svátky. V několika lokalitách naopak místní uváděli vyšší počet skutečně přítomných obyvatel, než vyplývá ze statistik.

Ze zjištěných průtoků a přítokových koncentrací BSK5 jsme vypočetli počet ekvivalentních obyvatel připojených na čistírnu a po přičtení počtu obyvatel nenapojených na kanalizaci jsme stanovili velikost aglomerace. Takto zjištěná velikost je obvykle nižší než počet obyvatel. V dosud navštívených městech žije podle dostupných údajů 568 600 obyvatel, z provozních dat jsme však vypočetli jejich velikost celkem 403 300 ekvivalentních obyvatel.

Financování výstavby kanalizací a čistíren odpadních vod

Stočné se podle zjištěných údajů pohybuje od 1,60 lei/m³ do cca 20 lei/m³ (průměrný příjem zaměstnance činí asi 3 000 lei, tj. cca 4 000 Kč měsíčně). Pro veřejné instituce a firmy je tarif vyšší. Prakticky ve všech lokalitách jsme se dozvěděli, že platby nestačí na investice, ale zvýšení stočného není možné buď z důvodu cenové regulace, nebo únosnosti pro obyvatele.

Stará, ale funkční aktivace ve Floreşti

V Moldavsku se platí poplatek za vypouštění odpadních vod, který je výrazně zvýšen v případě neplnění povolených limitů. Tento poplatek je příjmem Státního ekologického fondu, u něhož mohou obce žádat o podporu na své investice. Podpora nikdy není úplná, obce musí významnou část nákladů uhradit ze svých zdrojů.

Prostředky dostupné z národních zdrojů nestačí na všechny potřeby. Města se proto snaží získat podporu od zahraničních dárců, kterými je řada evropských zemí včetně České republiky. Podpora je poskytována jednak formou dotace, jednak formou výhodného úvěru. Nízké poplatky jsou ale častou příčinou zkrachování i velmi slibných projektů zahraniční rozvojové pomoci. Klíčové je v tomto ohledu zajištění podpory, resp. pochopení místních obyvatel. Při arogantním či unáhleném postupu bez náležité osvěty by se snadno mohlo zdát, že navýšení poplatků je pouze byrokratickým nárokem „Evropské unie“ a s kvalitou vody v moldavských řekách nijak nesouvisí. Při křehkých mezinárodních vztazích by to byl snadný nástroj k manipulaci.

Závěr

Stav odvádění a čištění odpadních vod v Moldavsku není na evropské úrovni a vyžádá si obrovské finanční investice, systematickou organizační práci a osvětu na všech úrovních. Obdobně masivně se investovalo do oboru i v České republice v souvislosti se vstupem do Evropské unie, i když zde byla poněkud odlišná výchozí situace. Dobrou naději dává zájem a aktivní snaha některých starostů a provozovatelů situaci řešit. Dostupné prostředky však neumožňují zajistit všechny potřebné investice. Zásadní změna tak podle našeho odhadu může nastat až v souvislosti s případným zahájením přístupových jednání a otevřením evropských předvstupních fondů.

Obtížnou úlohou je v Moldavsku vhodné dimenzování vodohospodářské infrastruktury. V současnosti jsou staré čistírny většinou silně předimenzované, je však třeba uvažovat i budoucí nárůst životní úrovně a obnovu průmyslu, zejména potravinářského. Rekonstrukce čistírny na nízkou kapacitu může vyvolat při rozvoji ekonomických aktivit přetížení a tím nefunkčnost čistírny, na druhou stranu příliš velké čistírny rovněž není možné efektivně provozovat.

 

Galerie

 

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Úvodní informace

Pojednávanou problematiku možného dopravního využití1 řeky MoravyDyje až po Mušov je možné rozdělit na dvě historicky doložené, poměrně časově krátké, etapy, u kterých lze shledat jen minimální vzájemné souvislosti. Jak s ohledem na tuto skutečnost, tak z důvodu poměrně rozsáhlých (autorem shromážděných) historických, archeologických a geografických (knižních i internetových) podkladů byla následně zvolena varianta publikování více samostatných části, které by po sobě (pokud možno bezprostředně) následovaly v příslušných číslech časopisu VTEI. Též bylo rozhodnuto (s ohledem na rozpracovaný značný rozsah textu – věnovaný celé první historické etapě) uveřejnit nakonec části tři. Ve zde předkládané první „třetině“ příspěvku si dovolíme čtenáři ozřejmit situaci, která nastala v prostoru střední Evropy v době, kdy došlo k chystané a následně nedokončené římské vojenské akci (jejíž velení bylo císařem Augustem svěřeno Tiberiovi Claudiovi NeronoviGaiovi Sentiovi Saturninovi) směřované proti germánskému vládci Marobudovi v roce 6 n. l. Až v poměrně dosti značném časovém odstupu, po uvedené události, došlo (již bez jakýchkoliv pochybností) ke kontaktu římských vojsk s naším územím za tzv. Markomanských válek, které proběhly až v období vlády císaře Marca Aurelia Antonina2. Tuto událost se pokusíme popsat až v poslední, historicky i geograficky plně navazující, části příspěvku (označené římskou číslicí III). Proti původnímu záměru bude publikována i druhá část – v té se pokusíme podrobněji prokázat, že hypotézu možného pobytu římských vojsk na našem území již v roce 6 n. l. je možné označit za zcela nereálnou – lze ji (kupodivu jen na základě dochovaných písemných pramenů) plně vyvrátit.

Směr postupu římských vojsk vedených Tiberiem Claudiem Neronem a Sentiem Saturninem proti králi Marobudovi v roce 6. n. l.

Myšlenku o možné plavbě římských říčních lodí po řece MoravěDyji až k Mušovu-Hradisku vyslovil jako první německý archeolog A. Gnirs již v roce 1976. Později následovala velmi podrobná analýza M. Bálka a O. Šedy3 publikovaná v roce 1998. Autoři se přiklonili k variantě, že k vybudování jednoduchého říčního přístavu došlo dokonce už v roce 6. n. l. (v rámci vojenské akce vedené Tiberiem Claudiem Neronem proti germánskému „králi“ Marobudovi4) – pravděpodobně v prostoru předpokládaného (dnes již neexistujícího5) ramene řeky Jihlavy (nedaleko od lokality MušovNeurissen). V následujícím textu se pokusíme k uvedené hypotéze uvést rovněž další podrobné informace.

Možný krátkodobý vojenský pobyt římských legií v roce 6. n. l. u Mušova – rozdílné současné i dřívější archeologicko-historické interpretace

O. Šedo ve svém dalším samostatném příspěvku6 vydaném v roce 2001 došel k názoru, že soubor objektů v lokalitě MušovNeurissen byl pravděpodobně římskými vojsky vybudován již v roce 6 n. l.7 S ohledem na možnou plavbu římských říčních lodí – přinejmenším tehdejším korytem dolního úseku řeky Moravy po soutok s Dyjí – by šlo o zcela zásadní informaci8. K této hypotéze však B. Komoróczy uvedl celou řadu argumentů, které možnost pobytu legií v blízkém okolí Mušova, v souvislosti s vojenskou akcí vedenou Tiberiem Claudiem Neronem, výrazně zpochybnily9.

Ke zcela odlišným stanoviskům obou význačných brněnských archeologů si dovolíme uvést velmi stručnou zmínku o spíše netradičním pojetí (poněkud odlišném jak od dřívější10, tak i částečně od současné11 existující české historické interpretace) dochovaných písemných pramenů doby římské, které vyslovil (především k uvedené plánované vojenské akci) P. Kehne12. Tento význačný německý archeolog a historik došel k názoru, že archeologická zjištění – mající možnou souvislost s událostmi v roce 6 n. l. (spíše jen s plánovanou /zřejmě i nerealizovanou/ římskou vojenskou akcí), lze poměrně velmi dobře porovnat s již novější interpretací existujících literárních pramenů13. S ohledem na podrobné analýzy, provedené uvedeným autorem, lze rovněž souhrnně konstatovat, že Tiberius stávající hranice České republiky pravděpodobně nepřekročil – do centra Čech se téměř zcela jistě nikdy nedostal.

Na uvedená zjištění bezprostředně14 navázal V. Salač15, který navíc vycházel z již výše uvedené interpretace publikované B. Komoróczym16; k tomu pak rovněž doplnil další velmi pravděpodobnou historickou okolnost – a to, že římský tábor poblíž německého Marktbreitu nejen nebyl (v rámci chystané vojenské akce v roce 6 n. l.) vojensky využit, ale i též, že s ním, s největší pravděpodobností, nebylo ani plně strategicky počítáno17. Ve stejném příspěvku týž autor upozornil na tu skutečnost, že vojska Sentia Saturnina nesměřovala (tak jak je to běžně v řadě odborných článků a studií uváděno) od Mogontiaca (dnešního, historicky významného, německého města Mohuč) údolím Mohanu směrem na východ. Ne zcela dobře bývá většinou autorů totiž interpretována pasáž18 obsažená v nejpodrobnější dochované zprávě Velleia Patercula19. Jde o zcela zásadní otázku, které se budeme ještě věnovat v souvislosti s analýzou možné lokalizace antického Boiohaema. Domníváme se, že k uvedené (pouze chystané) akci v roce 6 n. l. nejen nedošlo (plně v souladu s názorem P. Kehneho20) – nýbrž, že i TiberiovoSaturninovo úsilí ani nemělo za cíl dobytí současného území Čech či jižní Moravy (rovněž i ne obsazení strategické pozice v lokalitě MušovNeurissen21).

Na závěr této dílčí části pojednávaného příspěvku je vhodné se ještě zmínit o dalším podnětném článku V. Salače, publikovaném v roce 200922. Autor zde prezentoval celkem čtyři možné varianty23 možného postupu římských legií, soustředěných v té době jak v oblasti Dolního Rýna (Niederrhein), tak středního toku Dunaje (pod Vídní v prostoru dnešního Dolního Rakouska /Niederösterreich/) proti vojskům Marobudovým. Na základě současných znalostí o rozsahu lesního pokryvu českých pohraničních hor v době laténské římské lze dovodit, že v období na přelomu letopočtů by bylo současné Chebsko evidentně pro římské legie zcela „neprůchodné“ – proto tuto „variantu“ V. Salač zcela oprávněně vyloučil24. V rámci výčtu možných historických interpretací publikovaných uvedeným autorem si dovolíme uvést jen krátkou zmínku o jeho čtvrté variantě možného postupu římských legií – především proto, že se jeví jako nejlépe zdůvodněná. Sentius Saturninus nejspíše směřoval z oblasti povodí řeky Lippe směrem na Marktbreit – následně pak (asi) k Ambergu25. Naopak Tiberius zvolil cestu od východu na západ26 – podél Dunaje (nikoliv na sever podél dolního toku řeky Moravy). Snad i předpokládal (k vojenské akci evidentně nedošlo27), že využije říční lodě28 k dopravě potřebných vojenských zásob proti proudu zmíněné evropské veleřeky.

Další informace, které potvrzují, že k vojenskému pobytu římských legií v roce 6. n. l. v prostoru poblíž současného Mušova pravděpodobně vůbec nedošlo – geografické vymezení Hercynského lesa

Pro širší pochopení historické změny, která se odehrávala na území ČechMoravy ke konci 1. stol. př. n. l. a na začátku 1. stol. n. l., je zapotřebí uvést rovněž kratší zmínku o předcházejícím keltském osídlení29 v prostoru střední Evropy. Otázkou (doposud ne zcela vyřešenou) zůstává, jaký geografický rozsah v období těsně před germánskou migrací (na základě poměrně detailní dochované zprávy G. J. Caesara30 – popisující tehdejší etnickou situaci ve střední Evropě) zaujímali Bójové a jaký pak Volkové-Tektoságové31. S ohledem na jeho poměrně podrobná zjištění je zapotřebí též velmi kriticky posuzovat dochovanou Tacitovu zmínku o tom, že Markomani, získali svá sídla „vyhnáním“ Bójů32. Tuto krátkou (ne zcela jednoznačnou) informaci uvedeného římského historika je nezbytné (s nejvyšší „opatrností“) přiměřeně interpretovat – též s ohledem na tu okolnost, že příslušnou lokalizaci bójského osídlení (včetně možných v čase probíhajících změn) v průběhu 1. stol. př. n. l. je poměrně obtížné (při stávajících, mnohdy rozdílných, stanoviscích některých historiků a archeologů) zcela jednoznačně definovat33.

V souvislosti s pojednávanou (bohužel nelehce interpretovatelnou) historickou situací na přelomu letopočtů je především zapotřebí plně reflektovat písemně dochované poznatky antické geografie o střední Evropě (této problematice se již v prvé polovině 20. století věnoval převážně význačný brněnský archeolog a historik Emanuel Šimek34). Jako nejstarší dochovaný záznam o středoevropském prostoru by asi bylo možné označit velmi krátkou zmínku35 obsaženou v Aristotelově spisu pojednávajícím o tzv. meteorologii36 – zde lze nalézt, byť jen velmi stručnou, informaci o tzv. „Arkynských horách“ (do určité míry geograficky totožnými s později známým vymezením Hercynského lesahvozdu či doubravy) – je zřejmé, že ve 4. stol. př. n. l. byly pojímány spíše jen jako velmi široký (též i dlouhý) pás pohoří, který se rozprostíral od Rýna až po území dnešní Ukrajiny.

Jako neopominutelný (téměř o 300 let pozdější) dochovaný písemný pramen je zapotřebí rovněž zmínit krátký úryvek obsažený v Caesarových Zápiscích o válce galské (Commentarii de bello Gallico37). Níže uvedeme pouze kratší část ze 24. kapitoly šesté knihy, která charakterizuje jednak Galy, jednak Germány – jak v popisované době, tak i dřívější minulo