Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Souhrn

V rámci řešení projektu Zatopené kulturní a přírodní dědictví jižní Moravy bylo shromážděno velké množství údajů o složení společenstev vodních a bažinných rostlin v řekách Svratce a Dyji před vybudováním Brněnské přehrady (1935–1940), Vranovské přehrady (1930–1933) a vodního díla Nové Mlýny (1975–1988). Vyhodnocení získaných údajů potvrdilo, že v důsledku výstavby nádrží byla rostlinná společenstva v řece Svratce a v řece Dyji v zátopovém území nádrží i pod nádržemi silně ovlivněna.

Studie byla založena na srovnání údajů ze starších floristických prací se současným stavem flóry. V oblasti vodního díla Nové Mlýny studie vychází z extenzivního floristického výzkumu, prováděného před výstavbou nádrží. Řasová společenstva byla monitorována v rámci projektů Výzkumného ústavu vodohospodářského T. G. Masaryka v Brně (v oblasti Brněnské přehrady v letech 1985 a 1992–1993, Vranovské přehrady po roce 1988 a v oblasti vodního díla Nové Mlýny od padesátých let minulého století) a dalších institucí (Povodí Moravy Brno, Botanického ústavu AV ČR aj.).

Úvod

Brněnská přehrada

V rámci projektu [1] jsme shromáždili velké množství podkladů o složení společenstev vodních a bažinných rostlin řeky Svratky před vybudováním Brněnské přehrady [2].

Vycházeli jsme ze starých floristických prací, hlavně autorů Nave [3] a Makowski [4], a dále z výsledků monitoringu brněnské pobočky Výzkumného ústavu vodohospodářského a Povodí Moravy Brno.

Řasová společenstva zátopového území Brněnské přehrady byla zkoumána již dlouho před jejím vybudováním např. [3, 5–9]. V roce 1955 vydali autoři Lhotský a Rosa [10] Soupis Moravskoslezských sinic a řas, který zahrnoval i oblast Brněnské přehrady. Před vybudováním Brněnské přehrady – v druhé polovině 19. století – Nave [3] prováděl průzkum, zaměřený na výskyt nárostových řas a sinic v zátopovém území. Johann Nave (1831–1864) byl jeden z nejvýznamnějších algologů Rakouska-Uherska, narozený v Praze, žijící v Brně, kde vystudoval gymnázium. Byl vystudovaný právník, ale věnoval se též s velkým zaujetím botanice – studiu řas. Založil v Brně přírodovědný spolek, ve kterém vydal práci Algen Mährens und Schleziens (Řasy Moravy a Slezska) v roce 1863. Při hodnocení podkladů o složení společenstev vyšších vodních a bažinných rostlin v zátopové oblasti řeky Svratky před vybudováním Brněnské přehrady jsme vycházeli ze starších floristických prací – hlavně z prací Alexandra Makowskiho (1882–1964) [4], který v té době byl profesorem brněnské reálky, a Johanna Hrubého [11], německého botanika, působícího ve dvacátých letech minulého století v Brně. Spolkový časopis Verhandlungen des Naturforschenden Vereins in Brünn, který vycházel až do roku 1944, se stal hlavní publikační platformou brněnských, německy píšících floristů, a tedy i nejdůležitějším zdrojem údajů o květeně Brna v minulosti. Do 50. let 19. stol. spadá i začátek floristických aktivit Alexandra Makowskiho (1833–1908). Jeho Květena Brněnského kraje – Die Flora des Brünner Kreises [4], vyšla v prvním ročníku časopisu čerstvě založeného přírodovědeckého spolku (pojednáním o podnebí do ní přispěl i Gregor Johann Mendel) [12].

Jaký vliv mělo vybudování vodního díla na společenstvo řas a sinic, demonstrujeme na období posledních desetiletí, kdy se provádělo sledování za účelem zlepšování jakosti vody v Brněnské přehradě [11, 13–16].

Vranovská přehrada

Při hodnocení vlivu vybudování Vranovské přehrady na složení společenstev vodních a bažinných rostlin řeky Dyje jsme vycházeli ze starších publikovaných floristických prací a z výsledků monitoringu brněnské pobočky Výzkumného ústavu vodohospodářského T. G. Masaryka (dále VÚV Brno) a Povodí Moravy Brno. Potvrdilo se, že po vybudování přehrady byla zatopena hodnotná společenstva, obsahující velké množství ohrožených rostlin [17–19].

Pro znojemskou oblast včetně zátopového území Vranovské přehrady existují popisy flóry již z první poloviny 19. století [20–23]. Velmi důkladný fytogeografický průzkum oblasti Znojma a Retzu prováděli Wolfgang Himmelbaur z Vídně a Emil Stumme ze Znojma v letech 1914–1918 v době vojenské služby za podpory nestora moravských botaniků profesora Antona Oborného ze Znojma. Navzdory potížím poválečné doby (po první světové válce) se jim podařilo vytvořit dosti ucelený floristický obraz této oblasti [24]. Údaje o sledování řasové flóry v zátopové oblasti Vranovské přehrady před jejím napuštěním (před rokem 1930) se nám nepodařilo získat. V této práci bylo proto hodnocení vlivu nádrže na řasovou flóru provedeno porovnáním řasových společenstev v Dyji nad a pod Vranovskou přehradou z dostupných údajů brněnské pobočky Výzkumného ústavu vodohospodářského [25, 26] a Povodí Moravy Brno.

Vodní dílo Nové Mlýny

Jak vyplynulo ze shromážděných materiálů [27], bylo území vodního díla Nové Mlýny a její blízké či vzdálenější okolí v minulosti botanicky hojně studováno. Autoři Husák [28] a Heteša [29] uvádějí odkazy na práce odborníků, kteří tuto oblast zkoumali v minulosti [23, 30–42], i odborníky, kteří se zúčastnili organizovaného průzkumu před vybudováním nádrží v červenci 1977. Studiu jihomoravských mokřadních ekosystémů bylo věnováno rovněž mnoho práce a úsilí [43]. Soustavnější sběr dat o výskytu vláknitých řas v zátopové oblasti vodního díla Nové Mlýny a jeho okolí započal teprve v roce 1975. Byl podnícen potřebou doplnit mezery v celkovém obrazu řasové mikroflóry mizejících biotopů a současně požadavkem shromáždit podklady pro prognózu výskytu řas v nově vznikajících ekosystémech [44]. Sledování řasových společenstev volné vody (fytoplanktonu) řeky Dyje nad a pod soustavou nádrží Nové Mlýny, jednotlivých nádrží po jejich napuštění a jednotlivých přítoků prováděli systematicky pracovníci Výzkumného ústavu vodohospodářského T. G. Masaryka, pobočky Brno, od šedesátých let minulého století [45–50], a též pracovníci dalších institucí (Povodí Moravy Brno, Botanického ústavu AV ČR Třeboň aj.) [44, 51].

Výsledky a diskuse

Brněnská přehrada

Změny společenstva řas a sinic ve vodě (fytoplanktonu)

Změny množství řas a sinic ve vodě (fytoplanktonu) řeky Svratky pod Brněnskou přehradou jsou podmíněny procesy, probíhajícími v nádrži, režimem vypouštění vody, popř. opatřeními, prováděnými v nádrži pro zlepšení jakosti vody.

Zakova-1
Obr. 1. Microcystis aeruginosa – nejtypičtější složka vodního květu Brněnské přehrady před nápravnými opatřeními (fotografie: R. Geriš [13])
Fig. 1. Microcystis aeruginosa – major component of water bloom in the Brno Dam before corrective actions (photo: R. Geriš [13])

Brněnská přehrada byla v posledních desetiletích zatěžována vysokými koncentracemi biogenních prvků (dusík, fosfor), přitékajících z povodí řeky Svratky nad přehradou v důsledku nadměrné eutrofizace povodí. Se stoupajícím přísunem živin se začal ve vodě vyskytovat sinicový vodní květ, který svou schopností uvolňovat toxiny, může být nebezpečný pro koupající se lidi. Z hlediska rekreačního využití přehrady to byl vážný problém, přetrvávající do dnešních dnů. Brněnská přehrada patřila k povrchovým vodám s pravidelným masovým rozvojem sinicového vodního květu, ve kterém převládal rod Microcystis (obr. 1) [13–15].

Zakova-2
Obr. 2. Fragilaria crotonensis – typický zástupce fytoplanktonu po nápravných opatřeních v Brněnské přehradě (fotografie: P. Sedláček)
Fig. 2. Fragilaria crotonensis typical representant of phytoplankton in the Brno Dam after corrective actions (photo: P. Sedláček)

Silný výskyt této sinice jsme zaznamenali již v roce 1985 při nesystematických rozborech, prováděných VÚV Brno – nepublikované rozbory z archivu Žákové. V roce 1993 jsme sledovali rozvoj fytoplanktonu v průběhu celé vegetační sezony od dubna do října [16]. Zachytili jsme průběh rozvoje vodního květu, tvořeného převážně druhem Microcystis aeruginosa, v menším množství dalšími druhy sinic (Aphanizomenon flos-aquae, Planktothrix agardhii aj.). V době vegetačního maxima v červenci jsme zjistili 2 500 kolonií Microcystis aeruginosa (o prům. 200 µ) v 1 ml vody v hladinové vrstvě u hráze. V dalších letech se situace dále postupně zhoršovala.

Rok 2006 charakterizuje stav před zahájením ozdravných opatření v nádrži, kde se ve vegetačním období silně rozmnožoval fytoplankton a zejména sinice, produkující toxiny. Tím bylo v letním období úplně znemožněno koupání. Velké množství řas a sinic odtékalo do Svratky. Od roku 2007 byla prováděna v Brněnské přehradě opatření proti sinicovým vodním květům – razantní snížení hladiny (prakticky přestala údolní přehrada existovat a změnila se ve velkou silně zpomalenou řeku, popř. v nádrž s extrémně krátkou dobou zdržení). Letecké ošetření obnaženého dna vápenným hydrátem proběhlo na podzim roku 2007, v únoru a listopadu 2008 a poslední v dubnu 2009. Dále bylo zahájeno dávkování chemikálií – vápna ve formě vápenného hydrátu a síranu železitého na přítoku do nádrže pro srážení fosforu. Dávkování PIXu 113 (což je obchodní název pro 41% roztok síranu železitého) na vtoku do nádrže mělo za cíl vysrážet fosfor přitékající do nádrže z povodí nad nádrží. Prostřednictvím nízké dávky síranu železitého poklesla koncentrace fosforečnanů až o 96 %. Dále bylo zahájeno provzdušňování hypolimnia, kterým se zajišťuje oxidace sedimentů, a tím omezený přestup živin do vodního sloupce. Provzdušňování je realizováno pomocí kyslíkových věží [14, 52]. Prvořadým posláním provzdušňování vody v Brněnské přehradě je snaha znevýhodnit podmínky pro život sinic (narušit shromažďování těchto organismů s plynovými měchýřky při hladině), a tím tedy podpořit rozvoj jiných fototrofů – zelených řas, rozsivek apod. (podle Marvana – ústní sdělení).

Zakova-3
Obr. 3. Asterionella formosa – další typický zástupce fytoplanktonu po nápravných opatřeních v Brněnské přehradě (fotografie: R. Geriš)
Fig. 3. Asterionella formosa – another typical representant of phytoplankton in the Brno Dam after corrective actions (photo: R. Geriš)

Po zavedení těchto opatření se stav postupně zlepšoval [13, 14]. V období 2010–2012 v letním období na vrcholu vegetační sezony ani jednou nedosáhly objemové dominance sinice rodu Microcystis. Byly nahrazeny skupinami jiných sinic a řas, které nezpůsobují zdravotní, organoleptické ani estetické závady zadržované vody, jak tomu bývá u vodního květu (např. druhy Fragilaria crotonensis – obr. 2, Asterionella formosa – obr. 3, Stephanodiscus hantzschii, Aulacoseira granulata, Cyclostephanos dubius, C. invisitatus, Cyclotella pseudostelligera, Fragilaria acus, Nitzschia spp., Cryptomonas spp, Ceratium spp., Coelastrum spp., Pediastrum spp., Desmodesmus sp., Scenedesmus spp. aj.).

Změny rozvoje fytoplanktonu v nádrži se odrážely ve složení společenstev volné vody i ve Svratce pod nádrží.

Zakova-4
Obr. 4. Amphora ovalis – nárostová rozsivka, jejíž výskyt pozoroval v zátopové oblasti Nave již v době před vybudováním Brněnské přehrady (fotografie: P. Sedláček)
Fig. 4. Amphora ovalis – periphytic diatom, observed by Nave in the flooded area before construction of the Brno Dam (photo: P. Sedláček)

Změny společenstva řasových a sinicových nárostů dna (fytobentosu)

Nave [3] uváděl ve Svratce v zátopové oblasti Brněnské přehrady v nárostech na dně a ponořených předmětech druhově pestré společenstvo řas (v hranaté závorce současně používané názvy):

Epithemia zebra (Ehbg.), Epithemia sorex Kg., Ceratoneis amphioxys Rabenh. [Hannea arcus], Encyonema prostratum Ralfs, Achnanthes minutissima Kg. [Achnanthidium minutissimum], Cymatopleura solea Bréb., Amphora ovalis (Ehrenb.) Kg. (obr. 4), Navicula borealis Kg. f. robusta, Navicula anglica Ralfs, Navicula rhynchocephala Kg., Navicula amphisbaena Kg. [Caloneis amphisbaena], Navicula inflata Kg., Navicula dicephala, Kg., Navicula producta, W.Sm [Neidium productum], Navicula affinis, Ehrenb [Neidium affine], Navicula exilis Kg. [Anomoeoneis exilis], Pleurosigma scalproides Rabh. [Gyrosigma scalproides], Pleurosigma Spenceri W.Sm., Synedra bilunaris Kg., Synedra ulna Ehrb., Synedra amphirhynchus Ehrenb., Nitzschia sigmoidea W.Sm., Nitzschia vermicularis Kg., Nitzschia tenuis W.Sm., Sphenella angustata Kg [Gomphonema angustatum], Gomphonema micropus Kg., Characium acutum A.Br. [Characiopsis acuta], Pediastrum boryanum (Turp.) Menegh., Palmogloea macrococca A.Br., Closterium moniliferum Ehrenb., Cosmarium Meneghinii Bréb., Spirogyra communis Kg., Spirogyra jugalis Kg., Spirogyra setiformis (Roth.) Kg., Conferva bombycina Ag., Cladophora lacustris Kg. [Cladophora globulina], Oedogonium capillare Kg., Chara foetida A.Br.

Zakova-5
Obr. 5. Stigeoclonium tenue (C. Agardh) Kütz – typická vláknitá řasa v řece Svratce nad Brněnskou přehradou (fotografie: J. Kaštovský)
Fig. 5. Stigeoclonium tenue (C. Agardh) Kütz – typical filamentous benthic alga in the Svratka River upstream of the Brno Dam (photo: J. Kaštovský)

Nejhojnější řasy a sinice na dně řeky Svratky nad Brněnskou přehradou (Veverská Bítýška) v letech 1991 a 2005 (nesoustavné rozbory Žakové – VÚV Brno):

  • Rozsivky (Bacillariophyceae): Melosira varians, Cymbella ventricosa [Encyonema ventricosum], Navicula cryptocephala, Navicula avenacea, Navicula gracilis [Navicula tripunctata], Rhoicosphenia curvata [Rhoicospenia abbreviata], 2005 – navíc Diatoma vulgaris,
  • Ulotrichales: Stigeoclonium tenue (obr. 5), Siphonocladiales: Cladophora glomerata,
  • Chlorococcales: Scenedesmus bicaudatus [Desmodesmus bicaudatus], Scenedesmus obliquus; 2005 – Scenedesmus quadricauda [Desmoesmus quadricauda],
  • Rhodophyta: 2005 – Audouinella chalybaea.
Zakova-6
Obr. 6. Zblochan vodní Glyceria aquatica Presl. [G. maxima] – hojný druh vyšších vodních rostlin v řece Svratce před vybudováním Brněnské přehrady
Fig. 6. Glyceria aquatica Presl. [G. maxima] abundant plant species of marshes in the Svratka River before construction of the Brno Dam

Nejhojnější řasy a sinice v nárostech na dně ve Svratce pod Brněnskou přehradou (Pisárky) v roce 1991 (podle rozborů Žákové – VÚV Brno):

  • Sinice (Cyanobacteria): Oscillatoria sp. div.
  • Rozsivky (Bacillariophyceae): Cocconeis pediculus, Melosira varians, Navicula cryptocephala, Nitzschia sp., Rhoicosphenia curvata [Rhoicospenia abbreviata],
  • Xanthophyceae: Vaucheria sp.,
  • Ulotrichales: Oedogonium sp.,
  • Siphonocladiales: Cladophora glomerata,
  • Chlorococcales: Monoraphidium arcuatum, Monoraphidium contortum, Scenedesmus sp. div. [Desmodesmus sp. div.] aj.

Podle složení společenstva fytobentosu (nárostů) byla voda ve Svratce nad Brněnskou přehradou hodnocena jako mírně znečištěná, stav fytobentosu pod přehradou byl sledován ve větší vzdálenosti, která neumožňuje spolehlivé hodnocení vlivu přehrady.

Změny společenstva vyšších vodních a bažinných rostlin

V zátopové oblasti Brněnské přehrady byl zaznamenán výskyt více než 50 druhů vodních a bažinných rostlin, které zmizely pod hladinou nádrže. Vyskytoval se zde větší počet ohrožených druhů, uvedených v Červeném seznamu cévnatých rostlin České republiky jako druhy kriticky ohrožené až po druhy vyžadující zvýšenou ochranu [53].

Makowski [4] uváděl v zátopové oblasti Brněnské přehrady a širším povodí Svratky výskyt těchto druhů vodních a bažinných rostlin (v hranaté závorce současné názvy podle Kubáta [54]):

A. Monocotyledonae (jednoděložné rostliny): 
Glyceria fluitans R.Br., Glyceria aquatica Presl. [G. maxima] (obr. 6), Phragmites communis Trin. [P. australis], Carex vulpina L., Carex remota L. (u hradu Veveří), Carex acuta L., Carex riparia Curt., Carex pseudocyperus L., Carex vesicaria L., Scirpus setaceus L. [Isolepis setacea], Scirpus lacustris L. [Schoenoplectus lacustris], Scirpus acicularis L.[Eleocharis acicularis], Scirpus compressus Pers., Scirpus maritimus L. [Bolboschoenus maritimus], Cyperus fuscus L., Iris pseudacorus L., Potamogeton natans L., Potamogeton lucens L., Potamogeton crispus L., Potamogeton pusillus L., Lemna polyrrhiza L. [Spirodela polyrhiza], Lemna gibba L., Lemna minor L., Lemna trisulca L., Acorus calamus L., Typha latifolia L., Typha angustifolia L. (obr. 7), Sparganium ramosum Huds. [S. erectum], Sparganium simplex Huds.[S. emersum].

B. Dicotyledoneae (dvojděložné rostliny): 
Ceratophyllum demersum L., Callitriche verna L. [C. palustris], Rumex maritimus L., Polygonum amphibium L., Polygonum lapathifolium L., Bidens cernua Huds., Senecio crispus Neil. syn. rivularis, Mentha aquatica L., Limosella aquatica L., Veronica anagallis L., Veronica beccabunga L., Ranunculus aquatilis L., Ranunculus divaricatus Schrank.[Batrachium trichophyllum], Caltha palustris, L., Roripa amphibia Bess., Elatine triandra Schk., Epilobium parviflorum Schreb., Myriophyllum spicatum L., Lythrum salicaria L.

Většina uvedených rostlin po napuštění nádrže vymizela. Mezi nimi byl i větší počet chráněných rostlin (např. Potamogeton lucens L., Carex riparia Curt., Veronica anagallis L., Ranunculus aquatilis L.). Některé v seznamu uvedené druhy přežívají na březích nádrže (např. Iris pseudacorus L., Lythrum salicaria L.), jiné vytvářejí semennou banku se životností několika let a po snížení hladiny se mohou rozmnožit ve velkém množství (např. Carex pseudocyperus L., Cyperus fuscus L., Veronica anagallis L.).

Zakova-7
Obr. 7. Orobinec úzkolistý Typha angustifolia L. – druh vyšších vodních rostlin v řece Svratce před vybudováním Brněnské přehrady
Fig. 7. Typha angustifolia L. – plant species of marshes in the Svratka River before construction of the Brno Dam

Vranovská přehrada

Změny společenstva řas a sinic ve vodě (fytoplanktonu)

Vranovská přehrada je hluboká nádrž, korytovitého tvaru, která zachycuje téměř úplně přinášený i vyprodukovaný fytoplankton (působí jako účinný lapač fytoplanktonu). Je to zřejmé z dlouhodobého znázornění koncentrace chlorofylu-a ve vodě, který je nepřímým měřítkem množství řas a sinic ve vodě (obr. 8). Z porovnání obsahu chlorofylu-a v řece Dyji nad a pod Vranovskou přehradou je zřejmé, že nad přehradou Dyje obsahuje ve vegetačním období velké množství fytoplanktonu, který zůstává zachycen v nádrži, takže pod nádrží je množství fytoplanktonu většinou zanedbatelné.

Zakova-8
Obr. 8. Změny množství fytoplanktonu (chlorofylu-a) v řece Dyji nad a pod Vranovskou přehradou v letech 2000–2012 (data: PM Brno)
Fig. 8. Variation of phytoplankton abundance (Chlorophyll-a) in the Dyje River upstream and downstream of the Vranov Dam (2000–2012) (data: PM Brno)

Řeka Dyje nad Vranovskou přehradou se vyznačuje vysokou druhovou diverzitou společenstva fytoplanktonu. V roce 2010 bylo v Dyji nad přehradou identifikováno celkem 193 taxonů řas a sinic. Pod přehradou se počet druhů výrazně snižuje.

Změny společenstva řasových nárostů dna (fytobentosu)

Druhová pestrost společenstva nárostových řas a sinic (fytobentosu) je v Dyji nad Vranovskou přehradou vysoká (v roce 2010 bylo v Dyji v Drosendorfu identifikováno přes 86 druhů). Pod nádrží se počet druhů snižuje (zjištěno maximálně něco přes 20 druhů), ale v následném úseku až po profil Devět Mlýnů se opět zvyšuje (zjištěno 93 druhů).

Zakova-9
Obr. 9. Lemanea fluviatilis (Linnaeus) C. Agardh vzácná bentická ruducha v řece Dyji nad Vranovskou přehradou (fotografie: J. Kaštovský)
Fig. 9. Lemanea fluviatilis – a rare filamentous benthic alga (Rhodopyta) in the Dyje River upstream of the Vranov Dam (photo: J. Kaštovský)

Nad nádrží Vranov v profilu Podhradí ve fytobentosu v roce 1992 převládaly zelené řasy (Chlorophyceae), zastoupené převážně vláknitými řasami Cladophora glomerataOedogonium sp. spolu s pestrým společenstvem chlorokokálních řas s převahou druhů rodu Scenedesmus [Desmodesmus] a dále rozsivky (Bacillariophyceae) s dominantními druhy Aulacoseira subarctica, Melosira varians, Fragilaria ulna a druhy rodu Navicula. Byl zjištěn i výskyt ruduchy (Rhodophyta) Lemanea fluviatilis (obr. 9). V nárostech v řece Dyji pod nádrží Vranov ve stejném roce (1992) se ve velkém množství vyskytovaly vláknité sinice rodu Phormidium a druhově chudé společenstvo rozsivek (Bacillariophyceae) bez výrazné dominance některého druhu. Vyskytovaly se zde též silné porosty vláknitých řas rodů Spirogyra (obr. 10), Ulothrix, Rhizoclonium a v menším množství rodu Vaucheria.

Zakova-10
Obr. 10. Vláknitá řasa šroubatka Spirogyra sp. v nárostech v Dyji pod Vranovskou přehradou (fotografie: P. Sedláček)
Fig. 10. Filamentous alga Spirogyra sp. in periphyton of the Dyje River below the Vranov Dam (photo: P. Sedláček)

Vranovská přehrada po většinu roku eliminuje nepříznivé vlivy horního povodí Dyje – přinášené organické znečištění a fytoplankton. Na složení společenstev nárostů v řece Dyji pod nádrží se také projevuje vliv energetického provozu špičkové vodní elektrárny Vranov [55]. Složení řasových nárostů (fytobentosu) v Dyji pod Vranovskou přehradou charakterizovalo Dyji v roce 2000 jako mírně znečištěný tok.

Změny společenstva vyšších vodních a bažinných rostlin

Autoři Himmelbaur a Stumme [24] publikovali přehled flóry oblasti Znojma a Retzu, ve kterém byly zahrnuty též významné druhy vodních a bažinných rostlin v zátopové oblasti nádrže Vranov před jejím napuštěním (v závorce druhy vyskytující se řídce až ojediněle). V přehledu je znázorněno porovnání se stavem, zjištěným pod Vranovskou nádrží v roce 2008 [56] – podtržené druhy. Dále jsou tučně zvýrazněny ohrožené druhy podle Červeného seznamu cévnatých rostlin České republiky [55] a v hranatých závorkách jsou současné názvy podle Kubáta [54]:

Vodní rostliny (středoevropská květena)

Potamogeton natans – rdest plovoucí, (Potamogeton lucens rdest světlý), Potamogeton crispus – rdest kadeřavý, (Potamogeton pectinatus – rdest hřebenitý), (Potamogeton pusillus – rdest maličký), (Sagittaria sagittifolia šípatka střelolistá), Alisma plantago [aquatica] – žabník jitrocelový, (Butomus umbellatus šmel okoličnatý), (Hydrocharis morsus ranae voďanka žabí), Spirodela polyrhiza – závitka mnohokořenná, (Lemna trisulca okřehek trojbrázdý), Lemna minor – okřehek menší, (Lemna gibba – okřehek hrbatý), Polygonum amphibium syn. Persicaria amphibia – rdesno obojživelné, (Nuphar luteum [N. lutea] – stulík žlutý), (Castalia candida [Nymphaea candida] – leknín bělostný), (Ceratophyllum demersum – růžkatec ponořený), (Ranunculus aquatilis [Batrachium aquatile] – lakušník vodní), (Ranunculus circinatus [Batrachium circinatum] – lakušník okrouhlý), Ranunculus [Batrachium] fluitans lakušník vzplývavý, (Ranunculus trichophyllus [Batrachium] trichophyllum lakušník vláskolistý [niťolistý], (Callitriche platycarpa hvězdoš mnohotvárný [hranoplodý]), Callitriche verna [C. palustris] – hvězdoš jarní, (Callitriche hamulata – hvězdoš háčkatý), (Myriophyllum verticillatum stolístek přeslenitý), Myriophyllum spicatum – stolístek klasnatý, (Hippuris vulgaris prustka obecná), (Utricularia vulgaris bublinatka obecná).

Toto společenstvo nebylo v peřejnatých úsecích, protékajících úzkými údolími se strmými svahy příliš hojné. Jen v klidných mělkých úsecích toku a na klidných okrajích říčního koryta se uchytily porosty vodních rostlin.

Bažinné rostliny

Glyceria aqutica [G.maxima]* – zblochan vodní, (Holoschoenus vulgaris* kamýšek římský, [Scirpoides holoschoenus – kamýšek obecný]), (Carex pseudocyperus – ostřice nedošáchor, Carex riparia – ostřice pobřežní, Carex disticha – ostřice dvouřadá), (Juncus atratus** sítina tmavá), (Rumex hydrolapathum – šťovík koňský), Polygonum tomentosum – rdesno plstnaté, Ranunculus sardous* – pryskyřník sardinský, (Thalictrum lucidum* žluťucha žlutá ssp. světlá [ž. lesklá]), (Trifolium fragiferum* jetel jahodnatý), (Lotus siliquosus – štírovník přímořský [Tetragonolobus maritimus – ledenec přímořský]), (Lathyrus paluster [L. palustris] – hrachor bahenní), (Euphorbia palustris pryšec bahenní), (Hypericum acutum* – třezalka čtyřkřídlá), (Lythrum virgatum* – kyprej prutnatý, Lythrum hyssopifolium kyprej ysopolistý), (Sium latifolium sevlák širolistý [s. potoční]), (Cnidium venosum [C.dubium] jarva žilnatá), (Gratiola officinalis – konitrud lékařský), (Peplis portula – kalužník šruchový), (Centaurium pulchellum – zeměžluč spanilá), (Teucrium scordium ožanka česneková [o. čpavá]), (Scutellaria hastifolia šišák hrálolistý [š. hrálovitý]), (Leonurus marrubiastrum* – buřina jablečníkovitá), (Mentha aquatica – máta vodní, M. pulegium** – máta polej), (Lycopus exaltatus* – karabinec statný), Veronica scutellata rozrazil štítkovitý, (Veronica anagalloides – rozrazil bařinný), (Aster tripolium – hvězdnice slanistá), (Pulicaria dysenterica blešník úplavičný), (Pulicaria vulgaris* blešník obecný), Bidens cornuus [B. cernua] – dvouzubec nící, Senecio erraticus** – starček bludný, Cirsium canum – pcháč šedý, (Sonchus uliginosus [S. arvensis] – mléč rolní).

Rákosiny

Okraje mělčích, pomalu tekoucích a stojatých vod zarůstalo společenstvo rákosin, tvořené hlavně rákosem obecným (Phragmites australis) – viz obr. 11, orobincem (Typha latifolia a Typha angustifolia), zblochanem vodním (Glyceria maxima) a několika druhy vysokých ostřic (Carex sp. div.). Mezi nimi se občas objevovaly i vysloveně vodní rostliny. Na březích přecházely rákosiny do zazemňovaných oblastí a pronikaly případně až do vlhkých luk.

Druhy písčitých břehů Dyje

(Equisetum ramosissimum přeslička větevnatá), (Equisetum hiemale [E. hyemale] – přeslička zimní), (Cyperus fuscus* šáchor hnědý), (Heleocharis [Eleocharis] acicularis – bahnička jehlovitá), Heleocharis [Eleocharis] ovata bahnička vejčitá, (Carex cyperoides – ostřice šáchorovitá), Juncus compressus – sítina smáčknutá, (Juncus sphaerocarpus* sítina kulatoplodá), Juncus bufonius – sítina žabí, Polygonum (syn. Persicaria) hydropiper – rdesno peprník, Polygonum mitis – rdesno řídkokvěté, Sagina procumbens – úrazník poléhavý [úrazník položený], Herniaria glabra – průtržník lysý, (Myosurus minimus myší ocásek nejmenší), Potenilla supina – mochna poléhavá, (Melilotus dentatus* komonice zubatá), Gnaphalium uliginosum – protěž močálová [protěž bažinná].

(**panonská květena, *středoevropská květena)

Ze shromážděných údajů je zřejmé, že vybudováním Vranovské přehrady zaniklo v jejím zátopovém území velké množství lokalit chráněných druhů rostlin (obr. 12). Průzkum dna Vranovské a Znojemské přehrady, obnaženého v souvislosti s opravou jejich hrází v roce 2005 přinesl nové zajímavé poznatky o flóře a vegetaci regionu středního Podyjí. Oproti dřívějším údajům je možno zde považovat za běžný výskyt druhů Limosella aquatica, Peplis portula, Cyperus fuscus, Carex bohemica, Eleocharis ovata Bidens radiata, které byly dosud hodnoceny jako vzácné či řídce se vyskytující [57].

Zakova-11
Obr. 11. Rákos obecný Phragmites australis – hojný druh bažinných rostlin v zátopové oblasti Vranovské přehrady před zatopením
Fig. 11. Phragmites australis – abundant plant species of marshes in floodded area of the Vranov Dam before flooding these wetlands

Vodní dílo Nové Mlýny

Změny společenstva řas a sinic ve vodě (fytoplanktonu)

V soustavě Novomlýnských nádrží dochází k silnému pomnožování řas a sinic, přinášených přítokovou vodou řeky Dyje, ale i přítoků střední nádrže – řek Svratky a Jihlavy. Vytváří se planktonní společenstvo eutrofních rybníků, které má sice větší počet druhů než Dyje na přítoku a zaniklé přirozené tůně, jde však o běžné druhy v silně úživných vodách. Velká část pomnoženého fytoplanktonu je sice v nádržích eliminována – zčásti se stává potravou zooplanktonu a ryb, zčásti odumírá a zvětšuje na dně množství sedimentu, bohatého na živiny. Na odtoku z dolní nádrže je řeka Dyje významně obohacena o řasy a sinice a také složení společenstva volné vody se podstatně mění. Je to zřejmé z grafického znázornění na obr. 1314. Fytoplankton, namnožený v nádržích, ve vegetačním období negativně ovlivňuje řeku Dyji pod nádržemi.

Zakova-12
Obr. 12. Zastoupení vyšších vodních a bažinných rostlin v řece Dyji před a po výstavbě Vranovské přehrady (1914–1918 – Himmelbaur a Stumme [24], 2008 – Chytrý a kol. [56])
Fig. 12. Distribution of water and marsh plants in the Dyje River before and after construction of the Vranov Dam (1914–1918 – Himmelbaur and Stumme [24]; 2008 – Chytrý et al. [56])

Změny společenstva nárostů na dně (fytobentosu)

Složení nárostů na dně a ponořených předmětech (fytobentosu) v řece Dyji bylo sledováno od 50. let minulého století. V tomto období prošla Dyje v úseku mezi ústím rakouského přítoku Pulkavy a dnešním ústím Dyje do Novomlýnských nádrží mnoha kvalitativními změnami.

Zakova-13
Obr. 13. Změny zastoupení řas a sinic ve vodě (fytoplanktonu) v soustavě Novomlýnských nádrží v době letního vegetačního maxima v roce 1992 (na přítoku – Drnholec a na přelivech tří nádrží: horní – Mušov, střední – Strachotín a dolní – Nové Mlýny)
Fig. 13. Distribution of algae and Cyanobacteria (Phytoplankton) in the Nové Mlýny Reservoirs at the vegetation maximum of 1992 (inflow – Drnholec, overflow of the upper basin – Mušov, middle basin – Strachotín and lower basin – Nové Mlýny)

V letech 1955 až 1959 Dyje v úseku pod ústím Pulkavy byla hodnocena jako mírně znečištěný tok. Dno bylo hustě porostlé vláknitými řasami Cladophora glomerata (žabí vlas), vyššími vodními rostlinami – rdesty (Potamogeton sp.), stolístkem (Myriophyllum sp.), hvězdošem (Callitriche sp.) apod. Ve velkém množství se zde vyskytovala i ruducha Audouinella chalybaea, která je považována za indikátor čistých vod. Nárosty mikroskopických řas tvořily hlavně rozsivky Melosira varians, Diatoma vulgaris, druhy rodů Navicula, Fragilaria, Nitzschia aj. Na dně převládali čistobytní živočichové. Řeka byla vhodná ke koupání. Zlom nastal v podzimním období roku 1959, kdy se čistý tok neuvěřitelně změnil k horšímu. Dyje se rázem posunula do kategorie velmi silně znečištěných toků. Hlavní příčinou změn byly odpadní vody z rakouského chemického závodu, přinášené řekou Pulkavou, a odpadní vody z cukrovaru v Hrušovanech, přinášené Jevišovkou, ústící nedaleko současného vzdutí horní novomlýnské nádrže. Ve vodě i na dně převládly indikátory silného organického znečištění – vláknité bakterie Sphaerotilus natans, které byly dominantní v období cukrovarnické kampaně i v dalších letech. Mohutné nárosty bakterií, vyskytující se v říčním korytě řeky Dyje v Hevlíně dosáhly postupně několikacentimetrové mocnosti. V květnu 1982 jsme stanovili na ploše 1 m2 dna a kamenitých břehů přibližně 25 kg vláknitých bakterií (obr. 15). Postupně se zvyšovalo množství unášených chomáčů vláknitých bakterií, odpoutaných ode dna spolu s vláknitými sinicemi, které chomáče nadnášely k hladině bublinkami kyslíku, vznikajícího při fotosyntéze. Obrovské množství přinášeného organického znečištění a plovoucích útvarů způsobovalo velmi nepříznivé poměry na konci vzdutí horní nádrže. Ani instalace norné stěny v Dyji na vtoku do nádrže nebyla k záchraně situace dostačující. Nárosty, odpoutané ode dna, tvořily plovoucí „koláče“, které byly posunovány dále do nádrže. Po odumření sinic v zimním období klesaly ke dnu a přispívaly k tvorbě jemného pohyblivého bahna, odčerpávajícího kyslík z vody. Po zprovoznění čistírny odpadních vod v rakouském Pernhofenu a díky postupným změnám v dalších průmyslových závodech došlo k významnému zlepšení stavu [45–50, 58].

Zakova-14
Obr. 14. Změny množství fytoplanktonu (chlorofylu-a) v řece Dyji nad (přítok – Drnholec) a pod (Nové Mlýny) vodním dílem Nové Mlýny v letech 2002–2006 (data: Povodí Moravy Brno)
Fig. 14. Variable abundance of phytoplankton (Chlorophyll-a) in the Dyje River upstream (Drnholec) and downstream (Nové Mlýny) of the Nové Mlýny Water Reservoirs in 2002–2006 (data: Povodí Moravy Brno)

V letech 1992–1994 se v Dyji nad horní nádrží v úseku od Hevlína po vtok do nádrže v Drnholci znovu vyskytovaly v nárostech ve větším množství čistobytné druhy – rozsivky Synedra [Fragilaria] ulnaMelosira varians (obr. 16), vláknité řasy Cladophora glomerata, Enteromorpha intestinalis [Ulva intestinalis] a Oedogonium rivulare. Z mechů Amblystegium ripariumFissidens sp. Pod soustavou nádrží v profilu Nové Mlýny bylo rostlinné společenstvo v korytě Dyje tvořeno hlavně těmito druhy řas: z rozsivek se vyskytovaly ve větším množství Melosira varians, Diatoma vulgaris, Synedra [Fragilaria] ulna, Fragilaria construens, Rhoicosphenia curvata [Rhoicosphenia abbreviata] a Cocconeis placentula, z vláknitých řas Cladophora glomerata, Oedogonium rivulare, Enteromorpha intestinalis [Ulva intestinalis] a dále zelená řasa rodu Tetrasporidium. Z vyšších vodních rostlin Potamogeton crispusPotamogeton pectinatus (rozbory VÚV Brno v rámci zpráv o monitoringu pro Československo-rakouskou komisi hraničních vod – archiv Žáková).

Zakova-15
Obr. 15. Bakteriální nárosty v říčním korytě řeky Dyje pod ústím Pulkavy v roce 1982
Fig. 15. Bacterial Aufwuchs“ in the Dyje riverbed downstream of the inflow of the Pulkava River in 1982

Vlastní tok Dyje se silně zabahněným dnem skýtal před výstavbou nádrží jen lokálně vhodné podmínky pro uchycení řasových nárostů, jejichž rozvoj byl též rušen značným kolísáním hladiny. Výstavbou hrází horní zdrže a soustavy svodných a odvodňovacích příkopů vznikly nové mikrobiotopy pro nárostová epilitická společenstva. Z druhů, dosahujících silnějšího rozvoje uvádějí autoři Ettl, Gardavský a Marvan [44]: Stigeoclonium tenue (AG.) Kütz. sensu lato, Cladophora glomerata (L.) Kütz. (obr. 17), Ulothrix zonata (Web and Mohr) Kütz., Vaucheria spp. a Phormidium autumnale Gom.

V důsledku výstavby VD Nové Mlýny zanikla i lokalita rozsivky Entomoneis costata, z níž byl tento vzácný druh popsán [59].

Zakova-16
Obr. 16. Melosira varians – typický zástupce nárostových rozsivek v Dyji nad i pod soustavou vodního díla Nové Mlýny (fotografie: P. Sedláček)
Fig. 16. Melosira varians – a typical representant of periphyton diatoms in the Dyje River upstream and downstream of the Nové Mlýny Water Reservoirs (photo: P. Sedláček)

Hromadný výskyt vláknitých řas v tůních a mrtvých ramenech je charakteristický průvodní jev období jarních záplav v inundační zóně řeky Dyje. V období jarních záplav se často oblast hromadných výskytů řas (zejména druhů rodu Tribonema (obr. 18) a později i rodu Spirogyra rozšiřovala i na plochy přechodně zatopených lučních porostů. Při dlouhotrvajících záplavách, protažených až do léta (např. v roce 1965), docházelo na ploše několika set hektarů rozlité dyjské vody k hromadnému rozvoji zelené vláknité řasy Cladophora fracta. Postupně se zde vystřídala jarní řasová společenstva. Po opadnutí vody se vytvořily souvislé až přes 1 cm silné koberce, neprodyšně pokrývající půdu a bránící rozvoji vlastních lučních porostů v celém úseku inundační zóny řeky Dyje od Drnholce až po Podivín [44].

Zakova-17
Obr. 17. Cladophora glomerata (žabí vlas) typický zástupce nárostových vláknitých řas řeky Dyje nad i pod soustavou vodního díla Nové Mlýny (fotografie: P. Sedláček)
Fig. 17. Cladophora glomerata – a representative of filamentous periphyton algae in the Dyje River upstream and downstream of the Nové Mlýny Water Reservoirs (photo: P. Sedláček)

Změny společenstva vodních a bažinných rostlin

V Dyji nad horní nádrží v úseku od Hevlína po vtok do nádrže v Drnholci se v letech 1992–1994 vyskytovaly ve větším množství z vyšších vodních rostlin Batrachium fluitans, Myriophyllum spicatum, Potamogeton crispus, Potamogeton pectinatus, Polygonum amphibiumCallitriche sp. Z mechů Amblystegium ripariumFissidens sp. Pod soustavou nádrží v profilu Nové Mlýny se z vyšších vodních rostlin hojněji vyskytovaly druhy Potamogeton crispusPotamogeton pectinatus, podobně jako v Dyji nad nádržemi (rozbory VÚV Brno) [58].

Zakova-18
Obr. 18. Vláknitá řasa Tribonema sp. Derbes & Solier, typický druh hromadně se vyskytující řasy v době jarních záplav před napuštěním vodního díla Nové Mlýny (fotografie: J. Kaštovský)
Fig. 18. Tribonema sp. Derbes & Solier, a typical species with mass occurrence in the period of spring floods before the construction of the Nové Mlýny Water Reservoirs (photo: J. Kaštovský)

Husák [28, 43] publikoval přehled významných druhů vodních a bažinných rostlin řeky Dyje v zátopové oblasti Novomlýnských nádrží před jejich napuštěním (horní nádrž [25], střední a dolní nádrž [28]; hojnost na sledovaných lokalitách + až 5, min.–max.). V hranatých závorkách současně používané názvy. Vymizelo velké množství chráněných druhů vodních a bažinných rostlin (zvýrazněny tučně) podle Červeného seznamu cévnatých rostlin České republiky [53]:

Horní nádrž

Vodní rostliny:

Lemna minor (1–4), Lemna gibba (1–5), Lemna trisulca (1–5), Wolffia arrhiza (2–5), Spirodela polyrhiza (1–3), Elodea canadensis (1–5), Nuphar lutea (1–4), Ceratophyllum demersum (1–5), Ceratophyllum submersum (2), Batrachium rionii (3), Callitriche sp. (2), Hydrocharis morsus-ranae (1–5), Potamogeton berchtoldii (5), Potamogeton pectinatus (3), Stratiotes aloides (2).

Bažinné rostliny:

Phragmites australis (5), Typha latifolia (4), Glyceria maxima (1–5), Carex riparia (2–5), Carex gracilis (1), Acorus calamus (5), Bolboschoenus compactus [B. maritimus var.compactus] (5), Oenanthe aquatica (1–5), Rorippa amphibia (1–4), Sium latifolium (+), Iris pseudacorus (1), Lysimachia vulgaris (1), Galium palustre (1–2), Persicaria amphibia (1), Phalaroides arundinacea (1), Lythrum salicaria (1) (obr.19), Rumex crispus (1), Rumex maritimus (+-3), Rumex hydrolapathum (+-1), Alopecurus aequalis (+-1), Lycopus europeus (1), Stachys palustris (1).

Střední nádrž

Vodní rostliny:

Alisma plantago-aquatica (1), Lemna gibba (1), Lemna minor (2), Spirodela polyrhiza (2), Ceratophyllum demersum (1), Ceratophyllum submersum (4), Nuphar lutea (1–4), Potamogeton pusillus agg. (2), Riccia fluitans (1).

Bažinné rostliny:

Acorus calamus (+-4), Bolboschoenus compactus [B.maritimus var.compactus] (1), Galium palustre (1–2), Glyceria maxima (2), Phragmites australis (+-5), Rumex hydrolapathum (+-2), Rumex maritimus (1), Rorippa amphibia (2), Rorippa palustris (3), Limosella aquatica (1), Alisma lanceolatum (1), Lythrum salicaria (1–2), Lysimachia vulgaris (1), Carex hirta (1), Glyceria maxima (4), Carex gracilis (1–2), Carex riparia (2), Sium latifolium (1–2), Oenanthe aquatica (1–5), Butomus umbellatus (1–2), Iris pseudacorus (1–2), Persicaria amphibia (1), Leucojum aestivum (1), Phalaroides arundinacea (1), Stachys palustris (1).

Dolní nádrž

Vodní rostliny:

Hottonia palustris (5), Lemna gibba (1), Lemna minor (1), Lemna trisulca (1–2), Ceratophyllum demersum (1–3), Spirodela polyrhiza (1–2), Potamogeton lucens (5), Potamogeton trichoides (1–2), Nymphaea alba (5), Sagittaria sagittifolia (1), Potamogeton pectinatus (1).

Bažinné rostliny:

Oenanthe aquatica (1–2), Persicaria amphibia (1), Butomus umbellatus (1), Alisma plantago-aquatica (1), Phragmites australis (1–2), Carex gracilis (2), Carex vesicaria (2), Carex vulpina (2), Phalaris arundinacea (2), Galium palustre (2), Glyceria maxima (2), Leucojum aestivum (2), Lythrum salicaria (1), Iris pseudacorus (1), Bolboschoenus maritimus (1), Eleocharis palustris agg. (1), Lysimachia vulgaris (1), Rorippa amphibia (1), Rumex hydrolapathum (1), Rumex crispus (1), Rumex maritimus (1), Schoenoplectus lacustris (1), Sium latifolium (1), Sparganium emersum (1), Sparganium erectum (1), Typha angustifolia (1), Typha laxmanii (1), Typha latifolia (1).

Zápisy fytocenologických snímků byly prováděny semikvantitativní odhadovou metodou podle Braun-Blanqueta [60].

Již v období schvalování projektů vodohospodářských úprav na jižní Moravě upozorňovali přírodovědci na to, že jejich realizace způsobí velké snížení druhového bohatství přírody v postižené krajině údolních niv Dyje a Moravy.

Zakova-19
Obr. 19. Kyprej vrbice (Lythrum salicaria)méně hojný druh bažinných rostlin v zátopovém území vodního díla Nové Mlýny před zatopením
Fig. 19. Lythrum salicaria – less abundant plant species of marshes in floodded area of the Nové Mlýny Water Reservoirs before flooding these wetlands

Poříční nivy kolem dolního toku řeky Dyje byly ještě před 40 lety prostoupeny stovkami drobných vod, které zde vytvořila meandrující a pravidelně se rozlévající řeka. V těchto vodách a v těsné návaz­nosti na ně vznikala specifická společenstva organismů, výjimečná svou druhovou rozmanitostí. Navíc tato krajina, charakteristická svými lužními lesy, loukami a mokřady, měla nejen vysokou ekologickou, ale i estetickou hodnotu. Vodohospodářské zásahy, spojené s regulací dolního toku Dyje (v 60. a 70. letech), výstavbou Novomlýnských nádrží (v 70. a 80. letech), rozoráním téměř poloviny z celkové rozlohy luk, vykácením asi 1 300 ha lužního lesa a vysoušením půdy, znamenaly tvrdý zásah do stávajících vyvážených společenstev. Kvantitativní snížení celkového počtu těchto vod však není zdaleka tak citelné, jako úplný zánik (Pansee, Podkovy, Sajlovka, Sand) nebo výrazná degradace některých výjimečných mokřadů (Květné jezero, Kutnar). Zmizely tak lokality charakteristické výskytem vzácných druhů fauny i flóry a zbylé lokality byly navíc zřetelně poškozeny postupující eutrofizací a znečišťováním vod. Odstranění přirozených každoročních záplav se pak na biologické diverzitě území projevilo nejsilněji. Zánik většiny periodických tůní s jejich typickou a neopakovatelnou flórou a zejména faunou postihlo druhové bohatství a specifiku této krajiny nejvíce. Kromě pozitivního vlivu přivádění vody z Dyje do lužního lesa pod nádržemi u Nových Mlýnů, který v důsledku této stavby přišel o každoroční přirozené záplavy, dochází každým rokem též k masivnímu zavlékání vodního květu sinic do velkého počtu lesních tůní a ohrožení původních společenstev [51].

 

Zakova-20
Obr. 20. Bledule letní (Leucojum aestivum), velmi vzácný druh, který se v České republice vyskytoval pouze na jižní Moravě na bažinatých loukách; byla přesazována dobrovolníky na jiné stanoviště před zatopením (fotografie: J. Haluzíková, Veronica č. 3–4, 1988)
Fig. 20. Leucojum aestivum – endangered species of marsh plants, occurring in the CR only in South Moravian wetlands; it was transplanted by volunteers to the another suitable site before flooding these wetlands (photo: J. Haluzíková, Veronica No. 3–4, 1988)

Ekologové se snažili zachránit některé vzácné druhy rostlin jejich přesazením na vhodná místa mimo zátopu. Ve snaze o zachování genetického materiálu z podmínek aluvia byly přeneseny do nové lokality Betlém rostliny těchto druhů: kosatec dvojbarevný (Iris variegata), leknín bílý (Nymphaea alba), stulík žlutý (Nuphar lutea), řezan pilolistý (Stratiotes aloides) [61]. Po dobu deseti let před napuštěním dolní nádrže probíhalo přesazování velmi vzácné bledule letní Leucojum aestivum (obr. 20), která se v České republice vyskytovala pouze na jižní Moravě na bažinatých loukách a byla zařazena v Červeném seznamu kriticky ohrožených rostlin ČSR. Díky snaze mnoha dobrovolníků z řad ochránců přírody bylo ze zátopového území zachráněno přes 100 tisíc trsů této bledule a mnoho dalších rostlin – ladoňka vídeňská, kosatec sibiřský aj. [62].

Závěry

Projekt Zatopené kulturní a přírodní dědictví jižní Moravy přinesl cenné poznatky o změnách výskytu společenstev vodních a bažinných rostlin řeky Svratky po vybudování Brněnské přehrady a řeky Dyje po vybudování Vranovské přehrady a vodního díla Nové Mlýny.

Změny množství řas a sinic ve vodě (fytoplanktonu) řeky Svratky pod Brněnskou přehradou jsou podmíněny procesy, probíhajícími v nádrži, režimem vypouštění vody, popř. opatřeními, prováděnými v nádrži pro zlepšení jakosti vody (zamezení hromadného výskytu sinicového vodního květu). V zátopové oblasti Brněnské přehrady byl popsán výskyt více než 50 druhů vodních a bažinných rostlin, které zmizely pod hladinou nádrže. Vyskytoval se zde značný počet ohrožených druhů, které se uvádějí v Červeném seznamu cévnatých rostlin České republiky [53].

Vranovská přehrada, hluboká nádrž korytovitého tvaru, zachycuje téměř úplně přinášený i vyprodukovaný fytoplankton (působí jako účinný lapač fytoplanktonu). Po napuštění Vranovské přehrady se v jejím zátopovém území kromě řas a sinic ve vodě (fytoplanktonu) nezachovala v podstatě žádná společenstva vyšších vodních a bažinných rostlin. Celkem bylo v zátopové oblasti Vranovské přehrady před zatopením popsáno kolem 80 druhů vodních a bažinných rostlin, téměř polovina z nich byly ohrožené druhy.

V Novomlýnských nádržích se po jejich napuštění vytvořilo bohaté planktonní společenstvo silně úživných (eutrofních) vod, tvořené větším počtem druhů než v Dyji na přítoku a v zaniklých přirozených tůních, jde však o běžné druhy eutrofních vod. Fytoplankton, namnožený v nádržích, ve vegetačním období má negativní vliv na vlastní nádrže i řeku Dyji pod nimi. V zátopové oblasti všech tří Novomlýnských nádrží byl před jejich napuštěním zaznamenán výskyt přes 23 druhů vodních rostlin, z nich 12 druhů ohrožených a 41 druhů bažinných rostlin, z toho 8 druhů ohrožených [28, 43].

Naše bádání ukázalo, že v zátopových oblastech všech tří hodnocených nádrží byla výrazně ovlivněna řasová společenstva a zmizela hodnotná společenstva vyšších vodních a bažinných rostlin, tvořená velkým počtem ohrožených druhů – od kriticky ohrožených až po druhy vyžadující zvýšenou ochranu podle Červeného seznamu cévnatých rostlin České republiky [53].

Shromážděné údaje umožňují hodnotit dopady vybudování vodních děl na přírodní prostředí a poskytnout tím podklady pro posuzování dalších projektovaných nádrží u nás i ve světě.

Poděkování

Děkuji Ing. Pavlu Sedláčkovi, Mgr. Rodanu Gerišovi a doc. RNDr. Janu Kaštovskému, Ph.D., za poskytnutí fotografií řas a Mgr. Kateřině Sovové, Ph.D., za úpravy grafů. Dále děkuji prof. RNDr. Milanu Chytrému, Ph.D., a dalším pracovníkům Ústavu botaniky a zoologie Masarykovy university v Brně za poskytnutí staré botanické literatury. Článek vznikl za podpory projektu Programu aplikovaného výzkumu a vývoje národní a kulturní identity (NAKI) Ministerstva kultury ČR (DF13P01OVV012).

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Historie výstavby vodních nádrží

Při zamyšlení nad vývojem vodního hospodářství a změnami přírodního prostředí v povodí sledovaných vodních děl je zjevné, že k nejzásadnějším změnám došlo na plochách přímo zatopených přehradní vodou, nicméně vliv vodohospodářských děl je významně rozsáhlejší. Nádrže významně ovlivnily vodní režim celé krajiny, jsou na ně navázaná další vodní díla, jako jsou soustavné regulace toku, nebo rozsáhlé závlahové soustavy. Pokud se jedná o tři nádrže, na které jsme se soustředili, zřejmě jsme si nemohli vybrat lépe. Vranovská přehrada byla postavená na řece Dyji v roce 1934 a jedná se o 46. vodní nádrž postavenou v České republice. Můžeme ji tedy směle řadit mezi doyeny našich přehrad. Brněnská přehrada byla pod dívčím jménem Kníničská přehrada postavena v roce 1940 a jednalo se už o 54. nádrž na našem území. Vznikla na samém počátku přehradního boomu, kdy po více jak půl století byla téměř každý rok dokončena jedna přehrada. A když se nějaký rok náhodou vynechal, vznikly v dalším roce nádrže dvě nebo tři. Rekordní byl pak rok 1959, kdy bylo v jednom roce dokončeno hned šest nádrží. Poslední dolní nádrž Nové Mlýny byla naopak dokončena až v roce 1988 jako 142. v pořadí. Po ní už bylo v české republice dokončeno jen devět nádrží. Stojí tedy na samém konci rozmachu budování přehrad a můžeme ji řadit mezi jednu z nejmladších. Jako zajímavost můžeme ještě uvést, že blízko nad Novomlýnskými nádržemi se do Dyje vlévá řeka Jevišovka, na které leží nádrž Jevišovice postavená již v roce 1897 jako 21. v pořadí. Před ní byly stavěny pouze rybníky, jedná se sice o tak monumentální stavby jako např. rybník Svět nebo Rožmberk, ale za první skutečnou údolní nádrž jsou považovány právě Jevišovice. Symbolicky se nám tak na Jižní Moravě uzavírá historický kruh vodního hospodářství [1].

Důvodem k výstavbě Vranovské přehrady byla zejména častá záplavová aktivita řeky Dyje a také využití toku k výrobě elektrické energie. První myšlenka na postavení Vranovské přehrady se zrodila již před první světovou válkou. Syn vranovského stavitele Schmidta, student architektury na technice ve Švýcarsku, podal o prázdninách v roce 1903 se skupinou spolužáků návrh na výstavbu přehrady u Vranova nad Dyjí. Projekt na využití vodní síly řeky Dyje projednala společnost Podyjské závody (Thayawerke) v roce 1912, v té době však na tak odvážné dílo nebyly peníze. Až po vzniku Československa se po dohodě s Podyjskými závody stal investorem stát a Země Moravskoslezská za přispění akciové společnosti Západomoravské elektrárny. Realizací stavby byly pověřeny tři akciové společnosti: Českomoravská stavební společnost, společnost Lanna z Prahy a brněnská společnost Pittel und Brausewater. Na stavbě pracovalo dva a půl tisíce lidí a hráz byla podle projektu, který se v průběhu realizace doplňoval o nové poznatky získané při stavbách velkých přehrad v zahraničí, dokončena za tři a půl roku. Po dokončení se přehrada stala největší vodní stavbou v tehdejší ČSR. Přehrada není jen špičkovým inženýrským stavebním dílem své doby, které slouží svému účelu déle než 80 let. Její stavbou vzniklo velké, či přesněji dlouhé jezero, které se klikatí na délce téměř 30 kilometrů bývalým kaňonem Dyje od Podhradí až k Vranovu. I když je těleso přehrady zaklesnuto na obou stranách do skalního masivu, nejde o přehradu klenbovou, ale gravitační, která zadržuje vody Dyje vlastní vahou. Materiál na stavbu se dopravoval po úzkokolejné dráze, jejíž stopy lze dodnes vysledovat. Je zajímavé vědět, že hráz podléhá pohybům v důsledku tlaku vody, ale také vlivem slunečního svitu na vzdušnou část tělesa. Tyto řádově milimetrové odchylky měří tzv. hrázové kyvadlo umístěné uvnitř hráze. Zaplavením území došlo k zatopení obce Bítov, která byla přestěhována do zcela nově vybudovaného nového Bítova, na kopci poblíž hradu Bítov. Obyvatelům původní obce byly ztráty majetku kompenzovány a nová obec jim nabídla novodobé vymoženosti, např. tekoucí vodu, což přispělo k celkově pozitivnímu vnímání ztráty domovů.

Vesely-1
Obr. 1. Ještě dlouho po napuštění Vranovské přehrady proplouvaly výletní lodě kolem věží dvou zatopených kostelů

Brněnská přehrada je také nazývaná vodní nádrž (dílo) Brno, dříve též Kníničská přehrada, místní obyvatelé ji však nařeknou jinak než „prygl“, což je slovo brněnského hantecu, který je pro zbytek obyvatel české republiky zcela nesrozumitelný. Myšlenka na stavbu přehrady na Svratce se objevuje od počátku 20. století, ale k její realizaci došlo až v letech 1935 až 1970 v období německé okupace. Při silnici u hráze přehrady stojí malý památník s pamětní deskou věnovanou zdejšímu hráznému Františku Šikulovi, který díky své obětavosti a odvaze znemožnil destrukci nádrže, kterou naopak chtěla na konci okupace provést ustupující německá armáda. Dílo vzniklo na základě projektu skupiny vedené prof. Janem Bažantem, který byl ještě přepracován pracovníky Vysoké školy technické v Brně. Původním účelem díla bylo zajištění dostatku vody pro rozvíjející se město Brno. Stavební práce byly zadány pražské firmě Kapsa a Müler, technologii pro vodní dílo zajišťovaly Strojírny Vítkovice a Blansko, vybavení elektrárny dodala firma F. Křížík. Dodnes můžeme nedaleko přehrady vidět malou pyramidu z betonových kvádrů, nejedná se o nic jiného, než vzorky betonu použitého na stavbu přehradní zdi.

Přehrada vznikla zatopením území mezi Brnem a Veverskou Bítýškou a zaplavuje území o délce necelých 10 km. Dlouhou dobu si nádrž udržela zejména vodárenský účel a byla zásobárnou pitné vody, v dnešní době je již účel pouze energetický a rekreační. Kolísající průtok pod přehradou, který je způsoben špičkovým režimem malé vodní elektrárny, vyrovnává malá nádrž v Komíně, jejíž vzdutí sahá téměř k patě přehrady a která je spíše známá jako Komínský jez.

Při stavbě došlo k zatopení obce Kníničky, které byly přestěhovány a v roce 1957 připojeny k Brnu. Jejím obyvatelům přidělil stát blízké náhradní pozemky ve vzdálenosti do jednoho kilometru od původní obce, kde vznikla nová obec Kníničky. Obyvatelé vnímali stavbu nádrže a nucené vystěhování bez negativních emocí, ztráty jim byly přiměřeně kompenzovány. Ačkoli, jakmile opadne voda, táhne je to podle slov pamětníka p. J. Ondry ještě stále „domů“.

Již od konce druhé světové války je na přehradě provozována lodní doprava. První dvě plavidla – Morava a Brno – zahájily plavbu v roce 1946. V současnosti provozuje plavbu Dopravní podnik města Brna. S lodní dopravou je spojena také rekreace. Právě zvýšený zájem o rekreační využití souběžně s obrovským přísunem živin z povodí zapříčinil zhoršení kvality vody v nádrži. Se stoupajícím znečištěním se začal ve vodě intenzivně vyskytovat nežádoucí sinicový vodní květ, který na dlouhou dobu zkomplikoval plnohodnotné rekreační využívání nádrže. V posledních letech se díky soustředěnému úsilí odborníků daří tento negativní trend zvrátit.

Vodní dílo Nové Mlýny leží na soutoku tří řek. Zatímco Jihlava si soutok se Svratkou ještě uchovala, soutok Svratky s Dyjí zanikl pod hladinou nádrží. Dílo je tvořeno soustavou tří nadrží jdoucích za sebou, ležících na jihu Moravy pod Pavlovskými vrchy. Poměr počtu obyvatel Moravy a velikosti tohoto vodního díla je přibližně stejný jako počet obyvatel Číny a mamutí přehrady Tři soutěsky. Horní nádrž je nazývána Mušovská, je rozlohou nejmenší ze tří novomlýnských nádrží a má maximální hloubku 4 m. Na jejím břehu se nachází známá obec Pasohlávky či Brod nad Dyjí. Vznikla společně se střední nádrží v rámci I. etapy vodního díla Nové Mlýny. Střední nádrž se jmenuje Věstonická, její rozloha je zhruba dvojnásobná než plocha horní, ale je také poměrně mělká, největší hloubka je kolem 5 m. Realizace nádrže si vyžádala vykácení a zatopení velké části lužního lesa a obce Mušov, z níž zůstal pouze ostrov s kostelíkem sv. Linharta. Střední nádrž byla již od počátku výstavby přednostně vyhrazena pro účely ochrany přírody. V roce 2005 byla vyhlášena ptačí oblastí soustavy Natura 2000. Je nejvýznamnějším hnízdištěm rybáka obecného, zrzohlávky rudozobé a racka chechtavého, zároveň je i jediným pravidelným hnízdištěm racka černohlavého, racka bělohlavého a racka bouřního. Nádrž představuje největší pravidelné zimoviště morčáka bílého, husy polní, husy běločelé a orla mořského. Kdo někdy viděl zvedat se v ranním oparu zimního dne nekonečná hejna ptáků z vodní hladiny, nikdy tento zážitek nezapomene. Pro zvýšení plochy vegetace bylo ve střední nádrži vybudováno několik umělých ostrovů. Třetí z nádrží nazývaná dolní nebo Novomlýnská je ze všech tří největší a nejhlubší, cca 8 m. Do střední nádrže ústí řeky Jihlava a Svratka. Po obvodu celého vodního díla byla vybudována také řada bočních hrází pro omezení plochy nádrží. Území za těmito bočními hrázemi je odvodněno příkopy a voda je z nich čerpána zpět do nádrží. Čerpací stanice musí do nádrží přečerpávat také vodu z drobných přítoků, které hrázový systém přerušil. Kapacita čerpadel tak musí odpovídat objemu víceletých povodní. Zhotovitelem projektu všech nádrží byl Hydroprojekt Brno, dodavatelem stavebních prací byl Ingstav Brno. Nádrže byly postaveny v 70. až 80. letech 20. století. Hlavním oficiálním účelem stavby bylo zamezení každoročním záplavám a zvýšení intenzity zemědělské výroby vybudováním systému zavlažovacích kanálů. Výstavbu nádrží doprovázely intenzivní diskuse ekologů, vodohospodářů a politiků, zpochybňující jejich účel a význam. Pod hladinou vodního díla Nové Mlýny zmizelo území o ploše 32 km² a s ním historicky i přírodovědně unikátní území, zahrnující rozsáhlou oblast lužních lesů a obec Mušov. Vystěhování obyvatel Mušova a jejich začlenění do obce Pasohlávky neproběhlo zcela bez emocí, s odstupem času je zlé zapomenuto a obyvatelé žijí novým životem.

Vesely-2
Obr. 2. Brněnská přehrada pod hradem Veveří

Pro ilustraci předkládáme dva texty, které pochází z doby budování vodního díla Nové Mlýny.

První pochází z pera tehdejšího náměstka ministra lesního a vodního hospodářství Ing. Josefa Vančury: „… příznivé klimatické podmínky jižní Moravy dávají vhodné předpoklady pro život člověka i pro rozvoj hospodářské činnosti. Jedním z rozhodujících prvků, ovlivňujících vývoj této oblasti, byla a je dosud voda. Vodohospodářské poměry v této oblasti však nebyly vyrovnané… odtokové poměry na jižní Moravě byly nepříznivě ovlivňovány úpravami ve středním a horním toku… škody vznikaly v zemědělství, poškozením nebo zničením úrody, zamokřením půdy, na komunikacích, objektech, v lesním hospodářství a způsobovaly celkové zhoršení životního prostředí… dílčí úpravy toků nemohly vyřešit tuto základní problematiku… proto byl dán usnesením vlády v roce 1959 impuls k návrhu komplexních vodohospodářských úprav… komplexní vodohospodářské úpravy svým zásahem do odtokových poměrů a specializací zemědělské výroby ovlivňují výrazně i společenské funkce krajiny jižní Moravy… vytváří model pro komplexní řešení oblasti v podmínkách socialistického státu.“ Tento text byl napsán jako předmluva k publikaci Vodohospodářská výstavba Jižní Moravy [2].

Druhý text jako by zasněně hleděl na historické obrazové materiály dokumentující lužní krajinu před vodohospodářskými úpravami: „ … bývala to prvořadá specialita jižní Moravy: Dyje se Svratkou a Jihlavou na západě a Morava v jihovýchodním úvalu. Za jarních vod to dovedly být pořádné veletoky, ale v létě se už jen líně protahovaly džunglí jihomoravského luhu. Řeky v dolním toku jsou vždy majestátné, podsadité, životem poučené a vyrovnané matróny a širokými, hlubokými a někdy zlovolnými vodami. Pravý opak těch neposedných čiperek, hopsajících bláznivě přes oblázky a balvany v podhorských kaňonech. Takových máme u nás dost, ale matrón už mnoho není. Všechny jsme je zkanalizovali…“ Tento text napsal jako předmluvu ke své knize Sbohem, staré řeky fotograf Miloš Spurný [3]. A toto své krédo dokázal pravě Miloš Spurný nenapodobitelně zachytit na svých snímcích širých niv s rozptýlenými vrbami, lužních lesů v časném předjaří, zeleného ticha, pohádkového světa krajiny mokřadů nebo neproniknutelné divočiny „moravské Brazílie“.

První vodní stavby – mlýny a mosty

Jeden pohled je striktně technokratický, druhý bytostně emotivní. Nechávám na čtenáři, aby si vytvořil vlastní rovnováhu mezi těmito názory.

V předešlých odstavcích jsme popsali vývoj vodního hospodářství přímo v ploše vyjmenovaných nádrží, pokud se zaměříme na jejich povodí, musíme se vrátit na úplný začátek, který v naší lokalitě leží zřejmě někde na konci 12. století. Někdy se také nevyhneme nutnosti zmínit související skutečnosti z „širšího“ povodí řeky Moravy. V tomto období dochází k osídlení rozsáhlých území v povodí moravských řek, a to především v hornatějších oblastech, ale například i v dolním Podyjí. V průběhu této kolonizace byly vykáceny rozsáhlé plochy lesů na horních tocích řek, což mělo za následek změnu vodního režimu. Velké odlesnění krajiny tedy nezůstalo bez následků ani v oblasti soutoku řek Dyje, Svratky a Jihlavy. Archeologické průzkumy potvrzují zánik hustého osídlení na vyvýšeninách v inundaci i nízko položených sídlišť, zakládaných těsně nad inundací, které se díky růstu intenzity povodní staly neobyvatelné [4]. Zřejmě právě v této době začali obyvatelé dolního toku řeky Dyje, Svratky a Jihlavy přemýšlet, jak zamezit častým povodním a řeky spoutat.

První psaná zmínka o povodních pochází z roku 1244 a pojednává o vyrovnání sporů mezi Sigfridem Sirotkem a velehradským klášterem. Oznamuje se zde, že Sigfrid Sirotek vystavěl na svém majetku v Bulharech mlýn, který vzdouváním vody v době záplav působí škody na polích, loukách a lesích vesnice Přítluky, majetku kláštera velehradského [4]. Tento zápis nás informuje nejen o tom, že ve 13. století byly záplavy na Dyji zřejmě běžné, ale také o tom, že nejpozději v této době vznikaly první vodní stavby na sledovaných vodních tocích. Jejich počet se postupně zvětšoval a v pozdějších záznamech se hovoří již o deseti mlýnech a k nim příslušným vzdouvacím stavbám. Jednalo se o mlýny v Novosedlech, Drnholci, Mušově, Dolních Věstonicích a Nových Mlýnech, dále o Panenský mlýn mezi Novými Mlýny a Nejdkem a o mlýny v Nejdku, Ladné, Břeclavi a Ramšpurku [4].

Mlýny obecně patří k jedněm z nejstarších vodních staveb. Energie vody byla po lidské a zvířecí jednou z prvních, kterou dokázal člověk použít a úspěšně přeměnit v mechanickou práci. Díky specifickým hydrologickým poměrům byl vodní pohon o malých výkonech na Moravě (i v Čechách) velmi rozšířen. Archeologické nálezy ukazují, že již v neolitické době používal člověk zařízení na mačkání zrn. Od 2. století před naším letopočtem se pro jejich pohon již využíval nový vynález vodního (kolového) mlýna. Do Evropy se ale dostal až s křížovými výpravami z Orientu. Na našem území kladou historikové vznik vodou hnaných mlýnů do 8. století. Vodní kolo ale nepohánělo jenom mlýny. Vodní energie byla využívána také pro pily, stoupy, olejny, brusírny či hamry. Velký rozvoj mlýnů a využívání vodního kola začalo za Karla IV, který vydal zákon na podporu mlynářů. Od 16. století již nebylo vlastnictví mlýnů výsadou pouze panovníka, šlechty, církve či měst, ale mlýny podle možnosti stavěli i poddaní a svobodní. Z hlediska výkonu nebylo možné postavit vodní mlýn kdekoliv, pokud byl spád nedostatečný, musel být na vodoteči zbudován jez. Typickou konstrukcí byl dřevěný jez, jeho vnitřní prostor byl vyplněn velkými balvany a jílem, aby vznikl vodotěsný blok. Dubové piloty a dubové desky příčných stěn měly životnost až 100 let. Borové nebo modřínové obložení horní částí jezu snadno poničila velká voda, za příznivých podmínek ale vydrželo až 20 let. Obdobné jezy dodnes nalezneme třeba na řece Dyji pod Vranovskou přehradou. Provoz mlýna taká vyžadoval zaručený průtok, proto bylo nutné nad mlýnem někdy zbudovat retenční nádrž. V ní se postupně shromažďovala voda, která pak byla vypouštěna v době mletí pro zajištění dostatečného průtoku.

Naše mlynářství patřilo od začátku k evropské špičce. Je nemálo technických zlepšení, která zavedli právě naši mlynáři a sekerníci. Podle jejich vzoru se také pro určitý mlecí systém staršího vzoru vžil obecný termín „české složení“. Zhruba v polovině 19. století se i v našem mlynářství objevil nový typ mlýnu s tzv. uměleckým či americkým složením. Mimo české a umělecké složení se u nás vyskytovalo ještě tzv. kašové a francouzské složení.

Vesely-3
Obr. 3. Když se Dyje na jaře rozlila do své nivy, mohlo se zdát, že zde již tehdy stála vodní nádrž

Na osudu vodních mlýnů se pravidelně podepisovaly každoroční povodně a dalším vážným nebezpečím byl oheň. Při provozu mlýnů plných dřevěného zařízení vznikalo množství moučného prachu, což tvořilo snadno vznětlivou směs. Konec vodních mlýnů ale nakonec v 19. století přivodilo rozšiřování parního stroje. Ránu z milosti jim pak uštědřilo zavedení elektrického pohonu. V roce 1925 se na našem území nacházelo ještě více než 11 tisíc mlýnů, do roku 1989 jich nepřežila ani padesátka [5].

S vodními toky jsou od nepaměti spojeny také mosty, umožňující jejich překonání a propojení břehů cestní sítí. Pozoruhodné jsou nejen mosty na velkých řekách, ale zajímavé stavby najdeme na říčkách i potocích. Příkladem může být most v Náměšti nad Oslavou. Podle kroniky „most stavěly šelmy bezprsté“, což byly mladí poddaní, kteří se raději sebepoškozovali, než by dvanáct let sloužili na vojně. Těchto laciných pracovních sil bylo asi 550. Most byl budován okolo roku 1730. Je osazen dvaceti sochami a má sedm oblouků. Barokní silniční most nalezneme také ve Žďáru nad Sázavou. Z iniciativy kláštera pod Zelenou Horou byl postaven v roce 1761. Je osazen osmi barokními plastikami, a proto se mu v době hospodářské krize přezdívalo „U osmi nezaměstnaných“. Zcela moderní je naopak lávka pro pěší ve Švýcarské zátoce Vranovské přehrady. Můžeme obdivovat úspěšné inženýrsko-technické dílo moravských projektantů citlivě umístěné do krajiny. Mostovku dlouhou 252 metrů drží visutá konstrukce podepřená 28 metrů vysokými pylony ve tvaru písmena A. Pokud se vydáme více na sever, narazíme na zajímavý renesanční most na jednom ze šesti ramen řeky Moravy v Litovli. Kromě tohoto mostu zde napočítáme dalších 170 lávek, mostů a brodů, a proto se Litovli přezdívá „Moravské Benátky“. Janský most z let 1500–1592 je dlouhý 57 metrů a tvoří ho šest oblouků. Jméno dostal podle sochy umístěné uprostřed mostu – sv. Jana Nepomuckého, patrona mostů, mlynářů i proti nebezpečí vody. V Evropě napočítáme na třicet tisíc soch Jana Nepomuckého a většina z nich je umístěna právě na mostech [5].

Zavlažovací a meliorační práce

Na konci 18. a začátku 19. století se zhoršovala povodňová situace a neudržitelný stav přinutil začít pracovat na ochraně a plánovitém pěstování lesa. Díky tomu se začala výměra lesů postupně zvětšovat a stejně postupně docházelo i ke stabilizaci vodního režimu dolního toku řek. Přesto se ještě v pamětech rolníka ze Staré Břeclavi Martina Louckého (*1840, †1918) z druhé poloviny 19. století dovídáme, že léta 1850–1880 byla považována za velmi mokrá a že pole v trati Padělky bývala až z poloviny pod vodou a na cestách a částech polí stávala voda po celý rok. Proto byla část polí ponechána na louky, ale i z těchto luk se jen málokdy podařilo sklidit seno. Ze záznamů břeclavského vrchnostenského úřadu se dovídáme, že v roce 1837 bylo na katastru obcí Břeclav, Stará Břeclav, Ladná a Lanžhot celkově zatápěno 2 567 hektarů, z toho připadlo 1 711 hektaru na lesy, 690 hektarů na louky, 148 hektarů na pastviny a 18 hektarů na pole. Inundace v celém údolí Dyje pod Břeclaví činila 15 360 hektarů. O špatné situaci svědčí i skutečnost, že když bylo z knížecí milosti darováno obci Žižkov 21 hektarů luk, obec louky vůbec nevyužívala, protože stály většinu času pod vodou, „což je smutné“, jak se uvádí v pozdějším návrhu na odvodnění této lokality [4]. Průtoky byly také značně rozkolísané a záplavy se střídaly s obdobími sucha. Zatímco za povodní se voda rozlévala do široké krajiny, nestačila podle záznamů ze suchého období let 1834 až 1836 ani všechna voda z celého řečiště na roztočení mlýnů.

Se sílícím narušováním vodního režimu začala vznikat opatření sloužící nejen k odvedení přebytečné vody v období záplav, ale také k zavlažování pozemků v suchých obdobích. Můžeme mluvit o prvních melioračních stavbách. Existují záznamy o odvodňovacích příkopech zřízených v 19. století magistrátem v Podivíně na městských loukách nebo o odvodňovacích příkopech udržovaných obyvateli Mikulčic a Moravské Nové Vsi ve prospěch zlepšení odtokových poměrů a odvedení rozlitých vod řeky Stupavy (dnešní Kyjovka). Tyto příkopy jsou vyznačeny v indikačních skicách z roku 1827. Tyto projekty samozřejmě neřešily příčinu problému a snažily se pouze napravit jejich dopady. Z tohoto pohledu stojí za zmínku projekt vídeňského inženýra J. Hobohma, který navrhoval zakládání příkopových sítí v pramenných oblastech, které by zpomalovaly odtok a zmenšovaly unášecí sílu vody [6]. Tento projekt, který jako jediný řešil zadržení vody v krajině, a můžeme ho považovat za progresivní i z našeho současného hlediska, se bohužel neprosadil. Naopak je v učebnicích zemědělství, vydávaných na počátku 19. století pojednáváno o způsobech zúrodňovaní takzvané „plané půdy“, velká pozornost byla věnována vysoušení bažin a melioracím. Přirozený vodní režim krajiny tak byl nahrazován zrychleným odvedením vody z krajiny a jejím náročným navracením pomocí závlah v době sucha. Na počátku rozsáhlých melioračních projektů stojí lichtenštejnská dominia. Jejich přínos pro rozvoj celé oblasti lze srovnat s činností Schwarzenberků na jihu Čech nebo Palffyovců na sousedním Záhoří. Lichtenštejnská panství začínají se soustavnými melioracemi po polovině 19. století, zejména však od 70. až 80. let. Toto období se shoduje se zrychlením odtoku a zvýšením eroze v souvislosti s rušením rybníků, což mohlo být také jedním z důvodů zvýšené potřeby melioračních prací. Díky cílevědomé práci byly na počátku 20. století na všech pánských loukách a v lužních lesích vybudovány systémy zavlažovacích a odvodňovacích kanálů. Záhy ale byly lichtenštejnské majetky v roce 1919 vyvlastněny, meliorační soustavy přestaly být udržovány a rychle ztrácely svoji funkci [4].

Vesely-4
Obr. 4. Jedním z jezů, který se do dnešního dne zachoval v téměř nezměněné podobě, je jez Devět mlýnů

Dalším podnětem pro meliorační práce, zejména na orné půdě, bylo poskytnutí státních a zemských podpor a ustavení zemědělsko-technického úřadu v roce 1887. Zpočátku byly meliorace na zemědělské půdě realizovány pomocí otevřených příkopů opevněných kůly a svazky klestu, brzy se ale prosadila takzvaná „anglická drenáž“, která využívala trubky z pálené hlíny. Tyto technologie značně zrychlily budování melioračních staveb, v období let 1887 až 1930 tak mohlo být na Moravě provedeno každoročně tisíce hektarů odvodnění a desítky až stovky hektarů závlah, které se nejvíce soustředily právě do jižní oblasti. V období let 1930 až 1937 využil podnikatel Jan Baťa plánovaný projekt hlavního závlahového kanálu k vybudování plavebního a závlahového kanálu známého dnes pod názvem „Baťův kanál“. Na tuto aktivitu však již nenavazovala tvorba nutných závlahových detailů a k dalšímu rozvoji melioračních prací dochází až po roce 1947, kdy se impulzem stalo katastrofální sucho, které postihlo rozsáhlá území na jižní Moravě. Po tomto roce bylo vybudováno tři tisíce hektarů závlah mezi Uherským Hradištěm a Hodonínem a zejména velkoplošný závlahový systém Krhovice–Hevlín, jehož výstavba byla zahájena v roce 1952. Jednalo se vesměs o náhonové závlahy, které brzy přestaly vyhovovat svému účelu, a není proto divu, že už v roce 1965 bylo nutné provést jejich rekonstrukci, která změnila koncepci závlah na podzemní tlakový rozvod závlahové vody [7]. K dalšímu rozvoji závlah dochází až s vybudováním vodního díla Nové Mlýny.

Plavba a umělé vodní toky

Baťův plavební kanál není první plavební cestou na sledovaném území. Na území Moravy potvrzují historické dokumenty, že malé lodě pluly po řece Moravě až k ústí Bečvy. Moravský zemský sněm dbal již v 16. století ve svých usneseních na to, aby lodím a vorům na řece nepřekážely jezy: „O plavení dříví na řece Moravě, když se zvodní, na tom jsme se usnesli, aby všichni, kteří stavy na řece Moravě mají, to opatřily při velké vodě, aby se volně plavati mohlo, a to jmenovitě od sv. Václava příštího pod základem 100 kop grošů, aby je k zemi dal, kdož by neopatřil, aby se plaviti dalo, jak se svrchu píše.“ Na zasedání Moravského zemského sněmu v roce 1653 se pak moravští stavové usnesli nejen na splavnění řeky Moravy, ale i na jejím propojení s řekou Odrou. Toto usnesení je možno považovat za první zmínku o vybudování průplavu Dunaj–Odra. Zvláštním druhem vodní dopravy byly pak přívozy, které sloužily k přepravě napříč vodním tokem. Ve středověku bylo právo přívozu předmětem privilegií, od poloviny 19. století byly přívozy provozovány také obcemi nebo soukromníky.

 Vesely-5

Obr. 5. Historický mlýn v Břeclavi kolem roku 1912

Závlahové a plavební kanály můžeme zařadit mezi umělé vodní toky. Tyto stavby, ke kterým můžeme přidat také vodovody a akvadukty, jsou známé již z dávné minulosti. U nás se první objevují od 14. století v Čechách. Na Moravě byl první vybudován tzv. Cvrčovický náhon vedoucí z řeky Jihlavy a sloužící k napájení Pohořelických rybníků. Mezi další významné stavby ve sledované oblasti patří Dyjsko-mlýnský náhon. Někdy je také nazýván Krhovicko-jaroslavský náhon nebo Mlýnská strouha. Patří mezi nejstarší a největší dochované mlýnské náhony v České republice. První písemné záznamy se zmiňují o tomto náhonu již v roce 1302. Jedná se o 31,6 km dlouhé vodní dílo, které odbočuje z řeky Dyje u obce Krhovice a vrací se do ní pod rakouským městem Laa an der Thaya. Stávající podobu má náhon od 30. let 19. století, kdy byl k rakouskému městu Laa an der Thaya prodloužen od obce Dyjákovice, kde původně končil.

V zájmovém území se nachází ještě jedna stavební památka, dokumentující mistrnost našich předků. Jedná se o plavební kanál Suchý–Šmelcovna u Boskovic na Drahanské vysočině. Plavební kanál překonává rozvodí říčky Bělé a říčky Punkvy. Jeho celková délka činí 8,08 km a zcela jistě se náročností výstavby vyrovná mnohem známějším šumavským plavebním kanálům. Zdá se, že je oproti nim výrazně starší, ale jeho vznik není přesně znám. Byl vystavěn v době, kdy byly v okolí středověkého města Boskovice zcela vytěženy lesy, a měl zprostředkovat dopravu dřeva ze vzdálenějších ještě zaledněných částí Boskovického panství. Je pravděpodobné, že k tomu došlo za panování šlechtického rodu Ederu ze Štiavnice, tedy kolem roku 1550. Tato skutečnost by ho zařadila k nejstarším stavbám tohoto typu u nás. Kanál, který umožňoval plavbu klád až do délky 12 m, byl naposledy v provozu ještě před rokem 1800, pak byl rozebrán dřevěný žlab v kaňonu a plavba dřeva ze Suchého do Boskovic definitivně skončila [5].

Zajímavým umělým vodním tokem, resp. spíše umělou vodní plochou, byl tzv. kačeník (nebo též kačenárna). Kačeník je v principu velká stabilní past sloužící k odchytu vodního ptactva. Jedná se o malý obdélníkový rybníček, jehož rohy jsou protaženy do tvaru úzkých, zakřivených kanálů. Nad těmito kanály byly nainstalovány sítěné chodby končící prostornou vrší, zabraňující ptákům v návratu. Kanály s pastmi musely být nejméně čtyři, protože kachny se nerady pohybují proti větru. Proto bylo nutné, aby alespoň jeden kanál byl vždy orientovaný v jeho směru. Základní podmínkou úspěšného lovu divokých kachen v kačeníku bylo jeho správné umístění v krajině, které bylo dlouho předem zvažováno, protože stavba kačenárny byla finančně nákladná.

A jak zařízení fungovalo? Lákavci, ochočené volavé kachny, přilákaly své letící divoké družky hlasitým voláním k zapadnutí na rybníček. V některých podzimních dnech přebývalo na malém kačeníku až neuvěřitelných 16 000 kachen. V době lovu byli lákavci pomocí zrní a pískání přilákáni na odchytová ramena. Protože vodní ptactvo je velmi družné, následovaly divoké kachny lákavce až do sítěné chodby. Odtamtud pak bylo snadné kachny nahnat do vrše na jejím konci, zatímco volavým kachnám bylo umožněno chodbu opustit. Dalšími pomocníky při lovu byli malí lovečtí psi rezavé barvy, kteří měli připomínat lišku. Účinnost kačeníku byla mimořádná; do čtyř na jižní Moravě bylo v 18. stol. ročně pochytáno až 25 000 kusů kachen a dalších vodních ptáků.

Pozůstatky kačeníku nalezneme u Dyje poblíž obce Ladná nebo na slovenském břehu Moravy u obce Kopčany. Ve velmi dobrém stavu se dodnes zachoval kačeník, který před 300 lety vybudovali páni Želečtí nedaleko Moravského Písku a který sloužil až do konce 2. světové války [8].

Počátky snahy o regulaci řek

Meliorační práce řešily následky, ale neodstraňovaly příčiny nepříznivé situace. Proto byly souběžně vyvíjeny snahy o soustavnou regulaci dolních toků. Tyto snahy se opakovaně objevují již od 17. století. Plány regulace byly z různých důvodů zamítány a znovu zdůvodňovány. Jedním z nejabsurdnějších zdůvodnění bylo například, že regulaci je nutné provést „již pro věc samu“. Toto zdůvodnění snad nejlépe ilustruje tehdejší snahu o „vítězství rozumu nad přírodou“. V argumentech proti regulaci se často objevuje upozornění na příliš velké břemeno pro zemskou pokladnu, ale také argument, že zrychlení odtoku v horní části úvalu by zvětšilo nebezpečí záplav na dolním toku Dyje a také, že rychle odvedená voda bude v krajině chybět. Významný byl postoj lichtenštejnských dominií, která dokládají, že regulace by byla spojena s „obrovskými oběťmi na půdě a na rozsáhlých plochách krásného lužního lesa“ a že staleté porosty dubů, jilmů a jasanů, vyrostlé ve vlhku a každoročně zaplavované, by musely nutně uschnout po tak podstatném odvodnění, jaké by regulace znamenala [6]. Je smutné a zarážející, že tyto přístupy, z dnešního pohledu velmi moderní, byly při novodobých návrzích regulací v druhé polovině 20. století výrazně opomenuty.

Vesely-6
Obr. 6. Na lichtenštejnské lesnické mapě z roku 1844 vidíme oblast mezi Novými Mlýny a Bulhary, můžeme si všimnout podkovovitého říčního ramene dnes známého jako Křivé jezero (Moravský zemský archiv)

Nejstarší regulační návrhy na jihu Moravy se datují do 17. století a byly spojeny s plánem na vybudování dunajsko-oderského průplavu. Tyto návrhy oživil v 80. letech 19. století moravský zemský rada Tomáš Noska, ale ve své době nebyly tyto plány realizovány. Na Dyji sahají první plány na regulaci do 18. století. V letech 1777 až 1796 proběhlo rozsáhlé mapování Dyje a jejích mlýnských náhonů, na které navázala debata o možnostech úprav řeky. Po realizaci některých dílčích úseků, například hraniční řeky Dyje mezi obcemi Tasovice a Nový Přerov, přišly na řadu plány komplexní úpravy toků. Jak se můžeme dočíst v oznámení místním vrchnostenským úřadům z 18. března 1830, byl vypracováním obdobného plánu pověřen Michael Schwender – architekt Provinčního stavebního ředitelství v Brně. Schwenderovy návrhy vyvolaly velkou polemiku, a tak byl v dubnu roku 1864 pověřen lichtenštejnský okrskový inženýr Josef Poppelák, aby prozkoumal a přepracoval návrh regulačního projektu. Výsledné projekty se ale v mnohém shodovaly, jejich cílem bylo zejména odvést co nejrychleji vodu z krajiny. I když v průběhu jednání vznikaly obavy, že po takové úpravě bude vody zase málo, nikdo nebral v potaz nic jiného, než zajištění vody k pohonu mlýnů [6]. Až na výjimky nikdo neuvážil, jaký má taková regulace vliv na vodní režim krajiny a zda nezapříčiní její vysoušení. Přesto, že komplexní úpravy nebyly ještě realizovány, pokračovaly úpravy toku dílčími kroky na konci 19. i začátku 20. století. Jejich negativní vliv se bohužel začal skutečně projevovat. V roce 1936 jsou v Lidových novinách uveřejněny dva články profesora Vladimíra Úlehly o melioračních pracích, které zvyšují účinky neobyčejných such v posledních letech a mají za následek ničení vegetace a začátek pouště v moravském úvalu. Podle obsahu obou článků spočívá vina v neuvážených regulacích řeky Moravy, které působí snížení hladiny spodní vody a nemožnost přirozených inundací. Jeden z článků končí: „Ať se vrátí jezy a nadzvednou hladinu spodní vody. Ať se záplavě inženýrsky zvládnuté a nastřádané umožní, aby napojila louku a zároveň ji pohnojila splavenou pouští. Pak by se mohlo vrátit, co bývalo: šťavnaté louky s trojí úrodou do roka, na kterých se k podzimu dopásala i stáda dobytka, koní a srnek. Nechť se odstraní návratem k přirozenému stavu vše, co oslabuje naši zemi v jejím, beztak těžkém zápase s pouští, s postupujícím pozemským vysýcháním.“

Na tyto myšlenky reagoval pátečník Zlín 21. 2. 1936 článkem „Závlahy budou zúrodňovat pozemky na březích Moravy – Význam závlahového a plavebního kanálu pro meliorační práce v moravském úvalu“, kde se mimo jiné píše: „I když situace není tak tragická, jak je v článcích líčena, a nedostatek vláhy není možno přisuzovati jen regulačním pracem na řece, nýbrž v první řadě abnormálně malému množství srážek, je skutečností, že regulace řeky byla dříve prováděna příliš jednostranně a mnoho tvrzení z uvedených článků bylo by ještě před dvěma roky pravdou.

Situace se však v poslední době velmi změnila, neboť odpovědní činitelé a samo ministerstvo zemědělství vzali si za úkol odstraniti vady, vzniklé regulačními pracemi, jejichž cílem bylo v první řadě odstranění nebezpečí jarních záplav odváděním povodňových vod a zabránění vzniku velkých hmotných škod na úrodě, pozemcích, lidských obydlích a komunikacích.

Vše to je již dva roky cílevědomě prováděno, ne ovšem návratem k přirozenému stavu, nýbrž ve spojení s pracemi, které mají pro celou Moravu a samozřejmě i pro celý náš stát velkou národohospodářskou cenu. Bylo totiž přikročeno k provedení skutečně melioračních projektů ve spojení se zařízením plavební cesty pro lodi.“

Je tedy zřejmé, že opět převážil technicistní pohled nápravy negativního vlivu stávajících úprav budováním úprav nových, a tak se v časopise Rybář z roku 1935 můžeme dočíst jenom povzdechnutí: „A rybáře až srdce bolí, vidí-li, že stará ramena, vznikající ze staré řeky vyrovnáváním, tj. vyhlubováním nového, rovného toku, nejsou nikde nechávána ve spojení s tokem, jako jest tomu na příklad na Labi u Kolína. Tyto staré úseky jsou na obou koncích oblouku zasypávány materiálem narýpaným v novém řečišti a rybám se tak bere možnost, aby v nich našly přirozené úkryty, pastviny a trdliště. Leč nejhorší při celé věci je, že se vlastně regulace provádí jako součást velkého regulačního a závlahového plánu. V této době nezaměstnanosti musí každý podobnou velkou stavbu vítat, ale my, rybáři, při tom slušně žádáme – vezměte zřetel nejen na to rozvážení zboží, ale také na to, že v té vodě jsou ryby, které též chtějí žít. Že zregulováním řeka nezíská na zevnějšku, je jisto. Dosud to byla taková klidná, milá řeka, která si sice také uměla vyhodit z toho svého vodního kopejtka, ale jakmile z ní udělají rovný tok, bude to již jenom moravský zemský kanál.“

Komplexní vodohospodářské úpravy

Komplexní vodohospodářské úpravy byly na jižní Moravě realizovány v 70. a 80. letech 20. století. Provedené úpravy v podstatě reprezentují stav, který můžeme na dolní Dyji, Svratce a Jihlavě nalézt dodnes. Pokud se podíváme na mapu znázorňující území údolní nivy dolního toku řek, vidíme řeky s široce vyvinutou údolní nivou. Vymezení je dáno hranicí říční terasy, tedy územím, které můžeme definovat jako historicky maximální rozsah údolní nivy. Obce jsou v této lokalitě umístěny tak, že zástavba se udržela za hranicí nebo těsně na hranici této říční terasy, tedy mimo potencionální dosah rozlivu povodní. Výjimku tvoří město Břeclav, které svou zástavbou zatarasilo téměř celou levobřežní a část pravobřežní nivy řeky Dyje. Tato lokalizace města byla historicky umožněna částečně přirozeným a částečně lidskou činností posíleným odklonem povodňových průtoků směrem na pravý břeh Dyje, kde významná část povodňových průtoků obtékala Břeclav pravobřežní nivou. Je zřejmé, že i dnes se protipovodňová opatření v oblasti váží zejména k městu Břeclav. Cíle bylo dosaženo jak regulačními úpravami řek, tak retencí vody v poldrech a průtočných inundacích. V úseku pod vodním dílem Nové Mlýny je povodeň nejdříve odkloněna přes sto osmdesát metrů dlouhý boční přepad do prostoru levobřežní inundace pod jezem Břeclav, odtud pokračuje přes Horní les a zpět do Dyje se vrací až pod Břeclaví [7]. Pokud toto odlehčení nestačí, začíná se plnit Přítlucký poldr na levém břehu. Z něho voda pokračuje průtočnou levobřežní inundací a je plánováno její převedení kolem Břeclavi, tzv. severním obtokem. Těsně před Břeclaví je možné část průtoků z hlavního koryta přesměrovat do odlehčovacího ramene směrem na Poštornou. Všechny povodňové vody se tak setkají až pod městem Břeclav a ve městě nezpůsobí škodu. Vodohospodářské úpravy tak v podstatě napodobily přirozený průběh povodně v historické říční krajině. Když srovnáme současné zátopové území s rozsahem říční terasy, zdá se, že rozsah zatápěné nivy zůstal téměř beze změny. Jak bylo řečeno, vodohospodářské úpravy dokonce respektují převod části povodňových průtoků levobřežní inundací. Pokud se ale podíváme na četnost zatápění nivy, zjistíme, že levobřežní údolní niva oddělená od hlavního toku ochrannými hrázemi je zaplavována až od průtoku Q15 a pravobřežní dokonce od průtoků Q100. Tato situace se projevuje negativně nejen na zdraví krajiny údolní nivy, ale potencionálně ohrožuje i vlastní protipovodňovou ochranu. Údolní niva přestává být vnímána jako zátopová oblast a začínají do ní pronikat stavební aktivity. V lesních a lučních komplexech zaniká síť kanálů zajišťujících plynulý odvod povodňové vody a je velmi těžké odhadnout chování vody v inundaci během i po odeznění povodňových průtoků. Je zřejmé, že pro správnou biologickou ale i vodohospodářskou a protipovodňovou funkci údolní nivy je nutné v územním i vodohospodářském plánování chápat nivu jako neoddělitelnou součást říčního systému a naopak se snažit vracet údolní nivě dynamický vodní režim periodických záplav. Inundační území tak budou lépe „připravena“ i na katastrofické povodně, které nás bohužel potkávají stále častěji.

V tomto směru se neobejdeme bez poznatku hydrologie – vědy, která se systematicky zabývá poznáním zákonů výskytu a oběhu vody v přírodě. Bouřlivý rozvoj hydrologie nastal již v 18. a 19. století. Výčet historie vodního hospodářství by nebyl úplný, pokud bychom nepřipomněli, že první srážkoměrná stanice byla instalována již v roce 1803 v Brně, čímž o jeden rok předběhla srážkoměr v Praze na Starém Městě.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Souhrn

Stále vzrůstající počet povodní na dolních tocích Dyje a Svratky vyvolával potřebu úprav jejich toků. Ve 20. stol. se jevila proto potřeba výstavby přehrad. Krajina umožňovala jejich výstavbu nedaleko Vranova na Dyji a Kníniček na Svratce. Zdejší situaci ale nejvíce ovlivnila poválečná elektrifikace země. Zákon č. 438/1919 o státní podpoře při zahájení soustavné elektrizace z 22. července 1919 přinesl vedle potřebné elektrifikace zánik obcí Bítova a Kníniček, na jejichž katastrech měly být přehrady s elektrárnami postaveny. Současně se stavbou Vranovské přehrady měla být vybudována nová „vzorová“ obec Bítov. Celá obec zcela zmizela ve vodách přehrady mezi únorem 1934 a dubnem 1935.

V roce 1936 začala výstavba Brněnské přehrady. V té době čítaly Kníničky 108 domů, ve kterých žilo 530 lidí. K dobudování přehrady došlo v roce 1940. Také v tomto případě bylo rozhodnuto o výstavbě nové obce.

Protože obě přehrady nedokázaly povodním zabránit, bylo v 60. letech 20. stol. rozhodnuto o výstavbě dalšího vodního díla Nové Mlýny, které mělo vyloučit záplavy na dolním toku Dyje a zajistit závlahy na výměře 35 až 40 tis. ha zemědělské půdy. Stavba byla rozdělena na dvě etapy a při výstavbě zdrže první stavby bylo počítáno se zlikvidováním celé obce Mušov. V případě Mušova byla obyvatelům nabídnuta možnost výstavby v sousedních Pasohlávkách, Pohořelicích a Mikulově. Městečko zaniklo v letech 1977–1980.

Úvod

Po změnách, které postihly monarchii v polovině 19. století, se vývoj ve všech třech lokalitách odvíjel v podstatě stejně. Nejdůležitější změnou byl zánik patrimoniální správy, vykoupení z roboty a vznik samosprávných obecních úřadů, do nichž si svobodní občané volili zastupitele, kteří řídili společné zájmy svých obcí. Po období relativního klidu po skončení prusko-rakouské války všechny tři obce byly postiženy válečnými událostmi z tzv. Velké Války (1914–1918) ukončené rozpadem monarchie a vznikem Československé republiky. Na rozdíl od Mušova, který byl osídlen převážně německy mluvícím a monarchisticky cítícím obyvatelstvem, konec války, rozpad Rakousko-uherska a vznik Československé republiky lidé v Bítově a Kníničkách vítali.

Poválečný rozvoj republiky přinášel do obcí nové možnosti obživy. Obyvatelé všech tří obcí se zabývali jako hlavním zdrojem obživy zemědělstvím, i když například v Bítově hrálo větší roli pěstování dobytka, neboť zde díky přírodním poměrům vládl nedostatek vhodné půdy pro rostlinnou výrobu na rozdíl od poměrů v Kníničkách a hlavně v Mušově, kde pěstování obilí a řepy mělo větší význam než chov dobytka. V případě Bítova se začal rozvíjet i turistický ruch, neboť kouzelná krajina v okolí městečka lákala bohatší vrstvy tehdejší společnosti k letní rekreaci, která dávala místním obyvatelům příležitost k uplatnění svých zemědělských produktů při zásobování a ubytování rekreantů. V případě Kníniček zase kladně působila možnost obživy při zásobování Brna a poskytování pracovních příležitostí v brněnských továrnách. Všechny tři katastry však trpěly stále četnějšími povodněmi snad s výjimkou zimy po zbytek celého roku [1–5]. Ty nakonec ve všech třech případech sehrály jednu z hlavní rolí při jejich zániku.

Kordiovsky-1
Obr. 1. Rezoluce Předsednictva ministerské rady na podporu staveb údolních přehrad na Dyji a Svratce v roce 1926 (NA Praha, MVP, kar. 190)
Fig. 1. Resolution of the Presidency of the Council of Ministers on the support of the Dyje and Svratka Dams in 1926

Výstavba přehrad

Osud Bítova a Kníniček nejvíce ovlivnila poválečná elektrifikace země. Zákon č. 438/1919 o státní podpoře při zahájení soustavné elektrizace, který byl vyhlášen 22. července 1919, znamenal významný krok v elektrifikaci celé země. Jeho provádění přineslo zánik obcí, na jejichž katastrech měly být postaveny přehrady s elektrárnami, při čemž obě lokality a část jejich katastrů měly zmizet pod vodní hladinou. Co se Bítova týče, začalo se uvažovat o výstavbě přehrady na řece Dyji již před první světovou válkou [6]. Válka a období poválečné rekonstrukce nově vzniklé republiky tyto úvahy na čas zastavily. Na pořad dne se plány na výstavbu opět obnovily pod tlakem zvýšené povodňové situace v celém dolním dyjském a svrateckém povodí (obr. 1).

ZME získaly koncesi na stavbu přehrady na Dyji nedaleko Bítova v roce 1921. Městečku byla už v roce 1912 vydána stavební uzávěra [7]. Zákaz staveb byl Moravským zemským výborem obnoven 9. 2. 1924. Současně se stavbou přehrady měla být vybudována nová „vzorová“ obec Bítov, pro kterou po složitých jednáních s majitelem pozemků bítovského velkostatku Jiřím Haas-Haasenfelsem a okolními obcemi byla vybrána poloha „Vranč“. Moravský zemský výbor o vyvlastnění potřebných pozemků patřících velkostatku rozhodl 10. 4. 1926 [7–11].

Stavební práce byly zahájeny v prvém květnovém týdnu 1932 a první občan se do nové obce nastěhoval 3. 1. 1933. Celá obec zcela zmizela ve vodách přehrady mezi únorem 1934 a dubnem 1935 [12].

První úvahy o výstavbě přehrady na řece Svratce nad Brnem se objevily již v roce 1872. V roce 1911 bylo provedeno zaměření uvažované zátopové oblasti a v r. 1924 byl vypracován první projekt výstavby přehrady [13]. Vedle zabránění ničivým povodním se objevuje velmi důležitý problém zásobování města Brna pitnou a užitkovou vodou. Pro novou obec Kníničky bylo vybráno místo na zbytkových statcích katastrů Bystrce, Prštic, Ostrovačic a Říčan [14, 15]. V roce 1936 začala výstavba přehrady. V té době čítala obec 108 domů, ve kterých žilo 530 lidí [16]. K dobudování přehrady došlo v roce 1940 (obr. 2).

Staré městečko Mušov leželo v jihomoravské oblasti osídlené převážně německým obyvatelstvem. Při posledním předválečném sčítání lidu v roce 1930 zde bylo napočítáno 667 Němců a 38 Čechů [17].

Povodně ve druhé půlce 19. a ve 20. století se zde stávaly stále častějšími. Řešení záplav na řece Dyji bylo předmětem různých úvah již v 19. století, avšak naráželo na nechuť majitelů pozemků na čele s lichtenštejnskou správou vzdát se zemědělské půdy nebo lesních porostů. Stále se zvyšující četnost a velikost záplav po scelování půdy a jejím nevhodném obhospodařování JZD ve druhé polovině 20. století Vranovská a Brněnská přehrada povodním zabránit nedokázaly. Proto na základě jednání tehdejších krajských stranických a státních orgánů v roce 1960 v rámci vypracování komplexního plánu vodohospodářské investiční výstavby v kraji měla být situace řešena výstavbou nádrže u Nových Mlýnů. Vyřešení odtokových poměrů na jižní Moravě bylo uloženo usnesením vlády č. 826/1959, na jehož podkladě byla zpracována Výhledová studie úprav řeky Moravy a Dyje v oblasti jižní Moravy z r. 1962. Po celá 60. léta pak probíhala různá jednání, která vedla k projektovému řešení vodních nádrží, známých jako vodní dílo Nové Mlýny, pod jehož hladinou mělo zmizet starodávné městečko Mušov [18] (obr. 3).

Projektové řešení vypracovala brněnská pobočka Hydroprojektu v roce 1965. Toto řešení bylo schváleno Ministerstvem zemědělství, lesního a vodního hospodářství 18. 9. 1969, které doporučilo rozdělit celé vodní dílo na dvě etapy. V první etapě měla být zřízena první a druhá zdrž s příslušnými stavbami, v níž měl být zlikvidován i Mušov, a v druhé etapě měla být zhotovena zdrž třetí u Nových Mlýnů. První etapa byla plánována na léta 1974–1979. Přímým investorem mělo být Povodí Moravy v Brně, generální dodavatel stavební části Ingstav, n. p. Brno, technologické části ČKD Blansko a Sigma, n. p. Lutín. ONV Břeclav a ONV Znojmo na to vydaly v r. 1966 celkem devět dílčích územních rozhodnutí [19].

Kordiovsky-2
Obr. 2. Informace Moravského zemského výboru o nutnosti výstavby přehrady u Kníniček v roce 1926 (NA Praha, MVP, kar. 190)
Fig. 2. Information from the Moravian Regional Committee on the need to build a dam at Kníničky in 1926

Ve zdůvodnění stavby bylo uvedeno, že účelem nádrží je snížení kulminace povodní na Dyji, vyloučení záplav pod přehradou a zajištění závlah na výměře 35 až 40 tis. ha zemědělské půdy včetně nadlepšení průtokových poměrů v řece Dyji. Mimo jiné měla být přehradou omezena i pravidelná komáří kalamita v celém dyjském údolí.

Při výstavbě druhé zdrže první stavby bylo počítáno se zlikvidováním celé obce Mušov se 113 rodinnými domy o 152 bytech. Na rozdíl od výstavby nového Bítova a nových Kníniček v případě Mušova nebylo uvažováno o výstavbě nové vesnice. Obyvatelům byla nabídnuta možnost usazení v sousedních Pasohlávkách, Pohořelicích a Mikulově [20]. Při projektování první nádrže bylo uvažováno i o jejím rekreačním využití. To časem dalo vzniknout rozsáhlému rekreačnímu středisku a autokempu s názvem Merkur Pasohlávky s hřišti a možností koupání a vodních sportů v rekreačním zařízení Laguna Pasohlávky [21].

Kordiovsky-3
Obr. 3. Autokemp Rekreačního střediska Merkur Pasohlávky (2016)
Fig. 3. Holiday Resort Merkur Pasohlávky car camping (2016)

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Souhrn

Příspěvek se zabývá dopady budování vodních nádrží na změny využití krajiny v zátopových oblastech a v zázemí tří jihomoravských nádrží – Nové Mlýny, Vranov a Brno. Pro sledování vývoje využití krajiny byly použity dostupné staré topografické mapy: druhé rakouské vojenské mapování 1 : 28 800 (1836–1841), třetí rakouské vojenské mapování 1 : 25 000 (1876), československé reambulované mapy 1 : 25 000 (1933–1945), mapy z mapování Protektorátu Čechy a Morava (Messtischblätter) 1 : 25 000 (1943), vojenské topografické mapování Československa 1 : 25 000 (1953–1955), vojenské topografické mapování Československa 1 : 25 000 (1990–1991) základní mapy ČR 1 : 10 000 (2014). Sledováno bylo devět základních kategorií využití krajiny: orná půda, trvalý travní porost, zahrada a sad, vinice a chmelnice, les, vodní plocha, zastavěná plocha, rekreační plocha, ostatní plocha. Změny využití krajiny se odehrávaly nejen ve vlastních zátopových oblastech, ale i v jejich širším zázemí (do 1 km). U všech tří vodních nádrží a v jejich zázemí byl ve zkoumaném období významný pokles podílu ploch trvalých travních porostů, byly zaznamenány i výrazné úbytky orné půdy, v případě Nových Mlýnů taktéž lesních ploch. V těsném zázemí vodních nádrží Vranov a Brno se po zprovozněních vodních děl rozvíjely významně především rekreační plochy. Dlouhodobý vývoj využití krajiny a jejich změn v zázemí vodního díla a v samotném zátopovém území byl dále hodnocen i s ohledem na míru ohroženosti pozemků vodní erozí na zemědělsky využívané půdě, a to před a po vybudování vodního díla Nové Mlýny.

Úvod

Sledování dlouhodobého využití krajiny má význam pro pochopení aktuálních i historických vazeb a vztahů v krajině. Při budování vodních nádrží je možné sledovat dva základní fenomény v krajině, zánik krajinné struktury v zatopeném území a vývoj využití krajiny v zázemí vodních děl po jejich vybudování. Jedním ze základních předpokladů pro hodnocení dlouhodobého využití krajiny a vývoje vodních ploch je studium starých topografických map [1]. Mapy středního měřítka umožňují získat základní přehled o způsobu využití krajiny větších územních celků [1–4], administrativně nebo i přírodně vymezených [5–6]. Zkoumání vývoje vodních ploch, zejména rybničních soustav s využitím starých map, má v České republice dlouhodobou tradici. První studie o vývoji vodních ploch na jižní Moravě využívaly Müllerovy mapy Moravy z r. 1716 [7]. Dějiny výstavby rybníků a vodních ploch na našem území byly postupně zpracovávány zejména historiky – např. Teplý [8], Hurt [9]. S využitím moderních geoinformačních technologií se stalo hodnocení historického vývoje vodních ploch taktéž předmětem zájmu geografů či geoinformatiků [10–13]. Kromě atraktivního tématu vývoje rybničních soustav se začínají postupně objevovat práce zaměřené na studium vývoje využití krajiny v okolí vodních nádrží [1, 14]. Vývoj využití krajiny v zátopovém území vodních přehrad Nové Mlýny a Brno byl zkoumán v několika studiích a pracích [1, 15–18]. Cílem příspěvku je vyhodnocení dopadů budování vodních nádrží na využití krajiny v těsném zázemí vodní nádrže a zhodnocení ztráty krajinné struktury zatopené vodním dílem. Detailnější struktura krajiny použitá pro míru ohroženosti pozemků vodní erozí byla zkoumána ze tří modelových území jen v zázemí vodního díla Nové Mlýny, protože pouze zde dlouhodobě převažovala zemědělská půda, a lze tak odvodit dopady socialistického způsobu hospodaření na krajinnou strukturu. Mezi základní výzkumné otázky řešené v tomto výzkumu patřila otázka společných trendů ve vývoji využití krajiny v zázemí vodních nádrží po jejich zatopení, popř. vliv ostatních faktorů na trendy ve vývoji využití krajiny a hledání odlišností v modelových územích.

Materiál a metody

Dlouhodobé změny využití krajiny byly analyzovány za použití mapových vrstev vytvořených vektorizací nad mapovými sadami starých map v prostředí ArcGIS. Pro systematické sledování změn využití krajiny ve třech modelových územích vodních nádrží Brno, Nové Mlýny a Vranov bylo využito celkem šest mapových sad vojenských topografických map a současné základní mapy. Použity byly následující mapové podklady:

  • Druhé rakouské vojenské mapování 1 : 28 800 (1836–1841),
  • Třetí rakouské vojenské mapování 1 : 25 000 (1876),
  • Československé reambulované mapy 1 : 25 000 (1933–1945),
  • Vojenské topografické mapování Československa 1 : 25 000 (1953–1955),
  • Vojenské topografické mapování Československa 1 : 25 000 (1990–1991),
  • Základní mapa ČR 1 : 10 000 (2014).

Při přípravě map využití krajiny byla použita metodika Výzkumného ústavu Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví, v. v. i. [1]. Tato metodika rozlišuje devět základních kategorií využití krajiny: orná půda, trvalý travní porost, zahrada a sad, vinice a chmelnice, les, vodní plocha, zastavěná plocha, rekreační plocha, ostatní plocha. Minimální mapovací plocha má velikost 0,8 ha. Kromě map využití krajiny byly vytvořeny v prostředí GIS (software ArcGIS) mapy počtu změn využití krajiny a mapy stabilně využívaných ploch (nezměněných ploch).

Vývoj využití krajiny v zázemí vodního díla a v samotném zátopovém území byl dále hodnocen i s ohledem na míru ohroženosti pozemků vodní erozí na zemědělsky využívané půdě, a to před a po vybudování vodního díla Nové Mlýny. Vodní dílo Nové Mlýny bylo pro tyto účely vybráno proto, že v jeho zázemí dlouhodobě zůstávají zachovány zemědělské plochy, jejichž krajinná struktura má základní vliv na ohroženost pozemků vodní erozí. Zároveň zde byla dostupná podrobná mapa s detailním zákresem vrstevnic v plochém reliéfu před zatopením vodního díla. Použita byla mapa 1 : 10 000 z 50. let 20. století a letecké snímky z roku 1940 zobrazující detailní strukturu krajiny před kolektivizací zemědělství. Pro tento účel došlo k rozšíření zázemí vodního díla. Hranice zájmové oblasti vychází z morfologie terénu a ohraničují hydrologicky uzavřené celky. Podobně jako v jiných zemích, tak i v České republice se dnes ke stanovení ohroženosti vodní erozí používá tzv. univerzální rovnice pro výpočet dlouhodobé ztráty půdy vodní erozí USLE [19]. Rovnice stanovuje průměrnou roční ztrátu půdy na základě šesti faktorů zohledňujících vliv morfologie terénu (sklon a délku svahu), využití území, klimatické poměry, půdní poměry a i případné vlivy již realizovaných protierozních opatření. V podmínkách České republiky je doporučeno použít pro většinu půd jednotnou hodnotu přípustné ztráty půdy, tedy maximální velikosti eroze půdy, ve výši 4 t.ha-1.rok-1 [20]. Tato hodnota platí díky složení půdního profilu právě i pro oblast vodního díla Nové Mlýny. Při detailní struktuře krajiny byly sledovány následující kategorie využití krajiny: bažina, cesta, hráz, hřiště, lada, les, lom, louka, pole, rozptýlená zeleň, sídlo, sad, vinice, voda, zahrada, železnice, nejmenší mapovací jednotka byla stanovena na 0,05 ha.

Vymezení území

Změny využití krajiny podmíněné vybudováním vodních nádrží byly hodnoceny v širším kontextu, proto byla modelová území chápána jako nejbližší okolí vodních nádrží ve vzdálenosti 1 km od aktuální vodní hladiny. Tato vzdálenost byla zvolena s ohledem na vliv vodního díla na rozvoj nejbližšího okolí, zejména možnosti budování rekreačních ploch, zánik zemědělských areálů, popř. zastavěných ploch a navazující infrastruktury. Aktuální vodní hladina vodních nádrží byla převzata z prostorové databáze ZABAGED z ČÚZK ze současnosti (rok 2014).

V příspěvku byly hodnoceny změny využití krajiny ve třech modelových územích: vodní nádrž Brno, vodní dílo Nové Mlýny, vodní nádrž Vranov. Nejstarší vodní nádrží z těchto tří modelových území je Vranov, tato přehrada byla budována v letech 1930–1933. Voda zaplavila údolí řeky Dyje poblíž hranic s Rakouskem. Vzniklá přehrada je dlouhá cca 30 km a zasahuje až pod hrad Bítov do údolí řeky Želetavky. Podle rozlohy (aktuální vrstva ZABAGED 643 ha) je to desátá největší přehrada v České republice. Rozloha studovaného území zahrnující vodní nádrž Vranov a zázemí vodního díla ve vzdálenosti do 1 km od aktuální vodní hladiny ze ZABAGED činí 5 638 ha. Přehrada v dnešní době slouží k energetickým a vodárenským účelům a k rekreaci [1].

Brněnská přehrada (vodní nádrž Brno, dříve Kníničská přehrada) je vodní nádrž vystavěná v letech 1936–1940 na řece Svratce. Přehrada vznikla zatopením území mezi Brnem a Veverskou Bítýškou a měří necelých 10 km. Její účel byl dlouhou dobu zejména vodárenský a byla zásobárnou pitné vody pro Brno, v dnešní době už je účel pouze energetický a rekreační [1]. Aktuální výměra vodní plochy v databázi ZABAGED je 207 ha. Sledované zázemí vodní nádrže Brno do 1 km od aktuální vodní hladiny díla včetně samotné vodní plochy má výměru 2 298 ha.

Vodní dílo Nové Mlýny (Novomlýnské nádrže) je soustava tří přehradních nádrží, ležících na jihu Moravy na řece Dyji pod Pavlovskými vrchy. Horní nádrž je nazývána Mušovská, má rozlohu 528 ha a maximální hloubku 4 m, střední nádrž se jmenuje Věstonická, její rozloha je 1 031 ha a je také poměrně mělká, největší hloubka je kolem 5 m, třetí z nádrží nazývaná dolní nebo Novomlýnská je ze všech tří největší a nejhlubší. Rozloha je 1 668 ha a hloubka cca 8 m. Do střední nádrže ústí řeky Jihlava a Svratka. Nádrže byly postaveny v 70. až 80. letech 20. století. Hlavním oficiálním účelem stavby bylo zamezení každoročním záplavám a zvýšení intenzity zemědělské výroby vybudováním systému zavlažovacích kanálů [1]. Výška hladiny vodního díla Nové Mlýny byla v minulosti několikrát upravována, především z důvodu ochrany přírody a krajiny (vedení nadregionálního biokoridoru ÚSES). Rozsah zátopových území se tedy poměrně liší od období vzniku vodního díla – výměry ze ZABAGED (horní nádrž: 654 ha, střední nádrž: 915 ha, dolní nádrž: 1 468 ha). Kromě vodního díla Nové Mlýny byly sledovány i další přilehlé vodní plochy – Strachotínský rybník (41 ha), velká laguna (20 ha) a malá laguna (3 ha) v rekreační oblasti v zázemí vodního díla. Celková plocha modelového území vodních ploch a zázemí vodního díla Nové Mlýny činí 8 538 ha.

Výsledky a diskuse

V první části hodnocení výsledků byly pro všechna tři modelová území vytvořeny přehledné tabulky s procentuálním podílem základních devíti kategorií využití krajiny pro šest časových období. Dalšími výstupy jsou ukázky map využití krajiny pro první (kolem roku 1840) a poslední sledované období (2014), které ilustrují zásadní rozdíly v dlouhodobém vývoji využití krajiny. Analýzami v GIS prostředí vznikly další mapové podklady charakterizující změny využití krajiny – počet změn využití krajiny s hodnotami od 0 (nezměněné území) až po 5 (pětkrát změněné území) a stabilně využívané plochy.

Tabulka 1. Vývoj využití krajiny v okolí Brněnské přehrady (podíl v %)
Table 1. Development of land use in vicinity of Brno Dam (share %)
Havlicek-tabulka-1

Brněnská přehrada

Střední část okolí Brněnské přehrady s vrchovinným reliéfem byla vždy zalesněná, podíl lesů byl ve všech šesti sledovaných obdobích oproti dalším kategoriím využití krajiny nejvyšší a mírně klesal až v posledních letech, především díky budování rekreačních areálů (tabulka 1). Nejvýraznější změny ve vývoji využití krajiny byly evidovány u orné půdy a trvalých travních porostů (tabulka 1, obr. 1), v obecné shodě s dlouhodobým vývojem využití krajiny v ostatních územích jižní Moravy a zázemí měst [5, 6]. Jejich klesající podíl byl způsoben budováním vodního díla (zaplavením území), ale i budováním rekreačních ploch a rozšiřováním zastavěných ploch (tabulka 1). Nárůst podílu vodních ploch byl zaznamenán v letech 1933 a 1945, jedna část území již na mapovém listu z roku 1945 má zaznamenánu hladinu vodní nádrže, zatímco na mapě z roku 1933 je ještě zakreslena původní obec Kníničky těsně před jejím zatopením. Pokles významu vodohospodářské funkce nádrže (nevyužívání jako zdroje pitné vody), vedl k posílení rekreační funkce vodní nádrže a jejího zázemí. To se projevilo i v postupném růstu podílu rekreačních ploch (až na 14,7 %). Při hodnocení počtu změn byl sledován samostatně vývoj v zaplaveném území a v jeho zázemí. Ještě před budováním nádrže (zachyceném v celém rozsahu na mapách z roku 1954–1955) bylo v zátopovém území změněno téměř 50 % území (obr. 2). Jednalo se především o úbytek trvalých travních porostů a jejich převod na ornou půdu, popř. střídavé změny mezi různými typy využití krajiny. Tyto trendy ve vývoji využití krajiny v období od roku 1836 do roku 1955 byly popsány i z jiných zájmových území jižní Moravy, např. z povodí Kyjovky [5, 6], Trkmanky [12], Svitavy [17]. Obdobné trendy ve vývoji využití krajiny byly však zaznamenány i v dalších částech České republiky [4], popř. v zahraničí [2, 3]. V zázemí vodní nádrže Brno byl následující podíl kategorií změn: 0–56,7 %, 1–21,5 %, 2–13,7 %, 3–6,0 %, 4–1,9 %, 5–0,3 %. Dynamika změn využití krajiny zde byla ze všech tří modelových území nejvyšší, byla koncentrována především do jižní části v těsném zázemí města Brna a severní části v okolí Veverské Bítýšky (obr. 2). Stabilně využívány byly během šesti sledovaných období následující kategorie využití krajiny: les (837 ha), orná půda (329 ha), zastavěná plocha (19 ha) a vodní plocha (7 ha). Stabilně využívány nebyly v zázemí vodní nádrže Brno žádné trvalé travní porosty (obr. 2). To bylo způsobeno jejich trvalým zánikem (zatopením území, převodem na ornou půdu, les, rekreační plochu), nebo dočasnou změnou využití krajiny (rozoráním a opětovným převodem do trvalých travních porostů). Tlak na zánik trvalých travních porostů ke konci 19. století je spojován s potřebami záboru nových ploch orné půdy v souvislosti s rozvojem pěstování technických plodin [12] a větší spotřebou potravin v zázemí průmyslových center [16].

Havlicek-1-A Havlicek-1-B
Obr. 1. Využití krajiny u Brněnské přehrady a jejího zázemí v roce 1836–1838 (nahoře) a 2014 (dole)
Fig. 1. Land use in vicinity Brno Dam in 1836–1838 (above) and 2014 (down)
Havlicek-2-A Havlicek-2-B
Obr. 2. Počet změn využití krajiny (nahoře) a stabilně využívané plochy u Brněnské přehrady (dole) a jejího zázemí
Fig. 2. Number of land use changes (above) a stable used areas (down) in vicinity of Brno Dam

Vodní dílo Nové Mlýny

V okolí vodního díla Nové Mlýny byl vždy vysoký podíl ploch orné půdy (tabulka 2, obr. 34). Budováním vodního díla tento podíl poklesl, protože došlo k zaplavení části ploch orné půdy (obr. 4). Nejvýraznější změny byly evidovány u kategorie trvalý travní porost (tabulka 2). Zatímco v roce 1841 tvořily trvalé travní porosty 33,9 % území, v letech 1954–1955 už jen 24,6 %. Tento pokles souvisel s intenzifikací zemědělství a obecně s nástupem agrární revoluce [1]. Budováním vodního díla Nové Mlýny zaniklo přibližně 1 800 ha trvalých travních porostů. Obdobné výsledky byly zaznamenány i v jiných částech jižní Moravy, např. v povodí Kyjovky a Trkmanky [12], kde byl velmi významným fenoménem rozvoj cukrovarnictví s dopadem na rozšiřování ploch orné půdy. Dynamický pokles podílu byl zaznamenán i u lesních ploch (tabulka 2). Došlo zde k zatopení rozsáhlých ploch cenných lužních lesů (asi 1 000 ha). Podíl vodních ploch se zvýšil skokově vybudováním vodního díla Nové Mlýny, které bylo dokončeno na konci 80. let 20. století. Budování vodního díla vedlo k zániku obce Mušov. Postupný růst ostatních zastavěných území odpovídal hodnotám z okolních studovaných území [5, 6, 12, 16]. Rekreační plochy na rozdíl od vodní nádrže Brno nemají v tomto území tak vysoký podíl a význam, přesto v posledních letech zaznamenávají růst. Nejvýznamnější rekreační plochy jsou soustředěny především do oblasti Pasohlávek, kde již při budování vodního díla vznikl kemp, včetně samostatných vodních lagun po těžbě písku a štěrku. V posledních letech se i díky využití termálních pramenů v okolí kempu vybudovala wellness zařízení, obytné objekty a rozsáhlý areál akvaparku. Zázemí vodního díla Nové Mlýny má převážně zemědělský charakter, o čemž svědčí i poměrně významný podíl ploch vinic a sadů.

Havlicek-3
Obr. 3. Využití krajiny u vodního díla Nové Mlýny a jeho zázemí v roce 1841
Fig. 3. Land use in vicinity of system of water reservoirs of Nové Mlýny in 1841
Havlicek-4
Obr. 4. Využití krajiny u vodního díla Nové Mlýny a jeho zázemí v roce 2014
Fig. 4. Land use in vicinity of system of water reservoirs of Nové Mlýny in 2014

 

Havlicek-5

 

Obr. 5. Počet změn využití krajiny u vodního díla Nové Mlýny a jeho zázemí
Fig. 5. Number of land use changes in vicinity of system of water reservoirs of Nové Mlýny
Havlicek-6
Obr. 6. Stabilně využívané plochy u vodního díla Nové Mlýny a jeho zázemí
Fig. 6. Stable used areas in vicinity of system of water reservoirs of Nové Mlýny

Analýza počtu změn v zaplaveném území ukázala, že před vznikem vodního díla bylo změněno přibližně 40 % tohoto území. Změny zde probíhaly především v souvislosti se zánikem trvalých travních porostů a střídavými změnami mezi jednotlivými kategoriemi využití krajiny. Jde o obdobné procesy jako v okolních částech jižní Moravy [5, 6, 12]. Po vybudování vodního díla Nové mlýny se na změnách krajiny nejvíce podílel vznik nových vodních ploch spojený se zánikem lužních lesů a nivních luk. Podíl kategorií celkového počtu změn využití krajiny v zázemí vodního díla Nové Mlýny byl následující: 0–43,9 %, 1–24,3 %, 2–20,6 %, 3–7,7 %, 4–3,1 %, 5–0,4 % (obr. 5). Dynamika změn využití krajiny v zázemí vodního díla Nové Mlýny souvisí především s celkovým úbytkem ploch trvalých travních porostů, střídáním zemědělských kultur (orná půda, vinice, zahrada a sad) a růstem podílu zastavěných ploch.

Tabulka 2. Vývoj využití krajiny v okolí vodního díla Nové Mlýny (podíl v %)
Table 2. Development of land use in vicinity of system of water reservoirs of Nové Mlýny (share %)
Havlicek-tabulka-2

V zázemí vodního díla Nové Mlýny mezi stabilně využívanými plochami jednoznačně převládala orná půda (1 953 ha). Lesy byly na všech šesti mapovaných obdobích evidovány na 186 ha, jednalo se o fragmenty lužních lesů v okolí Křivého jezera u obce Nové Mlýny, v okolí soutoku Svratky a Jihlavy nedaleko Pasohlávek a lesy na svahu Pavlovských vrchů mezi Pavlovem a Dolními Věstonicemi (obr. 6). Stabilně využívané zastavěné plochy jsou reprezentovány starými jádry obcí a jejich výměra činila 151 ha. Stabilně využívané trvalé travní porosty zabíraly pouze 63 ha, byly zachovány jen jejich ojedinělé fragmenty v nivě a na terasách řeky Dyje v okolí Brodu nad Dyjí a Drnholce, popř. v okolí zbytků lužních lesů u Křivého jezera a u soutoku Svratky a Jihlavy (obr. 6). Mezi stabilně využívané plochy v tomto regionu patřily i vinice (29 ha) s výskytem v těsném zázemí obcí Pavlov, Dolní Věstonice a Rakvice v oblasti tradičních vinařských tratí [1]. Stabilně využívané vodní plochy (12 ha) odpovídají původnímu korytu Dyje, které bylo identické v mapováních před zatopením území.

Tabulka 3. Průměrné hodnoty ztráty půdy v t.ha-1.rok-1 v okolí vodního díla Nové Mlýny
Table 3. Average values of soil loss t.ha-1.year-1 in vicinity of system of water reservoirs of Nové Mlýny
Havlicek-tabulka-3

Tabulka uvádí dosažené výsledky průměrných hodnot ztráty půdy v jednotlivých obdobích (před a po vybudování vodní nádrže) pro celou řešenou oblast. Porovnání průměrných hodnot ztráty půdy v zázemí vodního díla v období před vybudováním a v období po vybudování potvrdilo předpoklad, že stav krajiny v období 40. let 20. století účinněji chránil půdu před vodní erozí. V prostoru současného vodního díla pak průměrná hodnota erozního smyvu dosahovala pouze 0,14 t.ha-1.rok-1. Jednalo se o velmi ploché území s minimálním převýšením – hloubka vodních nádrží vodního díla Nové Mlýny se pohybuje od 4 m do 8 m.

Na rozdíl od údolních nádrží byly vybudováním Novomlýnských nádrží zničeny prakticky všechny cenné biotopy zájmového území. K plošně nejrozsáhlejším přírodním biotopům (obr. 3) patřily před zatopením území trvalé travní porosty reprezentované druhově bohatými aluviálními loukami [1]. Lesy představovaly jeden z největších komplexů lužního lesa ve střední Evropě, byly zastoupeny tvrdými luhy nížinných řek ve vyšších částech nivy a měkkými luhy nížinných řek doprovázejícími říční břehy a sníženiny. Četná mrtvá ramena hostila mokřadní vegetaci, především makrofytní vegetaci přirozeně eutrofních stojatých a tekoucích vod [1].

Havlicek-7
Obr. 7. Ohroženost vodní erozí v okolí vodního díla Nové Mlýny v roce 1940 (nahoře) a 2014 (dole)
Fig. 7. Vulnerability of water erosion in vicinity of system of water reservoirs of Nové Mlýny in 1940 (above) and 2014 (down)

Při hodnocení ztráty půdy erozním smyvem se vycházelo ze základní metody pro hodnocení intenzity vodní eroze na území ČR, tzv. univerzální rovnice ztráty půdy USLE:

Havlicek-vzorec-1
kdeGjeprůměrná roční ztráta půdy [t. ha-1.rok-1],
Rfaktor erozní účinnosti deště,
Kfaktor náchylnosti půdy k erozi,
Lfaktor délky svahu,
Sfaktor sklonu svahu,
Cfaktor ochranného vlivu vegetace,
Pfaktor vlivu protierozních opatření.

Stanovení R faktoru

Pro obě posuzovaná časová období (před a po vybudování nádrže) byla využita průměrná roční hodnota faktoru erozní účinnosti deště R = 40 MJ.ha-1.cm.h-1 platná pro Českou republiku na základě dlouhodobé řady pozorování [20]. Tato hodnota vstupovala do výpočtu jako konstanta [21].

Stanovení faktorů K, C a P

Pro stanovení K faktoru bylo pro obě posuzovaná časová období využito údajů z celostátní databáze BPEJ. Na základě hlavní půdní jednotky byla přiřazena každému elementu vektorové vrstvy BPEJ hodnota K faktoru [20].

Stanovení hodnot C faktoru pro jednotlivá časová období vycházelo ze zkušeností hospodařících subjektů v jihomoravském regionu. Pro období před vybudováním nádrže, tj. období 40. let 20. století, pro které byla sestavena mapa detailní struktury krajiny, se předpokládala následující převažující struktura pěstovaných plodin s uvedeným podílem ploch a C faktorem: obiloviny (50 %, C faktor 0,132), víceleté pícniny (20 %, C faktor 0,01), brambory (10 %, C faktor 0,6), krmná řepa (10 %, C faktor 0,44). Taktéž pro aktuální období byla hodnota C faktoru stanovena podle podílu převažujících plodin, konkrétně obilovin, kukuřice a řepky olejné, přičemž průměrná hodnota C faktoru činila 0,325 [21].

Hodnoty K a C faktoru byly převedeny do rastrové podoby. P faktor vstupoval do výpočtů před návrhem opatření jako konstanta P = 1 [21].

Stanovení faktoru LS

Topografické faktory se počítají dohromady jako LS faktor. Pro plošně rozsáhlá území je metodicky doporučeno pro stanovení LS faktoru použit program USLE2D vyžadující data ve formátu Idrisi. Pro stanovení LS faktoru byl tedy použit program USLE2D, kde byl zvolen algoritmus, který využívá metodu výpočtu LS faktoru uvedenou v RUSLE (Revided Universal Soil Loss Equation). Výhodou této metody je plošné vyjádření LS faktoru. Pro stanovení faktoru LS je nutno zajistit či vygenerovat digitální model terénu (DMT). Pro období před výstavbou nádrže Nové Mlýny byl DMT s prostorovým rozlišením 10 m vytvořen jako kombinace výškových poměrů z dvou období. Jako první byly vektorizovány vrstevnice z vojenské mapy v měřítku 1 : 10 000 z 50. let minulého století. Aktuální terén byl vytvořen na základě výškového modelu z databáze ZABAGED. Dále je pro stanovení LS faktoru nutná vrstva „pozemků“ rozčleňující území na dílčí odtokové plochy. Výpočet vychází z předpokladu, že hranice mezi dílčími plochami působí jako překážky pro plošný povrchový odtok, čímž zde dochází k přerušení odtoku. Tím se snižuje délka odtokové dráhy a faktor L délky svahu. Pro období před výstavbou nádrže byla využita vrstva historického využití krajiny (viz postup výše). Pro období po výstavbě nádrže byla využita vrstva LPIS. Po provedení výpočtů byla konverzí dat vytvořena rastrová mapa LS faktoru vstupující do finálního výpočtu ztráty půdy [21].

Výsledná mapa erozního ohrožení je tedy součinem jednotlivých faktorů v podobě rastru či konstanty. Výpočty průměrné ztráty půdy vodní erozí probíhaly v prostředí geografických informačních systémů (GIS). Výsledné erozní ohrožení zemědělské půdy v jednotlivých časových obdobích znázorňuje obr. 7. Toto zobrazení má vypovídací hodnotu při určování nejvíce problematických míst v zázemí vodního díla Nové Mlýny z hlediska výše ztráty půdy ze zemědělsky využívaných ploch v krajině. V případě obou časových období jsou nejvyšší hodnoty ztráty půdy (více než 30 t.ha-1.rok-1) zaznamenány v jižní části území na svazích v okolí nejvyšší kóty Pavlovských vrchů Děvín (554 m n. m.) a v oblasti Dunajovických kopců. Větší hodnoty ztráty půdy jsou však evidovány v těchto částech území zejména v současnosti, protože díky kolektivizaci zemědělství došlo ke scelování pozemků s negativními dopady na erozní poměry v území – viz obr. 7. Drobná zemědělská držba se střídajícími plochami vinic, sadů, menších polí byla na většině území zrušena, za velmi negativní a necitelný zásah do struktury zemědělské krajiny lze považovat i terasování svahů Dunajovických kopců.

Vranovská přehrada

V zázemí vodní nádrže Vranov převládaly ve všech sledovaných obdobích lesy, jejich podíl dosahoval přibližně 60 % (tabulka 4). Vodní nádrží Vranov bylo zatopeno pouze malé území lesních ploch (obr. 8). Druhý nejvyšší podíl měla v tomto území orná půda, její plochy se však postupně snižovaly na úkor vodního díla, lesů, zastavěných ploch a rekreačních ploch. Shodně jako u předešlých dvou vodních nádrží byl i u Vranova zaznamenán dlouhodobý pokles podílu trvalých travních porostů. Skokový nárůst podílu výměry vodních ploch spojený s budováním vodní nádrže byl zaznamenán už na mapě z roku 1933 (tabulka 4). Při budování vodní nádrže byla zatopena obec Bítov, jejím obyvatelům bylo umožněno se přestěhovat do nové vesnice Bítov v těsném zázemí vodní nádrže.

Havlicek-8-A Havlicek-8-B
Obr. 8. Využití krajiny u Vranovské přehrady a jejího zázemí v roce 1838 (nahoře) a 2014 (dole)
Fig. 8. Land use in vicinity of Vranov Dam in 1838 (above) and 2014 (down)

Před zatopením vodní nádrže Vranov bylo změněno přibližně 41 % území v zátopové oblasti. Změny souvisely zejména se zánikem trvalých travních porostů a jejich převodem do orné půdy, částečně se změnami lesních ploch. Zázemí vodní nádrže Vranov je nejvíce stabilním ze všech tří studovaných území, zde je uveden podíl kategorií změn: 0–67,9 %, 1–12,9 %, 2–13,7 %, 3–4,0 %, 4–1,3 %, 5–0,2 % (obr. 9). Stabilně využívané plochy v okolí vodní nádrže Vranov byly tvořeny především lesními plochami na svazích přilehlých k vodní nádrži (2 526 ha) a ornou půdou v méně příkrých územích dále od přehrady (812 ha) – viz obr. 9.

Havlicek-9-A Havlicek-9-B
Obr. 9. Počet změn využití krajiny (nahoře) a stabilně využívané plochy u Vranovské přehrady (dole) a jejího zázemí
Fig. 9. Number of land use changes (above) a stable used areas (down) in vicinity of Vranov Dam

Ostatní stabilně využívané plochy se vyskytovaly na výrazně menších plochách – vodní plochy původního toku Dyje na 78 ha, zastavěné plochy na 39 ha a trvalé travní porosty pouze na 11 ha (obr. 9). Stabilně využívané trvalé travní porosty se nacházely v lokalitách Česká louka, u obce Vysočany, u soutoku Dyje a Želetavky, Velká louka u Lančovského dvora a U rybníčku v okolí Helenina Dvoru.

Tabulka 4. Vývoj využití krajiny v okolí Vranovské přehrady (podíl v %)
Table 4. Development of land use changes in vicinity of Vranov Dam (share %)
Havlicek-tabulka-4

Závěr

Dopady budování vodních nádrží na využití krajiny ve třech modelových územích ukazují jak na obecné trendy, tak i na specifické změny dané lokalizací vodní nádrže, vlivy bezprostředního okolí či převládající funkcí vodní nádrže. Dlouhodobý vývoj využití krajiny na území a v okolí všech tří vodních nádrží vykazuje shodné rysy ve výrazném úbytku podílu trvalých travních porostů, největší úbytek byl evidován u vodního díla Nové Mlýny a souvisel především se vznikem tohoto vodního díla. Přesto i před budováním vodních nádrží podíl trvalých travních porostů průběžně klesal. Jde o obecný trend v zemědělské krajině jižní Moravy, na kterém se podílel tlak na zábor nové orné půdy pro pěstování technických plodin a potravin, včetně zvýšené poptávky po cukrové řepě z konce 19. století. U vodního díla Nové Mlýny byly nenávratně zatopeny lužní lesy a podíl lesů je zde ze všech tří vodních nádrží nejnižší. Naopak v zázemí vodní nádrže Vranov se podíl lesů po budování vodního díla snížil pouze nepatrně. Podíl lesů u vodní nádrže Brno se snižoval i v období po vybudování vodní nádrže, zejména na úkor nově vzniklých rekreačních areálů. Plochy orné půdy se v zázemí vodních nádrží většinou zmenšily, nejvýraznější změny byly zaznamenány ve způsobu hospodaření na zemědělské půdě, spojené se zánikem drobné držby a negativními dopady na erozi půdy. Specifickým způsobem využití krajiny v okolí vodních nádrží jsou rekreační plochy, které postupně vznikly v zázemí všech tří vodních děl. Nejvyšší podíl rekreačních ploch je v současnosti v okolí vodní nádrže Brno, která leží v zázemí velkého sídla. Také v okolí vodní nádrže Vranov je významný podíl rekreačních ploch, přesto dopad na krajinu není tak markantní jako v okolí Brna s výrazně vyšším rekreačním potenciálem. V okolí vodního díla Nové Mlýny byly původně vybudovány pouze kempy a jachtařský klub, v posledních letech ale v okolí obce Pasohlávky vyrostl významný akvapark, ubytovací kapacity a wellness zařízení, vázané na využití zdejších termálních pramenů. V oblasti vodního díla Nové Mlýny, vzniklého v široké Dyjsko-svratecké nivě, došlo po zatopení oblasti k likvidaci převážné většiny přírodovědně cenných biotopů a v současnosti tak ve vymezeném území nelze hledat vazby vegetace a flóry s využitím území v okolí. Naopak vodní nádrže Brno a Vranov, vázané na hluboká říční údolí, při jejichž zatopení zůstaly zachovány rozsáhlé plochy přírodních biotopů v nejbližším okolí, lze sledovat změny vegetace tak, jako v jakémkoliv segmentu krajiny, kde nedošlo k tak zásadním změnám využití krajiny. Nachází se zde i několik maloplošných zvláště chráněných území. Problematický je z hlediska ochrany přírody a krajiny antropogenní tlak na těchto plochách spojený s vysokou intenzitou pěší turistiky a cykloturistiky, zejména v okolí vodní nádrže Brno.

Poděkování

Příspěvek vznikl za podpory projektu NAKI DF13P01OVV012 – Zatopené kulturní a přírodní dědictví jižní Moravy a v rámci institucionální podpory Výzkumného ústavu Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví, v. v. i. (VUKOZ-IP-00027073).

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Souhrn

Jedním ze základních směrů krajinné ekologie je hodnocení změn krajiny prostřednictvím srovnání jejího stavu (využití) v různých časových obdobích. K tomuto účelu se běžně používají mapy, fotografie, letecké i družicové snímky. Významným podkladem pro krajinně ekologickou interpretaci však mohou být i malířská a grafická zobrazení krajiny, pokud jsou ovšem dostatečně realistická. Právě výstavba přehrad patří k těm lidským zásahům, které mění krajinu nejvíce. Přitom před zatopením se údolní i nivní poříční krajina zpravidla vyznačovala obzvláště pestrou a malebnou krajinnou mozaikou, která lákala malíře k zobrazení více než jiná území. Typickým příkladem jsou údolí řek Dyje a Želetavky na jihozápadní Moravě, která byla ve 30. letech 20. století z části zatopena vodami Vranovské přehrady. Již od začátku 19. století tuto romantickou krajinu zobrazovala řada rakouských i českých malířů, kteří zachytili – často velmi podrobně – její podstatné rysy. K posouzení změn je tak k dispozici obsáhlý soubor krajinomaleb i grafických listů, zejména litografií, deponovaný v Jihomoravském muzeu ve Znojmě. Kromě Vranovské přehrady se článek zabývá i výtvarnou dokumentací krajiny a výstavby údolní nádrže Vír na řece Svratce, vltavské přehradní kaskády a vodního díla Nové Mlýny na jižní Moravě. Okrajově je věnována pozornost i výtvarné výzdobě přehradních objektů.

Lacina-1
Obr. 1. Adolf Friedrich Kunike (kol. r. 1833): Zřícenina Cornštejn (litografie, 244 × 330 mm)
Fig. 1. Adolf Friedrich Kunike (around 1833): Ruins of Cornštejn (lithography, 244 × 330 mm)

Úvod

Území, ve kterých bývají budovány přehradní nádrže, patří zpravidla k nejzajímavějším a nejpřitažlivějším částem krajiny. Zaříznutá údolí řek totiž vynikají nejen bohatstvím rostlinných a živočišných druhů a jejich společenstev, ale i tvary reliéfu včetně výchozů rozmanitých hornin. Vysokou biodiverzitou a geodiverzitou se vyznačují i nížinné nivy, pokud jsou v nich alespoň částečně zachovány přirozené fluviální procesy. Zmíněné poříční krajiny tedy bývají výjimečné bizarní mozaikou krajinných, zejména vegetačních, struktur. Proto jsou předmětem zvýšeného zájmu nejen přírodovědců rozmanitých specializací a ochránců přírody a krajiny, ale i malířů. Dá se říci, že ekologické hodnoty krajiny podmiňují její kvality estetické. Vodní nádrže vždy znamenají velmi citelný zásah do krajinných struktur, zánik určitých společenstev, změnu krajinného rázu. Krajinomalba, realisticky zachycující stav krajiny před jejím zatopením, tak může být jedním z významných dokumentů a podkladů pro krajinně ekologickou interpretaci změn v důsledku realizace vodních děl. Takovéto využití krajinomalby je hlavním tématem tohoto pojednání.

Lacina-2
Obr. 2. Zřícenina Cornštejna v roce 2015
Fig. 2. Ruins of Cornštejn in 2015

Kromě původních poříčních krajin zachytili malíři i budování přehrad. Bylo tak tomu zejména v 50. letech 20. století, kdy tehdejší režim striktně vyžadoval angažované umění v duchu socialistického realismu. Nedá se ovšem upřít, že nové vodní hladiny učinily krajinu alespoň pro některé malíře přitažlivější, a proto ji pojali jako dominantu svých krajinomaleb. A nelze, alespoň okrajově, nezmínit, že výstavba některých přehrad vyvolala i zajímavou výtvarnou výzdobu svých doprovodných objektů.

Lacina-3
Obr. 3. Místo a směr malířova záběru
Fig. 3. The place and direction of the painter‘s shot

Literární přehled

K běžným metodám studia plošných změn krajiny patří interpretace starých map. Přibližně v posledních 15 letech se staly i veřejnosti poměrně dostupné mapy vojenských mapování – I., II. a III. – z let 1764–1768, 1836–1852 a 1876–1880 v měřítku 1 : 28 000, resp. 1 : 70 000. Výhodou topografických map středních měřítek je jejich využitelnost pro studium změn větších územních celků [1–3]. Kromě zmíněných map vojenského mapování lze z pozdějších období využít československé topografické mapy z 50. a 90. let 20. století a současné základní mapy České republiky. Zkušenosti se zpracováním starých map prezentovali odborní pracovníci Výzkumného ústavu Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví, v. v. i., na příkladu administrativně i přírodně vymezených území, např. v krajích, okresech, obcích s rozšířenou působností, geomorfologických regionech, povodích a chráněných územích [4–10].

Lacina-4
Obr. 4. Josef Doré (1865): Hrad Bítov (akvarel, 325 × 458 mm)
Fig. 4. Josef Doré (1865): Bítov Castle (watercolor, 325 × 458 mm)

Krajinní a vegetační ekologové často zkoumají vztah změn využívání krajiny a změn biodiverzity [11–13], zaobírají se dlouhodobými změnami využívání krajiny ve velkých prostorových měřítcích, např. [14], v České republice např. [15].

Lacina-5
Obr. 5. Hrad Bítov v roce 2015 (fotografie: J. Ptáček)
Fig. 5. Bítov Castle in 2015 (photo: J. Ptáček)

Svérázným a zatím jen málo využívaným přístupem ke studiu změn krajiny s ohledem na vegetaci a floru je využití zobrazení krajiny a jejích detailů na starých fotografiích, skicách a zejména v krajinomalbách i v kresebných a grafických dílech.

Lacina-6
Obr. 6. Místo a směr malířova záběru
Fig. 6. The place and direction of the painter‘s shot

O interpretaci starých pramenů pro potřeby změn v krajině – rozmanitých map a skic, historických statistických dat o využití půdy a leteckých snímků – obsáhle a podrobně pojednala ve své knize autorka Trpáková [16]. O využití starých krajinomaleb k témuž účelu je však v tomto díle jen stručná informace. Přitom i krajinomalby, pokud jsou dostatečně realistické, mohou hodnocení změn vegetačního krytu v zobrazené krajině dobře posloužit a podložit výstupy mapových analýz. Podle V. V. Štecha je „krajinomalbu možno považovat za zrcadlo změn, jimiž procházel lidský vztah k přírodě a ke světu“ [17]. Tento významný historik umění v katalogu výstavy Česká krajina v Alšově jihočeské galerii v Hluboké nad Vltavou též uvádí, že „sledovat vývoj české krajinomalby je vzácnou poutí po našich krajích a dobách. Otevřené oči a vnímavá srdce najdou při ní mnohé poučení nejenom o vzhledu domácí přírody a jejím ovzduší, měnícím se podle ročních dob i postupem věků, nýbrž i závažné zprávy o duchovní atmosféře časů“ [18]. O tři desetiletí později Ivan Dejmal v letáku konference a výstavy Tvář naší země – krajina domova píše, že „málo co vypovídá o způsobu našeho života a myšlení tak přesvědčivě jako srovnání minulých obrazů české a moravské krajiny v malířství a fotografii 19. a 20. století s její současnou tváří.“ Svou stať přitom příznačně nazval Česká krajina od uklizenosti k vyklizenosti a zpustnutí [19]. Třebaže se jednalo o krajinně ekologickou akci, ke srovnání starých krajinomaleb se současným stavem krajiny v jejich záběru ani na této výstavě nedošlo. Ojedinělým příkladem takového srovnání je katalog výstavy Podyjí ve sbírce Jihomoravského muzea ve Znojmě, v němž několik reprodukcí starých krajinomaleb provází fotografie současného stavu [20].

Lacina-7
Obr. 7. Oskar Slavíček (1932): Kostel sv. Václava ve starém Bítově (olej na plátně, 50 × 60 cm)
Fig. 7. Oskar Slavíček (1932): Church of St. Wenceslas in old Bítov (oil on canvas, 50 × 60 cm)

Krajinomalba na území dnešní České republiky, a to jak v její české, tak i moravsko-slezské části, má více než dvousetletou tradici. Od začátku 19. století se na pražské Akademii výtvarných umění vystřídalo – s přestávkami – několik krajinářských škol – Karla Postla, Antonína Mánesa, Maximiliána Haushofera, Julia Mařáka, Otakara Nejedlého. Vyrostly zde – často s přispěním dalšího školení v cizině (Mnichov, Düsseldorf, Vídeň, Paříž a plenér v Barbizonu) – desítky významných krajinářů. Další krajináři se vyškolili mimo krajinářské ateliery – např. Josef Jambor absolvoval Akademii v grafické speciálce Maxe Švabinského, Oldřich Blažíček u figuralisty Hanuše Schwaigera. Pro krajinně ekologickou interpretaci, včetně hodnocení změn vegetačního krytu a flory jakožto ukazatele způsobu a intenzity využití půdy, je tak k dispozici veliké množství děl z různých krajinných typů i časových horizontů [21–25].

Lacina-8
Obr. 8. Základy kostela sv. Václava ve starém Bítově v roce 2015 (fotografie: J. Ptáček)
Fig. 8. The foundations of the St. Wenceslas in old Bítov in 2015 (photo: J. Ptáček)

Krajinomalbou ve vztahu k přehradním nádržím Vranov a Nové Mlýny se věnovali autoři této statě v letech 2014–2016 při řešení projektu NAKI Zatopené kulturní a přírodní dědictví jižní Moravy [26].

Metodický přístup

Metodický přístup spočívá ve srovnání staré krajinomalby z období před záplavou se současným stavem přehradní krajiny. Prvním krokem je výběr vhodných děl krajinomalby (ve stálých galerijních expozicích, depozitářích galerií a muzeí, na krátkodobých výstavách, v monografiích či v katalozích) a pořízení jejich reprodukcí. Poté se pomocí topografické mapy předběžně odhadne místo malířova záběru, které se pak co nejpřesněji dohledá v terénu. Pořídí se srovnávací fotodokumentace současného stavu – celkový záběr obrazu, zachycující změnu krajinného rázu, i detaily, vystihující změny reliéfu a vegetačního krytu. Následuje zhotovení podrobné mapky místa a směru malířova záběru a popis změn.

Lacina-9
Obr. 9. Místo a směr malířova záběru
Fig. 9. The place and direction of the painter‘s shot

Výsledky

Krajinomalba jako výtvarný dokument krajiny před výstavbou přehrad

K malířsky nejfrekventovanějším patřilo údolí Dyje od Znojma přes Vranov až nad rakouský Drosendorf Stadt. Romantické údolí na rakousko-moravském pomezí, které mělo být – aniž to malíři tušili – v budoucnu z části zaplaveno vodami Vranovské přehrady, vábilo již v průběhu 19. století (označovaného jako hlavní století krajinomalby) mnohé malíře jak z rakouské, tak i moravské strany tehdejšího mocnářství. I na výtvarných dílech z Podyjí můžeme sledovat, jak krajinomalba spěla od romantismu s realistickými prvky k realismu, ale zároveň i k hlubšímu vyjádření umělcových pocitů a prožitků ze zobrazované krajiny.

Lacina-10
Obr. 10. Karl Gödel (1910): Želetavka pod Bítovem (tempera, 61 × 71 cm)
Fig. 10. Karl Gödel (1910): The Želetavka River under the Bítov Castle (tempera, 61 × 71 cm)

V případě území dnešní Vranovské přehrady je to linie od malíře a rytce francouzského původu Josefa Doré (1805–1878) přes absolventa krajinářské školy Maxe Haushofera na pražské akademii, hrotovického rodáka Františka Bohumila Zvěřiny (1835–1908) až po absolventa Mařákovy školy Romana Havelku (1877–1950). Ten, jako jediný z klasických krajinářů, ve svém oblíbeném území maloval i po jeho částečném pohřbení vodou, ale tak, aby se pokud možno ve svém záběru přehradou vzduté hladině vyhnul. Obsáhlý soubor děl, zachycující údolní zářez Dyje v průběhu dvou století, je ve sbírkách Jihomoravského muzea ve Znojmě. Všimněme si alespoň některých.

Lacina-11
Obr. 11. Pohled na hrad Bítov v roce 2015 (fotografie: J. Ptáček)
Fig. 11. View of Bítov Castle in 2015 (photo: J. Ptáček)

Romantickou a trochu tajemnou atmosféru má litografie Zřícenina Cornštejn (obr. 1) rakouského malíře A. F. Kunikeho (1777–1838). Zachycuje v ní kolem roku 1833 – v pohledu na východ proti proudu řeky – meandr Dyje a nad ním rozsáhlé zříceniny středověkého hradu Cornštejna. Nad strmým skalnatým břehem jsou stráně zalesněny smíšenými porosty, kdežto mírnější příbřeží protější je kryto louk a pastvin. Záběr oživuje stafáž dvou myslivců v popředí a sedlák převážející na loďce přes Dyji seno a kozu.

Vody Vranovské přehrady pohřbily tuto starosvětskou idylu jen částečně (obr. 23), zcela zde však zanikly polokulturní květnaté louky. Hlavní změna spočívá v tom, že do kdysi klidného údolí mezi Bítovem a Cornštejnem vtrhla po obou březích vzduté Dyje rekreační zástavba – doslova chata na chatě. Téměř nedotčeny zůstaly naštěstí na strmých skalnatých svazích pod zříceninou přirozeně rozvolněné a zakrslé listnaté porosty se vzácnou teplomilnou flórou a faunou. Patří k nejcennějším částem evropsky významné lokality Údolí Dyje, vymezené zde v rámci projektu Evropské unie NATURA 2000.

Lacina-12
Obr. 12. Místo a směr malířova záběru
Fig. 12. The place and direction of the painter‘s shot

Josef Doré (1805–1878), malíř, kreslíř a rytec francouzského původu, se usadil ve Vranově nad Dyjí kolem roku 1830. Za čtyři desetiletí svého života zde vytvořil malířskými i grafickými technikami obsáhlé dílo, které patří k nejcennějším výtvarným dokumentům tvárnosti romantického údolí Dyje v 19. století. Akvarel Hrad Bítov z roku 1865 (obr. 4) je malován přes ústí Želetavky do Dyje a zachycuje i spodní konec původního městečka Bítov. Z akvarelu je zřejmé, že strmé svahy hradního kopce měly tehdy spíše úpravu přírodního parku – kulisy listnatých dřevin i uměle vysázeného smrku střídají zatravněné pruhy. Nad skaliskem při ústí je výsadba dřevin jen roztroušená, pod skálou těsně vede jedna z přístupových cest do městečka. Stafáž ženy s nůší trávy v popředí nasvědčuje, že píce se často nosila do Bítova zdaleka.

Místo prašné cesty v popředí Dorého záběru je dnes (obr. 5 a 6) asfaltovaná silnice s novým mostem, silně frekventovaná zejména v letním období. Vranovskou přehradou o několik metrů vzdutá Želetavka a Dyje zaplavují ve srážkově normálních letech do poloviny skály v popředí. Místo zaniklé spodní části Bítova je zde v pravobřeží vzduté Želetavky mezi novou silnicí a přehradní hladinou natěsnána chata na chatě. Jen ten hrad na obzoru trčí stále stejně, strmé svahy pod ním i před ním jsou však zalesněny souvisle.

Lacina-13
Obr. 13. Roman Havelka (kol. r. 1930): Podzim na Bítově (olej na plátně, 41 × 51 cm)
Fig. 13. Roman Havelka (kol. r. 1930): Autumn in Bítov (oil on canvas, 41 × 51 cm)

Oskar Slavíček (1879–1951), učitel v Suchohrdlích u Znojma, byl i dobrým malířem. Jeho olejomalba Kostel sv. Václava ve starém Bítově z roku 1932 (obr. 7) je kvalitním a cenným výtvarným dokumentem centrální části zaniklého Bítova. Městečko se táhlo v délce necelého kilometru podél Želetavky pod ostrožnou se stejnojmenným hradem. Malíř je zachytil – velmi idylicky – nedlouho před jeho likvidací. Po roce 1934 sem zasáhlo vzdutí Vranovské přehrady, z Bítova zůstal jen hřbitov, lokalizovaný na terase strmého svahu nad zátopou.

V extrémně suchém roce 2015 poklesla hladina přehrady natolik, že byly obnaženy zbytky základového zdiva kostela i okolních stavení (obr. 89). Nebýt letitých sedimentů, vypadal by zde spodní tok Želetavky téměř stejně jako před napuštěním přehrady.

Ve srovnání s podobným záběrem Josefa Doré se přiblížil rakouský malíř Karl Gödel (1870–1948) ve svém obraze Želetavka pod Bítovem (1910) ke hradu Bítovu proti proudu Želetavky o pár set metrů (obr. 10). Jeho záběr tak minul skalní ostrožnu nad ústím Želetavky do Dyje, zato zachytil v popředí obrazu starosvětský mlýn se zpěněným jezem na spodním konci městečka. Na rozdíl od o půlstoletí staršího zobrazení J. Dorého vedla již do údolního sídla silnice – svědčí o tom Gödlem namalované betonové zábradlí těsně nad Želetavkou při levém okraji obrazu.

Lacina-14
Obr. 14. Pohled na soutok Dyje s Želetavkou v roce 2015 (fotografie: J. Ptáček)
Fig. 14. View of the confluence of the rivers Dyje and Želetavka in 2015 (photo: J. Ptáček)

Mlýn – obdobně jako celé městečko Bítov – zanikl v zátopě Vranovské přehrady, silnice byla přeložena výše (obr. 11 12). Současná chatová zástavba v úzkém pruhu mezi silnicí a přehradní hladinou má k idyle té tradiční před sto lety hodně daleko!

Roman Havelka (1877–1950) byl jedním z nejmladších a posledních absolventů slavné krajinářské školy Julia Mařáka na pražské Akademii výtvarných umění. Pocházel sice z Jemnice, ale romantické údolí Dyje ho ohromilo již v jinošských letech a stalo se jeho malířským údělem. Autor Uhlíř [27] uvádí, že během svého života vytěžil z Podyjí téměř 3 000 krajin, výtečně zachycujících barevné a světelné nálady lesnatých říčních údolí v různých obdobích vegetace. Obraz Podzim na Bítově (obr. 13) má i přesnější název Ústí Želetavky do Dyje pod Bítovem. Zachycuje osluněné skalisko s prořídlým porostem borovic v levobřeží Želetavky nad ústím ve směru po proudu, kdežto Josef Doré je roku 1865 zachytil z opačné strany, tedy proti proudu. Na Havelkově obrazu ze začátku 30. let minulého století je patrné, že soutok řek byl lemován mokřadními travinnými společenstvy, kontrastujícími s vyprahlou vegetací skal.

Tento jedinečný kontakt rozmanitých biotopů byl zatopen (obr. 14 a 15). Na současných velmi strmých přehradních březích s kolísající hladinou se mokřadní lem již nevytvoří. Pohled na přehradní hladinu je ve srovnání s malířovým záběrem velice fádní. Nelze ovšem nepřiznat, že R. Havelka zůstal krajině údolních říčních zářezů pod Bítovem a Cornštejnem věrný i po jejím částečném pohřbení vodou. Maloval zde však tak, aby vzdutou hladinu nebylo příliš vidět.

Lacina-15
Obr. 15. Místo a směr malířova záběru
Fig. 15. The place and direction of the painter‘s shot

Výtvarně byla často dokumentována i nivní krajina pod Pálavou, která pak byla v letech 1978–1989 zaplavena třemi nádržemi vodního díla Nové Mlýny. Ve sbírkách Regionálního muzea v Mikulově je pozoruhodný soubor výtvarných děl Wenze Grölla (1889–1969), který muzeu věnovala malířova vnučka Gertruda Gröllová. Tento rodák z vesnice Bavory pod Pálavou vystudoval Vysokou školu užitého umění ve Vídni a od roku 1919 působil v tomto městě jako učitel kreslení. Jihomoravská krajina jeho dětství a mládí byla námětem jeho tvorby po celý život, po roce 1945 ji maloval podle fotografií. Mezi Gröllovými akvarely nechybí ani malířské záznamy záplav pod Pálavou, v nichž se zrcadlí pro tuto krajinu typické hlavaté vrby.

Za nejsystematičtějšího malíře jižní Moravy lze považovat Rudolfa Gajdoše (1908–1975), který sice pocházel z Měřína na Českomoravské vrchovině, podstatnou část života však strávil v Lednici a v Mikulově. Absolvent pražské Akademie u Maxe Švabinského a zakládající profesor Školy umění ve Zlíně s láskou zobrazoval především skalnatou a vinorodou Pálavu, vinné sklepy, Mikulov a rybníky kolem Lednice. V jeho díle však najdeme i řadu děl, zachycujících jedinečný kontakt vyprahlého vápencového bradla a mokřadní, periodicky zaplavované dyjské nivy, jak je patrné z monografie, vydané ke Gajdošově mikulovské a brněnské výstavě roku 1973 [28]. Jmenujme alespoň kresby Pálava od Mušova a Pálava od Strachotína (obě z roku 1937), litografii Pálava od Dolních Věstonic (1953) z cyklu Jižní Morava, olejomalby a tempery Letní povodeň u Mušova (1954), Záplavy u Nových Mlýnů (1954), Jarní povodeň pod Pálavou (1956) a Letní záplavy pod Pálavou (1966). „Gajdoš byl přesvědčen, že je nutno zaznamenávat všechny proměny života, zásahy lidí do přírody a doložit je dílem umělce“ – vzpomíná na svého přítele Jan Andrys, bývalý tajemník Sdružení výtvarných umělců moravských v Hodoníně. „Jeden útvar zanikne, vyvstává nový a bude tak i při velkém vodním díle na Dyji… Pracoval tu tedy Gajdoš velmi pilně, o všem byl dobře zpraven, mnoho obrazů rozdělal, aby zachoval, co zajde…“ [29]. Byl to zřejmě právě Rudolf Gajdoš, který přivedl na jižní Moravu svého staršího přítele z hodonínského Sdružení výtvarných umělců moravských (SVUM), malíře Vysočiny Josefa Jambora (1887–1964). Z kraje pod Pálavou je uváděno jeho dílo Močály u Mušova (1954).

Lacina-16
Obr. 16. Antonín Vojtek (2003): Pálavská jezera (60 × 50 cm), převzato z www.vojtek-av.com
Fig. 16. Antonín Vojtek (2003): Lakes under the Pavlov hills (60 × 50 cm), taken from www.vojtek-av.com

Stejné území výtvarně dokumentoval i hodonínský malíř Karel Novák (1915–2006) – viz například akvarel Kostel v Mušově (1980), v němž je kostel sv. Leonarda dosud obklopen domky a zahradami vesnice, či olejomalba Letní vody pod Pálavou (1977), zachycující hlavaté vrby nad hladinou letní povodně [30]. Stárnoucí malíř stačil ještě namalovat i trvale zatopené území – například v olejomalbě Vody Mušovského jezera (1999), zároveň se však nostalgicky vracel ke starým malebným motivům z období před budováním vodního díla.

Specifickou tajemnou atmosféru lužních lesů a mokřadů pod Pálavou básnivým štětcem vyjádřil Matěj Trojan (1914–1973), poučený dílem Jana Zrzavého, kterému byl v mládí pomocníkem. Trojan patřil k těm nemnoha malířům, kteří pronikli až do nitra mokřadů, kde se mohli opájet samotou v království věkovitých stromů, ptáků, komárů a žab. „Je to právě ona Trojanova romanticky založená obraznost, která mu v jednotlivých dílech dovoluje s přímočarou samozřejmostí spojovat realitu s vizí a snem sklenout v jednotu rousseauovsky naivní vidění světa s kultivovanou malířskou formou,“ napsal o Trojanově tvorbě Jiří Hlušička [31]. Již názvy Trojanových obrazů navozují tajemnou a snovou atmosféru dnes již z velké části zaniklých biotopů jihomoravské nivní krajiny – jmenujme alespoň Mysterium lužního lesa I a II (1966 a 1968), Torza starých vrb (1969) a Jezero draků (1971).

Obdobně básnivé je dílo nejen na jižní Moravě velmi oblíbeného Antonína Vojtka (*1934), který je z uvedených malířů s divočinou poříční krajiny nejsepjatější a je jí nejvíce okouzlen. Navíc jako někdejší přírodovědně poučený učitel dovede ztvárňované mokřadní a lužní biotopy doplnit o typické druhy rostlin i ptáků – viz například dnes již u nás vyhynulý slanorožec rozprostřený v obraze U Strachotína (1980), kyprej vrbice v díle z cyklu Kraj pod Pálavou (80. léta), invazivní slunečnice hlíznatá v olejomalbě Na konci léta – topinambury (2004). „Mnohá místa, moje místa, pohltila podpálavská jezera“ – vyznal se malíř [32]. Dokáže je však znovu malovat jako vzpomínku, jako sen. Ve Vojtkově díle se i nadále odrážejí kopule vrb s bílými volavkami ve vodách třeba i dávno zaniklého a zřejmě nejkrásnějšího jihomoravského mokřadu Pansee (obr. 16).

Výtvarná dokumentace výstavby přehrad

Nová situace i pro výtvarné umělce nastala po roce 1948, kdy se přehrady staly protežovanými stavbami socialismu a vyžadovanou uměleckou formou byl socialistický realismus neboli sorela. Svědčí o tom katalog Třetí členské výstavy Krajského střediska československých výtvarných umělců v Brně roku 1952. Některé vystavované práce byly – jak v katalogu píše Dr. František Kubišta – „výsledkem úkolové akce, při nichž bylo dbáno, aby těžily z budovatelského úsilí, které bylo možno sledovat na stavbě vírské přehrady.“ [33]. Náročnou přehradní stavbu v hlubokém údolí Svratky nad Vírem začátkem 50. let v různých fázích a z různých pohledů zachytila řada brněnských malířů – Jan Brukner, Jaroslav Dvořáček, Eduard S. Kostrhon, František Malý. A také Vojtěch Štolfa (1921–2002), brněnský scénograf a portrétista bylin a trav. Dlužno ovšem dodat, že V. Štolfa ve své olejomalbě Vírské údolí (1952) zachytil stavbu až v pozadí dosud nezatopené lučinaté nivy s kopulemi vrb a s prašnou cestou do Chudobína, vesničky odsouzené k zániku. Jeho obraz je tak spíše než oslavou budovatelského úsilí ojedinělým a kvalitním výtvarným dokumentem vegetačního krytu před zaplavením údolí pár let na to. Naopak jeden z nejplodnějších krajinářů Vysočiny Alois Lukášek (1911–1984), žijící blízko k Víru v Nedvědici, dal ve svých olejomalbách Stavba Vírské přehrady I a II z roku 1950 (obr. 17) betonování hráze dominantní postavení [34].

Lacina-17
Obr. 17. Alois Lukášek (1950): Stavba Vírské přehrady II. (olej, 65 × 80 cm), převzato z [34]
Fig. 17. Alois Lukášek (1950): Construction of the Vír Dam II. (oil, 65 × 80 cm), taken from [34]

Podobně, jako se na Moravě věnovali malíři výstavbě údolní nádrže Vír, angažovali se výtvarníci v Čechách v letech 1953–1954 při úkolové svazové akci „Povltaví“, tedy při budování vltavské přehradní kaskády. Ochránce přírody a krajiny zaujmou z této akce zejména obrazy Václava Vojtěcha Nováka (1901–1969). Známý malíř panoramaticky rozmáchlých záběrů jihočeské rybniční krajiny v olejomalbě Vltava u Županovic (1953) a dalších věrně zachytil skalnaté a vegetačně zajímavé údolí Vltavy, které pak roku 1957 zmizelo v záplavě nádrže Slapy. Kdežto malíř sociálních motivů a zadumaných krajin městské periferie Karel Holan (1893–1953) maloval na sklonku svého života například v obraze Přehrada (1952) rozestavěnou přehradní hráz.

Přehradní nádrže jako hlavní motiv krajinomalby

Jistě není překvapením, že kromě budování přehrad malíři zobrazovali – a dodnes zobrazují – i hotová přehradní jezera. Jejich hladiny jsou výtvarně zajímavé a lákavé. Třeba hladina Brněnské (dříve Kníničské) přehrady, dokončené roku 1940. „Mám za to, že snad všichni malíři žijící v Brně, kterým učaroval jako projev životního postoje fenomén KRAJINA, alespoň jednou se o přehradu pokusili,“ píše ve svých obsáhlých vzpomínkách Brno – černá bílá [35] brněnský výtvarník Jan Rajlich. A jmenuje celou řadu malířů i malířek. Vyberme z nich alespoň Miroslava Netíka (1920), který se ve svém obsáhlém díle vracel k Brněnské přehradě nejčastěji – od „budovatelské“ olejomalby Sázení stromků na Kníničské přehradě (1952) až po nedostižně svižné akvarely z 60. a dalších let, např. Přístav (1965). Z dalších slavných tvůrců se v souvislosti s přehradou u Brna objevuje dokonce i František Foltýn (1891–1976), proslulý především svými abstraktními kompozicemi. V olejomalbě Přehrada (1951) však spíše realisticky zachycuje výletní loď pod Hůrkou u Bystrce.

Vírskou přehradu v Hornosvratecké vrchovině, připomínající skandinávská jezera, opakovaně maloval již zmíněný Alois Lukášek a řada regionálních malířů. Ale také třeba i dendrolog docent Jindřich Chmelař (1926–2001), přední evropský znalec vrb (rodu Salix spp.), který často spolupracoval s vodohospodáři na volbě vhodných dřevin při ozeleňování přehrad. Byl též výborným malířem, jak dokumentuje i jeho pastel z roku 1962 Vírská přehrada (obr. 18).

Lacina-18
Obr. 18. Jindřich Chmelař (1962): Vírská přehrada (pastel, 30 × 22 cm)
Fig. 18. Jindřich Chmelař (1962): Vír Dam (pastel, 30 × 22 cm)

Dominantní postavení v krajině jihovýchodní Šumavy má od roku 1960 hladina naší největší přehradní nádrže Lipno. Tam u Horní Plané, kde kdysi maloval a kreslil pestrou krajinnou mozaiku básník a prozaik šumavské přírody Adalbert Stifter (1805–1868), zachytili podstatně jednodušší současnou vodní krajinu například Josef Hodek (1888–1973) v obraze Lipenské jezero u Horní Plané (1965) či Ada Novák (1912–1990) v olejomalbě Lipno (1981). Rekreační využití – jachting na Lipně pak zobrazuje například dynamicky pojatý Poslední vítr (1984) od Josefa Gregra (1938).

Antonín Smažil (1923–2011) vystavil roku 1983 v Mikulově rozsáhlý soubor akvarelů a několika olejomaleb pod názvem Pálavské metamorfózy [36]. Tyto zobrazené přeměny se však týkají více než vápencového bradla Pálavy, především nivní krajiny pod nimi. A. Smažil zobrazil jak zbytky autochtonní přírody – např. Mušovské vrby (1970), Lužní lesy u Nových Mlýnů (1976) a jejich zánik – Lužní lesy odcházejí (1975), tak i budování vodních nádrží – viz např. Betonárka pod Pálavou (1976) i přehradní jezera napuštěná – např. Nové zrcadlení Pálavy (1981) a Nad přehradou (1982).

Výtvarná výzdoba přehradních objektů

Zejména v 60. až 80. letech minulého století bývaly některé stavby doplňovány výtvarnými díly. Stávalo se tak i u doprovodných objektů přehrad. Zmiňme alespoň dva případy. S vodárenskou nádrží Kružberk na řece Moravici souvisí úpravna vody v Podhradí u Vítkova. Její hlavní budova je od roku 1967 vyzdobena komplexem kamenných reliéfů Voda v našem životě. Jedná se o poslední monumentální dílo předního českého sochaře Vincence Makovského (1900–1966).

Lacina-19
Obr. 19. Čtyřverší Jana Skácela, ztvárněné Milošem Slezákem na budově vodní elektrárny u Nových Mlýnů (80. léta 20. století)
Fig. 19. Jan Skácel´s quatrian, performed by Miloš Slezák at the building of the hydroelectric power station near Nové Mlýny (1980‘s of the 20th century)

Na stěně hydroelektrárny u výpustního objektu dolní nádrže vodního díla Nové Mlýny je již z dálky nápadný modravý reliéf (obr. 19). Jedná se o čtyřverší Jana Skácela (1922–1989), do tvaru klínu táhnoucích divokých hus ztvárněné všestranným brněnským výtvarníkem Milošem Slezákem (1921–1989). Toto čtyřverší, dráždící některé ekologické aktivisty, zní: „Divoké husy s křikem táhnou k jihu / a vodní slípky po hladině plavou. / Rozmlouvá vítr v řádkách kukuřice. / Je konec žízně v kraji pod Pálavou.“ Veliký moravský básník tím vlastně přitakal rozsáhlým vodohospodářským úpravám na jižní Moravě, které jsou z pohledu i profesionálních ekologů poněkud problematické. Jan Skácel, neohrožený – a v době normalizace zakázaný – básník, který si vždycky bubnoval v rytmu vlastní krve, však na svém názoru trval. Už proto, že vyrůstal v jihomoravské Poštorné, kde zažíval povodně i suchem vyprahlá pole, považoval novomlýnské nádrže nejen za užitečné, ale i za krásné [37].

Diskuse a závěr

Může být malba či grafický list dostačujícím svědectvím o struktuře krajiny v určité době podobně jako fotografie? Porovnávání starých krajinomaleb, litografií, rytin se současným stavem kdysi zobrazené krajiny sice nemá ještě příliš dlouhou tradici u nás ani v zahraničí, jak je patrné z malého množství obdobných prací [38–39], přesto lze konstatovat, že ano. Autoři tohoto článku s fotografem Josefem Ptáčkem zatím vstoupili do záběru téměř 130 výtvarných děl od tří desítek malířů a grafiků a fotograficky je zdokumentovali. Z dosavadního výzkumu vyplývá, že malířské či grafické zobrazení krajiny dokumentuje nejen krajinný ráz, daný určitým rozložením vegetačních formací jako důsledku určitého způsobu využití půdy, ale při dostatečně podrobném realistickém zobrazení lze dokonce určit či alespoň odhadnout i zastoupení určitých rostlinných společenstev ba i konkrétních druhů. K nejcennějším pro hodnocení krajinných změn patří ta stará zobrazení krajiny, která byla tvořena ještě před vynálezem fotografie. V každém případě lze krajinomalbu i grafické listy použít při hodnocení krajinných změn alespoň jako doplněk ke starým mapám a fotografiím.

Platí to samozřejmě i při rekonstrukci rázu a vegetačních formací krajinných částí, které byly dotčeny výstavbou přehrad. Protože se jednalo zpravidla o území se zvláště přitažlivou a malebnou krajinnou mozaikou, patřila tato území – jak o tom svědčí údolí Dyje a Želetavky, zatopená ve 30. letech Vranovskou přehradou – k malířsky nejfrekventovanějším. Proto je odtud k dispozici dostatek výtvarných dokumentů pro krajinně ekologickou interpretaci.

Poděkování

Děkujeme za poskytnutí reprodukčních práv ke sbírkovým předmětům Jihomoravskému muzeu ve Znojmě, příspěvkové organizaci se sídlem Přemyslovců 129/8, 669 02 Znojmo. Za možnost nahlédnutí do depozitáře obrazové sbírky děkujeme pracovníkům Regionálního muzea v Mikulově. Článek vznikl díky podpoře NAKI DF3P01OVV012 Zatopené kulturní a přírodní dědictví jižní Moravy a institucionální podpory Ústavu geoniky AV ČR, v. v. i. (RVO:68145535).

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Pane docente, ve Vaší profesi krajinného ekologa se dlouhodobě věnujete ochraně přírody a krajiny, za propracování teoretických základů územní ochrany přírody, zejména zpracování Územních systémů ekologické stability krajiny a jejich prosazování v praxi, za trvalou činnost v praktické ochraně přírody a krajiny a osvětovou a vzdělávací činnost v této oblasti jste byl v roce 2008 oceněn prestižní Cenou Josefa Vavrouška. Pozorujete, že se chování člověka v chápání hodnoty přírody a krajiny a ve snaze ovládat přírodu po roce 1989 změnilo?

Za velmi důležité považuji to, že v současné době mohou lidé aktivně přispívat k tvorbě harmonické kulturní krajiny. Podpora zachování nebo vzniku harmonické kulturní krajiny je cílem tvorby územních systémů ekologické stability krajiny, známých pod zkratkou ÚSES. Inspirací pro vznik koncepce ÚSES byly různé odvětvové plány technické infrastruktury. V územních plánech, jejichž základním posláním je optimalizovat využití území z hlediska mnohostranných potřeb společnosti, nebyl žádný nástroj, jak prvky technické infrastruktury uvést do souladu se „zájmy přírody“. Tvorba ÚSES směřuje k zajištění alespoň minimálního prostoru pro přírodu v kulturní krajině, a to i v krajině intenzivně využívané, kde je třeba přírodní prvky postupně doplňovat.

První biokoridory byly založeny v roce 1991 v zemědělské polní krajině u Křižanovic a u Vracova a od té doby vznikly v různých oblastech ČR stovky nových biocenter, biokoridorů a interakčních prvků. Výjimečným příkladem úspěšné realizace všech projektovaných skladebných prvků ÚSES v katastru obce je např. tvorba regionálního ÚSES v katastrálním území Čehovice na okrese Prostějov. Díky dlouhodobé spolupráci okresního pozemkového úřadu, starosty obce, projektanta a realizátora se na ploše 23 ha podařilo vybudovat regionální biocentrum s malou vodní nádrží, lesními a travinnými společenstvy a navazující regionální biokoridory. V intenzivně využívané polní krajině Hané vznikla funkční přírodní infrastruktura. Její fungování potvrzuje například to, že po patnácti letech od založení nového regionálního biocentra sem doputoval bobr evropský, který zde nalezl vhodné podmínky k založení populace.

Rozhovor-1

Dalším příkladem úspěšné tvorby ÚSES je lokální biokoridor Obecní hájek v obci Šakvice. Po provedených dílčích pozemkových úpravách v trati Díly pod vinohrady v roce 2004 získala obec 5,5 ha pozemku, který se zastupitelstvo rozhodlo využít k vysázení lokálního biokoridoru. Občané Šakvic, kteří nezištně poskytli části svých pozemků, zastupitelstvo obce i starostka dokázali, že jim stav přírody není lhostejný. Lokální biokoridor Obecní hájek je situován v blízkosti severní hráze dolní novomlýnské nádrže a alespoň zčásti nahrazuje lužní lesy, zatopené jejími vodami.

Nelze očekávat, že všechny návrhy nových biocenter, biokoridorů a interakčních prvků budou bezprostředně realizovány. Tvorba optimálně vyvážené ekologické sítě, zahrnující stávající i nově zakládané části od lokálních biocenter až po evropsky významné biokoridory, je dlouhodobé poslání a bude nesporně trvat několik desetiletí. Další osud ÚSES bude závislý na tom, podaří-li se zajistit cílevědomou správu, ochranu a adekvátní prostředky na tvorbu nových biocenter a biokoridorů a také na dlouhodobou soustavnou péči. Skladebné prvky ÚSES tvoří významnou součást přírodní (zelené) infrastruktury kulturní krajiny a měla by jim být věnována nejméně stejná pozornost jako prvkům infrastruktury technické. Potěšitelné je to, že přibývá osvícených starostů, zastupitelů a občanů, kteří věnují velké úsilí tvorbě nových biocenter a biokoridorů ve správních obvodech svých obcí. Tvorba ÚSES je totiž také významnou součástí adaptačních opatření na možné klimatické extrémy.

Obávám se, že „snaha ovládat přírodu“ je věčná. Domnívám se, že typickým příkladem je opakovaná snaha o vybudování průplavu Dunaj–Odra–Labe. Za první úřední zmínku o tomto gigantickém záměru je považováno usnesení moravských stavů z roku 1653 o vypracování plánů na splavnění Moravy a její spojení s Odrou. V roce 1795 byl zpracován projekt regulace Moravy k plavebním účelům. Včetně spojení s Odrou činily náklady 2 238 033 zlatých. K realizaci nedošlo. Další projekty byly zpracovány v roce 1809 (náklady 9 milionů zlatých), v roce 1873 a 1882 (40 milionů zlatých), žádný z nich nebyl realizován. V roce 1901 poslanecká i panská sněmovna schválila vodocestný zákon, předpokládající do 20 let vybudování průplavu mezi Dunajem a Odrou s náklady 140 milionů korun a plavebního kanálu, spojujícího tento průplav s Labem s náklady 112,1 milionů korun. V roce 1931 byl v Československu přijat nový vodocestný zákon, předpokládající výstavbu průplavu ve dvou šestiletých etapách s celkovými náklady 3 miliardy Kčs. V letech 1938–1943 byly s pomocí vězňů koncentračních táborů vybudovány na okraji Vídně u Lobau tři úseky kanálu, který měl spojit Dunaj s řekou Moravou u Angern. Těchto 9 km kanálu představuje jediný realizovaný úsek průplavu Dunaj–Odra–Labe v celé dlouhé historii záměru. V roce 1989 vznikla akciová společnost Ekotrans Moravia, jejímž cílem bylo zahájit výstavbu průplavu. Náklady byly odhadnuty na 14 miliard Kčs. V roce 1997 vzniklo zájmové sdružení na podporu vodní cesty Dunaj–Odra–Labe se sídlem v Praze. Celkové náklady na vybudování průplavu v cenové úrovni roku 2001 byly kalkulovány na 206,58 miliard Kč.

Od počátku 70. let 20. století až do současné doby je na základě usnesení vlády ČSSR č. 167/1971 a vlády ČR č. 635/1996 v územních plánech závazně zajištěna územní ochrana trasy průplavu Dunaj–Odra–Labe podle tzv. generálního řešení, případně jeho různých dílčích lokálních variant. V celém dotčeném území dochází k limitování návrhů a realizace opatření, vedoucích k harmonizaci využití krajiny a také sídelních aktivit. Neexistující průplav tak nepříznivě ovlivňuje krajinu údolních niv dotčených řek.

V kontextu stavu a vývoje krajiny a životního prostředí v České republice na počátku 21. století lze záměr budování vodní cesty Dunaj–Odra–Labe odpovědně označit jako nereálný a neúčelný. Na základě historických zkušeností nelze ovšem pochybovat o tom, že záměr průplavního spojení tří významných středoevropských řek bude pokračovat i v budoucnu. Doufám, že při jeho posuzování se bude stále více prosazovat celospolečenská potřeba zajištění harmonického vývoje krajiny říčních niv jako přirozené ekologické páteře středoevropské krajiny.

Co Vás napadlo, že se skrývá pod názvem Zatopené kulturní a přírodní dědictví jižní Moravy, když jste byl poprvé osloven s žádostí o odborné posouzení materiálů k projektu?

Považoval jsem za paradoxní, že v programu Ministerstva kultury ČR, zaměřeném na výzkum národní a kulturní identity, se vodohospodářské výzkumné pracoviště zabývalo tím, jaké hodnoty byly v minulosti zaplaveny vodami přehradních nádrží, které vodohospodáři navrhli, prosadili, projektovali a vybudovali. Teprve když jsem se seznámil se souborem výsledků, dosažených řešením projektu, pochopil jsem, že díky multidisciplinárnímu přístupu se obdivuhodně podařilo vystihnout změny podstatných přírodních a socioekonomických jevů a procesů v krajinách, ovlivněných vybudováním přehrad. V ekologii krajiny se začíná uplatňovat termín paměť krajiny, označující historické kořeny současných krajinných struktur. Soubor materiálů projektu podrobně charakterizuje paměť krajiny území, zaplaveného Vranovskou přehradou, Brněnskou přehradou a vodním dílem Nové Mlýny. Výsledky projektu dokazují, že paměť krajiny zatopených území je integrální součástí kulturní identity naší vlasti.

Cílem knihy Zatopené kulturní a přírodní dědictví jižní Moravy nebylo hodnotit správnost rozhodnutí o výstavbě přehradních nádrží, ale objektivně zhodnotit změny, které konkrétní stavby doprovázely. Přesto se v některých reakcích na knihu objevují názory, že některé závěry nejsou zcela nezaujaté.

Kniha o zatopeném dědictví jižní Moravy je první českou monografií o historii a hodnotách území zaplavených vodními nádržemi. Na jejím zpracování se podílelo 20 autorů a přitom se Haně Mlejnkové podařilo editovat celé dílo tak, že vznikl ucelený soubor poznatků o kulturních a přírodních hodnotách zatopených krajin. Rozdílná doba vzniku a velikost zaplavené plochy ovlivnila význam zatopených kulturních a přírodních hodnot a také rozsah i dostupnost informací. Vranovská přehrada s plochou 761 ha byla vybudována v letech 1930–1934, Brněnská přehrada s plochou 231 ha v letech 1936–1940 a tři nádrže vodního díla Nové Mlýny s celkovou plochou 3 232 ha vznikly v letech 1975–1989. Monografie je velmi pěkně a nápaditě graficky upravená, texty doprovází množství účelně vybraných kvalitních fotografií, map a tabulek. Významnou částí monografie je obsáhlý závěrečný seznam historických pramenů, literatury, internetových zdrojů, mapových podkladů a jiných zdrojů.

Všechny části knihy jsou napsány zasvěceně a střízlivě a jsou podloženy pečlivou analýzou rozsáhlého faktografického materiálu, nenalezl jsem v knize žádné subjektivní, nepodložené závěry. Nevím tedy, co může vést k názorům o nezaujatosti závěrů. Snad se někoho může dotknout kapitola Vodní hospodářství na soutoku řek Dyje, Svratky a Jihlavy od historie po současnost, kterou David Veselý končí se střízlivým optimismem: „V této kapitole se ne vždy lichotivě hovořilo o činech generací minulých, doufejme, že budoucí generace naše současné počínání zhodnotí s větším pochopením.“ Myslím, že všichni, kdož toto území znají, vědí, že problematické řešení vodohospodářských úprav jižní Moravy v minulém století nelze hodnotit bezvýhradně kladně.

Projekt byl pojat velmi komplexně, pokusil se spojit odbornosti a pohledy, které se spolu obvykle nehodnotí. Překvapily Vás některé závěry a souvislosti, které z projektu vyplynuly? Zdá se Vám smysluplné hledat odpovědi na současné problémy v minulosti?

Komplexní přístup k řešení projektu se nesporně osvědčil. Díky tomu, že v řešitelském týmu pracovali vodohospodáři, historici a přírodovědci, se podařilo vystihnout podstatné rysy kulturního a přírodního dědictví ve všech zkoumaných lokalitách. Největším překvapením pro mne bylo, jak výstižně dokázali historici pojednat historický vývoj území – od pravěkého osídlení ke středověkému vývoji obcí až po jejich zánik výstavbou přehrad. Mohli využít a také perfektně využili dokumentaci zachovanou v archivech. Najít podklady k zatopenému přírodnímu dědictví bylo mnohem obtížnější. Proto se podařilo pojednat především proměnu vodních a bažinných biotopů.

Rozhodně si myslím, že vystižení podstatných rysů paměti krajiny může přispět k pochopení současných problémů a k nalézání vhodných způsobů začleňování přehradních nádrží do okolní krajiny.

Do projektu byli zapojeni odborníci mnoha profesí – historikové, vodohospodáři, hydrobiologové, hydrochemici, geografové a krajinní ekologové. Zdá se Vám komplexní pojetí práce, zahrnující takto velké množství odborností pro vědeckou práci, cílenou na prezentaci široké veřejnosti formou výstavy a populárně-vědecké publikace, přínosné nebo spíše ztěžující orientaci v problematice?

Zvolená forma prezentace výsledků projektu se nesporně osvědčila. Výstava v Moravském zemském archivu v Brně umožnila názorně a přesvědčivě prezentovat význam zatopeného kulturního a přírodního dědictví jak odborníkům různých profesí, tak i široké veřejnosti. Důležitým počinem trvalé hodnoty bylo vydání podrobného katalogu výstavy s přiloženým seznamem 722 položek databáze projektu. Za nejvýznamnější výsledek s trvalou hodnotou považuji vydání výtečné monografie, prezentující výsledky projektu. Škoda, že vyšla v nákladu pouhých 250 výtisků. Předpokládám, že v současné době je již rozebrána. Rozhodně by si zasloužila dotisk, neboť by ji měli mít všichni, kdož mají něco společného s problematikou vodních nádrží současných i plánovaných. Srozumitelná prezentace výsledků projektu je důležitá nejen pro veřejnost, ale i pro odborníky různých profesí, kteří málokdy mohou sledovat výsledky všech oborů, které se mnohostrannou tematikou krajiny vodních nádrží zabývají.

Vybudování vodního díla Nové Mlýny bylo v rámci socialistického zřízení před rokem 1989 zdůvodňováno vidinou zefektivnění zemědělské výroby (závlahy) a snahou „posílit“ moc nad přírodou a bránit se povodním. Polemik o výstavbě soustavy nádrží se vedlo nekonečné množství, jak se Vy s odstupem času díváte na vybudování vodního díla Nové Mlýny?

Výstavba tří nádrží tvořících vodní dílo Nové Mlýny na řece Dyji byla součástí komplexních vodohospodářských úprav na jižní Moravě, realizovaných v letech 1969–1989. Ekonomické propočty předpokládaly návratnost investice do 7 let po dokončení, především z výnosů závlah 65 000 ha zemědělských pozemků na jižní Moravě a jihozápadním Slovensku. Nákladem zhruba 1,5 miliardy Kčs bylo vodní dílo Nové Mlýny realizováno, poslední, dolní, nádrž byla napuštěna na jaře roku 1989.

Výsledkem rozsáhlého souboru geoekologických prognóz, zpracovaných před rozhodnutím o realizaci tohoto kontroverzního záměru, bylo varování před nepříznivými účinky vodního díla na ekologicky velmi cennou krajinu údolní nivy s parametry biosféricky významného národního parku a upozornění na to, že předpokládané ekonomické užitky jsou velmi problematické. Soubor studií, zpracovaných v 60. letech 20. století, před zahájením výstavby, analyzoval a posoudil v roce 1969 prof. A. Zlatník z Vědecké laboratoře geobiocenologie a typologie lesa lesnické fakulty VŠZ v Brně, který závěrem svého posudku konstatoval: „Pokládám postup, který vyústil ve vypracování technického díla bez ekologických záruk, za nesprávný, protože odporuje logickému komplexnímu řešení v jihomoravském rajonu a vyžaduje ohromný investiční náklad bez zmíněných záruk… Varuji před uskutečňováním projektu, než by byly získány spolehlivé vědecké podklady o zajištění ekologických podmínek rentabilní zemědělské produkce na plochách nynější nivy a říčních teras.“ Přes varovné přírodovědné prognózy byly komplexní vodohospodářské úpravy realizovány.

V roce 1985, po dokončení 1. etapy výstavby vodního díla Nové Mlýny, zpracovali odborníci z brněnských ústavů tehdejší Československé akademie věd soubornou studii, shrnující geoekologické aspekty vodohospodářských úprav na jižní Moravě. Vyhodnocení přírodovědných a ekonomických prognóz vlivů vodohospodářských úprav zpracovaných v době před výstavbou ukázalo, že „většina prognóz jevů v přírodním prostředí se postupně naplňuje, neboť autoři dokázali obvykle vystihnout reálný trend změn v krajině, včetně negativních jevů a jejich důsledků. Prognózy socioekonomických jevů, které obvykle vycházely z bezkonfliktních trendů vývoje krajiny, obvykle nedokázaly vystihnout skutečný vývoj.“ Toto konstatování platí dodnes.

Z hlediska biodiverzity krajiny mělo vybudování vodního díla Nové Mlýny katastrofální vliv. Zanikly nivní mokřadní, travinné a lesní biocenózy s provinciálním až biosférickým biogeografickým významem, kde se vyskytovala celá řada vzácných druhů rostlin a živočichů, patřících do nejvyšších kategorií ohrožení v Červených knihách. Vědomí hodnoty zanikajících biotopů vedlo v období výstavby dolní nádrže v letech 1981–1987 k pokusu o záchranný transfer některých vzácných rostlinných druhů v akci DNO, kterou uskutečnili dobrovolní ochránci přírody. Na náhradní lokality v podyjské nivě bylo přeneseno více než 100 000 bledulí letních, 30 000 sněženek, více než 2 000 ladoněk a několik set oddenků leknínů. Bledule, sněženky a ladoňky, které přežily na náhradních lokalitách, jsou nepatrným zbytkem původního bohatství podyjské přírody. Krásná podyjská lužní krajina s parametry jádrové zóny národního parku je nenávratně zničena.

Ukazuje se, že snad největší přínos výstavby vodního díla Nové Mlýny spočívá v tom, že představují jedinečný krajinně-ekologický experiment, neboť sledování stavu a vývoje různých krajinných struktur vodohospodářskými úpravami postiženého území přináší nové, zcela originální přírodovědné poznatky. Zásadní význam má také objektivní verifikace souboru ekonomických a ekologických prognóz, na jejichž základě byly nákladné nádrže vybudovány. Soudím, že nádrže rozhodně nepatří k těm stavbám, na které by mohli být vodohospodáři pyšní, a že v současné době by vodohospodářské úpravy jižní Moravy byly realizovány jinak, v souladu s historickými strukturami této památné krajiny.

V současné době je Česká republika ovlivňována extrémními výkyvy počasí, které jsou příčinou i důsledkem klimatických extrémů v podobě sucha a povodní. Jaká opatření by mohla podle Vás do budoucna pomoci s hospodařením s vodou v krajině na území ČR? Jak by se mělo do budoucna přistupovat k plánování a posuzování výstavby nádrží a co lze v této problematice vyvodit z výsledků řešení projektu?

Změny klimatu již dnes naši krajinu ovlivňují a budou ji nesporně ovlivňovat i v budoucnu. Snahy o celosvětové omezení emisí plynů, vyvolávajících skleníkový efekt, jsou dosud málo úspěšné, jejich koncentrace v atmosféře se bohužel stále ještě zvyšuje. Proto klimatologové, kteří se zabývají prognózou změn klimatu, doporučují soustředit se již v současné době na realizaci adaptačních opatření, která by mohla zmírnit nepříznivé následky klimatických změn. Hospodaření s vodou je třeba zaměřit především na zvýšení retence vody v zemědělské, lesní i urbanizované krajině. Ke zvýšení retence vody přispívají významně revitalizace vodních toků a také výstavba malých vodních nádrží. Malé vodní nádrže je vhodné zakládat tak, aby se staly biocentry, revitalizované vodní toky budou fungovat jako biokoridory, tvořící páteř ekologické sítě v naší krajině. Častější výskyt sucha vede k tomu, že naše společnost si začíná uvědomovat, že skončil věk plýtvání s vodou.

Kapitolu věnovanou historickému vývoji hospodaření s vodou v monografii Zatopené dědictví jižní Moravy uzavírá D. Veselý konstatováním, že „budováním přehrad vlastně přiznáváme, že nedokážeme problém řešit jiným modernějším a méně drastickým způsobem…“ Výstavba nových přehradních nádrží by měla být v ČR navrhována jen výjimečně a po velmi důkladném posouzení. Výsledky řešení projektu by se měly stát součástí povinného studia všech, kdož rozhodují a budou rozhodovat o záměrech výstavby nových přehrad. Najdou v nich mnoho podnětů k zamyšlení.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

První část studie obsahuje doporučení pro výběr reprezentativního období pozorování pro výpočet charakteristik průměrných průtoků. Je to výsledek analýzy časové řady průtoků Vltavy v Praze s počátkem v roce 1801. V další části jsou zkoumány možnosti predikce 10letých klouzavých průměrů průtoku využívající autoregresní model. Je prokázáno, že 7leté nebo 10leté klouzavé průměry průtoků mají průběh podobný jako geomagnetický 22letý cyklus Slunce. Z korelace mezi průměrnými ročními průtoky a maximálními kulminačními průtoky vyplývá, že kolísání víceletých průměrných průtoků z podstatné části odpovídá i výskytu a velikosti povodní.

ilustracni-4_edit

Úvod

Charakteristiky průtoků jsou základem pro vodohospodářská řešení zásobování vodou, ochranu množství i kvality vod, stavební projekty na tocích i jejich okolí a řadu dalších oblastí hospodářských aktivit. Při jejich zpracování se často předpokládá, že proces, který popisují, je stacionární, takže charakteristiky popisující minulý stav jsou nejlepším odhadem stavu budoucího. Ve skutečnosti většinou potřebujeme poskytnout charakteristiky popisující poměry v konkrétním budoucím období o délce několika desetiletí, tedy dlouhodobou předpověď. V první kapitole studie je obsaženo doporučení pro volbu reprezentativního období, ze kterého se charakteristiky průměrných průtoků odvozují. V další části jsou zkoumány možnosti předpovědi trendu změn průměrných průtoků v měřítku víceletých období. V současné době, kdy se klimatické poměry dosti rychle mění, je třeba věnovat pozornost periodickým vlastnostem hydrologických procesů. Bez jejich uvážení se zvětšuje pravděpodobnost, že probíhajícím změnám přisoudíme neodpovídající vysvětlení.

Kasparek-Ladislav-1
Obr. 1. Průměry absolutních hodnot chyb předpovídaných průměrných průtoků pro období délky NP let získané z pozorování délky N let
Fig. 1. Average absolute deviation of the predicted average flow for the period length NP years derived from observation of length N years

Výzkum volby období použitého pro zpracování charakteristik průtoků

Ve Výzkumném ústavu vodohospodářském byl řešen úkol Metody výpočtu hydrologických dat v měnících se podmínkách. Jedním z jeho výstupů byla výzkumná zpráva [1] a referát [2]. Výzkum byl zaměřen na problematiku volby návrhového období, používaného pro odvození charakteristik průměrných průtoků. Otázkou bylo, zda při narůstající délce pozorovaných řad má být reprezentativní období použité v minulosti prodlužováno, nebo je vhodnější používat období o délce několika desítek let končící krátce před zpracováním charakteristik.

Při volbě reprezentativních období před rokem 1980 byla snaha využívat co nejdelší výchozí období pozorování. Při výběru období pro zpracování hydrologických charakteristik bylo vždy posouzeno, zda charakteristiky použitého období jsou dostatečně blízké charakteristikám vypočteným z nejdelších dostupných řad. Tato shoda byla používána jako argument pro oprávněnost volby užitého období. Tento přístup předpokládá, že řady jsou stacionární, takže odhad charakteristik z minulých řad za co nejdelší období je také nejvhodnějším odhadem pro budoucnost.

Zkoumání časových meteorologických a hydrologických řad i jevů, které mohou tyto řady ovlivnit, ukazuje, že kromě krátkodobých kolísání (v měřítku menším než 3–5 let) existují i dlouhodobé změny s časovým měřítkem desítky i stovky let. Jen v omezené míře jsme schopni je identifikovat a matematicky popsat a ještě méně je umíme vysvětlit. Je velmi pravděpodobné, že většina takových kolísání má charakter, ovlivněný periodickými i náhodnými vlivy. Odhad hydrologických charakteristik ze zvoleného období může pak být citlivý na poměr délky i umístění reprezentativního období vzhledem k periodické složce průtokových řad.

Kasparek-Ladislav-2
Obr. 2. Autokorelační funkce řady průměrných ročních průtoků řady 1801–1996
Fig. 2. Autocorrelation function of annual mean flow series for the period 1801–1996

Pro posouzení, jak délka reprezentativního období ovlivňuje chyby předpovědi průměrného průtoku na dobu 20 let, byla ve studii [1] použita řada průměrných ročních průtoků Vltavy v Praze z období 1801–1996. V použitém postupu simulujícím extrapolace průtoků v každém roce se předpokládá, že průměrný průtok z předchozích N let pozorování bude stejný i v následujících NP letech. Délka výchozí řady N byla zvolena 20, 30, 40, 50, 60 a 70 let, délka předpovědního období NP byla zvolena 10, 20 a 30 let. Podle průměru absolutních hodnot odchylek takto extrapolovaného průměrného průtoku od pozorované hodnoty byla vyhledávána optimální délka návrhového období.

Na obr. 1 je vynesen průměr absolutních hodnot chyb předpovědí pro uvedené délky NP v závislosti na délce výchozího období N. U délky předpovědního období NP = 10 let očividně převažuje vliv kolísání desetiletých průměrů nad vlivem délky výchozího období, nejmenší průměr absolutních hodnot je u trvání výchozího období N = 40 let. Průměr absolutních hodnot chyb předpovědí je u trvání předpovědního období NP = 20 a 30 let podstatně menší, pro délky výchozího období 30 let má minimum blížící se 8 %. Ze zobrazených výsledků byl vyvozen závěr: z hlediska soustavného vychýlení se jeví jako vhodnější výchozí období pro výpočet s kratšími délkami, přecházející době zpracování, podle průměru absolutních chyb o délce 30 až 40 let. Pro aktuální zpracování průměrných a m-denních průtoků v ČHMÚ bylo v souladu s tímto doporučením zvoleno období 1981–2010, viz [3].

Periodické složky dlouhodobého kolísání průtoků

Součástí studie [1] byl také pokus ověřit, zda pro odhad průměrného průtoku za víceletá období lze s přijatelnou spolehlivostí použít extrapolaci využívající autokorelační vazby mezi ročními průměrnými průtoky.

V průběhu klouzavých průměrů řad ročních průtoků a srážek se objevují prvky periodických kolísání. Ta můžeme popsat autokorelačním, resp. autoregresním modelem, pokud takový model uvažuje i vzdálenější autokorelační vazby mezi členy řady. Pro posouzení možností aplikace této metody pro odhad vývoje dlouhodobých změn průtoků na zvolené období jsme využili program [3].

Autokorelační funkce řady průměrných ročních průtoků na obr. 2 svědčí pouze o přenosu zásob vody z předcházejícího do následujícího roku, žádné vzdálenější vazby neukazuje. Z autokorelační funkce průtoků za víceletá období, např. ze sedmiletých klouzavých průměrů, lze na periodické složky v průtokových řadách usuzovat, viz obr. 3.

Kasparek-Ladislav-3
Obr. 3. Autokorelační funkce řady 10letých klouzavých průměrných průtoků 1801–1996
Fig. 3. Autocorrelation function of 10-year moving averages of the annual mean flow series for the period 1801–1996

Pro řady klouzavých průměrů ročních průměrných průtoků s intervalem průměrování 2 až 15 let byly vypočteny spektrální hustoty. Pro každý interval průměrování byla vyhledána délka periody s maximální hodnotou spektrální hustoty. Výsledky shrnuje tabulka 1. Nejvýznačnější periody se při délkách průměrování méně než 10 let pohybují v rozmezí 16 až 19 let, při průměrování 10 až 14 let délka periody soustavně stoupá od 19 do 25 let. Příklad průběhu spektrální hustoty pro sedmileté průměry ročních průměrných průtoků je na obr. 4. Podle tohoto grafu pro řadu obsahující i pozorování z 19. století je největší hodnota spektrální hustoty u délky periody 19 let, pro řadu od roku 1920 do 2015, kde je periodické kolísání zřetelnější, 22 let.

Program [4] poskytuje i délku období, na které je opodstatněné předpovídat (dosah předpovědi). Proměna této veličiny s délkou průměrování je patrná z tabulky 1. Pro intervaly průměrování od 9 do 14 let a také pro interval průměrování 7 let je dosah předpovědi podstatně větší, než pro intervaly průměrování kratší nebo delší.

Tabulka 1. Délka významných period a optimální stupeň autoregresního modelu pro různé délky průměrování řady průtoků
Table 1. Significant period length and optimal degree of the autoregressive model for different averaging lengths of flow series
Kasparek-Ladislav-tabulka1

Pro řady klouzavých průměrů s intervalem průměrování 2 až 15 let byly v roce 1996 vypočteny předpovědi autoregresním modelem, popsaným například ve skriptech ČVUT [5]. Při výpočtech byl stupeň regrese zvolen 15, na délce průměrování zřejmě systematicky nezávisí, viz tabulka 1.

Kasparek-Ladislav-4
Obr. 4. Spektrální hustota 7letých klouzavých průtoků vypočítaných z řad 1801–1995 a 1920–2015
Fig. 4. Spectral density of 7-year moving average flow calculated from the 1801–1995 and 1920–2015 series

Předpovědi pro průměry z období o délce K = 7, 8, 9, 10 a 11 let jsou na obr. 5. Ukázalo se, že rámcově indikovaly dlouhodobé kolísání průtoků s koncem vodného období v letech 2003–2004 a s následujícím obdobím s menšími průtoky až do let 2011–2014. Výpočty ukazují, že předpověď není zásadním způsobem ovlivněna tím, jaký interval průměrování použijeme, pokud bude z použitého rozmezí.

Kasparek-Ladislav-5
Obr. 5. Předpovědi K-letých průměrných průtoků vypočítané autoregresními modely
Fig. 5. Predictions of K-year moving average flows calculated by autoregression models

V další etapě výzkumu jsme posoudili, zda při použití autoregresních předpovědí klouzavých průměrů (zvolili jsme délku průměrování 10 let) pro předpověď na 10 let získáme předpovědi úspěšnější, než při předpovědi při extrapolaci předcházejícího průměrného průtoku. Autoregresní model se může lišit řádem, ale také volbou období, podle kterého jsou odvozovány autoregresní koeficienty. Dále uvedené výsledky jsou předpovědi desetiletých klouzavých průměrů podle autokorelačních koeficientů odvozených z celé řady 1801–1995. Řád regrese byl zvolen 11 let. Numerický pokus simuloval předpověď zpracovanou v každém roce od dvanáctého roku řady. Výstupem programu jsou předpovědi desetiletých klouzavých průměrů na NP následujících let. Pro posouzení, zda použití regresních předpovědí vede k lepším odhadům, než předpověď podle průměru předcházejícího období nebo než užití konstantního dlouhodobého průměru, byl vypočten pro každou předpověď průměr absolutních hodnot odchylek předpovědí od pozorovaných hodnot za předpovídané období. Tyto charakteristiky chyb byly pro každý rok porovnány s analogicky vypočtenými ukazateli „setrvalých“ předpovědí podle předcházejícího průměrného průtoku za 10 let a s analogicky vypočtenými ukazateli odchylek pozorovaných průtoků od dlouhodobého průměru. Extrémy průměrů odchylek jsou u regresních předpovědí znatelně menší, než u odchylek od dlouhodobého průměru, totéž platí (i když méně výrazně) pro porovnání s průměry odchylek předpovědí podle předcházejícího průměru. Pro výsledné porovnání byly vypočteny průměry z průměrných absolutních hodnot odchylek ze všech předpovědí v jednotlivých letech pro použité předpovědní postupy. Jsou uvedeny v tabulce 2 a ukazují, že regresní předpovědi v průměru vedou k menším odchylkám.

Tabulka 2. Porovnání průměrů absolutních hodnot chyb předpovědi podle různých postupů výpočtu
Table 2. Comparison of averages absolute forecast errors according to different calculation procedures
Kasparek-Ladislav-tabulka2

V současné době uplynulo od zpracování výše popsaných výpočtů předpovědí 18 let, takže můžeme posoudit, zda předpovědi podle autoregresního modelu mohly poskytnout alespoň částečně použitelné informace o vývoji průměrných průtoků Vltavy v Praze. Na obr. 6 jsou zobrazeny průběhy předpovězené a průběhy vypočítané podle pozorování, pro délky průměrování K = 7 a 10 let. Z obrázku je patrné, že do roku 2004 vystihly u obou délek průměrování postupný nárůst průměrných průtoků. Předpověď pro K = 7 se nijak zásadně neodchyluje od pozorovaného průběhu. V pokračujícím úseku řady po roce 2005 předpovědi sice indikují postupný rámcový pokles průměrných průtoků až do roku 2015, v absolutních velikostech průtoku jsou však realitě značně vzdálené. Z těchto výsledků můžeme usuzovat, že předpovědi autoregresním modelem mohou poskytnout použitelné informace jen s předstihem několika let.

Kasparek-Ladislav-6
Obr. 6. Předpovědi klouzavých průtoků K-roků vypočtených v roce 1996 autoregresními modely ve srovnání s pozorovanými hodnotami
Fig. 6. Predictions of K-years moving average flows calculated in 1996 by autoregressive models compared with observed values

Podle tohoto poznatku jsme vypočítali simulaci předpovědí sedmiletých průměrných průtoků autoregresním modelem v dvouletém intervalu počínaje rokem 2002, vždy na následujících 5 let. Takto vypočítané průběhy spolu s průběhem sedmiletých průměrných průtoků podle pozorování jsou na obr. 7. Předpovědi by v posuzovaném období přijatelně indikovaly dlouhodobé tendence změn průměrných průtoků.

Možnostmi dlouhodobých předpovědí pomocí harmonického modelu PYTHIA a autoregresního modelu klouzavých průtoků se zabývala Pekárová [6]. Podle výsledků z modelu PYTHIA má být víceleté suché období 2013–2020. Výrazně průtokově podprůměrné roky v období po roce 2015 předpovídal i sezonní autoregresní model (SARIMA) [6].

Kasparek-Ladislav-7
Obr. 7. Simulace postupných předpovědí průměrných sedmiletých průtoků vypočítané po dvou letech, s předstihem 1 až 5 let
Fig. 7. Simulation of successive predictions of 7-year moving average flow calculated every two years with forecast horizon 1 to 5 years

Souvislosti dlouhodobého kolísání průtoků s geomagnetickým slunečním cyklem

Před rokem 1965 zpracoval Bratránek [7] předpověď výskytu maxim a minim průměrných ročních průtoků Vltavy v Praze podle postupu, v kterém se používaly časové vazby mezi průběhem počtu slunečních skvrn a výskytem extrémů ročních průměrných průtoků. Obrázek 8 ukazuje, že jeho předpověď byla úspěšná. Při pokusech o další aplikace jím navrženého postupu jsme shledali, že předpokládané časové relace se dlouhodobě nezachovávají.

Kasparek-Ladislav-8
Obr. 8. Průběh průměrných ročních průtoků Vltavy v Praze a predikce vypočítané Bratránkem [7]
Fig. 8. Average annual flow of the Vltava River in Prague and the prediction calculated by Bratránek [7]

Podle obr. 4 je pro sedmileté klouzavé průměry pro řadu průtoků Vltavy v Praze s počátkem v roce 1801 charakteristická perioda s délkou 19 let, v pozdějším období 22 let, u řad průměrných ročních srážek podle [1] také 22 let, což je dvojnásobek střední délky jedenáctileté periody kolísání počtu slunečních skvrn. Délku periody 22 let má Haleův cyklus magnetického pole Slunce, který vyplývá z toho, že vždy za 11 let se magnetické pole Slunce přepóluje a za dalších 11 let se přepóluje zpět, viz [8]. Pro posouzení zda dlouhodobé kolísání průtoků Vltavy může souviset s Haleovým cyklem, jsme řadu počtu slunečních skvrn transformovali tak, že počty každého druhého cyklu jsme vynásobili číslem -1. Takto získaný průběh je na obr. 9 zobrazen společně s průběhem sedmiletých klouzavých průměrů ročních průměrných průtoků, obě veličiny jsou transformované na směrodatné proměnné. Ze sedmi cyklů z období 1851–2015 lze v pěti shledat příznaky podobnosti. Koeficient korelace mezi pořadnicemi magnetického cyklu a klouzavými průměrnými sedmiletými průtoky je 0,61. Můžeme tedy usuzovat, že kolísání průtoků v použitém měřítku nějakým způsobem, který neznáme, souvisí s geomagnetickým Haleovým cyklem Slunce.

Kasparek-Ladislav-9
Obr. 9. Časový průběh směrodatných proměnných magnetického cyklu Slunce a sedmiletých klouzavých průměrů průtoků Vltavy
Fig. 9. Time series of the standardized variables of the magnetic cycle of the Sun and seven-year moving averages flow in the Vltava River

Poznámka

Pro výše uvedené posouzení jsme použili řadu průtoků Vltavy s počátkem v roce 1851. Důvodem je přílišná nejistota, kterou je zatížena předcházející část řady, na kterou upozornila studie viz [7]. Ke stejnému závěru vedly i výsledky modelování hydrologické bilance, provedené v rámci současných prací.

Vztah mezi dlouhodobým kolísáním průměrných průtoků a kulminačních průtoků povodní

Kolísání víceletých průměrných průtoků za sedmileté nebo desetileté období je závislé především na výskytech mimořádně velké hodnoty jednoho nebo i několika ročních průměrných průtoků. Průběh směrodatných proměnných klouzavých průměrů za desetiletá období, vypočítaných z průměrných ročních průtoků a z maxim průměrných ročních průtoků na obr. 10 jsou podobné.

Kasparek-Ladislav-10
Obr. 10. Standardizované proměnné vypočtené z 10letých klouzavých průměrů průměrných ročních průtoků a z maximálních ročních průtoků v desetiletých obdobích
Fig. 10. Standardized variables calculated from 10-year moving average annual flow and from 10-year running maxima of the annual flow

Podstatnou část variability ročních průtoků lze vysvětlit maximálními kulminačními průtoky jako ukazateli výskytu povodní. Svědčí o tom regresní vztah mezi průměrnými ročními průtoky a maximálními kulminačními průtoky v roce na obr. 11, který je charakterizován koeficientem korelace 0,687. Také koeficient korelace vztahu mezi desetiletými klouzavými průměrnými průtoky a desetiletými klouzavými průměry kulminačních průtoků má hodnotu 0,599. I kolísání desetiletých průměrných průtoků je tedy podstatně určováno výskytem a velikostí povodní. Ukazuje se to také na obr. 12, kde jsou průběhy klouzavých průměrů směrodatných proměnných průměrných ročních průtoků a maximálních kulminačních průtoků.

Kasparek-Ladislav-11
Obr. 11. Korelační vztah mezi průměrnými ročními průtoky a maximálními kulminačními průtoky
Fig. 11. Correlation between the average annual flow and the maximum flood peak flows
Kasparek-Ladislav-12
Obr. 12. Průběh desetiletých klouzavých průměrů směrodatných proměnných průměrných ročních průtoků a maximálních kulminačních průtoků
Fig. 12. Moving average of the standardised average annual flow and maximum flood peak flows

Závěr

Při volbě reprezentativního období se jeví jako vhodnější využívat období o délce 30 až 40 let přecházející době zpracování, než prodlužovat dříve používaná období (například 1931–1980) do současnosti.

V řadě průtoků Vltavy v Praze se při použití víceletých klouzavých průměrů projevují periodické složky kolísání. Autoregresním modelem lze na tomto základě předpovídat budoucí vývoj vodnosti, s předstihem například 5 let. Předpovídat lze jen několikaleté průměry, nikoliv jednotlivé roční průměry.

Periodické kolísání víceletých průměrných průtoků je dosti podobné a většinou synchronní s průběhem 22letého geomagnetického cyklu Slunce.

Velikost průměrných ročních průtoků i víceletých průměrných průtoků je podstatně závislá na výskytu a velikosti povodní, takže kolísání průtoků v měřítku víceletých období je projevem kolísání režimu povodní. Tato vazba je patrná, i když povodně popisujeme jen kulminačním průtokem.

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

Souhrn

Článek prezentuje výsledky projektu zaměřeného na zlepšení situace v povodí vodárenské nádrže Mostiště, kde není dosahován dobrý stav vod z důvodu vysoké zátěže vod nutrienty. V návaznosti na získané poznatky je doporučeno v rámci plánů dílčích povodí zavádět podrobné analýzy v povodích, kde není doposud dobrého stavu vod dosaženo. Za podstatné považuje další doplňování a zpřesňování získaných poznatků u obdobných projektů tak, aby situace mohla být postupně porovnávána v různých oblastech České republiky.

ilustracni-1_edit

Úvod

Nápravná opatření směřující ke zlepšování stavu vod se realizují postupně jak u bodových, tak i plošných zdrojů znečištění, a to s vysokou finanční zátěží pro společnost. V mnohých případech však jasné a průkazné posouzení dostatečnosti či nedostatečnosti opatření pro dosažení cílů v jednotlivých povodích (cílem se rozumí dosažení dobrého stavu vod [1, 2]) chybí. Prakticky se postupuje tak, že za dobu jednoho plánovacího cyklu (období) plánů dílčích povodí dochází podle výsledků monitoringu k vyhodnocení stavu vod. V případě nedosažení dobrého stavu vod jsou navrhována opatření, která by měla stav zlepšit. Nikdo podrobně neposuzuje, zda je soubor všech opatření dostatečný a jaký efekt ve vodním toku přinese. Redukce zátěže vod prostřednictvím opatření u bodových zdrojů znečištění bývá numericky podložena, u plošných zdrojů znečištění však tyto informace obvykle chybí. Může tak dojít k pochybnostem, zda jsou všechna plánovaná opatření skutečně potřebná a vynakládané finanční prostředky vhodně využity. V některých případech se tak bez dalších podrobnějších znalostí a průzkumů o pohybu nutrientů v povodí nebo vodních útvarech neobejdeme [3–6].

Juran-1
Obr. 1. Rozmístění plošných drenáží v povodí vodárenské nádrže Mostiště
Fig. 1. Layout of planar drainages in the basin of the Mostiště water reservoir

Obhajitelný přístup k dosažení dobrého stavu vod

Stanovení zátěže vod nutrienty ze všech zdrojů znečištění v povodí a vyhodnocení stavu se provádí nejčastěji pomocí modelů [7]. Modely umožňují řadu zjednodušení, nejsou-li potřebná data. V modelech lze snadno dohledat použitá data nebo výsledky zátěží v obdobných povodích porovnávat. Mezi často používané modely lze zařadit: Soil and Water Assessment Tool (SWAT), Modelling Nutrient Emissions in River Systems (MONERIS), OECD Modified Methodology, QUAL2K apod.

Podrobnější analýzy v konkrétních povodích mají za úkol kvantifikovat množství nutrientů, jež se dostává do vodních toků daného povodí, analyzovat veškeré zdroje tohoto znečištění včetně plošných zdrojů znečištění v povodí a navrhnout oblasti, kde je možno tyto zdroje optimálně redukovat. Na základě látkového odtoku nutrientů v závěrném profilu povodí vodního toku a odbourávaného znečištění v daném povodí lze odvodit konkrétní požadavky na redukci výsledných emisí nutrientů. Uvedené analýzy jsou poměrně časově náročné, protože obvykle nemáme k dispozici všechna potřebná data, která následně doplňujeme dalšími měřeními. Vhodné je však kvantifikovat obdobné zdroje emisí nutrientů (cesty), které by se daly, spolu s informacemi o využití území v jiných povodích, v budoucnu porovnávat. V našem případě jsme kvantifikovali zátěž vod nutrienty z obdobných zdrojů znečištění, jako se používá při zpracování Plánu oblasti povodí Dunaje [4].

Zjištěný stav v povodí vodárenské nádrže Mostiště a výsledky projektu

Za účelem zlepšení situace v povodí uvedené vodárenské nádrže, kde není dosahován dobrý stav vod z důvodu vysoké zátěže vod nutrienty, byl Výzkumným ústavem vodohospodářským T. G. Masaryka, v. v. i., řešen v letech 2014–2015 projekt, který specifikoval jednotlivé zdroje zátěže vod v povodí uvedené vodárenské nádrže. Projekt nevyužíval konkrétní model. Přínos projektu spočíval především ve specifikaci velikosti plošných zdrojů znečištění a odbourávaného znečištění. Na základě výsledků se dá posoudit, zda bude výhledově možné dosažení dobrého stavu vod, jak je navrhováno v plánech dílčích povodí, nebo na jaká nápravná opatření se dále zaměřit. Projekt s názvem Technické nástroje k identifikaci znečištění byl podporovaný Technologickou agenturou ČR pod č. TD020266. Výsledkem projektu byly mapy prezentující stav zátěže vod z různých zdrojů znečištění. Tyto nástroje (mapy) slouží Krajskému úřadu Kraje Vysočina a dalším veřejným a správním orgánům k usměrňování nápravných opatření.

Juran-2
Obr. 2. Emisní zátěž ze zdrojů znečištění v povodí vodárenské nádrže Mostiště v ukazateli Pcelk
Fig. 2. Emission load from pollution sources in the catchment area of the Mostiště water reservoir in the Pcelk indicator

Vstupními podklady při zpracování projektu byly mapy využití území, ze kterých vyplývá, že v povodí velikosti přibližně 220 km2 žije 9 100 obyvatel, což je necelá 1/3 průměrné hodnoty udávané pro ČR. V uvedeném povodí je mírně nadprůměrná lesnatost (36,5 %) a vodní plochy (3,5 %) a naopak velmi vysoké procento orné půdy (42,6 %) a odvodňovaných ploch plošnou drenáží (18,5 %), viz obr. 1.

Z výsledků řešení bilancovaného na emise z atmosférické depozice, bodových zdrojů znečištění, zastavěných nepropustných oblastí [8], drenážního odvodnění [8], eroze ze zemědělské půdy (vodní eroze), povrchového odtoku z ostatních ploch (zemědělských, lesních a ostatních) a z podzemních vod je zřejmé, že podrobné podklady o využití území jsou u každého povodí zásadní. Přestože konfigurace zdrojů znečištění je příznivá, včetně výrazného zadržování vod a retence v uvedeném povodí, a podílí se více než 80 % na odbourávání celkového fosforu, dobrého stavu vod na přítoku do vodní nádrže není dosahováno.

V povodí se vyskytuje 25 obcí a jejich místních částí, kde čištění odpadních vod je až na výjimky co do účinností čištění na nízké úrovni. Celkově je však zátěž od obyvatelstva při uvedené malé osídlenosti nízká a činí u celkového fosforu pouze 18 % z celkové zátěže vod. Z projektu dále vyplynulo, že i kdyby byly čištěny všechny odpadní vody v uvedeném povodí na nejvyšší možnou míru, dobrý stav vod nebude v důsledku vysokých koncentrací tohoto ukazatele dosažen. Je proto nutné plánovat nápravná opatření v povodí, zaměřená především na redukci znečištění z ostatních významných plošných zdrojů znečištění znázorněných v následujícím výsečovém grafu, podle výsledků emisní zátěže (obr. 2).

Za příčinu vysoké koncentrace živin ve vodách se jeví vysoké procento orné půdy v povodí a přehnojování zemědělských pozemků. Například na odvodňovaných plochách katastrálního území Kněževes byly naměřeny až o řád vyšší koncentrace dusíkatých látek ve vodách než na odvodňovaných plochách katastrálního území Zadní Zhoř. Omezení vodní eroze je pak zásadním opatřením z pohledu přísunu celkového fosforu do vodních toků. Mimo omezení eroze a hnojení jsou žádoucí další opatření [9], jako je přerušení funkčnosti plošného drenážního odvodnění, zejména v plochách travního porostu, kterých je v povodí až ¼ z celkové drenážemi odvodňované plochy povodí. Drenážním odvodněním, způsobem a mírou hnojení spolu s erozním smyvem je proto nutné se dále zabývat. Obdobně tomu bude pravděpodobně i v dalších oblastech, kde navržená opatření v plánech dílčích povodí mohou být nedostatečná. V povodí Mostiště je pak výhodou, že podrobné analýzy jsou již k dispozici. V rámci projektu bylo provedeno celkem 120 laboratorních analýz vod a půd, a proto je možné na výsledky navazovat a také z nich vycházet.

Závěrem k zamyšlení

Uvedený způsob řešení je logickým vyústěním požadavků Rámcové směrnice o vodě, která proces plánování a dosažení dobrého stavu vod iniciovala závazně pro všechny státy Evropské unie. V případech nedosažení dobrého stavu vod nám nebude často stačit přijetí nápravných opatření bez doložení jejich účinnosti, a to především u plošných zdrojů znečištění. Využití výpočtových modelů se jeví jako přínosné, protože komplexnost poznatků a značné množství dat se dá snadno vyhodnotit. Rovněž další zpřesňování poznatků o zátěži vod v dalších etapách procesu plánování je bez modelů komplikované a přiznejme si, že u redukce nutrientů se jedná o běh na dlouhou trať.

Nápravná patření, jak již bylo zmíněno, nejsou zadarmo, a tak bychom měli zvažovat mnohem důsledněji, kde a v jakém rozsahu je uplatnit. K tomuto potřebujeme podrobnější znalosti o všech zdrojích znečištění vod. Je zřejmé, že podrobnější znalosti nejsou potřebné všude, ale přednostně tam, kde je dobrý stav vod nedosažen, což se nejedná v případě České republiky o zanedbatelné území. Například v povodí české části Dyje a Moravy s přítoky Váhu nebylo k roku 2015 dosaženo dobrého stavu vod u 54 % vodních útvarů z důvodů vysokých koncentrací ukazatelů Pcelk, N-NO3 a N-NH4. Tato skutečnost je sama o sobě alarmující a ukazuje, že k dosažení cílů máme hodně dlouhou cestu. Domnívám se, že přinejmenším u povodí vodárenských nádrží a dalších vodních útvarů napojených na odběry vod, u kterých není doposud dosaženo dobrého stavu vod z důvodu vysoké zátěže živinami, by měly být důvody nedosažení jasněji formulovány s podrobnou analýzou co do výskytu a znalostí všech zdrojů znečištění, tedy především plošných, rozptýlených a těch, které jsou nějakým způsobem propojeny se zemědělskou činností.

Podrobné analýzy, popř. modely k vyjádření zátěže vod nutrienty jsou jistě žádoucí. Doufejme jen, že se budou dále rozvíjet a doplňovat tak, aby byly srozumitelné a praktické. Není ani tak rozhodující, jaký model použijeme, ale jak dále získané poznatky a analýzy využijeme a prakticky zúročíme. V tomto je potřebné hledat zlepšení.

Poděkování

Tento příspěvek vznikl v rámci výzkumného úkolu s názvem Technické nástroje k identifikaci znečištění podpořeného Technologickou agenturou ČR s označením TD020266 (program OMEGA), řešeného v letech 2014–2015.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

Tématem příspěvku je rozbor hydrologických a hydrogeologických poměrů v malé části dolního povodí Lišanského potoka u Rakovníka, kde od 15. století byl přirozený stav ovlivněn lidskou činností. Na potoce byl po několik století rybník a v oblasti probíhala intenzivní hlubinná těžba uhlí. V článku jsou popsána a vyhodnocena měření úrovně hladiny podzemní vody na hydrogeologických vrtech a měření průtoků na Lišanském potoce. Výsledkem je vymezení úseku Lišanského potoka, kde je dotována zásoba podzemní vody povrchovou vodou z vodního toku.

ilustracni-6

Úvod

V letech 2009–2011 byl ve Výzkumném ústavu vodohospodářském T. G. Masaryka řešen úkol Možnosti zmírnění důsledků klimatické změny zlepšením akumulačních schopností v povodí Rakovnického potoka [1]. V rámci tohoto úkolu byla sledována hladina podzemní vody v rozsáhlé síti vrtů a studní a měřeny průtoky významnějších toků v povodí Rakovnického potoka po profil vodoměrné stanice ČHMÚ v Rakovníku. Jedním z výsledků vyhodnocení těchto měření bylo zjištění a ověření úseků, kde je zásoba podzemní vody dotována z úseků Kolešovického a Rakovnického potoka nad Rakovníkem a z Lišanského potoka v oblasti nad bývalým Velkým rybníkem u Rakovníka. Rakovnický potok nad Rakovníkem a dolní část Kolešovického potoka protékají územím, kde je dlouhodobý pokles úrovně hladiny podzemní vody pod úrovní hladiny toků daný odběry vody (pro vodárenské účely a čerpání vody z dolu). Lišanský potok protéká územím, kde ovlivnění odběry není významné.

Na základě měření úrovně hladiny podzemní vody v soustavě vrtů a studní byla sestrojena mapa isolinií výšky hladiny podzemní vody v Rakovnické pánvi, ve studii viz [1] byl zpracován hydraulický model proudění podzemní vody. Na obr. 1 je výřez z mapy isolinií výšky podzemní vody z okolí Rakovníka.

Obsahem příspěvku jsou zjištění a upřesnění hydrologických a hydrogeologických poměrů na dolním toku Lišanského potoka, v úseku od usedlosti Na cikánce po hráz bývalého Velkého rybníka.

Geologický popis

Zájmová oblast se nachází severně od rozhraní proterozoika a karbonu. Proterozoikum je tvořeno břidlicemi, které jsou na povrchu patrné u bývalé hráze Velkého rybníka nad Hamrem, u silnice Rakovník–Nové Strašecí a u hráze Žákova rybníka a které na povrch vystupují také u Rakovnického potoka v místě mostu železnice. Břidlice jsou pro podzemní vodu málo propustné a tvoří u Rakovníka bariéru, která vzdouvá hladinu podzemní vody.

Pískovce karbonu na sever od rozhraní překrývají hlouběji uložené proterozoické břidlice. V oblasti dnešní Šamotky byla nalezena a těžena uhelná sloj (svrchní radnické vrstvy).

Mocnost karbonských vrstev a poloha podložních břidlic je v oblasti velmi rozdílná. Písky a jíly karbonského moře se postupně usazovaly na členitém podkladu a následně byly zpevněné sedimenty posouvány tektonickými pohyby. Značná členitost je patrná na geologických profilech vrtů, které jsou i v blízkých vrtech poměrně odlišné. Tektonické poruchy vzhledem k přítomnosti jílů jsou zde pro podzemní vodu málo propustné. Nivu Lišanského potoka tvoří kvarterní hlíny, písky, jílovité písky a zahliněné štěrkopísky.

Kasparek-Jan-1
Obr. 1. Isolinie výšky hladin podzemní vody okolí Rakovníka
Fig. 1. Isolinias of groundwater level near the Rakovník

Severní okraj oblasti je vymezen předpokládanou tektonickou poruchou probíhající přibližně u usedlosti Na Kordech, na východní straně tektonikou shodnou se směrem údolí Lišanského potoka. Západním a jihozápadním směrem je oblast otevřená, kolektor podzemní vody pokračuje pod Rakovník.

Historické souvislosti

Pod soutokem Lišanského (dříve Červeného) potoka s Čistým potokem byl od roku 1482 rybník. Založení hráze bylo výhodně vybráno v místě výchozu břidlice. Dá se předpokládat, že již před založením rybníka zde byl krátký úsek toku s větším sklonem. Výpusť rybníka a náhon k hamru mohly být vylámány v pevné skále u levého břehu potoka. Původně malý rybník byl dále rozšiřován. Roku 1524 byl rybník rozdělen druhou hrází, větší dolní část v údolí Lišanského potoka si zachovala původní název Velký rybník, horní část na Čistém potoce se jmenovala Kavan. Vodní energie poháněla hamr, později mlýn. Hráz rybníka je do dnešní doby zcela zachována, po její koruně vede silnice Rakovník–Nové Strašecí a Lišanský potok zde protéká ve skále vytesanou výpustí rybníka. Na obr. 2 je zobrazený Velký rybník a Kavan na mapě důlních měr z roku 1860. Důlní míry zanesené západně od rybníků nejsou na černé uhlí, ale jsou na železnou rudu. K významnější těžbě nedošlo.

Změna přišla v polovině 19. století. Jak byl skalní výchoz pro založení hráze rybníka výhodný, tak po nálezu uhlí, jehož sloj je zde stejně jako podložní břidlice mělko pod povrchem, se stalo jeho umístění problematickým.

V roce 1847 je započato za Velkým rybníkem hloubení první šachty podnikatele Jana Herolda. Dobývání uhlí se rychle rozrůstalo, na poměrně malém prostoru bylo postupně založeno kolem dvaceti důlních šachet. Těžbu stále komplikovala prosakující voda z rybníků. V roce 1869 Herold odstoupil, podniku se ujali podnikatelé z Brna a založili společnost Moravia. Následujícího roku zrušili a vysušili oba rybníky. Po vypuštění Kavanu bylo pod bývalým blátivým dnem nalezeno uhlí v malé hloubce a byla zde zahájena povrchová těžba odklizem. Také byla přeložena silnice do Rakovníka do dnešní trasy tak, aby nevedla důlním areálem. Z důlních šachet byly významné Mořic, Jan a Kateřina, kde voda byla čerpána parními stroji. V důsledku čerpání dochází k poklesu hladiny podzemní vody, je zaznamenáno vyschnutí studánek a studní ve městě [2]. Podle údajů z důlních map byla podzemní voda čerpána z hloubky v úrovni nejméně 260 m n. m., tj. přibližně 60 m pod úrovní terénu u Lišanského potoka v oblasti nad dolem.

Kasparek-Jan-2
Obr. 2. Velký rybník a Kavan na mapě důlních měr z roku 1860
Fig. 2. The Velký rybník and Kavan on the map of the 1860

Voda byla také příčinou konce těžby uhlí. Poprvé doly zaplavila katastrofická povodeň v roce 1872, ale voda byla vyčerpána, těžba pokračovala, společnost dosáhla vrcholu rozkvětu v letech 1875 a 1876. Roku 1877 při povodni byly doly opět zatopeny a zatopena byla i nová výkonná čerpadla. V květnu 1882 přišla další povodeň, došlo k zátarasu v propustku bývalé hráze a naplnění zrušeného rybníka. Nadržená voda se provalila do důlního podzemí prolomením nadloží nebo větrací jámou. Stalo se to na pravém břehu Lišanského potoka, nedaleko nad hrází. Při tomto neočekávaném neštěstí zahynuli tři horníci. Z tohoto neštěstí se vyčerpané doly nevzpamatovaly, malá těžba probíhala ještě do roku 1885. V roce 1886 bylo ukončeno čerpání vody, hladina podzemní vody se zvýšila, ve městě nastaly problémy s podzemní vodou ve sklepech [2]. Příkladem je Dívčí škola (dnes 2. základní škola Rakovník) na náměstí, která byla postavena v letech 1885–1886.

Z povrchových objektů dolů byla vybudována továrna na keramiku – Šamotka, její provoz byl zahájen v roce 1883.

Povrchová dobývka na uhlí v prostoru zrušeného rybníka Kavan byla také zatopena podzemní vodou, vznikl Oprám, ze kterého byla později čerpána voda pro provoz Šamotky. Po roce 1945 byl Oprám zavážen odpadem z Šamotky a jeho velikost se tak zmenšila. Na přelomu dvacátého a jednadvacátého století byla provedena rekultivace Oprámu a změna vodního režimu. Do té doby byl Oprám napájen jen podzemní vodou, nově je průtočný, byl vybudován přívod vody z Čistého potoka a odtok.

Pozorování

Starší pozorovací objekty

V oblasti proběhlo několik hydrogeologických průzkumů [3–5], po kterých jsou zde hydrogeologické vrty R1 až R-5, P-5, VS-1 a RK-1. V terénu byla dohledána studánka – pramen Na Cikánce, studna u TJ (TJ Tatran), studna v areálu Šamotky a pramen ve sklepě školy (2. základní škola Rakovník) na náměstí.

Nově zřízená pozorování

Pro upřesnění hydrogeologických poměrů byly v rámci úkolu [1] vyhloubeny mělké pozorovací vrty P-1, P-2, P-3. Nadmořské výšky vrtů byly geodeticky zaměřeny.

Vrty R-1, R-2, P-5, VS-1, P-1 a studna u TJ byly sledovány automatickými hladinoměry. Po ověření podobnosti průběhů vrtů R-1, R-2 a VS-1 byly vyřazeny ze sledování vrty R-2 a VS-1 a pozorování ponecháno na vrtu R-1. Vzhledem k velkému ovlivnění čerpáním bylo ukončeno pozorování studny TJ. Vydatnost pramene Na Cikánce a hladina podzemní vody ve vrtech RK-1, P-2, P-3 byly měřeny s měsíční periodou, úroveň hladiny podzemní vody ve studni v Šamotce a pramenu ve sklepě školy byly změřeny jen jednorázově. Přetok vrtu R-4 a dalších vrtů (R-5, R-7) byly ověřeny v terénu. Hladina podzemní vody ve vrtu R-3 a v zajišťovacím vrtu v jámě Kateřina byla zjištěna pouze z dostupných informací [5, 6].

Na Lišanském potoce v profilu Na Cikánce byla zřízena v roce 2009 vodoměrná stanice tvořená měrným přelivem se záznamem hladiny automatickým hladinoměrem. Poloha vodoměrné stanice a sklon Lišanského potoky byly geodeticky zaměřeny.

Na redukované sestavě pozorovacích objektů R-1, P-1, P-5 a vodoměrné stanici na Lišanském potoce pozorování pokračuje.

Mapa sledovaných objektů podzemní vody, polohy zaniklého Velkého rybníka a plochy vyrubané doly Moravia je na obr. 3.

Kasparek-Jan-3
Obr. 3. Schématická mapa oblasti
Fig. 3. Schematic map of the area

Rozbor výsledků pozorování

Na severní straně zájmové oblasti je patrný pokles úrovně hladiny podzemní vody. Výše proti proudu Lišanského potoka je úroveň hladiny podzemní vody vyšší než běžná hladina potoka, hluboké vrty (R-4 a dále výše R-5 a R-7) mají trvale přetok vody a u usedlosti Na Kordech je vrt R-3 s hladinou 1,5 m pod terénem. Na předpokládané tektonické poruše hladina podzemní vody výrazně klesá, ve vrtech R-1 a R-2 je hladina podzemní vody o 2,7 m níže než ve vrtu R-3, při vzdálenosti mezi R-2 od R-3 140 m. Průměrná úroveň hladiny vrtu R-1 je 320,77 m n. m. (2010–2016). Pramen Na Cikánce je napájen z kolektoru nad tektonickou poruchou [3], vydatnost se pohybuje od 0,06 l/s do 0,25 l/s (2011–2015).

V oblasti s nižší hladinou podzemní vody je ve vrtech R-1, R-2 a VS-1 hladina podzemní vody na přibližně stejné úrovni. Ve vrtech R-1 a R-2 je časový průběh kolísání hladiny shodný, ve vrtu VS-1 podobný, s menším rozpětím změny průběhu. Hydraulická souvislost vrtu R-1 a vrtu VS-1 byla ověřena při čerpání vrtu R-1 viz [3]. Hladina podzemní vody blízká hodnotě ve výše uvedených vrtech byla zjištěna ve studni v areálu Šamotky a dále zastižena zajišťovacím vrtem při likvidaci jámy Kateřina v roce 2003 [6].

Při čerpací zkoušce vrtu VS-1 v roce 1970 byl zaznamenán pokles hladiny Oprámu, ve zprávě viz [4] je pravděpodobnost souvislosti s čerpáním vrtu sice zpochybněna, ale ne zcela vyloučena.

V objektech situovaných dále na východ (studna TJ a vrt RK-1) je hladina podzemní vody výrazně výše a časový chod hladiny je zde jiný.

Pramen ve sklepě školy na náměstí je položen níže na úrovni 313,7 m n. m.

Západně ve vzdálenosti 1,6 km od vodoměrné stanice na Lišanském potoce byla měřena hladina na vrtu P-5, která je na úrovni mírně vyšší než ve vrtu R-1, s pozvolným chodem změn výšky hladiny. V prostoru mezi sledovanou oblastí a vrtem P-5 se nepodařilo dohledat žádný hydrogeologický vrt, souvislost se stejným kolektorem lze tedy jen předpokládat.

Pod hrází zaniklého rybníka je úroveň hladiny vody v Lišanském potoce 315,5 m n. m., tj. výrazně pod úrovní hladiny podzemní vody nad hrází. V oblasti toku pod hrází nejsou patrné vývěry podzemní vody a podélná měření průtoku v potoce neprokázala přírůstek průtoku. Hráz rybníka, resp. výchoz podložních břidlic, tedy ohraničuje kolektor v karbonských pískovcích.

Údaje o nadmořských výškách hladiny podzemní a povrchové vody jsou souhrnně uvedeny v tabulce 1. Podélný profil Lišanského potoka a výška hladiny podzemní vody jsou zobrazeny na obr. 4.

Tabulka 1. Nadmořské výšky terénu u pozorovacích objektů a hladiny podzemní a povrchové vody
Table 1. Terrain elevations at observation objects and groundwater and surface water levels
Kasparek-Jan-tabulka1

Při podélných měřeních průtoku na Lišanském potoce byl opakovaně zjištěn úbytek v úseku od usedlosti Na Cikánce ke stupni v korytě u vrtu VS-1 velikosti do 10 l/s a dále mírná dotace v úseku od VS-1 k hrázi zaniklého rybníka. Tyto výsledky měření průtoků odpovídají relaci výšky toku k výšce hladině podzemní vody. V dnešní době bude proti období 2009–2011 dotace Lišanského potoka v úseku od vrtu VS-1 k hrázi zaniklého rybníka menší, vznikl zde zátaras (bobří hráz) a tok je na delším úseku oboustranně rozlitý a protéká nivou, hladina toku je výše.

Úroveň hladiny ve velkém rybníce podle odečtu ze starých map a podle zaměření výšky náhonu k Hamerskému mlýny byla kolem 321 m n. m.

Kasparek-Jan-4
Obr. 4. Podélný profil úseku Lišanského potoka od vrtu R-4 po hráz zrušeného rybníka
Fig. 4. Longitudinal profile of the Lišanský brook from the borehole R-4 to the dam of the canceled pond

Pro sledování hladiny podzemní vody ve svrchní zvodni byly vyhloubeny mělké vrty P 1-3. Sondy P-1 a P-2 vrtány do hloubky 3 m, sonda P-3 je hluboká 5 m. Sondy zastihly jíly, písčité jíly a písky.

Vrt P-1 je u vodoměrné stanice na Lišanském potoce, na pravém břehu, ve vzdálenosti 11 m od toku. Hladina je měřena automatickým hladinoměrem.

Průběh úrovně hladiny ve vrtu P-1 a hladiny vody v Lišanském potoce (stav vodočtu vodoměrné stanice) je znázorněn na obr. 5. V letních měsících zde dochází k poklesu hladiny svrchní zvodně pod úroveň hladiny toku. Je zde výrazné prodloužení období poklesu hladiny podzemní vody s nástupem současného sucha.

Kasparek-Jan-5
Obr. 5. Hladina v sondě P-1 a hladina v potoce na měrném profilu
Fig. 5. P-1 probe level and creep level on the profile

Další mělké sondy byly vyhloubeny níže po proudu potoka. Vrt P-2 v blízkosti hlubokého vrtu VS-1 a nad hrází zaniklého rybníka v poddolovaném území je umístěna sonda P-3. U sond P-2 a P-3 je hladina nad běžnou úrovní hladiny toku. U sondy P3 se zvětšující se hloubkou vrtání úroveň hladina vody v sondě stoupala, po dokončení sondy na hloubce 5 m se ustálil mírný přetok 0,01 l/s.

Z Lišanského potoka, vrtu R-1, vrtu VS-1 a sondy P-3 byly odebrány vzorky vody na chemický rozbor, výsledky jsou v tabulce 2. Z výsledků rozboru je patrný mírně vyšší obsah dusičnanů v povrchové vodě a vyšší obsah síranů a vyšší vodivost vzorků z vrtu VS-1 a P-3, které souvisí s blízkostí zatopeného dolu.

Tabulka 2. Chemický rozbor podzemní a povrchové vody
Table 2. Chemical analysis of underground and surface water
Kasparek-Jan-tabulka2

Závěr

Sledovaná oblast je součástí (severovýchodním okrajem) rozsáhlého kolektoru podzemních vod rakovnické permkarbonské pánve. Západním a jihozápadním směrem kolektor pokračuje pod město, kde jsou odběrové vrty rakovnického pivovaru, prameny ve sklepech budov na náměstí, a dále za Rakovnický potok, kde je hladina podzemní vody trvale snížena čerpáním dolu Rako a odběrem pro vodárenské účely. Sklon hladiny podzemní vody od zájmové oblasti je západním a jihozápadním směrem k Rakovníku.

V úseku Lišanského potoka přibližně od cesty k pískovně nad vodoměrnou stanicí po stabilizační stupeň u vrtu VS-1 (obr. 3) je podzemní voda dotována z toku. Tento úsek přináší riziko zranitelnosti zásoby podzemní vody. Lišanský potok má vodu poměrně kvalitní a průtok trvale mírně nadlepšený vypouštěním odpadních vod pivovarem v Krušovicích, ale v případně havarijního znečištění vody v potoce nelze vyloučit nebezpečí zhoršení jakosti podzemní vody.

Rozvaha, zda současný stav je optimální, nebo vhodnou úpravou toku a okolí toku dotaci podzemní vody z povrchové zvětšit nebo zmenšit, by byla tématem pro rozsáhlejší studii, s ohledem na odběry podzemní vody z kolektoru, prameny ve sklepech ve městě a jakost povrchové a podzemní vody.

Vyrubané prostory dolu Moravia jsou pod úrovní hladiny podzemní vody (odhadovaný objem 250 000 m3 [1]). Bilančně se na chodu podzemní a povrchové vody nepodílejí. Vrt VS-1 v blízkosti zatopeného dolu má pro tuto oblast nezvykle velkou specifickou vydatnost, a to 8 l/s/m [4], průměrná vydatnost artéských vrtů je v této oblasti 0,15 l/s/m. Je tu možnost opravou tohoto vrtu nebo vyhloubením nového v oblasti stařin dolu Moravia pořídit vydatný zdroj vody ale s vyšším obsahem síranů. Dále je možnost volného přetoku podzemní vody z vrtu do potoka (dříve byl vrt VS-1 s přetokem pod úrovní terénu, dnes je na vrtu novější pažnice a přetok už není, hladina je nad terénem).

Poznatky z tohoto průzkumu se týkají problému případného obnovení Velkého rybníka. Napuštění rybníka, i v menším rozsahu, by vedlo k podstatnému zvýšení dotace podzemní vody. Výsledkem by bylo zhoršení jakosti podzemní vody a zvýšení vydatnosti pramenů ve sklepech ve městě. Případné těsnění dna rybníka by muselo být velmi pečlivé, s ohledem na poddolování oblasti.

Kromě těchto praktických závěrů je tato malá oblast zajímavou ukázkou vlivu lidské činnosti na povrchovou a podzemní vodu. Nejprve pro vhodné podmínky související s výchozem pevného podloží byl založen rybník. Po založení rybníka zajisté došlo k zvýšení vydatnosti pramenů ve městě. Později, opět v přímé souvislosti s geologií podloží, rybník ustoupil uhelným dolům a hladina podzemní vody je na krátké období výrazně snížena čerpáním. A po ukončení těžby, na kterém se kromě vyčerpání sloje podílely i povodně Lišanského potoka, se poměry vrací do stavu blízkého původnímu.

 

Posted by & filed under Informatika, kartografie ve vodním hospodářství.

Souhrn

Nad územím celé České republiky bylo provedeno letecké laserové snímkování (LiDAR), díky němuž je možné vytvářet rastry digitálního modelu terénu. Tyto podklady mají široké uplatnění v různých odvětvích. Z hlediska potřeb hydrologie je však nedostatkem použité technologie nepřesné, resp. neúplné, vykreslení tvaru koryt, neboť laserové paprsky blízkého infračerveného záření jsou absorbovány vodou. Z toho důvodu je potřebné data korigovat nahrazením jejich části například výstupy z jiných měření, např. teodolitem či sonarem. Existují však postupy, pomocí kterých je možné geometrii koryt extrapolovat přímo z původních rastrů, a to na základě sklonů břehů v rámci příčných profilů. V rámci této práce se vychází z postupu linear and double-linear estimation method podle Mersela a kol. [1].

ilustracni-3_edit

Předložená práce představuje úvodní krok směrem k využití podobných extrapolačních postupů. Celkem 82 profilů bylo geodeticky zaměřeno a následně byly extrahovány příčné profily z rastru DMR 5G, na nichž byla prováděna extrapolace. Na dosavadním souboru příčných profilů se ukázalo, že extrapolační metoda vede k mírnému nadhodnocování minimální úrovně dna koryt oproti skutečně zaměřeným hodnotám. Z toho důvodu bylo také zjišťováno, nakolik je potřeba úhly sklonů břehů zvýšit, aby bylo dosaženo dobré shody se skutečně naměřenými daty. Podstatné však je, že srovnávání bylo prozatím prováděno čistě na základě shody nejnižší úrovně dna v příčném profilu, nikoli z hlediska vlivu na výsledky hydrodynamického modelování.

Úvod

Modelování v hydrologii je kromě dobré znalosti a simulace fyzikálních procesů ovlivňováno významně i nepřesnostmi vstupních dat. Nejistotami v hydrologickém modelování se zabývala řada prací [2–4]. Zdroje nepřesností mohou plynout například z hodnot průtoků odvozených prostřednictvím hydrologického modelu, v němž již vstupní data (např. srážkové úhrny či vlhkost půdy) vykazují určité nepřesnosti [5]. Pokud je průtok odvozován z měření vodních stavů, je přesnost ovlivněna kvalitou vztahu vodní stav/průtok [2, 6]. Problematickým faktorem při modelování povodňových rozlivů je také nastavení hodnoty součinitele drsnosti [7–9] a geometrický popis koryta a říční nivy (např. [10–16]).

Caletka-1
Obr. 1. Ukázka měřeného příčného profilu na úseku Husího potoka ve Vlkovicích u Fulneku
Fig. 1. An example of a measured cross-section profile on the Husí brook in Vlkovice near Fulnek

Problematice přípravy kvalitního digitálního modelu terénu (DMT) je v hydrologii věnováno značné úsilí. Zpřesňování DMT je možné provádět pomocí různých přístupů, především interpolací geodeticky zaměřených příčných profilů koryta či interpolací samostatně zaměřených bodů batygrafie a jejich integrací s okolním terénem [2]. Značného pokroku v rámci modelování obecně bylo dosaženo zavedením technologie leteckého laserového snímkování terénu (z angl. Light Detection and Ranging – akronym LiDAR). Jedná se o technologii, která umožňuje měřit zejména nadmořskou výšku povrchu (tzv. topo LiDAR system) [17, 18]. Měřená data jsou ukládána ve formě mračna bodů [19]. I přes značné zlepšení může být přesnost měřených dat omezena. Laserový paprsek nemusí vždy proniknout až k zemskému povrchu v případě husté vegetace či zástavby. Navíc může docházet k pohlcování laserového paprsku vodou [20]. Absence topografie vodou vyplněných částí vodních útvarů přitom představuje významný problém z hlediska modelování hydrauliky proudění [11, 13, 14]. Z toho důvodu byl kromě technologií, jako je sonar [21], digitální fotogrammetrie [22] či satelitní měření [23], vyvinut typ LiDARu umožňující i měření batygrafie (bathymetric LiDAR system). Na rozdíl od tradičního LiDARu, využívajícího blízké infračervené záření, používá vlnové délky zelené části spektra, které pronikají vodou [24].

Pro eliminování chyb spojených s využíváním konvenčních měření LiDARem (výstupem takového měření je i sada DMR 4G a DMR 5G) vznikla řada extrapolačních metod pro určení topografie části koryt, resp. příčných profilů koryt, vyplněných vodou. Základní a nejjednodušší metodou je tzv. linear a double-linear method [1, 25], spočívající v extrapolaci sklonu břehů směrem do koryta toku. Hlavním cílem tohoto článku je: 1. provést prvotní srovnání výstupů obou zmíněných extrapolačních metod s geodeticky zaměřenými příčnými profily koryt z hlediska dosažení minimální úrovně dna, 2. nalézt pro každý příčný profil vhodný násobek sklonu břehů takový, aby analogickou aplikací uvedené metody bylo dosaženo co nejlepší shody s měřenými profily.

Caletka-2
Obr. 2. Srovnání příčného profilu koryta Husího potoka ve Vlkovicích zaměřeného teodolitem a extrahovaného z DMT DMR 5G
Fig. 2. Comparison of cross-section profiles on the Husí brook in Vlkovice measured by theodolite and extracted from the DMT DMR 5G

Vstupní data a metodika

S využitím celkem 82 příčných profilů menších vodních toků byla analyzována přesnost dosažení minimální úrovně dna koryt (obr. 1). Jejich skutečný (referenční) tvar byl zaměřen pomocí teodolitu a GPS stanice v rámci projektu NAKI [26] a KUS. Souřadnice všech takto zaměřených bodů byly importovány do prostředí ESRI ArcGIS 10.3.1, kde byly na jejich základě vykresleny linie všech příčných profilů. Digitální model terénu (DMT) byl vytvořen z datové sady ČÚZK DMR 5G vzniklé leteckým laserovým snímkováním povrchu v letech 2009 až 2013 [27]. Z mračna diskrétních bodů rozmístěných v nepravidelné trojúhelníkové síti (angl. triangulated irregular network – TIN) o souřadnicích X, Y, H, kde H je nadmořská výška ve výškovém referenčním systému Balt po vyrovnání (Bpv).

Tabulka 1. Charakteristiky přesnosti DMR 5G na různém povrchu a půdním krytu (převzato z Technické zprávy k Digitálnímu modelu 5. generace, ČÚZK, 2016)
Table 1. Accuracy characteristics of the of the DMR 5G dataset for various types of surfaces (according to the Technical report of the digital model of relief 5th generation)
Caletka-tabulka1

Chyby výšky pro různé typy povrchu v rámci datové sady DMR 5G jsou přehledně uvedeny v tabulce 1. Kromě deklarovaných nepřesností je negativní vlastností DMT vytvořeného z této datové sady rovněž nepřesná, resp. neúplná, topografie koryt vodních toků. To je zapříčiněno nepropustností vody pro laserový paprsek dané vlnové délky. Terén vodních ploch je proto interpolován z bodů bezprostředně přiléhajících k vodnímu útvaru.

Caletka-3
Obr. 3. Schématické znázornění extrapolace metodou linear a double-linear (podle Mersela a kol. [1])
Fig. 3. Schematic representation of linear and double-linear estimation method (according to Mersel et al. [1])

Prvním krokem k vytvoření spojitého DMT v prostředí ESRI ArcGIS z bodové vrstvy byla konstrukce TIN pomocí nástroje Create TIN bez omezení Delaunayho triangulace. Tento TIN byl následně pomocí nástroje TIN to Raster převeden na rastr s velmi jemným rozlišením 0,10 m. Údaje o nadmořské výšce byly přeneseny z podkladového rastru DMT do borové vrstvy příčného profilu pomocí nástroje Extract Values to Points (obr. 2).

Extrapolace koryta

Metody lineárního odhadu

Nejjednoduššími způsoby odstranění zmíněných nedostatků jsou metody lineárního a dvojitého lineárního odhadu (linear and double-linear estimate method) [1]. Tyto metody jsou založeny na lineární extrapolaci linie terénu na obou stranách příčného profilu. Nejnižší bod koryta je dán průsečíkem obou extrapolovaných linií (obr. 3). Je zřejmé, že takto extrapolovaná hloubka je závislá na šířce koryta a na úhlech sklonu α, β obou břehů. Velikost úhlů α, β je vypočítána na základě vymezení břehů (levý břeh – body A, B; pravý břeh – body C, D). V rámci studie bylo využito obou výše uvedených metod. Při metodě lineárního odhadu jsou velikosti úhlů α, β zachovány a nejnižším bodem příčného profilu je bod E. Metoda dvojitého lineárního odhadu spočívá ve snížení úhlů αβ na polovinu původní velikosti. Nejnižší bod je označen E‘. Průsečík vodorovné přímky se směrovým vektorem h ⃗, procházející bodem B, s přímkou p je bod F.

Výpočet průsečíků E, E‘ se skládá z několika kroků:

1. Převod souřadnic bodů z kartografických na relativní

Souřadnice systému S-JTSK Křovák East North byly nahrazeny vzdálenostmi daného bodu od počátku příčného profilu.

2. Sestavení obecných rovnic přímek obou břehů

Ze souřadnic bodů A, B, C, D byly odvozeny vektory u ⃗ a v ⃗, což jsou směrové vektory přímek l, p.

Caletka-vzorec1 Caletka-vzorec2

Obecné rovnice přímek l, p mají tvar:

Caletka-vzorec3

 

Caletka-vzorec4

3. Výpočet průsečíku přímek obou břehů

Řešením soustavy rovnic (3) a (4) jsou souřadnice bodu E [XE; YE]. Souřadnice YE určuje nadmořskou výšku průsečíku při použití metody lineárního odhadu.

4. Výpočet úhlů sklonů obou břehů

Zjištění úhlů α, β vychází ze vztahu pro kosinus úhlu dvou nenulových vektorů. Při znalosti směrových vektorů u ⃗ a v ⃗ přímek l, p postačí zvolit libovolný vektor h⃗ v horizontálním směru (např. h⃗  = (1; 0)). Pak pro úhel α platí, že:

Caletka-vzorec5

a pro úhel β:

Caletka-vzorec6

5. Výpočet průsečíku při polovičních úhlech

Bod E‘ [E‘1; E‘2] je průsečíkem přímek, které svírají s vektorem h ⃗ úhly α/2, β/2. Při výpočtu souřadnic bodu je možné vycházet ze směrnicových rovnic přímek lp, které mají tvar:

Caletka-vzorec7 Caletka-vzorec8

Kde čísla kl, kp jsou směrnice přímek l, p. Obecně platí, že směrnice k dané přímky je rovna tangentě úhlu, který tato přímka svírá s kladnou poloosou x. Z toho plyne, že ze vztahů (7), (8) je možné sestavit rovnici:

Caletka-vzorec9

z níž je možné vypočítat výsledné souřadnice. Pro uvedený vztah však musí být současně splněny tyto podmínky, které jsou zřejmé z obr. 3:

 

Caletka-vzorec10 Caletka-vzorec11

6. Výpočet odchylek od zaměřené nejnižší úrovně dna

Pro obě extrapolační metody jsou nakonec vypočítány odchylky úrovně průsečíků přímek obou břehů od Zmin.

Metoda n-násobku úhlů

Metoda n-násobku úhlů je založena na hledání čísla n takového, aby jeho součin s úhly α, β určoval optimální úhly směrových vektorů přímek vůči h ⃗. Průsečíkem těchto přímek l, p by měl být bod Z [Z1; Z2], jehož souřadnice Z2 se bude svou hodnotou blížit Zmin příslušného příčného profilu (obr. 4).

Caletka-4
Obr. 4. Schématické znázornění metody n-násobků úhlů α, β
Fig. 4. Schematic representation of the method of multiplier n

Při odvození vztahu pro výpočet čísla n je nutné vycházet ze směrnicových rovnic přímek l, p (7), (8). Čísla kl, kp jsou směrnice přímek l, p. Obecně platí, že směrnice k přímky je rovna tangentě úhlu, který svírá přímka s kladnou poloosou x. Z toho plyne, že ze vztahů (7) a (8) je možné sestavit rovnici:

Caletka-vzorec12

I zde musí současně platit podmínky:

Caletka-vzorec13 Caletka-vzorec14

Je-li známo, že otáčející se přímka l prochází bodem B a přímka p bodem C, umožňuje vztah (12) pro každý příčný profil najít optimální hodnotu čísla n, a tím přiblížení k Zmin daného příčného profilu.

Caletka-5
Obr. 5. Příklad příčného profilu s dobrou shodou (nahoře), neshodou minimální úrovně koryta extrapolovaného pomocí metody linear estimation (dole) [1]
Fig. 5. An example of a cross-section showin good match (above), discrepancy of the minimal level of channel bottom extrapolated by the linear estimation method (down) [1]

Uvedený problém je možné řešit více způsoby. V rámci této studie bylo využito programovacího jazyka Python. Základem sestaveného kódu je rovnice (9), do níž vstupují násobky původních úhlů α, β. Obecně je tedy výpočet založen na zvyšování n od minima, plynoucího z podmínek (13) a (14), o velmi malý krok (např. 10-5). Přitom je nutné zajistit opakované přepočítávání hodnot , , qlqp a souřadnice Z2, která určuje nadmořskou výšku průsečíku. V okamžiku, kdy je poprvé zaznamenána hodnota Z2 nižší než Zmin, výpočet se zastaví a hodnota n se sníží o hodnotu jednoho kroku, pro který je rovněž zjištěna hodnota Z2. Nakonec je vybrána ta hodnota n, při níž je absolutní hodnota rozdílu vůči Zmin menší.

Výsledky

Analýza zpracovaných příčných profilů ukázala, že při využití lineární extrapolační metody podle Mersela a kol. [1] je možné dosáhnout poměrně reálného údaje minimální úrovně dna Zmin. Mezi jednotlivými profily však byla zaznamenána značná variabilita (obr. 5). Dokládají to údaje uvedené v tabulce 2. Průměrná odchylka minima činí +0,16 m, hodnota mediánu +0,71 m a směrodatná odchylka +0,77 m. Z toho vyplývá, že tato extrapolační metoda z hlediska průměru úroveň dna spíše nadhodnocuje. Je tedy zřejmé, že snížením sklonu břehů na polovinu původní hodnoty žádného zlepšení dosáhnout nelze. Pro úplnost jsou však i pro tuto extrapolaci hodnoty základních popisných statistik uvedeny. Pro přehlednost jsou na obr. 6 vyobrazeny krabicové grafy odchylek extrapolované minimální úrovně dna od minima zaměřeného v terénu při aplikaci obou uvedených metod.

Tabulka 2. Popisné statistiky odchylek nejnižší úrovně extrapolovaného dna vůči Zmin při použití metody linear, double-linear a násobku n sklonů břehů příčných profilů
Table 2. Descriptive statistics‘ overview – deviations of the lowest level in the extrapolated cross sections using the linear, double-linear estimation method [1] and multiplier n method from the in situ geodetic measurements
Caletka-tabulka2

Dále se ukázalo, že výsledná odchylka dosažené minimální úrovně příčných profilů vůči úrovni Zmin vykazuje určitou závislost na součtu úhlů břehů α + β. Obecně se dá tvrdit, že pro nízké hodnoty součtů sklonů břehů dochází převážně k nadhodnocení minimální úrovně dna extrapolovaného koryta a naopak (obr. 7). Hodnota korelačního koeficientu činí 0,64 (tj. střední závislost). Největší shody je dosahováno nejčastěji v rozmezí hodnot součtu α + β přibližně 0,8 až 1,0 rad (tj. přibližně 45° až 57°). Nicméně, pro jednoznačnější výsledky by bylo potřebné shromáždit větší soubor příčných profilů.

Caletka-6
Obr. 6. Krabicový graf odchylek nejnižšího bodu extrapolovaného dna vůči Zmin zaměřené geodeticky
Fig. 6. Boxplot of the deviations of the lowest level in the extrapolated cross sections using the linear and double-linear estimation method [1] from the in situ geodetic measurements

Snahou bylo také nalézt optimální hodnotu násobku n úhlů α, β. Postupem blíže popsaným výše bylo zjištěno, že průměrná hodnota násobku n činí pro soubor osmdesáti dvou profilů 1,30, hodnota mediánu je 0,71. Krabicový graf charakterizující rozložení hodnot n je uveden na obr. 8. Závislost rozložení těchto hodnot na poměru sklonů obou břehů α, β, jejich součtu ani poměru se neprokázala.

Caletka-7
Obr. 7. Vztah odchylky nejnižší úrovně dna koryt extrapolovaných metodou linear a součtu sklonů břehů α + β příčných profilů
Fig. 7. Relationship of the deviations of the lowest level in the extrapolated cross sections using the linear and double-linear estimation method [1] from the in situ geodetic measurements and sums of banks‘ slopes for each cross sectio

Závěr

Aplikace metody lineárních extrapolací břehů koryt z DMT vytvořeného z datové sady DMR 5G za účelem nalezení minimální úrovně koryta ukázala, že tato metoda v převážné části případů vede k mírnému nadhodnocování minimální úrovně dna (průměrně o +0,16 m). Z toho plyne, že vhodným krokem vedoucím ke zpřesnění by bylo zvýšení sklonů břehů o jistý násobek n (pro konkrétní analyzovaný soubor profilů je to průměrně 1,30). Do úvahy je však nutné brát skutečnost, že úspěšnost interpolace zde není hodnocena vzhledem k výstupům hydrodynamického modelování, ale čistě vzhledem k nejnižší úrovni koryt vodních toků. V tomto duchu je potřeba k této studii a jejím výsledkům přistupovat.

Caletka-8
Obr. 8. Krabicový graf optimálních násobků n sklonů břehů α, β
Fig. 8. Boxplot of optimal values of multiplier n

Problematickým aspektem extrapolační metody je kromě již zmíněných chyb datové sady DMR 5G (úplná střední chyba, maximální chyba) také subjektivita vymezení břehů koryt, resp. jejich počátečních a koncových bodů. Vymezení může být v jednotlivých případech nejednoznačné s ohledem na proměnlivost sklonů. Další limitující skutečností je zatím poměrně omezený vzorek příčných koryt a úseků toků, pro které byla analýza provedena. K podrobnějšímu hodnocení metody by bylo žádoucí soubor příčných profilů významně rozšířit a zohlednit při tom i variabilitu koryt z hlediska jejich geometrie a z ní vyplývající nepřesnosti digitálního modelu terénu v úrovni koryta (bystřiny, zarostlá koryta, koryta s podemletými břehy, koryta se svislými břehovými zdmi, lichoběžníková koryta aj.). To by umožnilo detailně analyzovat vzájemné vztahy mezi výsledky extrapolačních metod a lépe identifikovat parametry příčných profilů a jejich kombinace ovlivňující úspěšnost extrapolace koryta. Díky tomu bude možné vyvinout robustní metody extrapolace koryt definovaných parametrů z podkladů, kde úplná topografie koryt vodních toků není vykreslena.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Mohl byste v krátkosti představit Vaši instituci?

Státní ústav radiační ochrany (SÚRO) je od roku 2011 veřejnou výzkumnou institucí, kdy byl zřízen rozhodnutím předsedkyně Státního úřadu pro jadernou bezpečnost (SÚJB). Navazuje na tradici Státního ústavu radiační ochrany ČR, který jako organizační složka státu vznikl 1. 7. 1995 z Centra hygieny záření Státního zdravotního ústavu, nástupce dřívějšího Institutu hygieny a epidemiologie. Historie ústavu tak sahá až do 60 let minulého století.

Rozhovor-2
Zdroj fotografie: Czech & Slovak Leaders

Ústav sídlí v Praze Nuslích, kde má vlastní moderní areál, součástí ústavu jsou dvě pobočky sídlící v budovách Regionálních center SÚJB: v Hradci Králové-Pileticích a v Ostravě. Od letošního roku 2017 se poslání ústavu rozšířilo o problematiku jaderné bezpečnosti pro nezávislou podporu SÚJB v této oblasti. V současné době má ústav 121 zaměstnanců a rozpočet přes 100 mil Kč.

Ústav plní rozsáhlé úkoly v oblasti ochrany před ionizujícím zářením ve všech oblastech, tzn. expozice umělým, přírodním i lékařským zdrojům záření, a to především pro potřeby zřizovatele (SÚJB). Sleduje uvedené složky ozáření, analyzuje jejich závažnost i jejich vývoj v čase, studuje možnosti, jak ozáření rozumně omezovat, má také přispívat k větší informovanosti občanů naší republiky o expozici ionizujícímu záření. Ústav udržuje velkou laboratorní a terénní měřicí kapacitu tak, aby bylo možné kdykoliv stanovit obsah radionuklidů ve složkách životního prostředí, biologických materiálech a v populaci a stanovit dávky ionizujícího záření, a to zejména za mimořádné radiační situace. Zajišťuje tedy v radiační ochraně takové činnosti, které nejsou přímo státním dozorem, ani nejsou zajišťovány privátními poskytovateli služeb.

Pokud bychom činnosti ústavu pro potřeby státu více konkretizovali, jde o následující: v oblasti expozice umělým zdrojům záření zabezpečuje především významné části tzv. Radiační monitorovací sítě ČR (RMS) v „normálním“ i havarijním monitorování (režimu) s cílem včasného zjištění radiační havárie o hodnocení následků havárie a získávání podkladů pro přijímání opatření na ochranu obyvatelstva. Ústav byl u zrodu RMS, která začala fungovat již po havárii JE v Černobylu v roce 1986. Dnes se RMS skládá ze vzájemně spolupracujících dílčích sítí a na všech se SÚRO významně podílí. Jedná se např. o Síť včasného zjištění (SVZ), sítě termoluminiscenčních dozimetrů (TLD), měřící místa kontaminace ovzduší (MMKO), centrální laboratoř, pozemní a letecké mobilní skupiny, určené k provádění terénních měření a analýz radiační situace. Součástí RMS je i informační systém MONRAS, který řídí SÚJB, náš ústav se významně podílí na sběru, zpracování a dodávání dat. Ústav zajišťuje stálé pohotovostní služby pro případ radiační mimořádné události, podporu Krizového koordinačního centra SÚJB při zajištění havarijní připravenosti. Dále sleduje i stav ozáření obyvatelstva a pracovníků z umělých radionuklidů v souvislosti s našimi jadernými zařízeními a dalšími zdroji (namátkové odběry a analýza vzdušných výpustí jaderných zařízení a monitorování okolí JE) a podílí se na monitorování vybraných zařízení se zdroji IZ ve správě státu. Ústav monitoruje i dlouhodobý vývoj radiační situace včetně následků způsobených předchozími událostmi s dopadem na území ČR (např. spad ze zkoušek jaderných zbraní v atmosféře, z havárie JE Černobyl).

Druhou oblastí je expozice přírodním zdrojům záření. Jde zejména o aktivity v tzv. Radonovém programu České republiky. To zahrnuje rozsáhlý program průzkumu radonu v budovách (dosud proměřeno téměř 200 000 budov, jde zejména o byty v rodinných domech a dětská zařízení), vyhledávání a diagnostiku radonem postižených budov vč. spolupráce u kontroly protiradonových opatření, informování profesionálů i obyvatelstva. Dále se zabýváme sledováním ozáření obyvatelstva z dalších možných zdrojů přírodní radioaktivity (stavebních materiálů a vody), i dopadem tzv. starých zátěží, např. po těžbě a zpracování uranu. Novou problematikou je expozice radonu na pracovištích, vč. pracovišť NORM (pracoviště s materiály s vyšším obsahem přírodních radionuklidů).

Třetí hlavní oblastí je tzv. lékařská expozice, zahrnující sledování radiační zátěže při lékařském ozáření v radioterapii, radiodiagnostice i v oblasti nukleární medicíny, kontrolou systému jakosti při lékařském ozáření atd.

Kromě této běžné činnosti pro SÚJB provádí SÚRO ve všech uvedených oblastech trvale výzkum pro potřeby státu. Výsledky se snažíme přenést jak do vlastní činnosti ústavu, tak do praxe státního dozoru. Připravujeme doporučení, metodiky, informace pro profesionály i veřejnost, zajišťujeme i vzdělávání a školení, mj. i pro stážisty ze zahraničí především pro Mezinárodní agenturu pro atomovou energii (MAAE).

Mezi dlouhodobou a významnou výzkumnou činnost patří i epidemiologické studie souvislosti výskytu zhoubných novotvarů s ozářením. Zde se zejména zabýváme souvislostí rizika rakoviny plic (ev. rizika dalších onemocnění) a expozici radonu, a to jednak u bývalých horníků uranových dolů, jednak u obyvatelstva. Tyto studie představují významný zdroj vědeckých poznatků o zdravotních účincích radonu v celosvětovém měřítku.

Kromě výzkumu pro potřeby státu provádíme i další výzkum a vývoje, např. nových detekčních systémů ve spolupráci s podniky. V SÚRO je několik unikátních laboratoří, např. laboratoř celotělového počítače pro vnitřní kontaminaci, špičková radonová komora, kde organizujeme i mezinárodní porovnávací měření, kalibrační laboratoř pro X/gama svazky, laboratoř dozimetrie s TLD a OSL a další.

Za úspěch a ocenění minulého období považujeme, že SÚRO oslovila MAAE ve Vídni s nabídkou Memoranda – ujednání o spolupráci mezi MAAE a SÚRO v oblasti technických služeb pro radiační bezpečnost.

 

Od 1. 1. 2011 je Vaše organizace veřejná výzkumná instituce, mohl byste toto období zhodnotit a podělit se o Vaše zkušenosti s tímto typem organizace?

Pro SÚRO byl přechod z organizační složky státu na v. v. i. pozitivní. Ústav získal samostatnost v rozhodování např. o počtech pracovníků a v míře možné i o jejich platech, takže výkonné pracovníky můžeme dobře odměňovat. Rozhodujeme se do jakých výzkumných projektů se zapojit, kam směřovat pilotní rozvojové projekty v rámci institucionální podpory, máme možnost vydělané finanční prostředky v tzv. jiné činnosti použít na další rozvoj výzkumné organizace. Na druhou stranu má ústav větší odpovědnost za své hospodaření se všemi riziky, které k tomu patří; pokud se nebude dařit získat nové projekty, bude to mít důsledky vč. mzdových, a za to si ústav již odpovídá sám.

Naše pozitivní hodnocení ovšem vyplývá z toho, že se ústavu od vzniku v. v. i. v roce 2011 dařilo. Získali jsme v soutěžích řadu výzkumných projektů, a to od různých poskytovatelů (MV – bezpečnostní výzkum, TA ČR program ALFA, BETA i Centrum kompetence, GA ČR, MŠMT, i projekty EU). Výzkum představuje dnes přibližně 50 % rozpočtu, toto procento kolísá podle aktuálního počtu získaných projektů. Většina finančních zdrojů výzkumu je tedy ze soutěží, institucionální podpora představuje dosud minoritní část rozpočtu, cca 10 % rozpočtu. Určitou nevýhodou a rizikem proto je, že velká část našeho rozpočtu je dlouhodobě nestabilní a zcela závislá na úspěchu v soutěžích. Nicméně na druhou stranu to motivuje k velkému nasazení. Přijali jsme talentované pracovníky, k tomu bylo nutné mít možnost je dobře odměňovat – a to jsme udělali.

Zcela novou zkušeností byla pro nás po vzniku v. v. i. možnost společných výzkumných projektů s podniky. V rámci těchto projektů jsme vyvíjeli zejména nové detekční systémy. Měli jsme štěstí, že naši partneři byly velmi aktivní, ambiciózní a na trhu úspěšní, takže se podařilo vyvinout produkty, které se v bezpečnostní praxi hned uplatnily. Spolupráce s podniky na konkrétním produktu, který musí být hotov a fungovat v termínu, nás myslím naučila pracovat více pragmaticky a efektivně. Podporovali a vyhledávali jsme také spolupráci s dalšími výzkumnými ústavy u nás i v zahraničí, takže při hodnocení ústavu Ministerstvem vnitra ČR, pod něž spadáme z hlediska poskytování tzv. institucionální podpory, jsme byli oceňováni mj. i za tyto rozsáhlé vazby s dalšími výzkumnými centry a podniky.

Rozhovor-1

Jaké vidíte možnosti financování těchto institucí?

Ústavy našeho typu (tj. ústavy zřízené resorty k odborné a výzkumné podpoře resortu, resp. státu), aby fungovaly dobře, musejí mít podle mého názoru minimálně tři vyvážené oblasti příjmu:

  1. rozumné zdroje od svého zřizovatele (resortu) na tzv. další činnost pro zřizovatele, tj. dlouhodobé odborné služby, které zřizovateli, resp. státu poskytuje. To je důležité jak pro ústavy, tak pro zřizovatele z hlediska udržování dlouhodobé dobré praxe a odbornosti;
  2. rozumné zdroje na dlouhodobý výzkum (tzv. institucionální podpora), určené k tomu, aby ústav mohl investovat do moderních technologií a rozvíjet vlastní výzkumnou činnost, např. formou pilotních ověřovacích projektů (feasibilty study, proof of concept), v otázkách důležitých pro potřeby státu. Tyto zdroje by neměly být v rozpočtu ústavů minoritní;
  3. zdroje z výzkumných projektů získaných v soutěžích, tyto zdroje jsou „nejisté“, ale o to víc motivují k vysokému pracovnímu nasazení.

Naši kolegové z Německa mi např. říkali, že první dva okruhy A + B by u nich měly představovat cca 80 % rozpočtu ústavu tak, aby byl dlouhodobě stabilní, 20 % kapacity je pro soutěže.

Kromě toho si ústavy mohou přivydělávat ve volné kapacitě tzv. jinou činností, ale ta má být podle mého názoru spíš okrajová, aby neodváděla od hlavní činnosti. U nás např. jiná činnost představuje cca 2 % rozpočtu.

 

Můžete uvést hlavní směry výzkumu v oblasti radiační ochrany a očekávaný vývoj v dalším období?

Pokud se podíváme, kam směřuje výzkum v radiační ochraně, např. v evropském výzkumném prostoru, najdeme zde několik tzv. platforem (MELODI, NERIS, ALLIANCE, EURADOS), kde se de facto zorganizovali odborníci podle výzkumných a praktických témat, které jsou aktuální.

V základním výzkumu je to radiobiologie (platforma MELODI), zejména jde o otázky nízkých dávek, platnosti LNT hypotézy, otázka individuální radiosensitivity jak v oblasti nízkých dávek, tak vysokých dávek (při radioterapii). Sem patří, jako nástroj výzkumu vlivu záření na zdraví, i epidemiologické studie.

V aplikovaném výzkumu je to rozsáhlá oblast připravenosti na radiační havárie, zejména jaderných zařízení, i možného zlovolného zneužití radioaktivních látek, včetně výzkumu likvidace následků takové havárie (platforma NERIS). Týká se jak otázek dopadu na zdraví lidí, tak dopadu následků havárie na zemědělství, krajinný kryt atd. Do tohoto okruhu bych zařadil i celou oblast výzkumu v radioekologii (platforma ALLIANCE), který je dnes myslím spíš aplikovaným než základním výzkumem. Velká pozornost se věnuje výzkumu vnímání rizika a psychosociálním dopadům. Dalším okruhem výzkumu a vývoje je oblast osobních dávek a osobní dozimetrie (platforma EURADOS). Nově se ustanovuje EU platforma pro tzv. lékařskou expozici, která bude pokrývat výzkum v rozsáhlé oblasti radioterapie i radiodiagnostiky.

Dochází – a to patří jak do výzkumu, tak do vývoje – k rychlému rozvoji nových detektorů (např. pixelové nebo stripové detektory, na bázi polovodičových prvků původně vyvinutých pro základní výzkum) a systémů zpracování dat vč. automatizace a robotizace. Nové technologie zasáhnou zřejmě brzy do všech uvedených oblastí radiační ochrany.

Jaké vidíte možnosti mezinárodní spolupráce v této oblasti?

Počítáme s tím, že bude docházet k většímu propojení výzkumu v rámci EU a ke snaze o jeho zefektivnění. První pokus o zmapování toho, co se ve výzkumu v radiační ochraně v členských státech EU děje, byl projekt OPERRA (Open Project for the European Radiation Research Area) v rámci FP7, tj. 7. rámcového programu EU pro výzkum. V rámci H2020 byl pro tento účel připraven ještě ambicioznější projekt CONCERT (European Joint Programme for the Integration of Radiation Protection Research) www.concert-h2020.eu. Tento projekt připravuje evropskou strategickou výzkumnou agendu (SVA), mapuje stav poznání, mapuje a poskytuje informace o evropském systému výzkumných infrastruktur pro radiační ochranu a přístupu k nim (AIR bulletin) a podle odsouhlasených témat v SVA vypisuje soutěže. Za oponenty k hodnocení podaných projektů do soutěží vybral nezávislé experty mimo EU (z USA, Japonska atd.) a dal tím najevo, že měřítkem úspěchu bude náročnost. Tomu se musíme přizpůsobit.

Posted by & filed under Hydrochemie, radioekologie, mikrobiologie, hydrobiologie, Ze světa vodního hospodářství.

Souhrn

Za odběr vzorků pro účely stanovené vodním zákonem, zákonem o vodovodech a kanalizacích a zákonem o ochraně veřejného zdraví zodpovídá zkušební laboratoř. Požadavky na kvalifikaci a další vzdělávání vzorkařů definuje laboratoř ve své řízené dokumentaci, přičemž v oblasti vzorkování vod jsou nově minimální požadavky stanoveny v normě ČSN EN ISO 5667-14. K definování požadavků může laboratoř využít kvalifikační standardy pro povolání vzorkař pitných vod a vzorkař odpadních vod. V příspěvku jsou popsány důvody vedoucí k navržení nového povolání specialista vzorkování vod a jeho kvalifikačního standardu. Zároveň jsou představeny dokumenty zpracované k problematice bezpečnosti a ochrany zdraví při práci pro oblast vzorkování vod.

ilustracni-2

Úvod

Zpracování programu odběru vzorků a následné precizní provedení vlastního odběru předurčují, nakolik bude výsledek navazujícího rozboru použitelný k účelu, pro nějž byl pořízen. To se týká i vzorkování vod, ať již v oblasti výzkumu, či při kontrole dodržování požadavků právních předpisů – míry znečištění povrchových a podzemních vod, kvality pitné vody či znečištění odpadních vod. Pokud jde o vzorkování předepsané právními předpisy, je jednoznačné, že za kvalitu odběru vzorku odpovídají laboratoře, které musí být akreditovány od Českého institutu pro akreditaci, o. p. s., držiteli osvědčení o správné činnosti laboratoře vystaveného ASLAB, autorizovány Státním zdravotním ústavem, případně autorizovány podle zákona o metrologii (jednotlivé předpisy upravují požadavky na prokázání odborné způsobilosti laboratoří poněkud odchylně). Předpisy dále uvádějí řadu technických požadavků, z nichž některé v zásadě definují program odběru vzorků, ale nejsou stanoveny žádné zvláštní požadavky na způsobilost osob oprávněných ke vzorkování vod v rámci laboratoře – vzorkařů. Požadavky na odbornou způsobilost všech osob pracujících v laboratoři včetně vzorkařů a osob organizujících vzorkování definuje v souladu s normou ČSN EN ISO/IEC 17025 [1] sama laboratoř a o vhodnosti zvolených požadavků musí přesvědčit akreditační či jiný dozorový orgán.

Autoři článku se v rámci projektu podpořeného Technologickou agenturou ČR a řešeného v letech 2016 a 2017 zabývají problematikou požadavků na kvalifikaci vzorkařů s cílem zpracovat doporučení k vhodné úrovni kvalifikace, kterou by mohly laboratoře využít při své činnosti. Významná pozornost je věnována nejen odborné způsobilosti k odběru vzorků, ale rovněž zajištění bezpečnosti a ochrany zdraví při práci.

Souhrn požadavků na činnost vzorkaře a jeho kvalifikaci

Odběr vzorků vod pro účely definované právními předpisy se řídí těmito předpisy. Jde zejména o vodní zákon [2] (stav povrchových a podzemních vod, míra znečištění vypouštěných odpadních vod), zákon o vodovodech a kanalizacích [3] (upravovaná a pitná voda v procesu výroby a odpadní voda v kanalizaci a v procesu čištění) a zákonem o ochraně veřejného zdraví [4] (pitná voda u spotřebitele a povrchové vody užívané ke koupání) a jejich prováděcí předpisy [5]. Upraveny jsou četnost odběru vzorků, typ vzorků, způsob předúpravy, požadované rozbory a další technické aspekty, takže tyto předpisy do značné míry předurčují program odběru vzorků zpracovaný laboratoří.

Neméně důležité jsou požadavky na bezpečnost práce a prevenci rizik stanovené zákoníkem práce [6], zákonem o zajištění dalších podmínek bezpečnosti a ochrany zdraví při práci [7] a jeho prováděcími předpisy [8]. Bezpečnostní aspekty, které se k práci vzorkaře váží, nejsou v těchto předpisech podrobněji řešeny, a proto bylo třeba vycházet z analogií pro příbuzné obory činností a zkušeností z aplikační praxe. Vzorkař se musí dále orientovat v předpisech upravujících pohyb v různých typech chráněných území a ochranných pásem.

Základní požadavky na kvalifikaci vzorkařů vycházejí z normy ČSN EN ISO/IEC 17025 [1] a jsou uvedeny v kapitole 5.2 společně pro všechny osoby pracující v laboratoři včetně vzorkařů. Úroveň požadavků si stanoví laboratoř s ohledem na rozsah vykonávaných činností a tuto úroveň poté obhajuje před akreditačním orgánem.

Postupy pro odběry vzorků vod včetně přípravy programů odběru vzorků (jindy zvaných též plány vzorkování), konzervace vzorků a zabezpečování kvality jsou upraveny v technických normách řady ČSN EN ISO 5667. V březnu 2017 vyšla aktualizace normy ČSN EN ISO 5667-14 Kvalita vod – Odběr vzorků – Část 14: Návod pro prokazování a řízení kvality odběru vzorků vod a manipulace s nimi [9], která nově definuje speciální požadavky na výcvik vzorkařů. Požadováno je vhodné vzdělání, počáteční odborný výcvik, pravidelné školení a prověřování výkonnosti vzorkařů. Tyto nové požadavky se do běžné praxe budou teprve postupně promítat.

Současná praxe laboratoří v požadavcích na kvalifikaci vzorkaře

V rámci řešení projektu bylo provedeno dotazníkové šetření mezi vzorkaři firem provádějících vzorkování vod a akreditovaných laboratoří zaměřený na kvalifikační požadavky kladené na vzorkaře a na praktické otázky související s bezpečností práce při vzorkování vod. Byly získány odpovědi od 168 respondentů. V rámci průzkumu nebyl omezen počet respondentů z jedné laboratoře či firmy, počet odpovědí určitého typu proto nevypovídá zcela přesně o počtu pracovišť se stejným přístupem ke kvalifikaci a vzdělávání vzorkařů. Výsledky však poskytují dobrou celkovou představu o používaných požadavcích.

Jednotlivé laboratoře požadují podle respondentů v 74 případech nejméně střední nebo střední odborné vzdělání bez maturity, v 81 případech úplné střední s maturitou, ve čtyřech případech vyšší odborné nebo vysokoškolské bakalářské a v jednom případě vysokoškolské magisterské vzdělání.

Z šetření dále vyplývá, že délka požadované praxe u nastupujícího vzorkaře se pohybuje od žádné až po tři roky praxe (tato nejvyšší hodnota se objevila v 29 odpovědích). Respondenti obvykle kladli větší důraz na kvalitu vstupního školení a výcviku než na předchozí praxi.

Před zařazením pracovníka na pozici vzorkaře vod vyžadují laboratoře interní zaškolení vedoucím nebo manažerem v 75 případech, externí školení nebo seminář ve 33 případech a externí kurz zakončený zkouškou a vydáním osvědčení ve 47 případech.

Podle 22 odpovědí laboratoře nevyžadují pravidelné školení vzorkařů. Čtyři respondenti uvádějí školení jednou za půl roku, 41 jednou ročně, 33 jednou za dva roky, 25 jednou za tři roky a 10 jednou za pět let. V řadě odpovědí byla rozlišena větší četnost interních školení a méně častá účast na externích kurzech.

Úvahy o úrovni kvalifikace a vzdělávání v laboratoři

Jak již bylo uvedeno, požadavky na kvalifikaci, výcvik a prověřování znalostí vzorkařů nově stanoví norma ČSN EN ISO 5667-14. Jde o minimální standard, který budou muset zavést všechny laboratoře, poskytuje však dostatek volnosti k tomu, aby laboratoře přizpůsobily postupy podle svých potřeb a zaměření. Je zřejmé, že vzorkaři „provozní“ laboratoře zabývající se pouze rozbory vyráběné pitné vody a čištěné a vypouštěné odpadní vody musí perfektně ovládat problematiku vzorkování pitných a odpadních vod, naproti tomu se nemusí detailněji orientovat v problematice například odběru podzemních vod. Vzorkaři laboratoře zaměřené na různé výzkumné projekty pak musí počítat s tím, že budou vzorkovat ve velmi rozdílných situacích a k různým účelům a že často budou reagovat na místě na zjištění řešitele projektu (zadavatele práce).

Ze zkušeností praxe vyplývá, že je vhodné rozlišit dvě úrovně kvalifikace vzorkařů.

Jednu úroveň představuje pracovník, který zajišťuje odběry určitých typů vod víceméně rutinně stálými postupy. Takový vzorkař musí znát standardní operační postupy pro dané odběry a příslušné programy odběru vzorků a měl by být schopen na základě svých zkušeností identifikovat neobvyklé situace, vyhodnotit (sám nebo ve spolupráci s jiným vzorkařem) jejich dopady na kvalitu odběru vzorků a vypovídací schopnost odebraného vzorku a přijmout na místě potřebná opatření (podle situace posun bodu odběru, detailní zaznamenání okolností odběru apod.).

Za vyšší úroveň kvalifikace považujeme pracovníka, který je schopen nejen řádně provést odběr vzorků, ale tuto činnost také organizovat a řídit. Od takového pracovníka předpokládáme pochopení cílů, k nimž má vzorkování vést, a navržení tomu odpovídajícího programu odběru vzorků. Tento pracovník musí znát nejen vlastní postupy odběru vzorků, ale musí chápat i širší souvislosti fungování celého vzorkovaného systému. Pozice proto vyžaduje vyšší vzdělání a soustavné zvyšování kvalifikace.

Zatímco u „rutinních“ pracovníků lze za dostatečné považovat periodicky opakované interní školení v rámci laboratoře, u pracovníků řídících vzorkování je plně na místě další vzdělávání včetně externích kurzů.

Externí kurzy nabízejí komerčně různí poskytovatelé. Liší se délkou, odborným zaměřením (přehled problematiky nebo zaměření jen na určité druhy matric) i způsobem ukončení. Někdy je vydáváno potvrzení o absolvování kurzu, jindy je součástí kurzu závěrečná zkouška. Organizátoři kurzů nepotřebují žádné zaštítění jinou autoritou (certifikaci či autorizaci kurzu), úroveň kurzu je obvykle garantována dobrou pověstí organizátora a vystupujících lektorů.

Současné předpisy nepožadují prokazování kvalifikace vzorkařů nezávislým přezkoušením. Přesto je zaveden personální certifikát Manažer vzorkování vod, který můžeme považovat za vhodný způsob prokázání kvalifikace laboratoře vůči zákazníkům nad rámec její akreditace. Složení zkoušek a získání personálního certifikátu lze chápat jako další, třetí úroveň kvalifikace vzorkařů v laboratoři. Instituce udílející personální certifikát jsou akreditovány Českým institutem pro akreditaci, o. p. s., a je tak zajištěna návaznost tohoto certifikátu na definované postupy.

Definování kvalifikačních požadavků na vzorkaře

Metodika, která je navrhována v rámci řešení projektu, by měla poskytnout laboratořím vodítko k nastavení kvalifikačních požadavků na své vzorkaře.

Přestože nejspíše nejsou v praxi zcela běžně užívány (z výše uvedeného dotazníkového šetření mezi vzorkaři vyplynulo, že celých 79 % oslovených respondentů je vůbec nepoužívá nebo o nich neví), existují veřejně dostupné databáze Národní soustava povolání (dále jen NSP; dostupná na webovém portále www.nsp.cz) a Národní soustava kvalifikací (dále jen NSK; dostupná na www.narodnikvalifikace.cz).

Národní soustava povolání je soustavně rozvíjený a na internetu dostupný katalog popisů povolání. Tvorba a aktualizace NSP je definovaná v § 6 zákona č. 435/2004 Sb., o zaměstnanosti, ve znění pozdějších předpisů. NSP je nástrojem pro zvýšení mobility pracovní síly na základě potřeb trhu práce, které identifikují zaměstnavatelé a odborníci z trhu práce. V této databázi jsou evidovány i tři pozice vztahující se k problematice vzorkování vod, a to vzorkař pitných vod (ID 102061), vzorkař odpadních vod (ID 102060) a chemik pro vzorkování (ID 102812), včetně definování náplně práce. Vzorkař pitné vody provádí odběr vzorků pitné a surové vody na odběrných místech vodovodních řadů, zdrojů a úpraven vod. Vzorkař odpadních vod provádí odběr vzorků odpadních vod a kalů na odběrných místech kanalizace a čistíren odpadních vod. Chemik pro vzorkování provádí práce spojené s odběrem vzorků různých matric pro chemické a biologické analýzy a zajišťuje předání do laboratoře. Ačkoliv jsou první dvě uvedená povolání v NSP rozdělena, v praxi dochází při vzorkování vod k jejich prolínání a vzorkař v mnoha případech odebírá vzorky pitných i odpadních vod.

Základní kvalifikační předpoklady pro povolání vzorkař pitných vod a vzorkař odpadních vod jsou v NSP téměř identické a liší se pouze v detailu. Obecně lze říct, že podle NSP poskytuje nejvhodnější přípravu pro tuto pozici střední vzdělání s maturitní zkouškou, případně vyšší vzdělání v tomto nebo příbuzném oboru. Podle potřeby zaměstnavatele je kvalifikace vzorkařů doplněna o znalosti, které lze získat absolvováním specializovaných kurzů. Poněkud odlišná je situace u chemika pro vzorkování. U této profese se na jednu stranu očekává jeho využití pro rutinní vzorkování především ve výrobních provozech, nicméně požadavky kladené na jeho znalosti a dovednosti jsou výrazně vyšší než v případech vzorkařů (pitné vody, resp. odpadních vod), neboť se předpokládá, že tento pracovník bude zpracovávat program odběru vzorků a podílet se na řízení procesu odběru vzorků včetně jejich transportu do laboratoří.

Detailnějším popisem a úrovní kvalifikace se zabývá Národní soustava kvalifikací. NSK je průběžně budovaný, státem podporovaný a občany i zaměstnavateli využitelný registr profesních kvalifikací existujících na pracovním trhu v ČR. Umožňuje zájemcům získat celostátně uznávané osvědčení o jejich profesní kvalifikaci. Rozvoj a implementaci Národní soustavy kvalifikací zajišťuje do roku 2015 stejnojmenný projekt MŠMT financovaný Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.

Databáze NSK uvádí kvalifikační předpoklady pro obě dvě pracovní pozice vztahující se k problematice vzorkování vod, tj. vzorkař odpadních vod (kód 36-078-H) a vzorkař pitné vody (kód 36-079-H). Databáze uvádí, jaké kvalifikační standardy musí osoba splňovat pro jednotlivé profese, jakým způsobem má být realizována zkouška způsobilosti, dále pak požadavky na odbornou způsobilost zkoušejících a v neposlední řadě samotné hodnocení zkoušky a nezbytné materiální a technické vybavení pro provedení zkoušky.

Požadavky uvedené pro povolání vzorkař pitných vod a vzorkař odpadních vod lze považovat za vhodnou, doporučenou úroveň kvalifikace vzorkařů. Pro potřeby laboratoří zajišťujících odběru vzorků i jiných typů vod lze tyto požadavky vhodně modifikovat a přizpůsobit konkrétním podmínkám. V NSK jsou požadavky definovány v zásadě jako podklady pro složení zkoušky, jako zadání zkušebních okruhů a otázek. V praxi k nim však lze přistoupit jako k souhrnu potřebných znalostí a dovedností a využít je tímto způsobem.

Ačkoli povolání chemik pro vzorkování lze vnímat jako profesi s vyšší úrovní znalostí, než je vyžadována pro „běžné vzorkaře“, požadavky na toto povolání definované v NSK nelze volně aplikovat do oblasti vzorkování vod. V rámci metodiky, která bude výstupem projektu, je proto navrhováno povolání specialista vzorkování vod, které představuje alternativu povolání chemik pro vzorkování, nicméně se jedná o profesní specializaci. Kvalifikační standard specialisty vzorkování vod (tj. požadavky na jeho znalosti a dovednosti) byly navrženy tak, aby pracovník uměl nejen odebrat vzorek různých typů vod, ale aby uměl také zpracovat program odběru vzorků a další dokumentaci a řídit činnosti při vzorkování. Kvalifikační standard je koncipován ve stejné struktuře jako v NSK a i v tomto případě platí stejné poznámky o využití požadavků pro potřeby laboratoře jako u vzorkaře pitné vody nebo vzorkaře odpadních vod. Klíčovým inovativním prvkem ale je, že jednotlivá znalostní kritéria byla navržena na základě požadavků a potřeb aplikační sféry (viz provedené dotazníkové šetření) a dalších skutečností získaných při aplikovaném výzkumu (např. provedené série terénních experimentů).

Jelikož nebude usilováno o zařazení této specializace do NSK, bude moci aplikační sféra navrženou metodiku využít zcela volně v rozsahu a způsobem podle svých představ. Metodickou podporou pro implementaci metodiky do praxe pak budou představovat zejména její přílohy – metodické listy a obrazové přílohy, karta bezpečnosti a ochrany zdraví při práci, vzorový příkaz k provedení odběru vzorků apod.

Metodické listy pro odběr vzorků vod a další dokumenty týkající se bezpečnosti práce při vzorkování

Protože požadavky na odběry vzorků včetně předpisů bezpečnosti práce jsou rozptýleny v řadě dokumentů, byly v rámci řešení projektu zpracovány metodické listy pro odběr vzorků vod, které obsahují základní zásady pro odběr vzorků (pro orientaci v problematice, nikoliv pro řádné provedení odběru ve všech detailech), přehled právních předpisů upravujících odběr vzorků a bezpečnost a ochranu zdraví při práci, přehled norem pro odběr vzorků vod, seznam pomůcek, vybavení a dokumentace potřebných při práci, výčet možných nebezpečných situací a seznam osobních ochranných pracovních prostředků. Metodické listy byly zpracovány pro odběr vzorků tekoucích povrchových vod, stojatých povrchových vod, podzemních vod, pitných vod a odpadních vod včetně tekutých kalů (aktivovaného kalu apod.).

Části metodických listů týkající se bezpečnosti a ochrany zdraví při práci jsou provázány s kartou BOZP pro profesi vzorkař vod a tekutých kalů a vzorem příkazu k provedení odběru vzorků. Využití těchto dokumentů pomůže laboratořím ke zvládnutí problematiky BOZP při odběrech vzorků vod. Finální verze metodiky včetně uvedených příloh, bude v plném znění zveřejněna na webových stránkách řešitelských organizací na začátku roku 2018.

Poděkování

Příspěvek vznikl v rámci řešení projektu TD03000017 Kritéria a požadavky na způsobilost osob oprávněných ke vzorkování vod. Projekt byl realizován za finanční podpory Technologické agentury České republiky.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

V roce 1980 u příležitosti 90. výročí narození akademika Theodora Ježdíka vyhlásil tehdejší Český ústřední výbor vodohospodářské společnosti ČSVTS z podnětu prof. Ing. Dr. L. Votruby, DrSc., Diplom akademika Theodora Ježdíka jako cenu za stěžejní díla z oblasti teorie, výzkumu, vývoje, přípravy, výstavby a provozu vodohospodářských děl a zařízení. S vědomím účelného a motivujícího povzbuzení odborné, resp. vědecké, činnosti v oboru se výbor České vědeckotechnické vodohospodářské společnosti zabýval obnovením této ceny pod původním názvem a jejím znovu vyhlášením pro rok 2004, jen s mírně upraveným statutem s ohledem na současné podmínky. K dalšímu doplnění a úpravě došlo z rozhodnutí výboru v roce 2017.

ilustracni-9

Akademik Theodor Ježdík (9. 11. 1889–27. 2. 1967) byl vynikajícím odborníkem, vysokoškolským učitelem, významnou osobností ČVUT a dalších institucí. Jako profesor vzbuzoval u svých studentů i u celé odborné veřejnosti mimořádnou úctu. Měl vzácné lidské vlastnosti, z nichž vycházela výjimečná a oboustranná důvěra, své kolegy, studenty a mladé absolventy oslovoval také činorodou sociální citlivostí a připraveností k okamžité pomoci i v materiální oblasti.

Byl zakladatelem dnešní katedry hydrotechniky na Fakultě stavební ČVUT a přednášel předměty týkající se zejména vodních nádrží, přehrad a staveb k využití vodní energie. Na jeho přednášky vzpomínají jeho studenti jako na vynikající. Vědecky přispěl do hydrauliky, úprav toků, řešení nádrží a přehrad. Z původních vědeckých prací bývá nejvíce oceňováno jeho odvození vztahu pro kritický stav průtoku v korytě obecného průřezu z roku 1924, na něž se ve světové literatuře poukazovalo až v roce 1941, a odvození původní metody návrhu příčného profilu tížných přehrad. Angažoval se v odborných problémech vodohospodářské praxe, zvláště výstavby přehrad a vodních elektráren, a zabýval se i problematikou vodních staveb ve vztahu k životnímu prostředí, jakožto i vysokoškolskou pedagogikou.

Zastával významné akademické funkce, kdy v letech 1955–1960 byl rektorem ČVUT. Měl mnoho veřejných funkcí, jimž nezištně věnoval mnoho času. Nejvíce mu přirostla k srdci Česká matice technická. Zařadil se mezi nejvýznamnější osobnosti české techniky 20. století. Plným právem jej tedy mimo jiné bude obnovený diplom připomínat.

Statut Diplomu akademika Theodora Ježdíka

Cíl ocenění

Diplom akademika Theodora Ježdíka je udělován stěžejním dílům z oblasti teorie, výzkumu, vývoje, přípravy, výstavby a provozu vodohospodářských děl a zařízení, která vznikla na území České republiky.

Nominace díla

  1. Udělení Diplomu akademika Theodora Ježdíka konkrétnímu dílu (projektu, práci) může navrhnout individuální člen ČVTVHS, z. s., nebo zástupce přidružené instituce.
  2. Navržené dílo (projekt, práce) musí splňovat následující náležitosti:
    1. autor je odborníkem působícím v České republice, v případě autorského týmu je podmínkou, aby vedoucí autor a současně většina autorského týmu působili v České republice,
    2. nominované dílo dosud nebylo oceněno jinou oficiální cenou,
    3. nominované dílo není starší pěti let od uveřejnění nebo dokončení realizace.
  3. Nominace jsou předávány výboru písemně s uvedením:
    1. jména autora, v případě autorského týmu jmen všech jeho členů a uvedení vedoucího týmu,
    2. zdůvodnění návrhu v podobě stručného popisu díla, z něhož musí být jasné, v čem spočívá význam a podnětnost přihlášené práce a jejího přínosu díla pro oblast teorie, výzkumu, vývoje, přípravy, výstavby a provozu vodohospodářských děl a zařízení,
    3. podklady či odkazy na takové materiály, které jsou nezbytné pro posouzení díla (např. text studie, dokumentace projektu, dokumentace realizace stavby či použité technologie apod.).

 

Posouzení navrženého díla

  1. Na základě nominace výbor ČVTVHS, z. s., ustaví minimálně tříčlennou odbornou porotu pro posouzení díla. Její členové jsou vybírání s ohledem na jejich odbornost ve vztahu k tématu nominovaného díla.
  2. Členem poroty nemůže být nikdo z řešitelů posuzovaných prací.
  3. Porota zpracuje stanovisko s doporučením udělení diplomu a předá jej výboru ČVTVHS, z. s.

 

Rozhodnutí o udělení Diplomu akademika Theodora Ježdíka

  1. Stanoviska odborných porot schraňuje tajemník výboru ČVTVHS, z. s., který je předkládá na prvním jednání výboru v kalendářním roce vždy souhrnně za předchozí kalendářní rok.
  2. Výbor ČVTVHS, z. s., na svém zasedání rozhodne o udělení Diplomu akademika Theodora Ježdíka, přičemž v jednom roce mohou být ocenění udělena nejvýše dvěma nominovaným dílům.
  3. Proti rozhodnutí o udělení diplomu není odvolání právní cestou.

 

Předání ocenění

  1. Diplomy jsou předány autorům oceněného díla na nejbližší valné hromadě ČVTVHS, z. s.
  2. Udělení diplomu může být doprovázeno dalším oceněním v rámci ČVTVHS, z. s., a případně finanční odměnou ve výši stanovené výborem s ohledem na aktuální možnosti ČVTVHS, z. s.
  3. Rozhodnutí o udělení diplomů bude zveřejněno v časopisu VTEI.

 

Ostatní

Dílo, které bylo nominováno a doporučeno odbornou komisí k ocenění, avšak nebylo na základě rozhodnutí výboru oceněno v daném roce, je možné jednou znovu nominovat, pokud nadále splňuje podmínky uvedené v článku II. Výbor přitom může rozhodnout o akceptaci stanoviska odborné komise z předešlého posouzení díla.

 

Praha, duben 2017

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 2017, 10:00 hod.

Jednání řídil: místopředseda společnosti Ing. Jan Kubát

 

Program valné hromady:

 
1. Zahájení

Po formálním zahájení předsedající Ing. Jan Kubát přivítal kromě přítomných členů ČVTVHS, z. s., hosty: doc. Ing. Daniela Hanuse, CSc., EUR ING, předsedu ČSVTS, z. s., Ing. Evžena Zavadila, zástupce ředitele odboru ochrany vod na MŽP, Ing. Pavla Hucka, CSc., předsedu Slovenské vodohospodářské společnosti a Mgr. Jiřího Hrušku jako zástupce SOVAK. Doc. Hanus pak přednesl krátkou informaci o činnosti ČSVTS, z. s., a o spolupráci s námi.
 
2. Volba mandátové a návrhové komise

Do mandátové komise byli navrženi a zvoleni Ing. Tomáš Kendík., Ing. Miroslav Tesař, CSc., a na návrh z pléna Ing. Petr Vít. Předsedou komise se stal Ing. M. Tesař, CSc.

Do návrhové komise byli navrženi a zvoleni Ing. Jiří Poláček (jako předseda této komise), Ing. Petr Tušil, Ph.D., MBA, a podle návrhu z pléna Ing. Zdeněk Barták.
 
3. Zpráva o činnosti ČVTVHS, z. s., v období od května 2016 do května 2017

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. Ocenil odborné i finanční výsledky deseti 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., a s Global Water Partnership, Svazem vodního hospodářství a se SOVAK. 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. V průběhu roku byl připraven návrh nového statutu této ceny, který výbor projedná a schválí jako interní organizační normu společnosti v nejbližší době.

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 všem, kdo se aktivně v uplynulém období podíleli na úspěšné činnosti naší společnosti, poděkoval.
 
4. Zpráva o hospodaření v roce 2016 a návrh rozpočtu na rok 2017

V materiálech valné hromady dostali účastníci tabelární přehled hospodaření a návrh rozpočtu, který byl tajemníkem společnosti Ing. Václavem Bečvářem, CSc., okomentován. Hospodaření v roce 2016 skončilo přebytkem 24 525,29 Kč. Bylo to důsledkem zejména finančně úspěšné většiny uspořádaných odborných akcí a pokračujícího trendu šetření.

Rozpočet na rok 2017 se navrhuje jako vyrovnaný na úrovni 1 226 tis. Kč.
 
5. Zpráva kontrolní komise

Zprávu přednesla předsedkyně komise Ing. Růžena Divecká. Konstatovala souhlas KK se způsobem řízení společnosti výborem, s výsledky hospodaření v roce 2016 a s návrhem rozpočtu na rok 2017 a doporučila valné hromadě, aby předložené dokumenty schválila.
 
6. Zpráva mandátové komise

Zprávu přednesl předseda komise a sdělil, že valné hromady se účastní 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. Valná hromada byla v celém svém průběhu usnášeníschopná. Kromě členů společnosti bylo na valné hromadě přítomno i 6 hostů.
 
7. Informace o likvidaci pobočných spolků

Předseda Mgr. M. Rieder ve své zprávě mimo výše uvedené sdělil, že proces likvidace pobočných spolků při akciových společnostech Slovácké vodárny a kanalizace, a. s., Uherské Hradiště, Vodárenská akciová společnost, a. s., Třebíč a Vodovody a kanalizace Přerov, a. s., pokračoval prakticky po celý rok 2016 a k výmazu prvních dvou jmenovaných poboček ze spolkového rejstříku došlo v závěru roku 2016, k výmazu pobočky při VaK Přerov pak na počátku roku 2017.
 
8. Čestné členství

Návrh na udělení čestného členství v České vědeckotechnické vodohospodářské společnosti, z. s., Ing. Zdeňku Bartákovi přednesl místopředseda výboru Ing. Jan Kubát. Využil této příležitosti k ocenění jeho dosavadní práce jak pro ČVTVHS, z. s., tak i pro vodní hospodářství. Návrh byl schválen a diplom čestného členství pak předsedou výboru Mgr. M. Riederem předán.
 
9. 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. V diskusi vystoupilo více než 10 účastníků VH, kteří mj. konstatovali, že se potřeba vyšší vzdělanosti netýká jen mladých pracovníků, že jde o systémový problém, jehož řešení bude mnohaleté a vysoce převyšující úroveň působnosti našeho spolku. Nicméně výbor i všichni členové by měli využít každé příležitosti ke zlepšování uvedené negativní skutečnosti.
 
10. Návrh a schválení usnesení

Návrh usnesení přednesl předseda návrhové komise Ing. Jiří Poláček. Na žádost předsedajícího Ing. Jana Kubáta bylo pak usnesení, obsahující pasáž o schválení přednesených zpráv a jiné náležitosti, jednomyslně schváleno.
 
11. Odborný program

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.
 
12. Závěr

Předsedající Ing. Jan Kubát požádal předsedu Mgr. M. Riedera, aby valnou hromadu zakončil a poté pak všechny účastníky pozval na oběd do restaurace Klubu techniků a členům výboru připomněl, že po obědě se uskuteční v sekretariátu společnosti 20. jednání výboru, ke kterému byli přizváni i členové kontrolní komise a nový čestný člen ČVTVHS, z. s., Ing. Zdeněk Barták.

 

V Praze dne 24. května 2017

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

Souhrn

Kolmatace je zcela přirozeným jevem, ale v umělých mokřadech využívaných k čištění a dočišťování odpadních vod je jevem nežádoucím. Proto je nutné při návrhu a provozování umělých mokřadů dodržovat zásady, které mohou vznik a rozvoj kolmatace významně omezit. Patří mezi ně zejména dostatečné dimenzování a správné provozování mechanického předčištění, vhodná volba zrnitosti filtrační náplně umělého mokřadu, látkové a hydraulické zatěžování, provozní podmínky. Pokud ke kolmataci dojde a její rozsah ovlivňuje účinnost čištění nebo množství vyčištěné odpadní vody, je třeba přistoupit k výměně nebo regeneraci filtrační náplně umělého mokřadu. Článek shrnuje zkušenosti s in-situ aplikací bakteriálně-enzymatického preparátu do zakolmatovaného kořenového pole.

Mlejnska-ilustracni
Přítoková zóna kolmatovaného kořenového pole v Bezděkově pod Třemšínem

Úvod

V kořenových čistírnách (horizontálně nebo vertikálně podpovrchově protékaných umělých mokřadech), které jsou v malých obcích poměrně běžně využívanou technologií čištění odpadních vod, probíhá celá řada procesů spojených nejen s vlastním čištěním, ale také s kolmatací. Kolmatace je na rozdíl od čisticích procesů jevem nežádoucím. Jde o souhrn fyzikálních, chemických a biologických procesů, které vedou ke snižování porozity a propustnosti (hydraulické vodivosti) náplně umělého mokřadu [1–6], dále významně ovlivňují přenos kyslíku ze vzduchu do vody [7–9]. Tyto skutečnosti mají za následek snižování účinnosti čištění, tedy významný pokles schopnosti systému čistit odpadní vodu.

Dochází ke snížení množství dostupné filtrační náplně, zvýšení rychlosti proudění a snížení doby zdržení čištěné odpadní vody v systému a velice často také k povrchovému a zkratovému proudění [10].

U umělých mokřadů mluvíme zejména o kolmataci náplně nerozpuštěnými látkami, především jemnými minerálními a organickými částicemi z povrchových smyvů, kalem vyplavovaným ze stokové sítě a mechanického stupně čištění. Dalšími příčinami mohou být nevhodně řešené dešťové oddělovače, nevhodně zvolený (většinou příliš jemný) materiál filtrační vrstvy nebo pronikání sekundárního znečištění z předřazené biologické nádrže, zejména v letním období [11]. Rozsah kolmatace závisí na množství látek (vyjádřeno ukazateli CHSKCr, nerozpuštěné látky) v přitékající odpadní vodě [2], hydraulickém zatížení umělého mokřadu [3], zrnitostním složením náplně, jeho struktuře a textuře, době provozu zařízení atd.

Ke kolmataci filtračního prostředí může dojít buď nárazovým uvolněním těchto částic, např. při přívalových deštích nebo významnějších srážkových událostech, dále potom hydraulickým přetěžováním umělých mokřadů [12] nebo pozvolným zakolmatováním, které způsobuje především nevhodná konstrukce usazovacích nádrží nebo jejich nesprávné provozování a údržba, např. nedostatečné průběžné vyvážení usazeného kalu [13]. Příčinou může být i nevhodně zvolený materiál filtrační náplně umělého mokřadu nebo jeho nevhodná zrnitost.

Kolmatace může vznikat i tzv. interními zdroji, kterými jsou odpad z růstu biomasy, kořenů rostlin, dále potom detrit z biofilmu a rostlin, pevné látky zanešené během výstavby umělého mokřadu nebo pevné látky z chemické eroze štěrku [14].

Mlejnska-1
Obr. 1. Pohled na levé kořenové pole čistírny Bezděkov pod Třemšínem a letecký pohled na celou kořenovou čistírnu
Fig. 1. View on the left part of the constructed wetland of Bezděkov pod Třemšínem wastewater treatment plant and air view on the whole constructed wetland

Vliv mechanického předčištění

Kolmataci je možné omezit především volbou vhodného a dostatečně dimenzovaného mechanického předčištění, zejména pak usazovací nádrže. Kalový prostor usazovacích nádrží a lapáků písku je nezbytně nutné dostatečně často vyvážet. Zhoršení usazovací schopnosti je možné monitorovat zvyšujícími se koncentracemi nerozpuštěných látek na odtoku ze stupně mechanického předčištění.

Vliv zatížení

Literární data týkající se látkového zatížení jsou vzácně ve shodě. Autoři Platzer a Mauch [15] uvádějí jako prevenci vzniku kolmatace v klimatických podmínkách střední Evropy maximální zatížení (vyjádřeno ukazatelem CHSKCr) 25 g/(m2.den).  Systémy mohou být zatěžovány i více, pokud jsou provozovány s využitím cyklů (přerušovaný provoz). Autoři Winter a Goetz [2] uvádějí, že zatížení CHSKCr a nerozpuštěnými látkami by v klimatických podmínkách střední Evropy nemělo překročit 20 g/(m2.den), resp. 5 g/(m2.den). Autoři Hua a kol. [16] uvádějí, že pro vertikálně protékané umělé mokřady by koncentrace nerozpuštěných látek neměla překročit hodnotu 100 mg/l a maximální zatížení hodnotu 5 g/(m2.den), resp. 20 g/(m2.den), vyjádřeno ukazatelem CHSKCr. Autorky Tuszyńska a Obarska-Pempkowiak [17] uvádějí, že maximální látkové zatížení (vyjádřeno ukazatelem CHSKCr), které ještě nezpůsobí kolmataci v klimatických podmínkách střední Evropy, je 25 g/(m2.den).

Tendence ke kolmataci koreluje s celkovou koncentrací nerozpuštěných látek v přitékající odpadní vodě. Nezakolmatované umělé mokřady jsou charakterizovány nízkým látkovým zatížením a nízkými vstupními koncentracemi nerozpuštěných látek, částečně kolmatované nízkým látkovým zatížením a vyššími vstupními koncentracemi nerozpuštěných látek, kolmatované potom vysokým látkovým zatížením a vysokými vstupními koncentracemi nerozpuštěných látek. Z toho plyne, že je nutné umělé mokřady co nejlépe chránit před nerozpuštěnými látkami.

Mlejnska-2
Obr. 2. Pohled na přítokovou zónu pravého kořenového pole očištěnou od stařiny a usazeného kalu
Fig. 2. View on the inflow zone of the right part of the constructed wetland cleared from the old vegetation and settled sludge

Vliv vegetace

Podle našich zkušeností je ukládání stařiny mokřadní vegetace závažným problémem. Po několika letech provozu může mocnost takto vytvořené vrstvy dosáhnout až 20 cm. Uložený materiál se postupně rozkládá a přispívá ke kolmataci filtrační náplně. Proto je důležité důkladně z povrchu osázeného umělého mokřadu odstraňovat stařinu mokřadní vegetace [18]. Žádoucí je pravidelné časně jarní odstraňování zbytků vegetačního pokryvu [19].

Vliv filtrační náplně

Filtrační náplň je jednou ze tří základních součástí umělého mokřadu a její výběr je pro jeho správnou funkci zásadní. Vlastnosti filtračních materiálů, zejména hydraulická vodivost, se během provozu mění. Propustnost filtrační náplně je ovlivňována zhutněním (údržba, přirozené sesedání), prorůstáním kořeny a ukládáním stařiny mokřadní vegetace, kolmatací volných pórů nerozpuštěnými látkami apod. [20]. Nevhodně zvolená frakce kameniva v nátokové zóně může mít spolu s dalšími faktory za následek vznik a rozvoj kolmatace. Vzhledem k tomu, že i vlastní filtrační náplň může přispívat k rozvoji kolmatace, doporučuje se používat zrnité materiály, které jsou čisté, s nízkým obsahem vápence nebo rozložitelných minerálních látek. K hlavním opatřením, která významně omezují rozsah a průběh kolmatace, patří navrhování postupného přechodu zrnitostního složení filtrační náplně [19].

Vliv provozních podmínek

Vedle volby vhodné filtrační náplně a hydraulického a látkového zatížení může průběh kolmatace významně ovlivnit i dávkovací strategie a také rovnoměrné rozdělení mechanicky předčištěné odpadní vody po celé šíři filtračního pole [19]. Autoři Zhao a kol. [21] zjistili sledováním sta umělých mokřadů, že rychlost infiltrace lze vrátit na téměř původní úroveň, pokud jsou přijata vhodná provozní nastavení, tzn. plnění a klidové periody kořenových polí. Akumulované organické látky jsou pak efektivněji rozkládány mikroorganismy.

Vliv teploty

Dalším z parametrů ovlivňujících kolmataci je teplota. Vyšší teploty souvisí s vyšší biologickou aktivitou a vyššími růstovými rychlostmi, to vede k rychlejšímu odbourávání organických látek akumulovaných v pórech, ale na druhou stranu jsou póry zaplňovány vyšším přírůstkem biomasy.

Mlejnska-3
Obr. 3. Pohled na očištěnou část pravého kořenového pole po 14 dnech
Fig. 3. View on the cleared sector of the right part of the constructed wetland

Důsledky kolmatace

Kolmatace je doprovázena nejen zhoršením účinnosti čištění, ale také hydraulickými poruchami, jako je zaplavování povrchu filtračních polí odpadní vodou, tzn. preferenčním tokem odpadní vody po povrchu umělého mokřadu, nebo vznikem zkratového proudění nevyčištěné odpadní vody filtrační náplní [5, 14]. Zaplavování povrchu má za následek zvyšování zápachu v okolí umělého mokřadu, dále možnost kontaktu osob s odpadní vodou a v neposlední řadě také možnost zvýšeného výskytu komárů [13]. Zkratové proudění nepříznivě ovlivňuje účinnost čištění, protože významně snižuje dobu zdržení odpadní vody v systému. Pokud je kolmatace filtrační náplně umělého mokřadu rozsáhlá, ovlivňuje účinnost čištění, případně množství vyčištěné odpadní vody, je třeba hledat metody, jak kolmataci odstranit nebo alespoň omezit.

Metody odstranění kolmatace

Pokud dostatečně nefungují přijatá preventivní opatření, která zahrnují využití dostatečně dimenzované usazovací nádrže, správné provozování mechanického předčištění, nastavení co nejvhodnějších zatěžovacích parametrů a vhodných změn v hydraulickém zatížení (přerušovaný provoz, promývání, obrácený směr toku odpadní vody apod.), a dojde k částečné nebo úplné kolmataci filtrační náplně umělého mokřadu, je třeba přikročit k nápravným opatřením [16, 22]. V současné době je známo několik metod revitalizace ucpaných filtračních náplní, některé z nich ale prozatím nebyly testovány v reálném měřítku a jsou spíše teoretickými možnostmi.

V minulosti se nejčastěji používala výměna části nebo celé filtrační náplně. Výměna filtrační náplně spočívá v odstranění kolmatované části nebo celé filtrační náplně a její nahrazení novým praným kamenivem nebo jinou vhodnou náplní stejných nebo upravených frakcí. V případě výměny části filtrační náplně je třeba před realizací vyhodnotit rozsah kolmatace a určit část filtrační náplně nutné k výměně.

Další možností je regenerace stávající filtrační náplně. V podstatě existují tři možné způsoby regenerace filtračních náplní umělých mokřadů:

  • odstraňování usazeného kalu ze zakolmatované filtrační náplně proplachováním, bakteriálním rozkladem, chemickým rozkladem apod. – tyto procesy se provádějí přímo v umělém mokřadu, odstávka regenerované části umělého mokřadu není dlouhodobá;
  • vytěžení zakolmatované filtrační náplně, její ponechání v tenké vrstvě přes zimní období na zpevněné ploše odvodněné přes lapák písku a vyplavení kalových částic deštěm a následně vodou – provádí se mimo umělý mokřad, je třeba mít k dispozici zpevněnou plochu, odstávka je dlouhodobější;
  • vytěžení zakolmatované filtrační náplně a její následná regenerace ve speciálních pračkách – provádí se mimo umělý mokřad, pračky kameniva u nás zatím nejsou běžně používanou technologií, navíc zde nastává problém, jak naložit se znečištěnou prací vodou.

Všechny tyto možnosti regenerace filtrační náplně vyžadují uzpůsobené uspořádání umělého mokřadu umožňující čistit v období regenerace odpadní vodu v jiné části umělého mokřadu, tedy např. paralelní zapojení kořenových polí nebo bypass v sériovém zapojení kořenových polí.

Všechny tyto metody jsou vysoce účinné, ale zejména varianty (2) a (3) jsou spojeny se značnými finančními náklady. Autor Kršňák [23] uvádí, že varianta vyprání štěrkové náplně je oproti úplné výměně nebo metodě vymrznutí finančně nejdostupnější. Ale je třeba brát v úvahu fakt, že dochází k vyřazení umělého mokřadu z provozu mnohdy i na několik měsíců.

Vzhledem ke skutečnosti, že je výměna nebo regenerace filtrační náplně značně nákladná, je nutné hledat jednodušší a levnější metody odstranění kolmatace. Autoři Li a kol. [9] poukazují na možnost využití žížal (Eisenia foetida, Pheretima guillelmi). Ty mohou pomoci nejen uvolnit substrát, ale také odstranit nahromaděné organické látky. Výzkum ukázal, že použití druhu Eisenia foetida je vhodnější, protože množství nahromaděných nerozpuštěných organických látek kleslo o 90 %, z toho bylo 40 % přeměněno na rozpuštěné organické látky a 50 % na rozpuštěné anorganické látky. Tato metoda je však spíše alternativní než prakticky využitelná v masovém měřítku.

Jako další alternativní metoda regenerace filtračního lože se v poslední době zkouší in-situ aplikace různých druhů přípravků, které by účinně odstranily nakumulované nerozpuštěné látky a uvolnily filtrační lože bez nutnosti jeho mechanického čištění. Autoři Nivala a Rousseau [24] popisují dvě případové studie regenerace filtračního lože kořenových čistíren za použití 35% roztoku peroxidu vodíku, který je schopen oxidovat jinak biologicky neodbouratelné části biofilmu, které mohou tvořit více než 60 až 75 % váhy biomasy ve filtrační náplni. Výsledky výzkumu ukazují, že se regenerace filtrační náplně peroxidem vodíku zdá být nadějnou cestou k odstranění kolmatace v podpovrchově protékaných umělých mokřadech.

Mlejnska-4
Obr. 4. Průměrné koncentrace CHSKCr na přítoku, za mechanickým předčištěním a na odtoku z levého a pravého kořenového pole v různých fázích experimentu
Fig. 4. Mean COD concentrations on the inflow, after mechanical pretreatment and on the outflow from the left and right parts of the constructed wetland during the different periods of experiment

Autoři Hua a kol. [16] se experimentálně zabývali možnostmi odstranění usazených nerozpuštěných látek z filtračního lože kořenové čistírny za pomoci dávkování čtyř různých roztoků, a to konkrétně roztoku hydroxidu sodného (NaOH), chlornanu sodného (NaClO), kyseliny chlorovodíkové (HCl) a speciálně připraveného detergentu. Efektivní porozita i infiltrační rychlost se nejrychleji a nejvíce zlepšovala při použití roztoku chlornanu sodného. Při použití vodovodní vody (srovnávací roztok) se efektivní porozita téměř neměnila a rychlost infiltrace jen velmi nepatrně stoupala. Proteiny a polysacharidy byly rozpuštěny hlavně roztokem hydroxidu a chlornanu sodného a anaerobně vytvořený plyn uložený v pórech byl uvolněn roztokem kyseliny chlorovodíkové.

Obě tyto studie sice prokázaly dobrou účinnost in-situ regenerace zakolmatovaného filtračního lože aplikací výše uvedených přípravků, na druhé straně došlo jejich vlivem k dočasnému poškození biofilmu a také kořenů mokřadní vegetace. Autoři uvádějí, že po aplikaci těchto přípravků následovalo období cca 1 měsíce regenerace biofilmu filtračního lože.

Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, veřejná výzkumná instituce, v posledních letech testuje možnosti využití in-situ aplikace směsí bakteriálně enzymatických přípravků do kolmatovaných zemních filtrů [25] a kořenových čistíren.

Testovací lokalita

K testování in-situ aplikace bakteriálně enzymatického preparátu byla vybrána kořenová čistírna Bezděkov pod Třemšínem (obr. 1). Jedná se o obecní kořenovou čistírnu odpadních vod s kapacitou 150 EO, která se skládá z česlí, lapáku písku, štěrbinové usazovací nádrže objemu 39 m3 a dvou paralelně zapojených, horizontálně podpovrchově protékaných kořenových polí s celkovou plochou cca 790 m2. Porost kořenových polí tvoří rákos obecný, který je sečen jednou ročně. Kanalizace přivádějící odpadní vodu je oddílná. Do trvalého provozu byla tato kořenová čistírna uvedena v listopadu roku 2004. Jako náplň je použito jemné drcené kamenivo.

Vlastní aplikace preparátu probíhala ve dvou fázích, a to od 22. 5. 2013 do 10. 7. 2013 (8 týdnů) a od 3. 6. 2014 do 22. 7. 2014 (8 týdnů). Po dobu odstávky pravého kořenového pole byla veškerá odpadní voda čištěna na paralelním (levém) kořenovém poli, kvalita odtékající vyčištěné odpadní vody byla pravidelně kontrolována. Stejně tak před započetím vlastního experimentu a po jeho ukončení probíhalo pravidelné sledování vybraných parametrů na přítoku, za mechanickým předčištěním a na odtoku z jednotlivých kořenových polí. Kořenové pole, do kterého probíhalo dávkování preparátu, zůstalo po dobu experimentu zatopeno, pouze byl zastaven průtok odpadní vody.

V roce 2013 probíhal experiment následovně: v den zahájení experimentu bylo vybrané kořenové pole odstaveno z provozu, preparát byl dávkován v předem určených termínech do několika míst přítokové zóny (ve vzdálenosti cca 1,5 metru od začátku kořenového pole). Preparát byl před vlastní aplikací aktivován rozpuštěním v odpadní vodě odebrané za mechanickým předčištěním. Aplikován byl na povrch kořenového pole. Celkem proběhlo 6 aplikací preparátu (2 kg 22. 5. 2013, 1 kg 29. 5. 2013, nic 5. 6. 2013, 1 kg 12. 6. 2013, nic 19. 6. 2013, 1 kg 26. 6. 2013, 1 kg 3. 7. 2013, 1 kg 10. 7. 2013). Devátý týden experimentu bylo odstavené kořenové pole uvedeno do provozu.

V roce 2014 probíhal experiment následovně: před vlastním odstavením pravého kořenového pole z provozu a aplikací preparátu proběhlo očištění části povrchu přítokové zóny od stařiny (obr. 2) a nashromážděného organického materiálu, aby mohlo dojít k porovnání mezi částí kořenového pole bez stařiny a se stařinou. Čištění probíhalo, s ohledem na množství stařiny a náročnost jejího odstranění, ve dvou fázích a s týdenním krokem, po dalších 14 dnech byla odklizená část nalezena zatopená čištěnou odpadní vodou (obr. 3). Zatopení odklizené části bylo způsobeno nevhodným nastavením výšky hladiny v kořenovém poli, která je regulována prostřednictvím odtokové roury. V den zahájení experimentu (3. 6. 2014) bylo vybrané kořenové pole odstaveno z provozu, preparát byl dávkován v předem určených termínech do několika míst přítokové zóny (ve vzdálenosti cca 1,5 m od začátku kořenového pole). Preparát byl před vlastní aplikací aktivován rozpuštěním v odpadní vodě odebrané za mechanickým předčištěním. Aplikován byl na povrch kořenového pole. Celkem proběhlo 8 aplikací preparátu (2 kg 3. 6. 2014, 1 kg 10. 6. 2014, 1 kg 17. 6. 2014, 1 kg 24. 6. 2014, 0,5 kg 1. 7. 2014, 0,5 kg 8. 7. 2014, 0,5 kg 15. 7. 2014, 5 kg 22. 7. 2014), po znovuuvedení kořenového pole do provozu byl preparát dále dávkován do rozdělovací šachtice za mechanické předčištění (0,5 kg 29. 7. 2014 a 0,5 kg 5. 8. 2014).

Mlejnska-5
Obr. 5. Průměrné koncentrace NL na přítoku, za mechanickým předčištěním a na odtoku z levého a pravého kořenového pole v různých fázích experimentu
Fig. 5. Mean SS (suspended solids) concentrations on the inflow, after mechanical pretreatment and on the outflow from the left and right parts of the constructed wetland during the different periods of experiment

V tomto článku není podrobněji diskutováno složení preparátu, které je obchodním tajemstvím výrobce. Lze pouze konstatovat, že se jedná o speciálně komerčně připravenou směs bakterií a enzymů.

S ohledem na nemožnost přesného měření průtoku na odtoku z jednotlivých kořenových polí bylo měření prováděno pouze orientačně. Průtok pravým a levým kořenovým polem byl zpravidla velice podobný a pohyboval se většinou v rozmezí od 0,5 do 1 l/s.

Výsledky testování

Cílem experimentu bylo ověřit, jestli může dávkování preparátu účinně snížit míru kolmatace umělého mokřadu, a tím zvýšit jeho průchodnost a účinnost čištění, a dále ověřit, jestli nedojde ke snížení účinnosti čištění kořenového pole, přes které je během experimentu převáděna veškerá čištěná odpadní voda.

Pravé kořenové pole bylo k testování vybráno na základě vlastního pozorování a doporučení provozovatele. V přítokové části kořenového pole a pak dále až do cca poloviny kořenového pole byla na povrchu velká vrstva usazeného materiálu (až 20 cm stařiny mokřadní vegetace, usazeného kalu), docházelo k zaplavování přední části kořenového pole a rovněž účinnost čištění byla nižší, než jaké dosahovalo levé kořenové pole, a to i přes to, že byl průtok oběma poli velice podobný. Přes levé kořenové pole protékala v průběhu vlastního experimentu veškerá čištěná odpadní voda, ale i přes tuto skutečnost nedošlo k významnému poklesu účinnosti čištění, resp. k významnému zvýšení koncentrací sledovaných látek na odtoku z něj (tabulka 1).

Tabulka 1. Průměrná účinnost čištění a průměrné koncentrace znečištění na odtoku z levého (OL) a pravého (OP) kořenového pole v různých fázích experimentu
Table 1. Mean treatment efficiency and mean pollution concentrations on the outflow from the left (OL) and right (OP) parts of the constructed wetland
Mlejnska-tabulka1

Je třeba říci, že umělé mokřady jsou primárně určeny k odstraňování organického znečištění, nejsou určeny k odstraňování dusíku a fosforu. Účinnost čištění levého kořenového pole byla ve všech fázích experimentu zejména pro parametr nerozpuštěné látky velmi vysoká, odtokové koncentrace nerozpuštěných látek byly většinou velmi nízké, a to i v období, kdy levé kořenové pole čistilo veškerou přitékající odpadní vodu. Pouze v jednom případě byla u levého kořenového pole zjištěna odtoková koncentrace nerozpuštěných látek 43 mg/l, naopak v 16 případech byla naměřena koncentrace < 2 mg/l. Velice zajímavé jsou i průměrné účinnosti čištění celkového dusíku v levém kořenovém poli, které se pohybovaly od 48,07 % do 82,74 %. U pravého kořenového pole byly průměrné účinnosti čištění pro celkový dusík podstatně nižší, pohybovaly se od 19,71 % do 46,91 %, aplikace preparátu neměla na účinnost čištění celkového dusíku pozitivní vliv, stejně tak tomu bylo u celkového fosforu, kde jsou navíc účinnosti čištění velice rozkolísané.

Mlejnska-6
Obr. 6. Průměrné koncentrace celkového dusíku na přítoku, za mechanickým předčištěním a na odtoku z levého a pravého kořenového pole v různých fázích experimentu
Fig. 6. Mean total nitrogen concentrations on the inflow, after mechanical pretreatment and on the outflow from the left and right parts of the constructed wetland during the different periods of experiment

Během testování v roce 2013 došlo k výraznému nárůstu koncentrací sledovaných látek na přítoku, nejméně u CHSKCr – v průměru o cca 66 % a nejvíce u Pc – v průměru o cca 134 %. Podrobněji je kolísání koncentrací vybraných parametrů v různých fázích experimentu patrné z grafů na obr. 4, 56.

K vyhodnocení experimentu byly odebírány dvouhodinové směsné vzorky, v období před testováním 2013 bylo odebráno 8 vzorků, během testování 2013 6 vzorků, po testování 2013 6 vzorků, před testováním 2014 4 vzorky, během testování 2014 9 vzorků a po testování 2014 7 vzorků. Čistírna byla navštěvována v dopoledních i odpoledních hodinách, aby bylo alespoň částečně podchyceno kolísání průtoku a znečištění během dne.

Aby bylo možné vyhodnotit množství kolmatačního materiálu, byly odebírány vzorky kameniva. K odběru byl použit vrták, který se běžně používá k odběru vzorků zemin. Odebraný vzorek, který obsahoval kamenivo, stařinu rákosu a vlastní kolmatační materiál, byl několikrát důkladně propláchnut destilovanou vodou, aby došlo k oddělení jednotlivých částí. Ve vzorku kolmatačního materiálu byly stanoveny nerozpuštěné látky sušené a žíhané. Dále bylo zváženo množství čistého suchého kameniva a suché stařiny. Výsledky stanovení nerozpuštěných látek sušených a žíhaných byly přepočítány na odebraný kg kameniva. Výsledky shrnuje tabulka 2. Je z nich velice dobře patrné, že jsou nerozpuštěné látky přítomné ve vysoké míře nejen v přítokové zóně, ale i ve středu kořenového pole, a dokonce v odtokové zóně, to ukazuje na pokročilé zanesení filtrační náplně. Dále je z tabulky 2 patrné, že jsou zejména výsledky nerozpuštěných látek sušených značně rozkolísané. Na jejich základě rozhodně nelze tvrdit, že množství kolmatačního materiálu po aplikaci preparátu kleslo. Patrný je pouze rozdíl ve zjištěném množství stařiny na odklizené a neodklizené části kořenového pole. Příčinou rozkolísanosti výsledků může být nevhodně zvolený způsob odběru vzorku kameniva, protože v případě kořenových čistíren se jedná o prostředí trvale zatopené odpadní vodou.

Tabulka 2. Výsledky analýzy odebraného kameniva – množství kameniva, množství stařiny, množství nerozpuštěných látek sušených a žíhaných na kg čistého suchého kameniva
Table 2. The results of the sampled gravel analysis – amount of dry pure gravel, amount of old vegetation, amount of dry and ignited suspended solids per kg of dry pure gravel
Mlejnska-tabulka2

Závěr

Nejdůležitějším krokem je předcházení vzniku a rozvoje kolmatace volbou vhodného a dostatečně dimenzovaného mechanického předčištění, jeho správným provozováním spojeným s dostatečně častým vyvážením kalového prostoru usazovací nádrže. Důležitá je i vhodná volba filtrační náplně. Tyto faktory mohou významnou měrou zvýšit dobu životnosti umělého mokřadu.

S ohledem na skutečnost, že je kolmatace zcela obvyklým jevem, je většinou třeba dříve či později přistoupit k opatřením vedoucím ke zvýšení propustnosti a účinnosti čištění ucpané filtrační náplně.

Provedený experiment nepotvrdil, že aplikace bakteriálně-enzymatického preparátu do zakolmatované filtrační náplně kořenové čistírny v Bezděkově pod Třemšínem měla vliv na snížení množství nerozpuštěných látek přítomných ve filtrační náplni. Výsledky experimentu dále ukazují, že v době, kdy byla veškerá odpadní voda čištěna v levém kořenovém poli, nedošlo k významnému snížení účinnosti čištění tohoto kořenového pole, resp. nedošlo k významnému nárůstu koncentrací na odtoku z něj. U pravého kořenového pole došlo zejména po aplikaci preparátu v roce 2014 ke zvýšení účinnosti čištění, resp. k významnému snížení odtokové koncentrace nerozpuštěných látek.

Provedený experiment jednoznačně nepotvrdil, že je aplikace biologicko-enzymatického preparátu vhodnou cestou ke snížení rozsahu kolmatace filtrační náplně a ke zvýšení účinnosti čištění.

Více informací nejen o kolmataci naleznete v publikaci Optimalizace provozu a zvýšení účinnosti čištění odpadních vod z malých obcí pomocí extenzivních technologií autorského kolektivu Mlejnská, Rozkošný, Baudišová, kterou vydal v roce 2015 Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, v. v. i.

Poděkování

Tento příspěvek vznikl v rámci implementace projektu TA02020128 – Výzkum možností optimalizace provozu a zvýšení účinnosti čištění odpadních vod z malých obcí pomocí extenzivních technologií, který byl řešen v letech 2012–2015s finanční podporou TA ČR v rámci programu Alfa.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

Článek se zabývá hodnocením hydrologické bilance na celém území České republiky, které bylo rozděleno do 133 mezipovodí za období 1981–2015 v měsíčním časovém kroku. Pro ověření, jak se suchá období chovala, byl použit model hydrologické bilance Bilan, pomocí kterého byly tyto epizody za posledních 35 let vyhodnoceny, a to jak z pohledu jednotlivých zásob vody (sníh, půda, podzemní vody), tak podle jednotlivých toků vody (srážky, evapotranspirace, infiltrace, odtok). Článek dále seznamuje s výsledky disponibilní vody za normálních podmínek a při pětiletém a desetiletém suchu ve dvou variantách. První se zabývá vyhodnocením zdrojové oblasti, ve druhé je vyhodnocení pomocí zjednodušeného modelu vodohospodářské bilance WATERES.

hydro_bilance

Úvod

Sucho, které postihlo Českou republiku v roce 2015, bylo mimořádné a celospolečensky široce diskutované. Tato suchá epizoda se postupně projevila výskytem všech typů sucha (meteorologické, zemědělské, hydrologické) a širokým spektrem jeho dopadů (sucho socioekonomické). Tato suchá epizoda je často zdůvodněna tím, že povrchová vrstva povodí má nízkou retenční kapacitu. Dalším důvodem byly sněhově podprůměrné zimy v letech 2014 a 2015 a srážkově podprůměrný rok 2015. Cílem úkolu tedy je vyhodnocení těchto faktorů z časoprostorového pohledu na celém území České republiky.

Metodika

Hydrologická bilance se stanovuje pro povodí či určité území. Rekapituluje vstupy (srážky, přítok, zásoby) a výstupy (výpar, odtok, úbytek zásob vody) do hydrologického systému. Pro hodnocení hydrologické bilance byl použit model Bilan, který je vyvíjen více jak 15 let v oddělení hydrologie Výzkumného ústavu vodohospodářského T. G. Masaryka. Model počítá v denním či měsíčním časovém kroku chronologickou hydrologickou bilanci povodí či území. Vyjadřuje základní bilanční vztahy na povrchu povodí v zóně aerace, do níž je zahrnut i vegetační kryt povodí, a v zóně podzemní vody. Jako ukazatel bilance energie, která hydrologickou bilanci významně ovlivňuje, je použita teplota vzduchu. Výpočtem se modeluje potenciální evapotranspirace pomocí metody [1, 2], územní výpar, infiltrace do zóny aerace, průsak touto zónou, zásoba vody ve sněhu, zásoba vody v půdě a zásoba podzemní vody. Odtok je modelován jako součet tří složek: dvě složky přímého odtoku (zahrnující i hypodermický odtok) a základní odtok (např. [3]). Vstupem do modelu jsou: (i) srážkové úhrny [mm], (ii) průměrné teploty, (iii) průměrná vlhkost vzduchu [%], (iv) pozorované odtokové výšky [mm], (v) užívání vody [mm/měsíc], (vi) potenciální evapotranspirace [mm].

Schéma modelu Bilan je zobrazeno na obr. 1 pro modelování přirozených (neovlivněných) průtoků, schéma propojeného modelu Bilan, který zahrnuje užívání vody, tzn. hodnoty o podzemních i povrchových odběrech a vypouštění je uvedeno v publikaci Vizina a kol. [3]. Další výpočty byly provedeny v prostředí R [4] a byly použity především balíky Bilan [5] a WATERES [6]. Pro hodnocení propagace sucha se využívají indikátory popsané například v [7].

Vizina-1
Obr. 1. Schéma modelu Bilan
Fig. 1. Scheme of model Bilan

Hydrologická bilance byla modelována na sadě 133 mezipovodí, která pokrývají území celé České republiky, v měsíčním časovém kroku za období 1980–2015. Rozmístění jednotlivých mezipovodí je možné vidět na obr. 2. Červená čísla jsou identifikátory jednotlivých mezipovodí, které převážně vycházejí z databázových čísel vodoměrných stanic, které se na daném území nacházejí, případně jsou závěrným profilem daného mezipovodí.

Vizina-2
Obr. 2. Mapa řešené oblasti s jednotlivými mezipovodími
Fig. 2. Study area with intercatchments

Výsledky a diskuse

Průměrný roční odtok za období 1981–2015 je zobrazen na obr. 3 (nahoře). Lze vidět, že odtokové výšky se pro jednotlivá mezipovodí pohybují od desítek mm v suchých oblastech až po cca 700 mm za rok pro mezipovodí nacházející se v oblastech horských. Průměrný odtokový součinitel za zmíněné období nám ukazuje obr. 3 (dole). Jedná se o poměr odtokové výšky ke srážkovému úhrnu. Na základě tohoto součinitele můžeme jednoduše odvodit, že v tradičních deficitních oblastech se nacházejí i povodí s nízkým odtokovým součinitelem (tzn., že v těchto oblastech je malé množství vody, které je možné využít).

Sumarizované hodnocení bilance za období 1981–2015 je zobrazeno na následujících grafech. Jedná se o měsíční boxploty1 pro všechna řešená mezipovodí (133). Obarvení jednotlivých boxplotů je dáno průměrnou měsíční hodnotou v daném roce. Hodnoty lze určit pomocí legendy, která je uvedena v pravé části grafu. Na obr. 4 jsou uvedeny měsíční hodnoty odtokových výšek (značeno 1–12, v pořadí leden–prosinec). Jak již bylo zmíněno, obarvení jednotlivých boxplotů nám udává průměrnou roční hodnotu. V tomto případě to znamená, že červená barva ukazuje roky málo vodné a směrem k barvě modré se jedná o roky vodnatější. Na obr. 4 můžeme pozorovat, že roky 2014 a 2015 patřily k těm nejméně vodným (spolu s roky na počátku devadesátých let). Modrá čára udává trend pro jednotlivé měsíce. Trendová analýza byla provedena pomocí metody GAM-Generalized Additive Models [8]. Trend pro jednotlivé měsíce nebyl dále statisticky testován. Na grafu můžeme pozorovat, že odtokové výšky v letních měsících roku 2015 byly opravdu extrémní a v pozorované řadě se v jiném období nevyskytovaly.

Situace v letech 2003 a 2015

Na obr. 5 jsou zobrazeny absolutní odtokové výšky v jednotlivých měsících v milimetrech pro jednotlivá mezipovodí v roce 2015. Lze pozorovat, že mapy mají tendenci mít červenou barvu (v průměrném roce je mapa spíše žluto-zelená), což značí výrazně nízké odtoky, které se nacházejí téměř na celém území České republiky, a to především v letních a prvních podzimních měsících.

Pro ilustraci, jaké byly odtokové výšky, relativní změny odtoku, hodnoty evapotranspirace a absolutní změny v zásobě vody ve sněhu v roce 2003 a 2015, se přikládá obr. 6. V levém sloupci je uveden rok 2003, v pravém potom rok 2015. Absolutní hodnoty odtokových výšek jsou zobrazeny v prvním řádku. Na obrázku v druhém řádku je možné pozorovat, že průměrné roční odtokové výšky za tyto roky dosahují řádově 30–70 % průměru za období 1981–2015 (bílá barva reprezentuje nezměněný stav, žlutá pokles a modrá nárůst). Ve třetím řádku jsou hodnoty evapotranspirace, které v těchto letech dosahovaly relativně nízkých hodnot, což je dáno především tím, že nebyla disponibilní voda v půdě, která by evapotranspirovala. Analogicky je zobrazena relativní změna zásoby vody ve sněhu v mm (čtvrtý řádek). Zásoba vody ve sněhu má většinou velký vliv na odtokové poměry v celém roce. V roce 2015 oproti průměrným podmínkám za období 1981–2015 lze pozorovat výrazný pokles zásoby, což je jedním z hlavních důvodů nedostatku vody v roce 2015 v kombinaci s výrazně podprůměrnou zimou v roce 2014. Zásoba vody ve sněhu má také velký vliv na doplňování zásob podzemních vod, což se projevilo poté především v roce 2016, kdy zásoby poklesly (v České republice existuje také cyklicita v zásobách podzemních vod). Výstupy pro změny odtoku, průměrné odtoky, aktuální evapotranspirace a změny zásoby vody pro jednotlivé roky jsou dostupné na webu www.suchovkrajine.cz.

Vizina-3a Vizina-3b
Obr. 3. Průměrný roční odtok v mm (nahoře) a odtokový součinitel (dole) za období 1981–2015
Fig. 3. Mean annual runoff in mm (above) and runoff coeficient (down) for the period 1981–2015
Vizina-4
Obr. 4. Odtokové výšky pro celé území České republiky v jednotlivých měsících a letech
Fig. 4. Runoff heights for the whole territory of the Czech Republic in individual months and years

Disponibilní vodní zdroje

Disponibilní vodní zdroje modelované modelem WATERES [6] jsou zobrazeny na následujících obrázcích ve variantním výpočtu, kdy se uvažovalo, že jednotlivá povodí fungují samostatně (varianta MEZI) a pro zapojení jednotlivých povodí do vodohospodářské soustavy (varianta SOUST). Na obr. 7 jsou průměrné disponibilní zdroje (mediány) pro variantu MEZI. V této variantě se disponibilní vodní zdroje (za období 1981–2015) pro jednotlivá mezipovodí pohybují okolo 4 m3.s-1. Logicky vyšší hodnoty se vyskytují na horských a podhorských povodí a naopak nižší hodnoty se vyskytují v nížinách. Zajímavé však je, jak dostupnost vodních zdrojů klesá pro pětileté sucho a zejména pro sucho desetileté, kdy i pro současné podmínky jsou hodnoty téměř nulové. Výjimkou je mezipovodí v Praze, kde je velký vliv vypouštění z ČOV. To s sebou však samozřejmě nese zhoršenou kvalitu vody (problematika je popsána v rámci jiného úkolu na stránkách www.suchovkrajine.cz).

Vizina-5
Obr. 5. Absolutní odtokové výšky v roce 2015 v jednotlivých měsících (značeno 1–12, leden–prosinec)
Fig. 5. Absolute runoff heights in 2015 for each months (ranked 1–12, January–December)

Pro variantu SOUST a současné podmínky jsou dostupné vodní zdroje zobrazeny na obr. 8. Pro průměrné podmínky hodnoty dosahuje Labe na hranicích ČR hodnot téměř 200 m3.s-1. Pro pětileté sucho tato hodnota klesá na třetinu a u desetiletého sucha přibližně na pětinu. Obdobné snížení je možné pozorovat pro období sucha i na ostatních tocích.

Vliv vodních nádrží na hydrologické sucho můžeme pozorovat na obr. 9, kde jsou zaznamenány denní průtoky na Labi v Děčíně za období 1880–2015. Barvy označují jednotlivá sucha, která jsou dána M-denními vodami (300, 330, 355 a 364) a silná červená čára vyjadřuje celkový retenční prostor v celém povodí s vyznačením uvedení do provozu nejvýznamnějších nádrží a jejich objemem.

Závěr

Byla zpracována hydrologická bilance na celém území České republiky na souboru 133 mezipovodí pro současné a výhledové podmínky. Dále byly zpracovány disponibilní vodní zdroje v jednotlivých letech a výhledech ke konci 21. století. Byla provedena trendová analýza jednotlivých veličin podle Mann-Kendall testu. Výsledky byly zpracovány do mapových podkladů, které jsou k dispozici ve větším měřítku na webovém portále www.suchovkrajine.cz. Na základě zjištěných poznatků zde bodově uvádíme obecné závěry a doporučení:

  1. vyhodnotit hydrologickou a vodohospodářskou bilanci v denním kroku na území ČR,
  2. zpracovat hydrologickou bilanci pro jednotlivé vodní útvary,
  3. vytvoření propojeného modelu hodnotícího hydrologickou, vodohospodářskou bilanci v on-line módu,
  4. zpracování dlouhodobých syntetických řad pro vyhodnocení hydrologické bilance, u které by se daly stanovit dlouhodobé doby opakování.
Vizina-6
Obr. 6. Absolutní hodnoty odtokových výšek v mm, relativní změna odtoku za rok 2003, 2015 k referenčnímu období 1981–2015, hodnoty evapotranspirace v mm a změna zásoby vody ve sněhu k období 1981–2015 v mm
Fig. 6. Absolutes values of runoff heights in mm, relative change of runoff in year 2003, 2015 vs reference period 1981–2015, evapotranspiration in mm and changes in water storages at snow vs reference period 1981–2015 in mm

Výsledky byly využity pro návrh Koncepce ochrany před následky sucha pro území České republiky. V rámci řešení byly identifikovány následující nejistoty:

  1. neexistence vybraných prostorově distribuovaných hydrologických podkladů v potřebné podrobnosti (minimální a maximální odtoky, charakteristiky variability odtoku, vybrané kvantily rozdělení odtoku, charakteristiky základního odtoku apod.) pro kalibraci hydrologického modelu BILAN na mezipovodí;
  2. malá podrobnost řešení, která hodnotí pouze velké územní celky, lokální problémy mohou zaniknout;
  3. neexistence syntetických řad, podle kterých je možné simulovat delší doby opakování (tzn. kvantifikovat například 100leté sucho).
Vizina-7a
Vizina-7bVizina-7c
Obr. 7. Disponibilní vodní zdroje pro variantu MEZI (nahoře – medián, vlevo – pětileté sucho, vpravo – desetileté sucho)
Fig. 7. Disponible water sources for variant MEZI (above – median, left – 5 years drought, right – 10 years drought)
Vizina-8a
Vizina-8bVizina-8c
Obr. 8. Disponibilní vodní zdroje pro variantu SOUST (nahoře – medián, vlevo – pětileté sucho, vpravo – desetileté sucho)
Fig. 8. Disponible water sources for variant SOUST (above – median, left – 5 years drought, right – 10 years drought)
Vizina-9
Obr. 9. Výskyt hydrologického sucha na Labi v historické časové řadě s uvážením vlivu Vltavské kaskády
Fig. 9. The occurrence of hydrological drought on the Elbe in historical time series considering the infl uence of the Vltava cascade

Poděkování

Příspěvek vznikl v rámci úkolů řešených pro Ministerstvo životního prostředí České republiky.

Poznámky

  1. V deskriptivní (popisné) statistice je boxplot neboli krabicový graf či krabicový diagram jeden ze způsobů grafické vizualizace numerických dat pomocí jejich kvartilů. Střední „krabicová“ část diagramu je shora ohraničena 3. kvartilem, zespodu 1. kvartilem a mezi nimi se nachází linie vymezující medián.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

Cílem této studie je regionalizace České republiky z hlediska rizika výskytu sucha v jednotlivých povodích. Regionalizace České republiky byla provedena pro sadu 133 (mezi-)povodí pro období 1901–2015. Primárním indexem popisujícím sucho v rámci této studie jsou nedostatkové objemy vzhledem k prahu odpovídajícímu 20% kvantilu měsíčních průtoků. Na základě srážek, výparu, celkového a základního odtoku a hydrogeologických rajonů byla pomocí shlukové analýzy provedena regionalizace České republiky z hlediska chování v době sucha. Tato regionalizace byla následně expertně revidována. Nedostatkové objemy v simulaci modelu Bilan byly vyčísleny a byl vytvořen statistický model pro odhad N-letých nedostatkových objemů. Charakteristiky sucha v simulaci modelu Bilan pro povodí s dostupnými pozorovanými daty i výsledky statistického modelu byly úspěšně validovány.

Ilustracni-fotografie-1

Úvod

Odhad charakteristik sucha, včetně regionalizace jeho výskytu, je zatížen značnou nejistotou. Tato nejistota je, oproti analýze extrémních srážek, navíc znásobena skutečností, že sucho se nevyskytuje každý rok a efektivní délka standardně používaných 30–50letých časových řad je ve skutečnosti přibližně poloviční, významnější sucha se vyskytují pouze v malém zlomku let. Ve studii popsané v tomto článku jsou proto využity dvě strategie pro snížení nejistot odhadů charakteristik sucha.

První spočívá ve využití dlouhých časových řad srážek a teploty (1901–2015), které jsou dostupné v měsíčním kroku a prostorovém rozlišení 0,5° pro celý svět. Tyto řady, opravené o systematické chyby, slouží jako vstupy do modelu Bilan a výsledná simulace odtoku je analyzována z hlediska charakteristik sucha. Druhá strategie je založena na využití regionální frekvenční analýzy. Tato metoda předpokládá, že rozdělení normovaných extrémů (např. maximálních ročních deficitních objemů) je v homogenních oblastech stejné pro všechna povodí. Normovaným rozdělením extrémů se rozumí rozdělení hodnot vydělených normovacím faktorem (např. průměr nebo jiný parametr polohy daného rozdělení). Kombinací dat z různých povodí tak lze částečně nejistoty odhadu redukovat.

Následující kapitola stručně popisuje použitá data, studované charakteristiky nedostatkových objemů a jejich validaci. Další kapitola popisuje regionalizaci ČR z hlediska rizika sucha a poslední kapitola prezentuje odhady N-letých nedostatkových objemů.

Strnad-1
Obr. 1. Porovnání charakteristik sucha pozorovaného a modelovaného průtoku; na ose x je vynesena pravděpodobnost z distribuční funkce jednotlivých charakteristik, na ose y jsou uvedeny hodnoty jednotlivých charakteristik sucha, barevné plochy jsou rozsahy 25% a 75% kvantilů hodnot charakteristik ze souboru povodí
Fig. 1. Comparison of drought characteristics for observed and simulated runoff; the horizontal axis shows the probability from the distribution of the individual characteristics, the vertical axis indicate the values of the drought characteristics, the colored polygons correspond to the range between the 25th and 75th percentile of the value of drought characteristics in the set of catchments

Charakteristiky sucha

Pro účely studie je sucho definováno na základě nedostatkových objemů odvozených ze simulované hydrologické bilance pro sadu mezipovodí pro období 1901–2015. Odvozené časové řady měsíčních srážek a teplot na plochy mezipovodí jsou založeny na kombinaci HadCRU-TS3.21 [1], staničních dat a gridovaného datasetu srážek a teploty [2]. Gridovaná data byla převedena na plochu povodí pomocí váženého průměru (podle velikosti průniku plochy povodí a příslušných grid boxů), následně byla u teploty provedena korekce na nadmořskou výšku na základě porovnání nadmořské výšky povodí a průměrné nadmořské výšky grid boxů a korekce srážek na základě vrstvy dlouhodobých průměrných srážek v období 1981–2010. Pomocí těchto časových řad a parametrů modelu Bilan získaných kalibrací na pozorovaných datech byla simulována hydrologická bilance pro celé období 1901–2015.

Nedostatkové objemy jsou definovány jako suma doplňků měsíčních odtoků souvisle pod 20% kvantilem rozdělení odtoku. Mezi základní charakteristiky nedostatkových objemů lze zařadit:

  1. velikost nedostatkového objemu, D [mm nebo m3],
  2. doba trvání deficitní události, L [měsíce],
  3. intenzita sucha, I = D/L [mm/měsíc nebo m3/měsíc],
  4. poměr deficitního objemu k průměrnému měsíčnímu odtoku, rD [-],
  5. relativní intenzita, rI = rD/L [t-1].

Podle průměrných hodnot jednotlivých charakteristik sucha v tabulce 1 je zřejmé, že jsou na sobě jednotlivé charakteristiky lineárně závislé. Také lze pozorovat postupný růst jednotlivých charakteristik v průběhu první (1901–1930) až třetí periody (1961–1990), v poslední periodě (1991–2015) lze pozorovat jejich pokles.

Tabulka 1. Porovnání průměrných hodnot charakteristik sucha podle jednotlivých period na základě modelovaného celkového odtoku (D [mm] velikost nedostatkových objemů, I [mm/měsíc] intenzita sucha, L [měsíc] délka deficitního období, rD [-] poměr deficitního objemu k průměrnému měsíčnímu odtoku, rI [t-1] relativní intenzita)
Table 1. Average drought characteristics for different time periods based on simulated runoff (D [mm] deficit volume, I [mm/month] drought intensity, L [month] length of the deficit period, rD [-] ratio of deficit volume to average monthly discharge, rI [t-1] relative intensity)
Strnad-tabulka1

Validace deficitních objemů

Validace deficitních objemů probíhala pomocí selekce uzavřených povodí se známým pozorovaným odtokem tak, aby bylo možné porovnat jednotlivé charakteristiky sucha vypočítané na základě modelovaného a zároveň pozorovaného průtoku. Validaci bylo možno provést na 65 povodích (ze 133).

Jak je možné vidět v tabulce 2, všechny charakteristiky sucha vypočítané na základě simulovaného odtoku jsou pouze mírně vyšší oproti charakteristikám získaným pomocí pozorovaného odtoku.

Obrázek 1 prezentuje porovnání charakteristiky jednotlivých deficitních událostí. Je zřejmé, že model Bilan simuluje důležité charakteristiky sucha dostatečně přesně.

Tabulka 2. Porovnání celkových průměrů charakteristik sucha pro vybraných 65 povodí na základě pozorovaného a simulovaného odtoku (D [mm] velikost nedostatkových objemů, I [mm/měsíc] intenzita sucha, L [měsíc] délka deficitního období, rD [-] poměr deficitního objemu k průměrnému měsíčnímu odtoku, rI [t-1] relativní intenzita)
Table 2. Comparison of average drought characteristics in simulated and observed data for 65 catchment with available data (D [mm] deficit volume, I [mm/month] drought intensity, L [month] length of the deficit period, rD [-] ratio of deficit volume to average monthly discharge, rI [t-1] relative intensity)
Strnad-tabulka2

Regionalizace ČR z hlediska výskytu sucha

Ze všech fází regionalizace je identifikace homogenních oblastí zpravidla nejobtížnější a vyžaduje velké množství subjektivních rozhodnutí. Pro identifikaci homogenních oblastí byl využit algoritmus K-means [3], jehož cílem je nalezení shluků v datasetu. Vstupem algoritmu je množina bodů, které jsou definované souřadnicemi v n-rozměrném prostoru, a číslo k, určující požadovaný počet shluků. Všechny shluky jsou reprezentované svými středy a každý bod náleží do shluku, jehož střed je mu nejblíže. Souřadnice středů se určují iterativním způsobem, tento iterativní algoritmus neustále zmenšuje chybu, definovanou jako součet vzdáleností všech bodů od středů svých shluků, a spěje tak k lokálně-optimálnímu řešení. Shluková analýza pro povrchový odtok proběhla se škálovanými daty průměrných odtoků a rozdílů odtoků a potenciální evapotranspirace (tj. ve dvourozměrné metrice [odtok; odtok – PET]), algoritmus proběhl celkově desetkrát, pokaždé se startem v jiné, náhodné pozici. Do padesáti iterací každý běh konvergoval k lokálně-optimálnímu řešení, výsledné shluky a jejich středy jsou zobrazeny na obr. 2 a výsledná regionalizace pak na obr. 3.

Strnad-2
Obr. 2. Výsledné shluky (barevně) a jejich středy (lokální optima)
Fig. 2. Resulting clusters (colors) and their centers (bold dots)

Regionální extremální model pro nedostatkové objemy

Odhad N-letých nedostatkových objemů je zatížen značnou nejistotou, vyplývající mj. z délky dostupných řad. Podobně jako pro extrémní průtoky a srážky lze i pro nedostatkové objemy využít tzv. index-flood metodu. Předpokladem je, že nedostatkové objemy v každém (mezi-)povodí v rámci předem definované oblasti mohou být normovány tak, že rozdělení těchto normovaných nedostatkových objemů je v dané oblasti stejné. Normovací faktor, který je určen pro jednotlivá (mezi-)povodí, je zpravidla označován index-flood, stejně jako tato metoda [4]. Primárně uvažujeme, že nedostatkové objemy v jednotlivých povodích lze popsat pomocí zobecněného rozdělení extrémních hodnot (Generalized Extreme Value Distribution – GEV). Rozdělení je korigováno vzhledem k výskytu let bez sucha na základě vztahu, který uvádí Engeland [5].

Výsledkem optimalizace modelu jsou normovací faktory pro jednotlivá povodí a regionální kvantilová funkce. Detaily modelu popisuje Hanel [6]. Regionální kvantilové funkce spolu s normovanými nedostatkovými objemy pro jednotlivá povodí uvádí obr. 4. Pravděpodobnosti p jsou transformované pomocí vztahu –log(-log (p)). Tato transformace zajišťuje lepší zobrazení extrémů s vysokou dobou opakování.

Na obr. 5 jsou uvedeny odhady 2, 5, 10, 20 a 50letého nedostatkového objemu [mm] pro celkový odtok. Je zjevné, že nedostatkové objemy jsou do jisté míry korelované s celkovým odtokem. V relativním vyjádření vzhledem k průměrnému celkovému odtoku (obr. 6) nedostatkové objemy rostou s dobou opakování (platí i v absolutní hodnotě) a zřetelně je vidět větší dopad na povodí v oblasti 3 (tj. v oblasti s nejvyšším rizikem výskytu sucha).

Strnad-3
Obr. 3. Výsledky regionalizace
Fig. 3. Resulting regionalization
Strnad-4
Obr. 4. Regionální kvantilové funkce pro jednotlivé oblasti (tlustá čára) spolu s normovanými kvantilovými funkcemi pro pozorovaná data z jednotlivých (mezi-)povodí
Fig. 4. Regional quantile functions for individual regions (bold line) together with standardized quantile functions for the observed data from individual catchments
Strnad-5aStrnad-5d
Strnad-5bStrnad-5e
Strnad-5c
Obr. 5. Mapa N-letých nedostatkových objemů pro (simulovaný) celkový odtok pro 2, 5, 10, 20, 50 let
Fig. 5. Map of N-year deficit volumes for (simulated) total runoff for 2, 5, 10, 20, 50 years

Závěr

Hydrologický model Bilan byl použit pro simulaci hydrologické bilance 133 mezipovodí v ČR pro období 1901–2015. Bylo ukázáno, že simulované charakteristiky sucha odpovídají dobře charakteristikám pozorovaným (pro povodí, pro která jsou dostupná data). Území ČR bylo rozděleno do tří homogenních oblastí označovaných „bez rizika“ (horské polohy), „mírně ohrožené“ (Vysočina a střední polohy) a „ohrožené“ (nížiny – zejména jižní Morava a střední Čechy). Byly odhadnuty parametry statistického modelu umožňujícího vyčíslení N-letých nedostatkových objemů. Z hlediska rozdělení nedostatkových objemů se jednotlivé oblasti liší zejména variabilitou sucha – oblasti označované „bez rizika“ mají poměrně vyrovnaný režim a nedostatkové objemy v jednotlivých suchých obdobích se příliš neliší. Naopak v oblastech označovaných jako „ohrožené“ je velký rozdíl mezi různě extrémními suchy – tj. rozdíl mezi 2letým a 10letým suchem je zde podstatně větší než v ostatních oblastech.

Dalšími kroky v regionalizaci hydrologického sucha v ČR je zjemnění prostorového měřítka použitého pro regionalizaci a odhad N-letých nedostatkových objemů až na povodí útvarů povrchových vod, vyhodnocení jednotlivých historických případů sucha, prodloužení rekonstrukce dále do minulosti, simulace podmínek ovlivněných klimatickou změnou a vyhodnocení nejistot.

Strnad-6
Obr. 6. Poměr deficitního objemu k průměrnému měsíčnímu odtoku pro doby opakování 2, 5, 10, 20, 50 let
Fig. 6. Ratio of deficit volume to mean monthly runoff for 2, 5, 10, 20, 50 years return periods

Poděkování

Studie byla provedena v rámci úkolu Činnosti k podpoře výkonu státní správy v problematice sucho v roce 2016 a vnitřních grantů Fakulty životního prostředí ČZU č. 20164230 (FS) a 20174227 (VM).

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

V dílčím úkolu Vyhodnocení dopadu sucha na užívání vod podpory výkonu státní správy v problematice sucho (v gesci Ministerstva životního prostředí) byly analyzovány současné nástroje pro bilanční hodnocení. Hodnocen byl vývoj odběrů vod a jejich sezonní variabilita, rozdíly mezi povolenými a skutečnými odběry a dopad sucha na odběry v roce 2015. Identifikovány byly lokality, které jsou z hlediska dopadu sucha a nedostatku vody pro její užívání rizikové.

Ilustracni-fotografie-2

Úvod

Při posouzení dostupnosti vodních zdrojů pro potřebu jejich užívání je nutné rozlišovat mezi situací sucha jako dočasného přirozeného jevu a situací nedostatku vody, kdy požadavky na užívání vodních zdrojů přesahují jejich přirozenou dlouhodobou obnovitelnost. Sucho a nedostatek vody tak představují odlišné jevy, jejichž současné působení často výrazně zvyšuje celkové nepříznivé dopady. V Česku je dlouhodobě zaveden institut vodohospodářské bilance (VHB) – jako složka vodním zákonem definované a vyhláškou 431/2001 Sb. blíže určené vodní bilance – který „porovnává požadavky na odběry povrchové a podzemní vody a vypouštění odpadních vod s využitelnou kapacitou vodních zdrojů z hledisek množství a jakosti vody a jejich ekologického stavu“. Předmětem úkolu byla kritická analýza stávajících nástrojů k posouzení dopadů sucha a rizika nedostatku vody pro užívání a identifikace rizikových území, včetně specifikace neznalostí a nejistot stávající úrovně řešení.

Metodika a vstupní data

Při posouzení možných dopadů sucha a nedostatku vody na současné požadavky na užívání vod (zejména odběry) byla využita data evidovaná pro potřeby vodní bilance a postupy aplikované při zpracování vodohospodářské bilance, včetně simulačního modelování zásobní funkce vodohospodářských soustav [1], a hodnocení kvantitativního stavu podzemních vod [2]. Při identifikaci rizikových lokalit byly jak pro povrchové, tak pro podzemní vody nejprve vyhodnoceny bilanční stavy vodohospodářské bilance „minulého roku“ za období let 1999 až 2015 ve 137 bilančních profilech povrchových vod a za období 2007 až 2015 pro všechny hydrogeologické rajony, k nimž byla k dispozici roční data o přírodních zdrojích (tj. 97 ze 152 hydrogeologických rajonů). Pro hodnoty odběrů realizovaných v roce 2015 byla simulována zjednodušená vodohospodářská bilance množství povrchových vod současného stavu vzhledem k řadě přirozených měsíčních průtoků za období let 1986 až 2015. V případě požadavků na odběry zajišťovaných vodními nádržemi bylo dále přihlédnuto k výsledkům studií zpracovaných v letech 2008 až 2011 v souvislosti s tvorbou Generelu území chráněných pro akumulaci povrchových vod. Jako orientační kritérium pro klasifikaci lokality jako rizikové byla zvolena zabezpečenost odběrů (zjednodušeně poměr doby, kdy je odběr zabezpečen v plné výši bez újmy na zachování minimálních zůstatkových průtoků k celé posuzované době) – 90 % u profilů bez nadlepšování průtoků vodními nádržemi a/nebo převody vody, resp. 95 až 99,5 % (podle významu užívání) u odběrů zajišťovaných vodními nádržemi. Jako potenciálně rizikové byly identifikovány rovněž vodní nádrže, kde objem vody v zásobním prostoru v „suchých“ letech 2014 a 2015 klesl pod 30 %. Pro podzemní vody byla dále hodnocena současná bilance odběrů podzemních vod a dlouhodobých hodnot přírodních zdrojů za období let 2007 až 2015 – tentokrát již pro všechny hydrogeologické rajony s výjimkou 37 kvartérních rajonů, pro něž dosud nebyly stanoveny přírodní zdroje s dostatečnou vypovídací hodnotou. Pro identifikaci rizikových rajonů bylo kromě těchto výsledků přihlédnuto rovněž k hodnocení kvantitativního stavu podzemních vod, zpracovanému pro 2. plánovací cyklus [3].

Vyskoc-1
Obr. 1. Povodí a vodní nádrže rizikové vzhledem k nedostatku vody
Fig. 1. Risk basins and water reservoirs due to lack of water

Výsledky a nejistoty

V celkovém vývoji realizovaných odběrů vod je – po výrazném poklesu v 90. letech – v posledním desetiletí patrná stagnace až mírný pokles. V suchém roce 2015 nebyl v realizovaných odběrech vody (ve srovnání s „vodným“ rokem 2013) celkově zaznamenán významný pokles (odběry byly za celé Česko v roce 2015 o 3 % nižší než v roce 2013). K sezonnímu nárůstu došlo u odběrů povrchových vod pro závlahy. Odběry pro závlahy jsou zároveň jediným účelem odběru, kde je patrná významná sezonní variabilita.

Současná vodohospodářská bilance se sice jeví jako užitečný nástroj zjišťování rizikových lokalit, zároveň však bude nutné lépe rozlišovat podíl sucha a nedostatku vody na nevyhovujícím stavu a minimalizovat zjištěné nejistoty.

Identifikovány byly rizikové a případně potenciálně rizikové (tam kde vyhodnocení byla zatíženo velkou nejistotou) lokality:

  • hydrogeologické rajony pro podzemní vody,
  • hydrologická povodí (mezipovodí vodoměrných stanic s rizikem pasivní vodohospodářské bilance),
  • vodní nádrže pro povrchové vody.

Riziková povodí a vodní nádrže jsou uvedeny na obr. 1, rizikové hydrogeologické rajony na obr. 2. Podrobné údaje jsou dostupné na http://heis.vuv.cz/projekty/sucho. V případě dopadu sucha a nedostatku vody na užívání podzemních vod bylo 5 % celkové plochy hydrogeologických rajonů zařazeno do kategorie rizikových, 18 % do kategorie potenciálně rizikových (vzhledem k nedostatku vstupních dat ale nemohl být hodnocen žádný kvartérní rajon). Jako rizikové byly identifikovány převážně pánevní hydrogeologické rajony s vyšším využitím podzemních vod (např. 4232 Ústecká synklinála v povodí Svitavy nebo 4522 Křída Liběchovky a Pšovky). Pro povrchové vody byly v kategorii rizikových identifikovány 3 % plochy povodí ČR, v kategorii potenciálně rizikových 18 %. Z celkem 89 hodnocených významných vodních nádrží bylo z hlediska plnění jejich zásobní funkce v kategorii potenciálně rizikových klasifikováno 19 nádrží.

Vyskoc-2

 

Obr. 2. Hydrogeologické rajony rizikové vzhledem k nedostatku vody
Fig. 2. Risk hydrogeological ranges due to lack of water

Vyhodnocení je však zatíženo značnou mírou nejistoty, vyplývající jak z dílčích nedostatků současných metodik (např. již zmiňované nedostatečné rozlišení nedostatku vody způsobené suchem jako přírodním jevem a nadměrným využíváním zdrojů vody), tak z omezené datové základny. Bilance zdrojů a potřeb vody vyžaduje kvantifikaci požadavků na zdroje vod, zejména požadavky na odběry, což údaje o realizovaných odběrech a povolených množstvích nemusí dostatečně reprezentovat. Skutečně odebrané množství se může měnit v závislosti na mnoha faktorech, souvisejících např. s provozem průmyslových podniků nebo výskytem sucha (omezení odběrů, zvýšené nároky pro závlahy apod.). Povolené množství odběru se často liší od skutečně odebíraného množství (např. v letech 2010 až 2015 bylo odebráno cca 65 % množství odběrů povolených ke konci roku 2015). Evidence odběrů nezahrnuje malé odběry, což může zakrýt problémy např. v zemědělských oblastech. Užívání vod je limitováno požadavky na zachování minimálních průtoků a hladin podzemních vod (obecněji požadavky na dosažení dobrého stavu vod). V současné době je připravováno nařízení vlády týkající se požadavků na minimální zůstatkové průtoky, problematika ekologických průtoků nicméně není dosud do VHB plně integrována. Podrobnější posouzení je rovněž žádoucí v případě komplexnějších vodohospodářských a vodárenských soustav. Vyhodnocení rizikových lokalit nezahrnuje možné dopady klimatické změny jak na zdroje vody, tak na požadavky na jejich užívání (např. zvýšená potřeba odběrů pro závlahy či energetiku). Účelná se jeví podrobnější verifikace dat reprezentující obnovitelné zdroje vod (průtoků a dlouhodobých hodnot přírodních zdrojů podzemních vod).

Závěr

Metody vodohospodářská bilance (a v případě vodohospodářských soustav modelování jejich zásobní funkce) povrchových a podzemních vod představují v zásadě vhodný nástroj k posouzení kapacity vodních zdrojů vzhledem k potřebám na jejich využívání a identifikaci rizikových lokalit. Zpracování vodohospodářské bilance současného (případně výhledového) stavu by měla předcházet podrobná analýza vstupních dat i výsledků bilančního hodnocení, zejména s ohledem na výše uvedené nejistoty a podrobnější určení příčin napjatých či pasivních bilančních stavů, které je nutné pro návrh případných preventivních opatření, a rozhodovací činnost vodoprávních úřadů. Rovněž bude nutné upravit metodické postupy, které byly zpracovány v 90. letech podle současných poznatků. Vodohospodářská bilance sice sama nemůže řešit již nastalou situaci nedostatku vody, ale na základě jejich výsledků může významně těmto problémům předcházet.

Poděkování

Příspěvek vznikl v rámci úkolů řešených pro Ministerstvo životního prostředí České republiky.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

Efekt přírodě blízkých opatření na hydrologickou bilanci byl modelován na povodí Trkmanky. Povodí se nachází na jižní Moravě a je intenzivně zemědělsky obhospodařované. V rámci projektu Strategie ochrany před negativními dopady povodní a erozními jevy přírodě blízkými opatřeními v České republice (www.vodavkrajine.cz) na něm byl navržen značný počet komplexních protierozních opatření na téměř 132 km2, což tvoří 43 % celkové plochy povodí, viz obr. 1. Tato opatření mají za úkol minimalizovat erozi a zvyšovat celkovou retenci povodí. Cílem příspěvku je kvantifikovat vliv navržených opatření na vybrané složky hydrologické bilance pomocí modelu Bilan a následně porovnat efekt těchto opatření s efektem případné nádrže Terezín.

Ilustracni-fotografie-3

Úvod

Přírodě blízká opatření zabraňují erozi a také zvyšují celkovou retenci vody v povodí, která je jedním z klíčových faktorů utvářejících výslednou hydrologickou bilanci povodí. Celkovou retenci vody pro dané povodí tvoří časově a prostorově proměnlivé zásoby vody zadržené ve sněhové pokrývce, na povrchu vegetačního pokryvu, na povrchu povodí, v nenasycené a nasycené zóně [1]. Jedním ze způsobů jak vyhodnotit vliv změny celkové retence povodí na základě navržených či provedených opatření je aplikace modelu hydrologické bilance. Cílem příspěvku je kvantifikovat vliv všech navržených opatření (v rámci projektu Strategie ochrany před negativními dopady povodní a erozními jevy přírodě blízkými opatřeními v České republice) na vybrané složky hydrologické bilance pomocí modelu Bilan a následně porovnat efekt těchto opatření s efektem případné nádrže Terezín. Ta je jednou z 65 hájených lokalit pro akumulaci povrchových vod (LAPV) uvedených v Generelu LAPV [2].

Kozin-1
Obr. 1. Oblasti s navrženými přírodě blízkými opatřeními v povodí Trkmanky
Fig. 1. Areas with proposed nature-related measures in the Trkmanka basin

Metodika

Pro povodí Trkmanky byl kalibrován model hydrologické bilance Bilan (bilan.vuv.cz), který je dlouhodobě vyvíjen ve Výzkumném ústavu vodohospodářském T. G. Masaryka, v. v. i., dále jen VÚV. Více o modelu pojednává článek viz [3]. Kalibrace modelu proběhla na základě pozorovaných srážek, teploty a průtoků v měsíčním kroku za období 1963–2010, data pocházejí z databáze Českého hydrometeorologického ústavu. Kapacita zásoby půdní vlhkosti Spa [mm] je jeden z osmi kalibrovaných parametrů a vyjadřuje schopnost půdy zadržet vodu. Když je v půdním profilu zadrženo více než Spa [mm] vody, nastává průsak (perkolace) vody z půdy do horninového prostředí. Parametr Spa je možné použít jako ukazatel průměrné retenční kapacity půd v povodí. V práci [1] jsou uvedeny regresní vztahy využívající geomorfologii povodí a hodnotu odtokové křivky (CN) k odhadu parametru Spa:

Kozin-vzorce1

S3 – maximální retence pro III. typ předchozích vláhových podmínek [mm],

Dd – hustota říční sítě povodí [km/km2],

St – průměrný sklon říční sítě [%].

 

Maximální retence vychází ze vztahu:

Kozin-vzorce2

Na základě změny hodnoty CN (navržená opatření) se přenastaví hodnota parametru Spa v modelu Bilan. Po opětovné simulaci s novou hodnotou Spa lze kvantifikovat vliv opatření na složky hydrologické bilance. Celková hodnota CN v povodí po navržených opatření byla vypočtena váženým průměrem přes dílčí plochy.

Tabulka 1. Hodnoty vybraných veličin na povodí bez opatření a s navrženými opatřeními; CN III – hodnota pro III. typ předchozích vláhových podmínek, S3 – maximální retence pro III. typ předchozích vláhových podmínek, Spa – kapacita zásoby půdní vlhkosti, SW – zásoba vody v půdě, RM – modelovaný odtok
Table 1. Values of selected variables before and after proposed measures; CN III – curve number for the third type antecedent moisture condition (AMC), S3 – maximal retention for the third type AMC, Spa – capacity of soil moisture storage, SW – soil water content, RM – modeled runoff
Kozin-tabulka1

Výsledky a diskuse

Kapacita zásoby půdní vlhkosti (Spa) se s navrženými opatřeními zvýší o 5 mm a zásoba vody v půdě (SW) o 3 mm. V důsledku toho poklesne celkový odtok (RM) z povodí o 2 mm. Výsledky modelování hydrologické bilance za období 1963–2010 shrnuje tabulka 1. Zvětšením retence se podaří v povodí zadržet ročně v průměru o 943 950 m3 vody více. Toto relativně malé číslo (vzhledem k rozsahu navržených opatření) je dáno především nízkým průměrným ročním úhrnem srážek 540 mm a relativně vysokým územním výparem 498 mm. Na povodí s vyšší průměrnou srážkou by bylo množství zadržené vody zcela určitě vyšší. Na druhou stranu, pokud výslednou hodnotu převedeme na průtok, dostaneme 30 l/s, což vzhledem k minimálnímu zůstatkovému průtoku (MZP) 95 l/s není zanedbatelné. MZP byl vypočten podle vzorce MZP = 0,73 * Q10 (Q10 – 10% kvantil z řady měsíčních průtoků) a odpovídá MZP na základě nové metodiky uvedené v [4].

Kozin-2
Obr. 2. Roční chod vybraných složek hydrologické bilance v povodí; červeně bez opatření, modře s opatřeními; RM – modelovaný odtok, BF – základní odtok, SW – zásoba vody v půdě, GS – zásoba podzemní vody, RC – dotace podzemní vody
Fig. 2. Seasonal variation of selected variables of hydrological balance; before (red) and after (blue) proposed measures; RM – modeled runoff, BF – baseflow, SW – soil water storage, GS – ground water storage, RC – recharge of ground water

Tabulku 1 doplňují grafy na obr. 23. Roční chod vybraných složek hydrologické bilance se v podstatě nemění. V důsledku navržených opatření dochází ke zvětšení zásoby vody v půdě (SW), ostatní složky hydrologické bilance vykazují pokles. Je zajímavé, že v tomto konkrétním případě dochází ke snížení dotace podzemních vod v zimních měsících a tím i k poklesu zásob podzemní vody. To pravděpodobně souvisí s tím, že více vody se udrží v půdě, a ta je následně využita rostlinami ve vegetačním období.

Deficitní objemy byly počítány na základě prahového průtoku, který byl dán MZP vypočteným podle vzorce MZP = 0,73 * Q10 (Q10 – 10% kvantil z řady měsíčních průtoků), který odpovídá MZP na základě nové metodiky uvedené v [4]. K výpočtům byly použity měsíční průtoky za období 1963–2010. Analýza deficitních objemů ukázala, že se po navržených opatřeních zvýšila četnost, velikost i doba trvání deficitních objemů, viz obr. 45. Průměrná hodnota deficitu se nezměnila, naopak průměrná délka deficitního období lehce klesla. Z hlediska množství vody ve vodních tocích se tedy provedená opatření projevují spíše negativně. Pokles množství vody ve vodoteči je na úkor zvýšeného množství vody zadrženého v půdě, tj. zlepšení podmínek pro vegetaci.

Kozin-3
Obr. 3. Relativní změna složek hydrologické bilance po navržených opatřeních; RM – modelovaný odtok, BF – základní odtok, SW – zásoba vody v půdě, GS – zásoba podzemní vody, RC – dotace podzemní vody
Fig. 3. Relative change of hydrological variables after proposed measures; RM – modeled runoff, BF – baseflow, SW – soil water storage, GS – ground water storage, RC – recharge of ground water

V povodí Trkmanky se také nalézá LAPV Terezín s celkovým potenciálním objemem 5,6 mil. m3 a zatopenou plochou 316 ha. Pro tuto nádrž můžeme očekávat nadlepšený průtok 149 l/s s 95% zabezpečeností, což odpovídá ročně v průměru 4,7 mil. m3 vody. Výsledky pocházejí z projektu Možnosti kompenzace negativních dopadů klimatické změny na zásobování vodou a ekosystémy využitím lokalit vhodných pro akumulaci povrchových vod, viz www.lapv.vuv.cz. Pro výpočet byl použit model WATERES (github.com/tgmwri/wateres), který je vyvíjen v rámci projektu. MZP pod nádrží je vypočten podle [3] 48 l/s, tedy v obdobích sucha by ještě zbývalo 100 l/s, např. pro závlahy, což je v průměru 3krát více, než mohou poskytnout navržená přírodě blízká opatření.

Závěr

V předloženém článku je navržen možný postup kvantifikace vlivu přírodě blízkých opatření na složky hydrologické bilance. Bylo zjištěno, že na povodí Trkmanky by navržená opatření, provedená na 43 % celkové plochy povodí, pomohla zadržet v průměru za rok o 943 950 m3 více vody v půdě. Zvýšení celkové retence je ale na úkor celkového odtoku z povodí a pravděpodobně by se zvýšila četnost, velikost a trvání deficitních objemů. Na povodích tohoto typu, kde se vyskytuje nízký úhrn srážek a poměrně vysoký výpar, se jeví smysluplnější dělat přírodě blízká opatření za účelem snižování eroze a zlepšení kvality půdy než za účelem zvyšování celkové retence. V případě postavení nádrže Terezín lze dodávat v suchých obdobích až 100 l/s (MZP je cca 50 l/s), což je v přepočtu 3 153 600 m3 za rok.

Kozin-4
Obr. 4. Hodnoty deficitních objemů – bez (bez) a s (opa) navrženými opatřeními; zeleně zobrazen průměr
Fig. 4. Deficit volumes in the basin before (bez) and after (opa) measures; green dots represent mean

Nádrž v intenzivně obhospodařovaném povodí se ovšem neobejde bez rozsáhlých protierozních opatření a změny agrotechnických postupů v jejím povodí, které redukují odnos půdy a její akumulaci v nádrži, což by mělo za následek zanášení a zmenšení akumulačního prostoru.

Kozin-5
Obr. 5. Délka trvání deficitních událostí – bez opatření (bez) a s navrženými opatřeními (opa); zeleně zobrazen průměr
Fig. 5. Duration of drought event – before measures (bez) and after proposed measures (opa); green dots represent mean

Poděkování

Tento článek vznikl v rámci řešení úkolu Činnosti k podpoře výkonu státní správy v problematice sucho v roce 2016 a projektu Možnosti kompenzace negativních dopadů klimatické změny na zásobování vodou a ekosystémy využitím lokalit vhodných pro akumulaci povrchových vod (TA04020501), který je spolufinancován Technologickou agenturou České republiky.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

V rámci prací na sestavení návrhu koncepce ochrany před následky sucha na území České republiky byla provedena analýza a hodnocení potenciálu přírodě blízkých opatření pro zadržení vody v krajině. Vyhodnoceny byly vybrané typy opatření v ploše povodí (na zemědělské i lesní půdě), malé vodní nádrže a opatření na tocích, včetně jejich potenciálního vlivu na biologickou složku ekologického stavu. Výsledkem jsou doporučení vhodných typů opatření pro zvýšení retence vody v krajině, která zároveň přispějí ke zlepšení ekologického stavu vodních útvarů nebo jej alespoň nezhorší. Účinnost navrhovaných opatření byla ověřována v pilotním povodí Husího potoka, a to modelováním v programu HEC-HMS.

Úvod

Řešení vycházelo z hodnocení typů opatření, které byly definovány v projektu Strategie ochrany před negativními dopady povodní a erozními jevy přírodě blízkými opatřeními v České republice a které jsou publikovány na portálu www.vodavkrajine.cz. Jednalo se o návrhy komplexních a propojených systémů protipovodňových a protierozních opatření v ploše povodí na zemědělské půdě (organizační, agrotechnická a biotechnická), návrhy malých vodních nádrží, opatření na lesní půdě a opatření na vodních tocích a v nivách.

Pro účely posouzení opatření z hlediska zvýšení retence vody v krajině byly do souboru těchto typů opatření přidány k hodnocení i mokřadní biotopy. Vhodnost použití malých vodních nádrží (MVN) byla posuzována samostatně pro každý typ MVN podle [1]. Rovněž revitalizace toků byly hodnoceny podrobně, z pohledu jednotlivých návrhových prvků systému.

Opatření v ploše povodí na zemědělské půdě

Vhodně navržená ochranná opatření v krajině plní vždy řadu funkcí (protierozní, protipovodňovou, ochranu před suchem, ale i ekologickou) zásadně podporujících ochranu krajinných systémů a jejich obnovu v místech předchozího narušení způsobeného převážně za přispění lidské činnosti. Vhodně navržená protipovodňová a protierozní opatření mají i velice pozitivní vliv při ochraně před následky sucha, protože celková ochrana povodí sleduje tyto základní cíle:

  • co nejvíce podpořit vsakování vody do půdy;
  • omezit soustřeďování odtoku do stružek, tzn. podpořit jeho rozptylování;
  • zpomalovat a neškodně odvádět povrchový odtok tak, aby nenabyl unášecí síly schopné odnášet zeminu;
  • prodloužit dobu retence vody v ploše povodí.

Omezení délky svahu, zkrácení dráhy odtoku, snížení rizika vzniku soustředěného povrchového odtoku a snížení jeho rychlosti i objemu spolu úzce souvisí a jedná se o hlavní funkce zejména liniových biotechnických opatření. Zvýšení vsaku vody do půdy a prodloužení doby infiltrace závisí jak na zpomalení povrchového odtoku, tak i na stavu půdy (nakypřená půda vodu lépe vsákne) a krajinném pokryvu. Narušení a degradace půdy hrozí zejména u půdy nechráněné krajinným pokryvem. Řešením proti tomu jsou opatření, jejichž součástí je zatravnění nebo jiná ochrana půdního povrchu. S ohledem na tyto účinky a další, uvedené podrobněji ve zprávě [2], jsou vhodnými krajinnými prvky, podporujícími udržení vody v krajině, právě zasakovací prvky. Ty splňují hlavní aspekty pro zmírnění účinků sucha – podpora infiltrace a prodloužení doby vsaku i zpomalení povrchového odtoku. Jedná se zejména o zasakovací příkopy a průlehy, hrázky doplněné průlehy, přehrážky v údolnicích, zasakovací pásy apod. Tyto prvky je vhodné doplnit o travnatý pás s doprovodnou zelení, čímž se zvýší i jejich ekologická funkce a mohou být začleněny do územního systému ekologické stability (ÚSES).

Plošná opatření na zemědělské půdě (organizační, agrotechnická i na speciálních kulturách) jsou žádoucí opatření ve všech ohledech. Z hlediska řešení problematiky sucha je důležitý zejména jejich vliv na zpomalení povrchového odtoku a zvýšení infiltrace. Pro většinu plošných opatření na orné půdě platí, že zlepšují vodní režim v půdě a omezují důsledky eroze, což snižuje nežádoucí vnos erodovaných částic a na ně vázaných polutantů do vodního prostředí, což je v důsledku pozitivní pro vodní organismy, a tedy i ekologický stav. Změnami ve využití a způsobu obdělávání zemědělských pozemků, ideálně doplněných biotechnickými prvky, lze docílit zmírnění projevů sucha v krajině.

Při návrhu opatření podporujících zadržení vody v krajině je vhodné vycházet z historických map znázorňujících místa původního umístění krajinných prvků před kolektivizací, při které došlo k jejich rozorání (meze, polní cesty, mokřady atd.), a obnovovat je.

Tabulka 1. Vhodnost plošných, lesních, biotechnických opatření a malých vodních nádrží k řešení problematiky sucha
Table 1. Suitability of area measures (on agricultural and forest land), biotechnological measures and small water reservoirs to solution of drought issues
Dzurakova-tabulka1

Malé vodní nádrže

V rámci opatření typu malých vodních nádrží je hlavním pozitivem z pohledu zlepšení retence vody v povodí akumulace vody a její možné využití v období sucha. S ohledem na funkce MVN, z nichž mnohé sice vodu akumulují, ale není možné ji v suchých obdobích využívat (např. z důvodu výskytu rybí obsádky), lze za nejvhodnější označit retenční nádrže suché a s malým stálým nadržením, částečně i zásobní nádrže (zejména závlahové), které vytvářejí disponibilní zásoby vody pro využití v období sucha. Suché nádrže, zejména mimo vodní tok, na drahách soustředěného odtoku (DSO), kde netvoří migrační bariéru pro živočichy, zadržují vodu z přívalových srážek, čímž zpomalují povrchový odtok. Retenční nádrže s malým stálým nadržením mohou v suchém období sloužit jako mokřady, čímž je podpořena retence vody v krajině. V období srážek se voda v retenčním prostoru akumuluje a obdobně jako u suchých nádrží může být později upouštěna. Tyto nádrže by se však neměly stávat útočištěm nepůvodních nebo invazivních druhů (např. ryba střevlička východní), popř. v důsledku eutrofizace i zdrojem zhoršené kvality vodního prostředí v navazujících úsecích toků a zdrojem nadměrné biomasy fytoplanktonu. Návrh zátopy by měl zohlednit i tyto možné negativní dopady. Ideálně by měla být výška vodního sloupce těchto nádrží do 0,6 m. Závlahové nádrže mají hlavní výhodu v akumulaci vody určené primárně pro závlahové systémy, z pohledu retence či zasakování vody jsou bezvýznamné, pro vodní ekosystémy negativní.

Dzurakova-1
Obr. 1. Ukázka zatravněného příkopu
Fig. 1. Example of a grassy ditch
Dzurakova-2
Obr. 2. Pásové střídání plodin v k. ú. Šardice
Fig. 2. Band rotation of crops, Šardice

Malé vodní nádrže jsou velmi diskutovaná opatření. Podle výsledků ze srážko-odtokových modelů lze konstatovat, že dokáží zadržet poměrně velké množství vody v povodí a následné nadlepšování průtoků v suchém období může mít pozitivní vliv na vodní toky pod nimi až několik dní. Vše však závisí na typu a ovladatelnosti spodních výpustí, zvoleném způsobu manipulace a manipulačním řádu. Často bývá v projektech nádrží uváděno, že nádrž bude v suchých obdobích sloužit k nadlepšování průtoků, po realizaci k tomu však nedochází (zejména u rybochovných či rekreačních nádrží, kde naopak v suchých obdobích téměř veškerou vodu zadržují a vypouští se pouze nezbytné stanovené minimum). Tuto problematiku by mohla alespoň částečně vyřešit například vhodná změna legislativy a zejména její důsledné dodržování.

K identifikaci ploch zaniklých vodních prvků v krajině je možné využít certifikovanou mapu Současný stav historických rybníků na území České republiky [3], která je v podobě interaktivní aplikace [4] dostupná v informačním systému HEIS VÚV TGM, v. v. i. Pro rámcové posouzení využití ploch zaniklých vodních prvků v krajině pro účely vodního hospodářství, realizaci vodních a mokřadních prvků (protipovodňová ochrana, opatření proti suchu apod.) lze využít certifikovanou metodiku [5] zabývající se hodnocením ploch zaniklých rybníků z hlediska optimalizace jejich využití.

Dzurakova-3
Obr. 3. Suchá nádrž v k. ú. Nenkovice, zátopa využívána k pastvě koní
Fig. 3. Dry retention basin, a floodplain is used to horse pasture, Nenkovice

Opatření v lesních ekosystémech

Co se týče opatření na lesní půdě nebo obecněji v lesním ekosystému, les jako významný krajinný prvek je značně zranitelný ve vztahu ke klimatické změně, která se projevuje teplotními a srážkovými výkyvy, včetně period sucha. Jde především o velkou setrvačnost zdánlivě se neprojevující žádnou nebo málo přesvědčivou reakcí. O to razantnější může být následný kolaps celého systému, např. v návaznosti na dlouhodobá sucha. Z dlouhodobého pohledu by opatření měla směřovat především k postupné revizi systémů lesnické typologie, tvorbě hospodářských souborů a s nimi souvisejících rámcových směrnic hospodaření alespoň v suchem nejvíce ohrožených lokalitách a lokalitách, které mají vysoký potenciál k zadržování vody (lokality s výrazně aktivními vodními bilancemi).

Prvořadým úkolem operativních opatření je udržet srážkovou vodu v lesních porostech. Od přístupu směřujícímu k rychlému odvedení srážkové vody, např. z lesních odvozních cest, skládek dříví a jiných manipulačních ploch, do recipientů a následně mimo lesní porosty je třeba jednoznačně přejít k přístupu zadržování a postupnému využívání veškeré vody přicházející do lesních povodí. Opatření jsou přitom poměrně jednoduchá, od opatření v porostech, kdy např. po těžbách je vhodnější klest vyrovnávat do hromad orientovaných po vrstevnici, na plochách je vhodné ponechávat v rozumné míře přirozené změny mikroreliéfu (např. vývratové jámy), po vlastní technická opatření např. zaúsťování svodných příkopů a rigolů do drénů, revitalizace vodních toků, výstavba malých vodních nádrží atp. Vliv lesa a hospodaření v lesích na vodní režim krajiny je v podmínkách ČR natolik zásadní, že hospodaření s vodou v lesích by se do budoucna mělo stát plnohodnotnou součástí lesnických činností.

Pro efektivní zadržení vody v lesích je primárním předpokladem udržení lesa a jeho inventáře v optimální kondici (tzn. v odpovídající dřevinné skladbě v odpovídajících podmínkách, se zdravou lesní půdou, zdravým lesním porostem a optimálním lesním inventářem).

Klíčovými nástroji adaptačních opatření jsou změny dřevinného složení, včetně introdukce nových druhů, zvýšení biodiverzity, snížení doby obmýtí zranitelných dřevin a využívání nepasečných hospodářských způsobů. Obecně nejdůležitějším opatřením je zvyšování adaptačního potenciálu lesů druhovou, genovou a věkovou diverzifikací porostů.

Strategickou záležitost představuje vyhodnocení hydrické a protierozní funkce lesa a jeho zakotvení do rámcového plánování. Vyplývá z toho stanovit na úrovni přírodních lesních oblastí hydrický potenciál lesní půdy včetně vlivu lesních porostů. Na to navazují těžebně-dopravní technologie, které zásadním způsobem ovlivňují hydrický režim lesa.

Všechna výše zmíněná opatření v lesích mají také zpravidla pozitivní vliv na ekologický stav vodních toků. Opatření jsou zaměřena zejména na zadržení srážkové vody v lesních porostech a zajišťují infiltrace srážkové vody do hlubších vrstev zvodní, popř. převádí povrchový odtok na odtok podpovrchový. V případě hrazení strží je vhodné přednostně využívat polopropustné hráze. Při průchodu vody zvodní dochází k procesům samočištění a do říčních systémů vtéká „vyčištěná“ podzemní voda s lepšími fyzikálně-chemickými a chemickými parametry, která podporuje rozvoj vodní bioty a nemění habitatovou strukturu vodních biotopů.

Doporučení vhodných typů opatření v ploše povodí (na zemědělské a lesní půdě) a MVN jsou přehledně znázorněna v tabulce 1.

Opatření na vodních tocích a v nivách

Přírodě blízké úpravy vodních toků (revitalizace, renaturace) a jejich niv (realizace tůní, mokřadních ploch apod.) jsou souborem dílčích opatření, které v souvislosti s hydrologickým suchem slouží zejména ke třem účelům. Prvním je akumulace vody v podzemní vodě niv, druhým je vytvoření refugií pro vodní biotu a třetím je podpora samočištění.

Tabulka 2. Vhodnost opatření na tocích a mokřadních biotopů k řešení problematiky sucha
Table 2. Suitability of watercourses measures and wetland habitats to solution of drought issues
Dzurakova-tabulka2

Revitalizace jsou tak opatřeními, která i při realizaci v omezeném prostoru stávajících koryt toků vytváří vodním organismům operativní prostor pro únikovou migraci a refugia pro přežití při výskytu sucha. Přínos pro řešení problematiky sucha z pohledu vodohospodářského a ekologického se zvyšuje s komplexností provedení revitalizačních a renaturačních zásahů. V projektech řešených VÚV TGM bylo zjištěno, že vliv revitalizace na zlepšení ekologického stavu závisí i na jakosti vod. Dopad na zlepšení fyzikálně-chemických parametrů vodního prostředí se zvyšuje s délkou revitalizačních úprav. Např. při řešení projektu ProFor – Výzkum procesů samočištění drobných, silně degradovaných toků v oblasti Weinviertel a jižní Moravy: Vývoj metodiky pro trvale udržitelná opatření ke zlepšení jakosti vod v letech 2009–2011 bylo prokázáno, že pro odstranění určitého množství živin ve vodě je u malého vodního toku v zemědělsky intenzivně využívané krajině jižní Moravy s úpravou členitosti dna a svahů v rámci stávajícího regulovaného koryta potřeba mnohem kratší délka toku, než v případě regulovaného, napřímeného úseku s jednotvárnou kynetou. Podobné úpravy toků, které nezasahují příliš do majetkoprávních poměrů, mohou pomoci zlepšit situaci v míře znečištění navazujících páteřních toků, pomoci k dočištění vypouštěných čištěných odpadních vod na kratším úseku (přínos v obdobích s nízkou vodností toků). Opatření v údolních nivách, která zvýší jejich diverzitu a rozsah, zvýší i jejich potenciál zásaku vod při rozlivech. Obecně realizace všech typů mokřadních biotopů v krajině podporuje zadržení vody, výpar v místě, rozšiřuje plochy ohrožených a cenných biotopů.

Mokřady a břehové zóny podél vodních toků plní tyto hydrologické a ekosystémové služby a funkce [6]:

  • zadržení vody během mokrých období a protipovodňová ochrana,
  • rezervoár vody během suchých období,
  • zadržení sedimentů a přidružených polutantů (jejich uložení),
  • zadržení nutrientů (absorpce, denitrifikace) a polutantů na jejich cestě do říčního systému,
  • zajištění přirozeného prostředí pro rybářství,
  • zachování biologické diverzity.

Mokřady patří mezi nejúčinnější prvky pro obnovu krátkého vodního cyklu v krajině. Živiny a látky unášené vodou se zde využívají a usazují, neodcházejí z povodí, recyklují se. Mají vyrovnávací funkci pro průtok vody a filtrační funkci pro sedimenty a rozpuštěné nutrienty a polutanty. Pomáhají zmírňovat dopady povodní, zlepšují kvalitu vody ve vodních tocích, zmírňují dopady sucha a redukují proces eroze. Historické porozumění vzniku mokřadů a jejich dynamice je základním předpokladem pro efektivní opatření pro jejich management, ochranu a obnovu. V současnosti končí životnost některých drenáží na zemědělské půdě a taková území se navrací do zamokřeného stavu. Informace o lokalizaci těchto ploch mohou být součástí podkladů pro rozhodování o zachování spontánně vznikajících mokřadů nebo pro realizaci nových.

Dzurakova-4
Obr. 4. Koryto potoka Borová před revitalizací (vlevo), revitalizované koryto v roce 2006 (vpravo)
Fig. 4. Borová stream before revitalization (on the left), revitalized riverbed in 2006 (on the right)

Klíčovými mokřadními prvky v krajině jsou prameniště a na ně navazující plochy a údolnice. Tyto mokřady by měly být chráněny, vyjmuty z obhospodařování pozemků a zahrnuty do realizací komplexních opatření (protierozních, protipovodňových, revitalizačních atd.). Mokřadní biotopy jsou součástí niv vodních toků a při plánování revitalizačních opatření by měly být jejich součástí. Při návrhu konkrétních mokřadních prvků je třeba vždy zvážit jejich následný vývoj, možnost zanášení, zarůstání a případně plánovat cílový stav prvků. Doporučení vhodných typů opatření na vodních tocích a v nivách jsou přehledně znázorněna v tabulce 2.

Hodnocení účinnosti a vhodnosti navrhovaných typů opatření

V pilotním povodí Husího potoka bylo provedeno zpracování komplexního návrhu opatření s cílem zvýšení retence vody v povodí. Základem byla volba vhodných morfologických profilů pro následnou realizaci retenčních malých vodních nádrží doplněná návrhem ochranných, organizačních a biotechnických opatření v ploše povodí. Návrhy následně prošly vyhodnocením jejich vlivu na odtok z povodí a retenci vody v krajině za pomocí hydrologického modelování srážko-odtokovým modelem v programu HEC-HMS [7].

Z výsledků (tabulka 3) vyplývá, že i aplikací organizačních a agrotechnických opatření na orné půdě, tedy tzv. nižších opatření, které lze aplikovat bez povolení vodoprávními úřady či složitějších dokumentací, lze zvýšit retenci vody v krajině o několik procent (téměř 9 % v modelovaném případě). S tzv. vyššími opatřeními (TTP, biotechnická opatření, vodní nádrže) zvýšení retence vody v povodí prudce stoupá (až 42 % v modelovaném případě).

Tabulka 3. Vliv navržených opatření na zadržení vody v povodí
Table 3. Effect of proposed measures on water retention in the catchment area
Dzurakova-tabulka3

Doporučení jednotlivých typů opatření v ploše povodí (na zemědělské i lesní půdě), typů malých vodních nádrží i opatření na tocích vedoucích ke zvýšení retence vody v krajině jsou shrnuta v tabulkách 12, včetně vhodnosti jejich použití z hlediska vodohospodářského vlivu na biologické složky určující ekologický stav vodních útvarů a vlivu na fyzikální, fyzikálně-chemické a chemické parametry podporující biologické složky ekologického stavu. V přílohách P1–P7 zprávy [2] jsou podrobněji uvedeny výhody a nevýhody (klady a zápory) jednotlivých typů opatření.

Pro exaktnější hodnocení vlivu opatření na ekologický stav vodních útvarů je doporučeno zavést dlouhodobou účelovou podporu monitoringu kvality vod a bioty před a po realizaci přírodě blízkých opatření v ploše povodí a na tocích. Průzkumy by měly být komplexní a opakované v určitém časovém kroku. Za účelem snižování nejistot v hydrologickém modelování (zejména nejistoty vstupních dat) je vhodné doplňovat měřící systémy (srážkoměry, hladinoměry) i do malých povodí.

Dzurakova-5
Obr. 5. Revitalizované koryto potoka Borová v roce 2016
Fig. 5. Revitalized riverbed of Borová stream in 2016

Závěr

Přírodě blízká opatření v ploše povodí i na vodních tocích jsou opatření, která spolu úzce souvisí. Je nutné si uvědomit, že tato opatření přispívají nejen ke snížení povodňového nebezpečí a snížení ztráty půdy smyvem, ale podporují i zasakování a akumulaci vody v krajině a zpomalují povrchový odtok. To jsou hlavní aspekty pro zvládání problematiky sucha – podpora infiltrace a prodloužení doby vsaku i zpomalení povrchového odtoku.

Využití jednotlivých typů opatření by mělo být hierarchicky uspořádáno s ohledem na aktuální stav posuzovaného území. Přednost je nutno dávat měkkým typům opatření s reverzibilním charakterem (opatření na zemědělské a lesní půdě, budování mokřadů, tj. zelená opatření). Budování nádrží, jejich obnova nebo případně převody vody mezi povodími (technická opatření) by měly být brány v potaz jako poslední článek komplexního systému řešení. U technických opatření je potřebné upřednostnit optimalizované využití stávajících kapacit před budováním nových staveb.

Optimálním řešením pro krajinu jako celek je komplexní přístup k řešení problematiky sucha, tzn. navrhovat kombinaci vhodně se doplňujících všech typů opatření.

Poděkování

Příspěvek vznikl v rámci úkolů řešených pro Ministerstvo životního prostředí České republiky.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

Od roku 2014 probíhají aktivity směřující k nastavení koncepčního politického rámce pro zajištění ochrany území ČR před následky sucha a nedostatku vody. Příspěvek ve své úvodní části shrnuje rozhodující fáze procesu přípravy Koncepce na ochranu před následky sucha pro území ČR v rámci meziresortní pracovní skupiny VODA-SUCHO a dále uvádí nejdůležitější teze koncepce. V návaznosti na popis rozhodujících pozorovaných změn hydroklimatických poměrů v ČR jsou představeny vize a strategické cíle dokumentu. Pro jejich dosažení byla navržena opatření, která jsou rozdělena do pěti tematických pilířů koncepce. Nad rámec těchto pěti pilířů budou zapotřebí opatření legislativního a ekonomického charakteru, která jsou předpokladem pro úspěšnou implementaci navrhovaných opatření. Proces zvyšování ochrany území ČR před následky sucha a nedostatku vody musí probíhat na několika úrovních najednou. Je třeba přistoupit k přijímání preventivních opatření, která by měla vést ke zvyšování retence vody v krajině v co největším plošném rozsahu, dále je třeba zajistit operativní řešení období sucha a nedostatku vody a v neposlední řadě je třeba připravit realizaci strategických opatření, která mají potenciál významně snížit zranitelnost území vůči nedostatku vody. Zvláštní pozornost je třeba věnovat osvětě a vzdělávání obyvatelstva v tématu zodpovědného hospodaření s vodou.

Countryside landscape scenic view of a fresh water stream on a n

Úvod

Sucho a povodně představují hydrologické extrémy, které mají potenciál ohrozit život a zdraví lidí, způsobit značné hmotné škody a poškodit stávající ekosystémy. Po katastrofálních povodních v roce 1997 začala být problematika ochrany před povodněmi v ČR systematicky řešena. V roce 2000 vznikla Strategie ochrany před povodněmi pro území České republiky. Na ni navázala novelizace zákona č. 254/2001 Sb., o vodách (dále jen vodní zákon), v rámci které vznikla nová hlava věnovaná ochraně před povodněmi. Byla zahájena tvorba plánů pro zvládání povodňových rizik a následně proběhla realizace mnoha opatření. Jako evidentní se proto jeví potřeba analogicky ošetřit i extrém opačný – sucho. Činnosti vedoucí k nastavení koncepčního politického rámce pro zajištění ochrany území ČR před následky sucha byly zahájeny v souvislosti s výrazným suchem, které započalo v roce 2014 a které ještě v současnosti na značné části území ČR přetrvává. Prvním koncepčním dokumentem, který se problematice sucha blíže věnuje, je Strategie přizpůsobení se změně klimatu v podmínkách ČR a navazující Národní akční plán pro adaptaci na klimatickou změnu. Samostatně se tématu zvládání sucha a nedostatku vody věnuje Koncepce na ochranu před následky sucha pro území ČR, jejíž příprava a hlavní teze jsou popsány dále. Kromě zlepšení procesu zvládání rizika sucha je potřeba rovněž připravit i potřebné mechanismy a nástroje ochrany společnosti pro řízení případné krizové situace. Schéma na obr. 1 znázorňuje stávající nebo připravované koncepční a plánovací dokumenty relevantní pro dané fáze sucha.

Hrdinka-1
Obr. 1. Stávající nebo připravované koncepční a implementační dokumenty relevantní v jednotlivých fázích sucha
Fig.1. Structure of existing or prepared policy documents relevant to different stages of drought

Přípravný proces – činnost meziresortní komise VODA-SUCHO

Proces přípravy Koncepce na ochranu před následky sucha pro území České republiky (dále koncepce) spustil souběh událostí v roce 2014. Prvotní a zásadní příčinou byla nepříznivá hydrologická situace na počátku roku 2014, kdy byly zaznamenány jedny z historicky nejnižších průtoků v profilu Labe-Děčín (obr. 2). K zahájení společného koncepčního řešení sucha dále přispěla zesílená spolupráce a shoda z hlediska věcných cílů obou zásadních resortů na poli vodní a vodohospodářské politiky, tedy resortů Ministerstva životního prostředí (dále MŽP) a Ministerstva zemědělství (dále MZe).

Hrdinka-2
Obr. 2. Porovnání průměrných měsíčních průtoků v Labi ve stanici Děčín během vybraných epizod sucha od roku 1900
Fig. 2. Mean monthly discharge of the Elbe River in Děčín during the significant periods of drought after 1900

Dne 9. dubna 2014 se ve Výzkumném ústavu vodohospodářském T. G. Masaryka, v. v. i. (dále VÚV TGM), uskutečnilo první jednání pracovní skupiny SUCHO, zřízené na žádost ministra životního prostředí Mgr. Richarda Brabce. V červenci téhož roku došlo k zásadnímu navázání spolupráce s pracovní skupinou VODA, zřízenou v roce 2013 ministrem zemědělství Ing. Marianem Jurečkou. Tato skupina se v první řadě zabývala otázkami opatření ve spojitosti s povodněmi (jako reakce na povodně v roce 2013) a související vodní erozí, a to především na zemědělské půdě. Vzhledem k aktuálnímu průběhu tehdejší hydrologické situace však pracovní skupina VODA přislíbila pomoc i při řešení otázek sucha, a to hlavně z pohledu půdního sucha a vytvoření dostatečných zásob závlahové vody v podmínkách měnícího se klimatu České republiky. Dne 9. října 2014 se uskutečnilo první společné jednání výkonného výboru meziresortní komise VODA-SUCHO (dále komise), zřízené podle jednacího řádu komise „pro zpracování koncepce řešení problematiky sucha a nedostatku vody včetně přípravy preventivních a podpůrných opatření napříč resorty“.

Komise je tvořena výkonným výborem, složeným ze zástupců gesčně odpovědných resortů, jejich zřízených organizací a dalších relevantních subjektů a rozsáhlejším poradním orgánem tvořeným zástupci vědeckých institucí, vysokých škol, vodohospodářských společností a zemědělských podniků.

Hrdinka-3
Obr. 3. Pravděpodobnost překročení průtoků ve vodoměrných stanicích ze dne 12. 8. 2015 jako ukazatel hydrologického sucha; na mnoha stanicích byla zaznamenána historická minima (zdroj: www.hydro.chmi.cz)
Fig. 3. The exceeding probability of river discharges on 12th August 2015 used as the indicator of drought severity; several gauging stations reported historical minimum records (source: www.hydro.chmi.cz)

Výkonný výbor se za dobu působení komise pravidelně scházel k věcně-politickým jednáním, na kterých usměrňoval prvotní vize koncepce, zajistil přípravu podkladových materiálů pro potřeby vytvoření koncepce a posléze řešil základní otázky struktury a směřování (strategických cílů) koncepce. V průběhu let 2015 (tj. v období, kdy hydrologické sucho v ČR vrcholilo, obr. 3 obr. 4) a 2016 byly do komise přizváni zástupci dalších relevantních resortů, konkrétně resorty Ministerstva vnitra, Ministerstva financí, Ministerstva průmyslu a obchodu, Ministerstva pro místní rozvoj a Ministerstva dopravy. V roce 2017 byl přizván zástupce Ministerstva zdravotnictví.

V roce 2014 byl nejprve na půdorysu komise rozpracován návrh základních typů opatření (monitorovací a informativní, legislativní, organizační a provozní, ekonomická, technická, environmentální a jiná) pro předcházení a řešení negativních dopadů sucha. Tento dokument byl 29. července 2015 schválen vládou ČR přijetím usnesení č. 620/2015 (dále usnesení), zavazujícím gesčně odpovědné resorty k naplňování přibližně 50 úkolů (především k zpracování studií, sběru a třídění dat o území postihovaných suchem) jako věcný podklad pro tvorbu koncepce, a to do konce roku 2016. Na řešení zadaných úkolů se v rámci resortu MŽP odborně podílel zejména VÚV TGM prostřednictvím řešení úkolu Naplňování činností k podpoře výkonu státní správy v problematice sucho v roce 2016.

Hrdinka-4
Obr. 4. Pokles hladiny vody v zásobním prostoru vodní nádrže Orlík v srpnu 2015 (zdroj: MAFRA/Profimedia)
Fig. 4. Water level decline in the Orlík water reservoir in August 2015 (source: MAFRA/Profimedia)

V srpnu 2016 byl představen 1. návrh osnovy koncepce, který byl za účasti všech členů komise dále rozpracován tak, aby postihl všechny aspekty sucha, kterým může Český republika v blízké až středně vzdálené budoucnosti čelit. Dne 23. března 2017 se ve VÚV TGM uskutečnil odborný pracovní seminář za účasti členů poradního orgánu a výkonného výboru komise k naplnění jednotlivých bodů osnovy koncepce podklady připravenými na základě plnění usnesení. Výsledkem jednání byl mimo jiné požadavek na úpravu osnovy a struktury koncepce v souladu s metodikou Ministerstva pro místní rozvoj. Nový formát koncepce byl představen v dubnu 2017 (viz dále), zpracování náplně koncepce bylo dokončeno na konci května 2017. Počátkem června 2017 byl dokument odeslán do meziresortního připomínkového řízení. V souladu s usnesením byla koncepce předána k projednání vládou ČR do konce června 2017. V případě rozhodnutí o nutnosti strategického posouzení vlivu koncepce na životní prostředí (proces SEA) by mohl být termín přijetí koncepce adekvátně posunut. Stálou aktuálnost potřeby vzniku koncepce více než 3 roky po zahájení její přípravy dokládají přetrvávající problémy se suchem (obr. 56), aktuální data u vybraných toků v oblasti jižní a střední Moravy dokonce ukazují na intenzivnější hydrologické sucho v roce 2017, než v suchém roce 2015.

Hrdinka-5
Obr. 5. Intenzita zemědělského sucha na území ČR ukazující přetrvávající problémy se suchem v létě 2017 (zdroj: CzechGlobe, www.intersucho.cz)
Fig. 5. Intensity of agricultural drought showing the ongoing drought situation in summer 2017 (source: CzechGlobe, www.intersucho.cz)

Shrnutí analytické části koncepce

Úvodní část dokumentu je věnována stručnému rozboru problematiky sucha a nedostatku vody v ČR. Pro její zpracování byly využity výsledky z úkolů uložených v rámci usnesení vlády č. 620/2015 a rovněž výsledky výzkumných úkolů a projektů řešených ve VÚV TGM, v. v. i., VÚMOP, v. v. i., aj. Rozhodující zjištěnou změnou klimatu je zvýšení teploty vzduchu v posledních třiceti letech přibližně o 1 °C oproti průměru z let 1961–1985 [1]. S rostoucí teplotou vzduchu souvisí zvyšování potenciálního i skutečného výparu z povodí, přičemž nárůst skutečného výparu je vždy limitován množstvím dostupné vláhy. Skutečný výpar roste především v zimě, kdy je vzhledem k vyšší teplotě vzduchu a rostoucím srážkám k dispozici dostatek vody. Obecně platí, že suché a teplé oblasti se stávají suššími a teplejšími a chladné a vlhké oblasti se stávají vlhčími a teplejšími. Dochází tak k postupnému zvětšování oblastí s pasivní vodní bilancí, kde rostoucí potenciální výpar přesahuje hodnotu ročních srážek a narůstá tak zranitelnost území ČR vůči suchu [2].

Hrdinka-6
Obr. 6. Hydrologické sucho na jižní Moravě (profil Jevišovka-Plaveč, plocha povodí 290 km2, 5. června 2017, průtok 5,4 l.s-1)
Fig. 6. Hydrological drought in southern Moravia (gauging profile Jevišovka-Plaveč, watershed area 290 km2, 5th July 2017, discharge 5.4 l.s-1)

Z výsledků porovnání dostupnosti půdní vláhy mezi obdobími 1961–1990 a 1991–2014 vyplývá, že na většině území v polohách pod 600 m n. m. došlo ke zvýšení počtu dní s nedostatkem půdní vláhy v průměru o 10–15 dní v období od dubna do června [3]. Podle hydrologických a pedologických analýz poklesla retenční kapacita půd přibližně o 40 %, oproti stavu půdy před rokem 1950, tedy době, kdy ještě půda nebyla systematicky odvodňována, zcelována do velkých půdních bloků a obdělávána s uplatněním těžké zemědělské mechanizace. Odhadovaný rozdíl mezi stávajícím stavem a potenciální retenční kapacitou půdy činí přibližně 3 mld. m3 [4]. Způsob hospodaření na zemědělské a lesní půdě zpětně ovlivňuje klimatické procesy. Odvodněná území ponechaná dlouhou část roku bez transpirující vegetace se během teplých slunečních dní významně rychleji prohřívají (obr. 7), a tím urychlují ztrátu nejen půdní vláhy, ale i ztrátu vodní páry z přípovrchové vrstvy atmosféry [5]. Podobným způsobem působí i nárůst ploch zastavěných území.

Hrdinka-7
Obr. 7. Porovnání teploty povrchu zemědělské krajiny s různým množstvím vody v půdě a různým vegetačním krytem; vysoký rozdíl v povrchové teplotě je evidentní i mezi zamokřenou neposekanou loukou a loukou čerstvě posekanou [5]
Fig. 7. Surface temperature of different land cover in agricultural landscape; high difference in observed values between cut and wet mature grasslands is reflected [5]

Z hlediska zranitelnosti vůči hydrologickému suchu je pozorován nepříznivý trend poklesu odtoku v letním období, který je v ročním průměru kompenzován nárůstem odtoku v zimním období [6]. Od roku 2015 přetrvává sucho v podzemních vodách, které bylo hodnoceno jako srovnatelné s událostmi z počátku 90. let, a jedná se o dvě nejzávažnější epizody sucha v podzemních vodách od roku 1961. Výsledky modelování dopadů změny klimatu na vláhovou bilanci půdy a hydrologickou bilanci bohužel nasvědčují tomu, že pozorované trendy budou zřejmě dále zesilovat.
Součástí úvodní části koncepce je rovněž posouzení zranitelnosti území z hlediska nedostatku povrchové a podzemní vody. Nedostatek vody nastává v případě, kdy požadavky na odběry vody nejsou zabezpečovány z dostupných zdrojů s dostatečnou spolehlivostí. Do oblastí rizikových z hlediska nedostatku povrchových vod spadají 3 % plochy území ČR, do oblastí potenciálně rizikových 18 % plochy území. Z celkem 89 významných vodních nádrží bylo v souvislosti s plněním jejich zásobní funkce hodnoceno jako potenciálně rizikových 19 nádrží. Do kategorie potenciálně rizikových hydrogeologických rajónů bylo zařazeno 18 % plochy území ČR [7]. Sucho a nedostatek vody vytváří další tlak na jakost povrchových a podzemních vod a rovněž na stav vodních a na vodu vázaných ekosystémů. Se suchem souvisí zvýšené riziko požárů a tento jev je třeba koncepčně řešit zabezpečením dostatečných vodních zdrojů pro hašení.

Strategická část koncepce

Z jednání komise VODA-SUCHO vyplynulo, že sucho a nedostatek vody je komplexní problém, který je třeba řešit v meziresortní spolupráci s uvážením přesahu tématu do oblasti ochrany a péče o půdu, jakost vody a vodní ekosystémy a socioekonomické vazby. Koncepcí byly definovány tři strategické cíle (viz box). Prvním cílem je zajištění dostatečné informovanosti o riziku sucha a připravenosti na tyto události pomocí tzv. Plánů pro zvládání sucha a všeobecné osvěty. Plány pro zvládání sucha budou zajišťovat operativní řešení vznikající nepříznivé situace, podobně jako Povodňové plány řeší opačný extrém. Dále je třeba dosáhnout udržení rovnováhy mezi dostupnými vodními zdroji a potřebou vody napříč sektory i v měnících se klimatických a socioekonomických podmínkách a zmírňovat dopady sucha na akvatické i terestrické ekosystémy prostřednictvím obnovy přirozeného vodního režimu krajiny.

Naplnění strategických cílů bude vyžadovat implementaci řady opatření, která vyplývají z výsledků úkolů realizovaných na základě usnesení vlády č. 620/2015 a z konzultačního procesu realizovaného v letech 2014–2017 v rámci meziresortní komise VODA-SUCHO. Tato opatření byla rozdělena do pěti tematických pilířů, které je třeba začít naplňovat souběžně a využít tak vzájemně synergického působení těchto opatření na celkové snížení následků sucha a nedostatku vody (obr. 8).

 

Vize Koncepce ochrany před následky sucha na území ČR

Česká republika je odolná vůči nebezpečným projevům sucha a nedostatku vody i v měnících se klimatických a socioekonomických podmínkách. Odolnost je založena na porozumění riziku sucha, na připravenosti a schopnosti včas reagovat na výskyt sucha a na realizaci preventivních a strategických opatření za účelem minimalizace dopadů sucha a nedostatku vody na společnost, hospodářství a přírodní ekosystémy. Občané ČR vnímají zodpovědnost za množství a jakost dostupných vodních zdrojů, za ovlivňování vodního režimu krajiny a individuálně přispívají ke snižování zranitelnosti vůči suchu a nedostatku vody.

Strategické cíle

1. Zvýšit informovanost o riziku sucha prostřednictvím monitoringu a predikce výskytu sucha, zajistit připravenost na události sucha pomocí plánů pro zvládání sucha a všeobecné osvěty.

2. Zabezpečit udržení rovnováhy mezi vodními zdroji a potřebou vody napříč sektory i v měnících se klimatických a socioekonomických podmínkách.

3. Zmírňovat dopady sucha na akvatické i terestrické ekosystémy prostřednictvím obnovy přirozeného vodního režimu krajiny.

Tematické pilíře koncepce

  1. Vytvoření informační platformy o suchu a nedostatku vody

Prvním krokem při zvládání rizika sucha a nedostatku vody je vytvoření společné informační platformy pro monitoring sucha a stavu vodních zdrojů. Opatření navržená v rámci tematického pilíře směřují k naplnění prvního strategického cíle a zajišťují srozumitelné informace o aktuálním stavu sucha a vodních zdrojů včetně očekávaného vývoje, aby bylo možné včas zahájit přijímání potřebných operativních opatření v souvislosti s probíhající nepříznivou hydrologickou situací. První pilíř zahrnuje opatření na doplnění a úpravu monitorovacích sítí Českého hydrometeorologického ústavu, vytvoření propojeného předpovědního a varovného informačního systému na sucho, opatření na operativní optimalizaci odběrů vody v období sucha a další.

  1. Posilování odolnosti a rozvoj vodních zdrojů

Druhý tematický pilíř je zaměřen na posilování odolnosti a rozvoje vodních zdrojů. Představuje reakci na pozorované nepříznivé trendy v množství a jakosti dostupných vodních zdrojů a rovněž na nepříznivé dopady změny klimatu. Do této skupiny opatření primárně spadají opatření na ochranu množství a jakosti dostupných vodních zdrojů, opatření na stávající vodárenské infrastruktuře a strategické aktivity zaměřené na přípravu a realizaci nových vodních zdrojů pomocí nových víceúčelových nádrží, umělé infiltrace povrchových vod do vod podzemních a další. Do tohoto pilíře byla zařazena rovněž opatření na rozvoj zemědělské závlahy a opatření na zlepšení požární ochrany.

  1. Zemědělství jako nástroj ochrany množství a jakosti vody a ochrany půdy

Třetí tematický pilíř směřuje k udržení rovnováhy mezi dostupnými vodními zdroji a požadavky na vodu v zemědělství a lesnictví. Opatření navržená v rámci tohoto pilíře představují reakci na zhoršující se vláhovou bilanci, klesající retenční a infiltrační schopnosti zemědělské půdy, nepříznivé dopady vodní eroze, znečištění vody látkami na výživu a ochranu rostlin a zhoršení stavu lesních porostů v souvislosti s probíhající klimatickou změnou. Cílem opatření navržených v rámci tohoto tematického pilíře je snížení následků sucha v zemědělství. Navržená opatření zahrnují optimalizaci monitoringu stavu zemědělské půdy, opatření na zvyšování množství organické hmoty v půdě, opatření na zvýšení protierozní ochrany půdy, opatření na zlepšení ochrany jakosti vody před znečištěním z prostředků na ochranu a výživu rostlin a další.

  1. Obnova přirozeného vodního režimu krajiny

Čtvrtý tematický pilíř zahrnuje veškeré aktivity k nápravě nepříznivých důsledků systematického odvodnění krajiny a zásahů člověka do sítě vodních toků. Cílem opatření přijatých v souladu s touto prioritou je zvýšení retence vody v krajině a zvyšování odolnosti vodních ekosystémů vůči hydrologickým extrémům. Patří sem především opatření na obnovu přirozených funkcí vodních toků a niv, obnova mokřadů v krajině a opatření na lesní půdě.

  1. Podpora principů zodpovědného hospodaření s vodou napříč sektory

Pátý tematický pilíř je zaměřen na úsporné využívání vody, možnosti její recyklace a snižování míry znečištění vody, která se navrací do přirozeného prostředí. V této oblasti je k dispozici řada nových technologií, které zatím nejsou v praxi uplatňovány a mohou výrazně přispět ke snižování následků sucha a nedostatku vody na společnost, hospodářství a na životní prostředí.

Hrdinka-8
Obr. 8. Tematické pilíře koncepce na ochranu před následky sucha a nedostatku vody – pět úrovní, na kterých je třeba zahájit nebo zintenzivnit činnosti spojené s přijímáním nezbytných opatření
Fig. 8. Five spheres of interest in the Policy of Protection from Impacts of Drought and Water Scarcity where the measures have to be implemented

Implementace opatření koncepce

Pro úspěšnou implementaci navrhovaných opatření je naprosto klíčová účinná spolupráce resortů Ministerstva zemědělství a Ministerstva životního prostředí od úrovně nejvyšších orgánů státní správy až po nejnižší úroveň místně příslušných institucí veřejné správy, správy povodí a ochrany přírody a krajiny. K zajištění realizace navrhovaných opatření bude třeba přikročit k úpravám stávající legislativy a bude třeba navrhnout způsoby udržitelného financování veškerých aktivit spojených s realizací opatření. Pro posílení procesu implementace opatření v praxi bude třeba nastavit podmínky a podpory u jednotlivých opatření tak, aby byly dostatečně ekonomicky motivační. Klíčovým procesem při zavádění opatření do praxe je osvěta a vzdělávání veřejnosti. Změny ve stávající legislativě by měly směřovat k vypracování nové hlavy vodního zákona zaměřené na prevenci a operativní zvládání sucha a nedostatku vody. Dále bude třeba přistoupit k revizi způsobu financování státních podniků Povodí a správy povodí a k vyrovnání plateb za odebrané množství podzemních a povrchových vod. Předmětem novelizace vodního zákona a souvisejících předpisů by měla být rovněž problematika ochranných pásem vodních zdrojů, hospodaření se srážkovou vodou a odpadní vodou. Koncepce též obsahuje potřebu dokončení tzv. protierozní vyhlášky a nařízení vlády o způsobu a kritériích stanovení minimálního zůstatkového průtoku ve vodních tocích.

Závěr

Ze stávajícího vývoje meteorologické a hydrologické situace vyplývá, že období let 2014 až 2017 se zapisuje do statistik jako jedno z nejvýznamnějších období sucha. Rovněž se jeví jako pravděpodobné, že se nejedná pouze o náhodný výkyv počasí, ale že s podobným charakterem klimatu se musíme naučit žít. Aktuální nepříznivou hydrologickou situaci je třeba vnímat i jako mimořádnou příležitost nastartovat procesy nutné pro zajištění odolnosti České republiky vůči následkům sucha a nedostatku vody.

Tyto procesy musí probíhat na několika úrovních najednou a je třeba do nich zapojit co nejširší spektrum zainteresovaných skupin. Je třeba urychlit a zefektivnit realizaci těch opatření, která působí především preventivně a lze je přijmout v co nejkratším časovém horizontu a v co největším plošném měřítku. Jedná se především o opatření na zemědělské půdě, opatření na zadržování vody v krajině a opatření na snižování spotřeby vody. Dále je třeba se zaměřit na klíčová opatření, která povedou k nastavení procesů pro operativní řešení sucha a nedostatku vody. To je oblast, která zahrnuje přípravu nové hlavy vodního zákona a přípravu plánů pro zvládání sucha. Současně s těmito procesy musí probíhat příprava složitějších strategických opatření, která mají potenciál razantně snížit zranitelnost území vůči nedostatku vody – do této skupiny patří opatření na stávající vodárenské a vodohospodářské infrastruktuře včetně zajištění nových nebo alternativních zdrojů vody. Zvláštní pozornost je třeba věnovat systematickému vzdělávání obyvatelstva a osvětě. Do budoucna je třeba věnovat pozornost bilanci vody v jednotlivých částech hydrologického cyklu včetně vodní páry v atmosféře. Ukazuje se, že pro efektivní adaptaci na nové klimatické poměry bude klíčové najít účinná opatření směřující ke stabilizaci cyklů energie a vody.

Poděkování

Na tomto místě je třeba poděkovat všem členům meziresortní komise VODA-SUCHO a další odborníkům z výzkumných organizací a komerční sféry, kteří svými příspěvky do diskuse, konzultacemi a řadou podkladových materiálů přispěli k vypracování společného koncepčního dokumentu a k vytvoření společného konsensu v oblasti ochrany před následky sucha. Vypracování společného koncepčního dokumentu a k vytvoření společného konsensu v oblasti ochrany před následky sucha. Vypracování koncepce bylo finančně podpořeno Ministerstvem životního prostředí ČR.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

V rámci řešení dílčího úkolu Zhodnocení dopadů sucha v útvarech povrchových vod na vodní a vodu vázané organismy projektu zahrnující činnosti k podpoře výkonu státní správy v problematice sucho v roce 2016 byla zpracována zejména rešeršní analýza potenciálního vlivu sucha na jednotlivé složky a ukazatele hodnocení stavu vodních útvarů jako prostředku pro hodnocení kvality vodních ekosystémů ve smyslu směrnice 2000/60/ES [1], rešerše možných opatření pro eliminaci negativních vlivů sucha na vodní ekosystémy, návrh stupňů ohrožení suchem pro jednotlivá území Natura 2000 s vazbou na vodu, analýza druhových vlastností pro vybrané skupiny vodních organismů ve vztahu k rizikům spojeným s výskytem sucha a shrnutí možných dopadů vodních nádrží na zajištění ochrany vodních a na vodu vázaných ekosystémů.

Úvod

Suchem mohou být ovlivněny všechny typy vod a s nimi i druhy na vodu vázaných organismů včetně některých terestrických druhů rostlin a živočichů (např. obojživelníci, ptáci, savci), které jsou s vodou úzce spjaty – ať už habitatově, reprodukčně, či potravně [2].

Při vysychání toků či biotopů stojatých vod dochází ke snižování výšky vodního sloupce v recipientu a může docházet až k úplné ztrátě povrchové vody. To může mít na vodní ekosystém přímé i nepřímé vlivy [3]. Přímé vlivy spočívají ve ztrátě vody, ztrátě habitatů pro vodní organismy a v přerušení povrchového propojení se sousedními vodními biotopy. Nepřímé vlivy představuje zhoršení kvality vody, změna potravních zdrojů a změna intenzity a struktury mezidruhových interakcí.

Durcak-1
Obr. 1. Reofilní druhy ryb nejsou schopny dlouhodobě přežívat nepříznivé podmínky v izolovaných tůních; potok Kameničná (fotografie: M. Straka, 13. 8. 2015)
Fig. 1. The fish reofilic species are unable to survive the long-term adverse conditions in isolated pools; Kameničná stream (photo: M. Straka, 13. 8. 2015)

Při vysychání dochází ke změnám podmínek ve vodním prostředí, které mohou postupně vést až ke stavu, kdy se pro vodní organismy stává neobyvatelným. Na účinky sucha reagují dvěma nezávislými způsoby – resistencí a resiliencí. Resistencí je myšlena schopnost odolávat nepříznivým podmínkám např. ve formě semen, spor, odolných vajíček apod. Resiliencí pak schopnost vrátit se na daný biotop po zlepšení nevyhovujících podmínek. Většina vodních organismů jako reakci na sucho využívá kombinaci obou těchto schopností [4]. Při přetrvávajícím suchu dochází k oslabování významu resistence a resilience se stává stále více důležitou.

Výsledky řešení

Hlavní výstupy řešení dílčího úkolu:

  • Hodnocení stavu vodních útvarů podle vybraných biologických složek – pro analýzu vlivu sucha v roce 2015 na ekologický stav vodních útvarů na území celé České republiky byl použit datový soubor 3 889 vzorků fytobentosu (rok odběru 2007–2015), 426 výsledků sledování makrofyt (2007–2015) a 4 844 vzorků makrozoobentosu (2007–2016).
  •  

  • Návrh stupňů ohrožení suchem pro jednotlivá území Natura 2000s vazbou na vodu – byl proveden návrh stupňů relativního ohrožení hydrologickým suchem pro jednotlivá území Natura 2000 s vazbou na vodu se zohledněním životních nároků pro jednotlivé druhy živočichů, k jejichž ochraně byly vymezeny, typů lokalit, kde se tito živočichové v rámci chráněného území vyskytují, a zohledněním regionalizace rizika vysychání drobných vodních toků na území České republiky.
  •  

  • Analýza rizik spojených s výskytem sucha pro vybrané skupiny vodních organismů – analýza byla zaměřena na druhové vlastnosti taxonů makrozoobentosu a makrofyt se zvláštním zřetelem na druhy uvedené v červeném seznamu [5, 6] a druhy zvláště chráněné podle vyhlášky č. 395/1992 Sb. a představuje ukázku možného přístupu k hodnocení citlivosti druhů vůči vysychání. Dále byla zpracována analýza druhových vlastností zvláště chráněných druhů mihulí a ryb.
  •  

  • Vliv sucha na jednotlivé složky a ukazatele hodnocení stavu vodních útvarů jako prostředku pro hodnocení kvality vodních ekosystémů ve smyslu směrnice 2000/60/ES – rešerše byla orientována na popis potenciálních vlivů sucha na jednotlivé biologické složky podle směrnice 2000/60/ES, popis vlivu sucha na změny habitatové diverzity v tekoucích vodách, popis vlivu změn vybraných parametrů (teplota vody, nasycení kyslíkem, pH a konduktivity, průtok) na vodní organismy a popis potenciálních vlivů hydrologického sucha na chemické a fyzikálně-chemické složky podporující biologické složky.
  •  

  • Možné dopady vodních nádrží na zajištění ochrany ekosystémů tekoucích vod – rešerše byla zaměřena na vlivy vodních nádrží na jakost vody v tocích, hydromorfologické charakteristiky vodních toků a na biologická společenstva v tocích včetně shrnutí hlavních možných dopadů na makrozoobentos, ryby a akvatickou flóru.
  •  

  • Seznam vybraných přírodě blízkých opatření pro zadržení vody v krajině a jejich vliv na ekologický stav – byl zpracován přehled vybraných typů opatření pro eliminaci negativních vlivů sucha na vodní ekosystémy včetně expertního posouzení jejich vlivu na ekologický stav.

 

Shrnutí závěrů a doporučení

Vlivem vysychání dochází k postupným změnám fyzikálně-chemických a chemických parametrů vody, které se následně mohou projevit i na oživení vod. Vlivem zmenšujícího se celkového objemu vody dochází ke zvyšování koncentrací některých látek (např. amoniakálního dusíku, rozpuštěných organických látek, solí atd.), naopak koncentrace rozpuštěného kyslíku ve vodě klesá (při mimořádné fotosyntetické aktivitě řasových nárostů může během dne docházet k dočasnému zvyšování). Dochází k úbytku dostupných habitatů a k prostorové izolaci refugií.

Ve stojatých vodách, obzvláště v mělčích nádržích, často dochází k rozvoji vodního květu. K rozvoji vodního květu nemusí dojít v případě, pokud je nádrž dotována vodou nezatíženou živinami a pokud nemá vnitřní zdroje živin v sedimentu. Z hlediska vztahu fytoplankton-makrofyta může být sucho spouštěčem změny alternativního stabilního stavu v mělkých nádržích směrem k dominanci fytoplanktonu i obráceně směrem k dominanci makrofyt. Většina taxonů makrozoobentosu stojatých vod je schopna relativně dobře se vypořádat s důsledky období sucha, někteří zástupci dokonce vyžadují alespoň krátkodobé vyschnutí pro dokončení svého vývoje, to se však týká zejména taxonů obývajících periodické tůně. Zvýšení teploty a snížení obsahu kyslíku ve vodě se negativně projevuje na rybích populacích (obr. 1). Tento negativní vliv se nejvíce projevuje na mělkých uměle vytvořených (habitatově jednotvárných) produkčních vodách.

Durcak-2
Obr. 2. Vyschlé koryto potoku Luha u Vlčí skály; Moravský kras (fotografie: D. Němejcová, 29. 7. 2015)
Fig. 2. The dry riverbed of Luha stream; Moravský kras (photo: D. Němejcová, 29. 7. 2015)

V tekoucích vodách dochází při vyschnutí (obr. 2) k vymizení nárostů biofilmů a řas, ale po znovuzaplavení dochází velice rychle k jejich obnově. Jednotlivé druhy makrozoobentosu jsou k vysychání různě citlivé, z vodního hmyzu jsou obecně považovány za citlivější zástupci jepic, pošvatek a chrostíků, zatímco zástupci brouků nebo ploštic patří mezi relativně odolné skupiny. Pro vodní živočichy, zejména pro ryby a permanentní složku makrozooobentosu v tekoucích vodách je mimořádně důležitá migrační prostupnost, která umožňuje alespoň části populace nalézt refugia, ve kterých mohou přežít nepříznivé období (např. zbytkové tůně – viz obr. 3).

 Durcak-3

Obr. 3. Zbytkové tůně; potok Luha u Vlčí skály, Moravský kras (fotografie: D. Němejcová, 29. 7. 2015)
Fig. 3. Residual pools; Luha stream near Vlčí skála, Moravský kras (photo: D. Němejcová, 29. 7. 2015)

Přítomnost refugií je klíčovým parametrem pro resistenci a resilienci bioty téměř ve všech typech prostředí. Ta je ve stojatých i tekoucích vodách zajištěna především dostatečně hustou mozaikou biotopů a pestrou morfologií, tj. střídání peřejí a tůní, přirozený sedimentačně-erozní režim s prostupností do hlubších vrstev dna (hyporeálu), přirozený vegetační kryt tvořící stín a úkryty. Úbytek přirozených stanovišť, stejně jako nepřirozená morfologie břehů a dna tekoucích i stojatých vod výrazně zvyšuje citlivost ekosystému vůči vysychání.

Z tohoto hlediska jsou pro stabilitu ekosystému v oblastech, které bývají postiženy suchem, důležitá revitalizační opatření zaměřená na zlepšení hydromorfologického stavu vodních toků včetně nivy. Zlepšení hydromorfologického stavu antropogenně ovlivněných vodních toků je možné dosáhnout zejména přírodě blízkou úpravou koryta a břehů, vytvářením refugií a odstraněním migračních bariér, zejména příčných překážek typu jezů a hrází. Nanejvýš vhodné je využití renaturačních procesů (např. změna koryta následkem povodní po povodňovém průtoku). Součástí revitalizace/renaturace koryta toků musí být i blízké okolí (příbřežní zóna, niva). Přirozená stromová, popř. keřová, vegetace stíní volnou vodní hladinu a podporuje vytváření příznivějšího mikroklima a tlumí denní teplotní extrémy.

Jedním z řady navrhovaných adaptačních opatření na omezení negativních dopadů sucha je často i výstavba a obnova vodních nádrží, zejména malých vodních nádrží. Umělé vodní nádrže jsou považovány za jeden z nejvýznamnějších negativních typů lidského ovlivnění fluviálních systémů. Mimo zásadní změny vlastního zaplaveného území, kde zanikají původní biotopy a vznikají biotopy s lenitickým charakterem (stojaté vody), ovlivňují nádrže závažně i úseky toků pod zátopou a do určité míry i nad ní.

Nádrže významně fragmentují říční systémy – přerušují poproudový transport vody a sedimentů, čímž z hlediska geomorfologického indukují početné odezvy včetně agradace a siltace nad hrází a ovlivnění průtoků pod hrází. To je provázeno změnou charakteru dna, průtokového režimu a degradací toku pod hrází. Nádrže také mění teplotní a živinový režim v toku. V toku vznikají bariéry (hráz, zátopa), které organismy většinou nemohou překonat. Uvedenými vlivy a vlivy souvisejícími se závažně mění podmínky pro veškerou biotu v toku. Dochází ke změnám biologické diverzity, mění se druhové složení, namísto citlivějších druhů (specialistů) nastupují druhy odolnější (generalisté, včetně druhů nepůvodních). Změny v taxonomickém složení jsou příčinou změn funkčních. Nejnápadněji se změny projevují na vodních bezobratlých, což je skupina nejlépe indikující změny v tekoucích vodách a která není, na rozdíl od ryb, cíleně člověkem ovlivňována.

Změny ve složení bioty vyvolané působením nádrží nejsou významné jen z hlediska ochrany přírody, ale – a to zejména – z hlediska odolnosti ekosystémů k jejich narušování a tedy i snížení poskytovaných ekosystémových služeb. Význam těchto služeb je aktuálně doceňován v důsledku projevů globální klimatické změny. Ekosystémové služby mohou být poskytovány tzv. zdravými toky, tedy těmi, jejichž stav je přirozený nebo přirozenému blízký. Degradované ekosystémy poskytují tyto služby omezeně nebo vůbec. Vyšší podíl malých vodních nádrží v povodí má také za následek zvýšené riziko vysychání drobných vodních toků se všemi důsledky pro biotu. Výstavba a obnova malých nádrží na tocích (zejména rybochovných) by neměla být, a to z hlediska jejich negativního vlivu na biologické složky ekologického stavu, podporovaným opatřením v boji proti suchu.

V rámci projektu BIOSUCHO (TA02020395) [7] byla vytvořena Metodika retrospektivní bioindikace vyschnutí toku, která umožňuje zpětně indikovat epizody vyschnutí toků na základě analýzy taxonomického a funkčního složení vzorků makrozoobentosu (vodní bezobratlí). Metodika by mohla být využita pro hodnocení úspěšnosti opatření směřujících k omezení negativních dopadů sucha na vodní toky.

Na základě analýzy dat a získaných znalostí v rámci projektu BIOSUCHO bylo zjištěno, že vyschnutí toku, tj. přerušení kontinuity vodní hladiny, může vyvolat při následném hodnocení ekologického stavu vodního útvaru na reprezentativním profilu pokles hodnoty ekologického kvalitativního poměru multimetrického indexu (EQR MMI) makrozoobentosu a způsobit i nepříznivý posun v klasifikaci ekologického stavu.

Závislost výsledků hodnot EQR MMI makrozoobentosu a hodnot diskriminačního skóre indexu BIOSUCHO je patrná z obr. 4 – čím větší je pravděpodobnost výskytu sucha na lokalitě, tím nižší je hodnota EQR MMI.

V oblastech s rizikem vysychání toků (tyto oblasti je možné identifikovat na základě Mapy rizika vysychání drobných vodních toků [7]) navrhujeme využívat výpočet indexu BIOSUCHO podle metodiky retrospektivní bioindikace vyschnutí toku, jako doplňkové k hodnocení ekologického stavu. Pokud bude tok podle vzorku vyhodnocen, že byl ohrožen vyschnutím anebo vyschl, bylo by vhodné toto uvést do výsledků hodnocení dat a správce povodí tak získá informaci o dalším případném riziku nedosažení dobrého ekologického stavu.

Z výše uvedených důvodů doporučujeme pro zvládání sucha v maximální míře využít:

  • plošných opatření vedoucí k vyšší retenci vody v povodích (změny hospodaření na zemědělských a lesnických plochách, obnova mokřadů a pramenišť atd.) a současně
  • opatření vedoucí k vyšší prostupnosti a diverzitě vodního prostředí (revitalizace a renaturace vodních toků, odstraňování příčných překážek v toku či obnova laterálních vodních biotopů, tedy poříčních tůní, mokřadů, podmáčených ploch či pramenných oblastí).

Nejistoty stávající úrovně řešení

Dopady sucha v útvarech povrchových vod na vodní a vodu vázané organismy nebyly na území České republiky nijak intenzivně studovány a ve středoevropském prostoru existuje pouze omezené množství prací zabývajících se systematicky touto tematikou.

Obecné vlivy dopadů sucha na vodní organismy, na hydromorfologii a fyzikálně-chemické a chemické parametry vodních ekosystémů jsou rámcově známé a jsou zdokumentovány a publikovány. Konkrétní datové zdroje k dopadům sucha jsou však těžko dostupné a mají mnoho různých omezení. Důležitými zdroji informací získaných na území České republiky jsou především data z Programu monitoringu povrchových vod, data z mimořádného monitoringu v suchém roce 2015 státního podniku Povodí Vltavy a výsledky projektu BIOSUCHO (TA02020395).

Data z Programu monitoringu povrchových vod umožňují nahlédnutí na vývoj ekologického stavu vodních útvarů v suchých letech, ale je třeba vytvořit dostatečný časový a finanční prostor, který umožní detailní statistickou analýzu dat ekologického stavu (biologických složek a jejich podpůrných parametrů).

Z opatření pro eliminaci negativních vlivů sucha na vodní ekosystémy je v literatuře relativně dobře podložen velký význam revitalizací/renaturací vodních toků pro odolnost ekosystému vůči suchu jak v Evropě, tak i na jiných kontinentech (Austrálie, Afrika, Severní Amerika). Vliv revitalizačních a renaturačních opatření pro eliminaci negativních vlivů sucha na biologické složky hodnocení ekologického stavu, zejména kvantifikace pozitivního efektu těchto opatření na biologické složky, dosud na území České republiky běžně zkoumán a hodnocen není. V rámci řešení dílčího úkolu jsme se potýkali s nedostatkem konkrétních naměřených dat, která bychom mohli použít pro podporu rešeršních výstupů. Dostatečně také nejsou dokumentovány samočistící procesy, které v našich tocích (a jejich dně) v období sucha probíhají.

Durcak-4
Obr. 4. Závislost hodnot EQR MMI (v grafu označeno EQR) a hodnot diskriminačního skóre indexu BIOSUCHO (v grafu označeno gradient vysychavosti) v sezoně JARO; hodnota gradientu vysychavosti stoupá s vyšší pravděpodobností výskytu sucha v předchozím období
Fig. 4. The dependence of the EQR MMI values (EQR in the chart) and the BIOSUCHO discriminatory score values (in graph – gradient of desiccation) in the SPRING season; the discriminatory score value raises with higher probability of dry phase occurence in previous period

Negativní vlivy vodních nádrží na ekosystém tekoucích vod jsou popsány v odborné literatuře a jsou dokumentovány. Datových podkladů, které dokumentují vliv jednotlivých typů malých vodních nádrží na biotu tekoucích vod v období sucha, je k dispozici z Programu monitoringu povrchových vod poměrně málo anebo pro některé typy malých vodních nádrží úplně chybí. Výzkum vlivu malých vodních nádrží na vodní a vodu vázané ekosystémy včetně bioty v období sucha by měl být účelově podpořen. Data, která jsou již k dispozici, by měla být podrobena detailní analýze s ohledem na biotu a na procesy v toku probíhající.

Plošná opatření na zemědělské či lesnické půdě a jejich význam pro vodní faunu a flóru lze hodnotit většinou jen odborným odhadem, protože na území České republiky chybí konkrétní zkušenosti s jejich vlivem. Monitorovací profily Programu monitoringu povrchových vod se v dostatečné blízkosti plošných opatření na zemědělské či lesnické půdě nevyskytují, anebo na nich nejsou monitorovány biologické složky, proto nejsou k dispozici relevantní data. I v tomto případě doporučujeme formou účelové podpory podpořit komplexní monitoring bioty, kvality vod, a to včetně režimu transportu sedimentů a hydrologických parametrů před realizací plošných opatření a v určitých intervalech po jejich realizaci (1 rok, 3–5 a 10 let).

Potřeba dalšího výzkumu vlivu sucha na vodní a vodu vázané ekosystémy je z výše uvedeného zřejmá. Je třeba lépe pochopit dopady sucha a následné procesy v suchem postiženém toku a jeho povodí (typy bariér, způsoby rekolonizace, predace, samočištění, fyziologické změny aj.).

Závěr

Přirozené ekosystémy disponující dostatkem různorodých habitatů a dostatečnou prostupností pro migrující organismy se dokáží vyrovnávat s případnými epizodami sucha lépe než člověkem řízené umělé systémy. Zároveň mají přirozené či přírodě blízké plochy vyšší schopnost zadržovat vodu, kterou v obdobích s nedostatečnými srážkami dotují okolní krajinu a vodní toky. Výstavba technických opatření jde často proti těmto principům a tato opatření znesnadňují vodním ekosystémům a jejich obyvatelům přirozenou obnovu a snižují schopnost čelit suchým obdobím.

Poděkování

Příspěvek vznikl v rámci úkolů řešených pro Ministerstvo životního prostředí České republiky.

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

Souhrn

Téma uplatňování převodů vody ve vodním hospodářství se stává opět aktuální v souvislosti s přípravou opatření na ochranu před následky sucha a nedostatku vody. Vyvstává však rovněž řada otázek, na které by bylo dobré znát odpověď ještě před tím, než se s realizací nových převodů vody začne. Na první z otázek odpovídal prof. Broža v předcházejícím vydání časopisu VTEI – Mají převody vody potenciál přispět k operativnímu řešení sucha a nedostatku vody? Jeho odpověď zní: bez akumulačního prostoru pravděpodobně ne, ve spojení s nádrží však zvyšují „hydrologický“ potenciál povodí dané vodní nádrže [1]. Tento příspěvek do diskuse se zabývá následujícími otázkami: Jaká jsou potenciální environmentální rizika spojená s propojením dvou povodí? Jak je to s převody vody v souvislosti s cíli ochrany vod v souladu s Rámcovou směrnicí o vodě?

Úvod

V souvislosti s významným hydrologickým suchem v roce 2015 a rovněž v souvislosti s plněním úkolů vzešlých z usnesení vlády č. 620 z roku 2015 připravují podniky Povodí studie proveditelnosti nových převodů vody. Převodem vody rozumíme technickou infrastrukturu, která zajišťuje přivedení vody z místa, kde je jí dostatek, do místa, kde se jí nedostává (ať už dlouhodobě, nebo při hydrologickém suchu), nebo odvedení části povodňového odtoku do toku nebo nádrže, kde neškodí. Může se jednat o umělé vodní toky, kdy se převádí voda v říční síti (označované rovněž jako kanály, stoky, přivaděče aj.), převod může mít rovněž podobu trubního propojení – zpravidla v rámci vodárenských systémů [2]. Převod vody může probíhat nejen z toku do toku, ale rovněž s uplatněním nádrže na jedné, na druhé nebo na obou stranách.

Budování převodů vody má na území ČR bohatou historii a souviselo s rozvojem klíčových hospodářských činností dané doby. Význam převodů vody pro operativní zvládání nedostatku vody během málovodné epizody je však diskutabilní, neboť sucho svým plošným působením zpravidla povede k poklesu disponibilního průtoku nejen v deficitní oblasti, ale rovněž i v oblasti zdrojové [1]. S realizací převodů vody je spojena řada environmentálních rizik (viz box 1). Voda je zpravidla odebírána z oblastí, které jsou přirozeně na vodu bohaté a ekologicky cenné nebo mohou být převodem vody ochuzeny oblasti níže po toku, jejichž společenstva byla vázána na původní na vodu bohatý hydrologický režim [3]. Vzhledem k prohlubujícím se problémům s nedostatkem vody v některých povodích však budou mít opatření tohoto typu svá opodstatnění, především z důvodů posílení hydrologického potenciálu povodí vodní nádrže s nedostatečnou zabezpečeností vodohospodářských účelů. Nový převod vody tak může přispět k výraznému snížení zranitelnosti řešeného území (včetně vodních toků) vůči dlouhodobému suchu a nedostatku vody.

Potenciální environmentální dopady převodů vody

Otázkou potenciálních environmentálních dopadů převodů vody se zabývala studie realizovaná v rámci podpory výkonu státní správy v souvislosti s přípravou Koncepce na ochranu před následky sucha na území ČR. Cílem studie bylo na základě literární rešerše popsat potenciální environmentální dopady převodů vody a navrhnout metodiku posuzování záměru nového převodu vody na ekologický stav (potenciál) dotčených útvarů povrchových vod. Na základě rešerše literatury, která by odpovídala podmínkám a rozměrům převodů vody v ČR, a na základě konzultace napříč výzkumnými odbory VÚV TGM, v. v. i., byla identifikována rizika uvedená v boxu 1.

Nové převody vody ve vztahu k dosahování cílů ochrany vod

Nové převody vody představují významný antropogenní vliv spojený s novou trvalou změnou fyzikálních poměrů v obou dotčených vodních útvarech. Z hlediska dosahování cílů ochrany vod v souladu s Rámcovou směrnicí o vodní politice 2000/60/EK bude pro realizaci nových převodů vody nutné posoudit jejich potenciální vliv na stav dotčených vodních útvarů. V případě, že hrozí zhoršení jejich ekologického stavu (u umělých vodních útvarů hovoříme o potenciálu), je třeba posoudit, zda bude možné uplatnění výjimky z těchto cílů podle § 23a odstavce 7 zákona č. 254/2001 Sb., o vodách (dále jen vodní zákon). Výjimku je možno udělit v případě, že jsou splněny podmínky stanovené v § 23a odstavci 8 vodního zákona. První podmínkou je odůvodnění projektu – musí se jednat o nadřazený veřejný zájem, nebo musí být přínosy pro životní prostředí a společnost při dosahování cílů ochrany vod převáženy přínosy nových změn pro lidské zdraví, udržení ochrany obyvatel nebo udržitelný rozvoj. Druhou podmínkou je, že prospěšné cíle, které z těchto změn nebo úprav vodního útvaru vyplývají, nelze dosáhnout jinými prostředky (nebo jinde), jež by byly z hlediska životního prostředí významně lepší. Třetí podmínkou je, že musí být navržena zmírňující opatření, která eliminují nepříznivé dopady projektu na ekologický stav (potenciál) dotčených vodních útvarů. Záměry, na které se vztahuje výjimka z dosahování environmentálních cílů, musí být uvedeny a zdůvodněny v plánu povodí.

Převody vody představují záměry, na které se v závislosti na parametrech stavby mohou vztahovat požadavky zákona č. 100/2001 Sb., o posuzování vlivů na životní prostředí (dále EIA). Zatím nebylo dosaženo jednoznačného konsenzu, zda požadavky na parametry plánované stavby vyplývající z vodního zákona popsané výše budou součástí procesu EIA nebo zda posuzování dopadů záměru na stav vodních útvarů bude řešeno samostatně a proces EIA až následně u záměrů, které pod působnost zákona č. 100/2001 Sb. spadají.

Zmírňující opatření, která by měla snížit dopad převodu vody na stav dotčených vodních útvarů, zahrnují především průběžnou kontrolu zachování minimálního zůstatkového průtoku ve zdrojovém vodním toku, revitalizaci nebo renaturaci zdrojového toku v ovlivněném úseku, aby byla zajištěna dostatečná morfologická členitost s úkryty pro organismy, pokud možno průběžný provoz převodu vody, aby bylo eliminováno významné nepřirozené kolísání hladin v dotčených útvarech, navržení odběrného objektu s ohledem na zachování podélné prostupnosti koryta aj.

Nesladkova-box1
Box 1. Identifikovaná potenciální environmentální rizika spojená s převody vody

Jakost převáděné vody by neměla představovat riziko pro organismy žijící v dotovaném vodním útvaru. Je vhodné zajistit odstranění hrubých nečistot, vyrovnání teploty převáděné vody a okysličení (viz box 2) a další. Vhodně navržená zmírňující opatření mohou eliminovat nutnost uplatnění výjimky z cílů ochrany vod pro daný záměr. Pro zajištění datových podkladů pro studie dopadů záměru na stav dotčených vodních útvarů a na životní prostředí obecně doporučujeme zavedení účelového monitoringu ukazatelů chemických a biologických složek stavu dotčených vodních útvarů a monitoring průtoků v propojovaných profilech již ve fázi předprojektové přípravy.

Požadavek na uplatnění výjimky pro daný záměr uvádí správce povodí ve svém stanovisku správce povodí (podle § 54 odst. 4 vodního zákona). Základní postup pro udělování výjimek z dosažení cílů ochrany vod je popsán v metodickém pokynu Ministerstva zemědělství ČR č. j.: 20380/2016-MZE-15120 k posouzení možnosti vlivu záměru na stav dotčeného vodního útvaru při vydávání povolení, souhlasů a závazných stanovisek vodoprávních úřadů. Na základě ustanovení § 106 odst. 1 vodního zákona je k řízení o udělení výjimky příslušný vodoprávní úřad obecního úřadu obce s rozšířenou působností, vyjma záměrů uvedených v ustanovení § 107 vodního zákona, pro které je k udělení výjimky příslušný krajský úřad. Podrobná metodika pro posuzování dopadů plánovaného opatření na stav vodních útvarů a pro rozhodování o udělení výjimky podle § 23a vodního zákona zatím není k dispozici. V této oblasti teprve podpůrné dokumenty vznikají (a to jak na úrovni Evropské komise, tak na národní úrovni).

Zde je vhodné podotknout, že systematické nadlepšování průtoků v období sucha pro zlepšení hydrologických poměrů vodních útvarů původně neovlivněných vodních toků není vhodným argumentem pro zdůvodňování nových fyzikálních změn na útvarech povrchových vod. V kontextu přípravy opatření pro zvládání sucha a nedostatku vody je dobré vzít v úvahu, že Rámcová směrnice pro vodní politiku umožňuje uplatnění výjimky z dosažení environmentálních cílů v případech, které byly zapříčiněny okolnostmi přírodní povahy nebo vyšší mocí, které jsou výjimečné a které nemohly být rozumně předpovídány, jako v případě extrémních povodní, déletrvajícího sucha nebo v důsledku havárií (článek 4.6 Rámcové směrnice o vodní politice). Na druhou stranu by však institut výjimky neměl sloužit jako všeobecný argument pro neplnění cílů ochrany vod.

Potenciální dopady nových převodů vody na stávající infrastrukturu

Při přípravě záměru na nový převod vody je třeba vzít v úvahu potenciální dopady změny hydrologického režimu na stávající infrastrukturu a povolená nakládání s vodami. Převod vody může představovat pro zdrojový vodní tok významný odběr, který mění hydrologické podmínky v úseku pod odběrným objektem pro převod.

Nesladkova-box2
Box 2. Zmírňující opatření pro snížení nepříznivých dopadů převodů vody

Minimální zůstatkový průtok pod místem převodu musí být stanoven tak, aby byly zohledněny povolené odběry v dotčeném úseku a zároveň aby byly zajištěny požadavky na obecné nakládání s povrchovými vodami a ekologické funkce vodního toku. Změna vodnosti toků nebo změna úrovně hladiny vody v nádržích dotčených převodem může změnit podmínky pro provoz instalovaných vodních elektráren.

U povolených vypouštění odpadních vod je nutno posoudit potenciální dopad na plnění povolených emisních limitů, které jsou na základě tzv. kombinovaného přístupu odvislé od ukazatelů jakosti vody v recipientu. Tyto hodnoty se však mohou v souvislosti se změnou hydrologického režimu změnit.

Nesladkova-1
Obr. 1. Porovnání koncentrací rozpuštěného kyslíku v jednotlivých měsících za období 2010–2015 (v profilu na Ohři pod Nechranicemi v září bylo k dispozici pouze jedno pozorování) (zdroj: ČHMÚ, IS ARROW)

Při hodnocení dopadů plánovaného záměru je třeba vzít v úvahu, zda jsou v dotčených úsecích vodních toků vymezeny oblasti se specifickými požadavky na jakost vody z důvodů ochrany vodních zdrojů. Jedná se o ochranná pásma vodních zdrojů, zranitelné oblasti, povrchové vody využívané ke koupání – tzv. koupací vody – a oblasti zajišťující podporu života ryb – tzv. rybné vody.

Uspořádání práv, povinností a poplatků při převádění vody

Připravované projekty převodů vody zpravidla vedou jednak k zajišťování obecného nakládání s vodami a dále zabezpečují vodu pro další hospodářské využití. Poměrně složitým aspektem budování převodů vody je budoucí uspořádání práv a povinností provozovatele nově vybudovaného systému vůči budoucím odběratelům a vůči životnímu prostředí a nastavení struktury a výše plateb za odebrané množství převáděné vody v případě jejího hospodářského využití. Parametry smluvních uspořádání mezi provozovatelem a odběrateli úzce souvisí s výsledným technickým řešením připravované infrastruktury. Jedná se o načasování, velikost a spolehlivost dodávky vody. Při rozhodování o nastavení těchto parametrů hraje klíčovou roli míra rizika, kterou je budoucí odběratel ochoten akceptovat a jaký charakter bude jeho odběr mít, zda bude odebírat až v okamžiku, kdy jeho vlastní zdroje jsou již vyčerpány a bude tedy požadovat nárazové pokrytí celé své potřeby, nebo zda bude odebírat průběžně menší množství vody i za cenu většího celkového množství převedené vody. Až na základě těchto informací je možno přistoupit k dimenzování stavby a k odhadování investičních a provozních nákladů a následně k ceně převáděné vody. Ve své podstatě se jedná o iterativní proces, kdy je hledáno řešení přijatelné pro všechny smluvní strany. Obecně platí, že čím větší je ochota odběratele nést riziko, tím nižší jsou náklady na stavbu a provoz infrastruktury a naopak [4]. Nastavení smluvních požadavků a parametrů infrastruktury je možno optimalizovat s využitím modelu vodohospodářské soustavy pro proměnné hydrologické podmínky.

Převod vody z nádrže Nechranice do povodí Rakovnického potoka

Z připravovaných záměrů na výstavbu převodů vody je dále diskutován záměr na výstavbu převodu vody z nádrže Nechranice do povodí vodních toků Blšanka, Liboc, Rakovnický potok, Hasina a Smolenský potok. Jedná se o region, který je dlouhodobě zranitelný vůči suchu a nedostatku vody zejména pro zemědělství. Pro daný záměr byla v roce 2016 vypracována studie proveditelnosti [5].

Nesladkova-2
Obr. 2. Porovnání teplotního režimu ve zdrojovém a v dotovaných útvarech povrchových vod za období 2010–2015 (zdroj: ČHMÚ, IS ARROW)

Záměrem převodu vody je zajistit dostatečný průtok v dotovaných tocích pro obecné nakládání s vodami a pro zemědělskou závlahu. Vzhledem k rozdílnému kyslíkovému a teplotnímu režimu v plánovaném odběrném profilu pod nádrží Nechranice a v dotovaných vodních tocích (viz obr. 12) však bude nutné převáděnou vodu vypouštět do stávajících nebo za tímto účelem nově zrealizovaných nádrží. Studie proveditelnosti navrhuje zaústění přivaděče do nádrže Vidhostice na Mlýneckém potoce (zásobní prostor 861 tis. m3), který je levostranným přítokem Blšanky, a v povodí Rakovnického potoka je uvažováno variantně buď se zaústěním převodu do Velkého Jesenického rybníka (zásobní prostor 606 tis. m3), nebo do nově připravované nádrže Senomaty (zásobní prostor nádrže 539 tis. m3). Stávající návrh parametrů potrubí byl dimenzován na pokrytí nedostatkového průtoku s pravděpodobností překročení 95 % stanoveného z rozdílu průtoků modelovaných pro výhledové období 2071–2100 a součtu minimálního zůstatkového průtoku stanoveného k uzávěrovému profilu dotovaných vodních toků a požadavků na odběry vody pro závlahy chmelnic. Při výpočtech nebylo uvažováno s akumulací vody v nádržích. Takové řešení však vede k neúměrně velké dimenzi potrubí, technologií a následně investičním a provozním nákladům. Potenciální problém by mohla představovat jakost převáděné vody. Jakost vody odebrané z nádrže Nechranice by se následkem stagnace v tlakovém systému mohla výrazně zhoršit, minimálně hrozí kolísání ukazatelů jakosti v souvislosti se změnami průtoku.

Pro další fázi přípravy projektu doporučujeme přehodnocení minimálních zůstatkových průtoků uvažovaných při dimenzování stavby. Tyto hodnoty by měly odpovídat požadavkům a limitům ekosystémů v úsecích ovlivněných nadlepšováním z přivaděče. Návrh by měl počítat s efektivním zapojením akumulace v nádržích v rámci budované vodohospodářské soustavy, aby bylo možné zajistit průběžný provoz systému a operativně řídit jeho provoz. Pro zvýšení využitelnosti převáděné vody pro závlahu by bylo vhodnější řešení s uplatněním většího počtu menších závlahových nádrží (viz obr. 3).

Nesladkova-3
Obr. 3. Malá montovaná závlahová nádrž realizovaná přímo v místě odběru vody pro závlahu (fotografie: Josef Ježek, Chmelařský institut, s. r. o.)

Závěr

Převody vody představují strategické opatření, které má potenciál významně snížit zranitelnost dotovaného území vůči nedostatku vody. Zároveň se však jedná o opatření, které vede k nové trvalé změně fyzikálních poměrů dotčených útvarů povrchových vod, a bude tedy vyžadovat podrobnější posouzení potenciálního vlivu na dosahování cílů ochrany vod v dotčených útvarech, případně splnění podmínek pro získání výjimky z plnění těchto cílů a návrh zmírňujících opatření. S tímto povědomím je třeba přistupovat k zadávání studií proveditelnosti a další projektové dokumentace u tohoto typu opatření. Opatření by mělo být uplatňováno především tam, kde je třeba zajistit dostatečně spolehlivý vodní zdroj pro konkrétní hospodářské využití. Opatření na zajištění stabilního minimálního zůstatkového průtoku pro obecné nakládání s vodami v období sucha by měla mít charakter nikoliv technických infrastrukturních opatření, ale primárně by měla být přijímána opatření v ploše povodí zaměřená na obnovení přirozeného vodního režimu krajiny.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Lékaři s trochou nadsázky tvrdí, že zdravý člověk neexistuje, setkat se lze pouze s pacientem špatně vyšetřeným. Toto tvrzení lze aplikovat i na pitnou a odpadní vodu. Ještě před několika lety oba tyto typy vody splňovaly většinu všech kritérií, které předpokládá dnešní česká i evropská legislativa.

Ilustracni-fotografie-5

Tak je tomu i nyní, protože právní předpisy vycházely z laboratorních postupů, které celou řadu látek neuměly stanovit s dostatečnou citlivostí. Velmi rychlý rozvoj analytických laboratorních metod však nyní odhaluje ve vodách řadu látek, o jejichž existenci ve vodním prostředí jsme neměli tušení. Pro tuto velmi pestrou skupinu látek se začala používat zkratka PCCP (Pharmaceuticals and Personal Care Products). Jedná se např. o léčiva, která se dostávají do odpadních vod z kanalizace. Současné čistírenské technologie jsou často málo účinné, v krajním případě na některé látky vůbec nereagují. V rámci monitoringu projektu AQUARIUS na pilotní lokalitě Horní Beřkovice se pod mechanicko-biologickou čistírnou odpadních vod v letech 2015–2016 systematicky objevoval hydrochlorothiazid, sulfamethoxazol, sulfapyridin, sulfanilamid, karbamazepin, včetně jeho metabolitu carbamazepine-10,11-epoxide [1, 2]. Tyto látky byly registrovány ve velmi nízkých koncentracích řádově v desítkách až stovkách nanogramů na litr (pouze karbamazepin, gabapentin a hydrochlorothiazid byly analyzovány v koncentracích řádově v mikrogramech na litr). Podobné výsledky byly registrovány i na kořenových čistírnách odpadních vod v povodí vodárenské nádrže Želivka [3–5].

Tyto zkušenosti vedly k formulaci projektu Varovný systém pro pražskou vodárenskou soustavu před znečištěním mikropolutanty včetně softwaru pro predikci průtoků a koncentrací PPCP, který je v průběhu let 2017–2018 v rámci projektu Pól růstu I. realizován pracovníky VÚV TGM, v. v. i.

Jeho cílem je na pražských vodárnách Káraný a Želivka kvantifikovat obsahy 46 sledovaných farmak a jejich derivátů od zdroje surové vody až po celý proces výroby. Pro vodárnu v Podolí, která je v současné době v záložním režimu, jsou sledovány pouze časové změny obsahů farmak v surové vodě. Systém monitoringu je postaven na sledování PPCP v měsíčních intervalech na 5 profilech Jizery v prostoru mezi Mladou Boleslaví a Káraným a na 7 měrných profilech přítoků do vodárenské nádrže Želivka. Dále je sledována kvalita vody po čištění v rámci technologie břehové infiltrace a klasické infiltrace pomocí van v Káraném a po aplikaci tradičních čistírenských postupů na Želivce. V období nízkých vodních stavů v letních měsících je frekvence sledování zkrácena na polovinu.

Získaná dvouletá řada dat umožní posoudit časové změny sledovaných farmak v surové vodě, a to v závislosti na průtoku, a dále stanovit efektivitu jejich odstraňování na jednotlivých pražských vodárnách. Jedním z nejvýznamnějších výstupů projektu je na základě poznatků z popsaného monitoringu nastavit mechanismy kontroly farmak v zdrojové povrchové vodě při různých hydrologických situacích. Z předchozích projektů totiž jasně vyplývá zvyšující se koncentrace mikropolutantů v souvislosti se snižujícím se průtokem. Zatímco zdroj PPCP, kterým jsou čistírny odpadních vod, má víceméně konstantní výkon, ředící schopnost vodních toků v letních měsících většinou rychle klesá. Kvalitativní i kvantitativní data monitoringu proto umožní vývoj varovného systému, který je založený na modelování hydrologické bilance a odpovídajících koncentrací farmak.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

Příspěvek představuje přípravnou fázi návrhu obsahu plánu pro zvládání sucha a nedostatku vody v ČR v procesu připomínkování. Plán je základní dokument ochrany před následky sucha. Slouží ke koordinaci činností v daném území v období sucha a nedostatku vody. Jedná se o souhrn popisu území z hlediska vodních zdrojů a systému zásobování vodou, organizačních a technických opatření, potřebných k odvrácení nebo zmírnění škod v oblasti základních lidských potřeb a majetku, hospodářské činnosti a životního prostředí souvisejících s nároky na vodu v období sucha.

Ilustracni-fotografie-4

Úvod

Z usnesení vlády ČR č. 620 ze dne 29. července 2015 k přípravě realizace opatření pro zmírnění negativních dopadů sucha a nedostatku vody vyplynul v souvislosti s přípravou Koncepce ochrany před následky sucha pro území České republiky požadavek přípravy návrhu obsahu plánů, jejichž cílem je koordinace činností v období sucha a nedostatku vody.

Následující text představuje základní východiska pro tvorbu plánu pro zvládání sucha a nedostatku vody v ČR (dále jen plán). Plán by měl sloužit pořizovatelům a zhotovitelům při zadání a přípravě plánu především na úrovni kraje, ale také pro obce s rozšířenou působností.

Základní pojmy

Suchem se rozumí hydrologické sucho jako výkyv hydrologického cyklu, který vzniká zejména v důsledku deficitu srážek a projevuje se poklesem průtoků ve vodních tocích a poklesem stavu podzemních vod.

Stavem sucha se rozumí míra nebezpečí sucha vázaná na směrodatné limity, jimiž jsou zejména průtoky ve vodních tocích, hladiny podzemních vod a stav srážek nebo kritické hodnoty jiného jevu uvedené v příslušném plánu pro zvládání sucha.

Nedostatkem vody se rozumí dočasný stav s potenciálním dopadem na základní lidské potřeby, hospodářskou činnost a životní prostředí, kdy v důsledku sucha požadavky na užívání vod převyšují dostupné zdroje vod, a proto je nezbytné omezovat hospodaření s vodou a přijímat další opatření.

Plán pro zvládání sucha a nedostatku vody je dokument, který je podkladem pro rozhodování komise pro zvládání sucha a nedostatku vody a vodoprávního úřadu o opatřeních ke zvládání sucha a nedostatku vody. Jeho hlavním cílem je návrh opatření k zajištění dostatku vody k pokrytí základních společenských potřeb, minimalizaci negativních dopadů sucha na vodní útvary a minimalizaci dopadů sucha a nedostatku vody na hospodářskou činnost.

Komise pro zvládání sucha (dále jen komise) je orgánem s rozhodovací pravomocí pro přijímání opatření při hrozbě vzniku nedostatku vody podle plánu.

Orgány pro zvládání sucha a nedostatku vody

Orgánem pro zvládání sucha a nedostatku vody je vodoprávní úřad a od jejího svolání do ukončení činnosti komise. Komise rozhoduje podle plánu o opatřeních, a to zejména podle ustanovení § 6 odst. 4, § 59 odst. 4 a § 109 odst. 1. Komise jsou zřizovány na ústřední úrovni, úrovni krajů a fakultativně též na úrovni obcí s rozšířenou působností.

Předsedou komise je hejtman kraje. V komisi je zastoupen vodoprávní úřad, odbor krizového řízení, podniky Povodí, Český hydrometeorologický ústav, Hasičský záchranný sbor, Krajská hygienická stanice, Policie ČR. Poradní hlas mají vodou zásobující organizace, správci vodních toků a významní odběratelé vody.

Pokud dojde k vyhlášení krizového stavu podle zvláštního zákona, je komise součástí orgánu krizového řízení.

Opatření proti nedostatku vody

Opatření proti nedostatku vody lze přibližně rozdělit na opatření přípravná, realizovaná v období mimo sucho nebo při hrozícím nedostatku vody, a na opatření realizovaná v průběhu sucha a nedostatku vody.

  1. Přípravná opatření a opatření při nebezpečí nedostatku vody jsou:
    1. stanovení limitů kategorií sucha,
    2. stanovení limitů pro přijímání opatření při nedostatku vody,
    3. příprava a aktualizace plánu,
    4. vytváření a příprava záložních zdrojů vody,
    5. příprava záložních (mobilních) úpraven vody,
    6. zavádění technologií omezujících spotřebu vody,
    7. zavádění technologií ke zlepšení jakosti vypouštěné vody,
    8. příprava a činnost předpovědní a hlásné služby,
    9. příprava on-line systému monitoringu aktuální spotřeby a požadavků na vodu, organizační a technická příprava,
    10. příprava účastníků ochrany před nedostatkem vody,
    11. upozornění na výskyt sucha,
    12. zahájení informační kampaně,
    13. evidenční a dokumentační práce.
  2. Opatření při nedostatku vody uvedené v chronologickém sledu v závislosti na intenzitě průběhu situace nedostatku vody jsou:
    1. průběh informační kampaně,
    2. omezení obecného nakládání s vodami podle § 6 odst. 4 vodního zákona,
    3. mimořádné manipulace na vodním díle podle § 59 odst. 4 vodního zákona,
    4. využití technologií omezujících spotřebu vody,
    5. omezení odběrů s platným vodoprávním rozhodnutím podle § 109 odst. 4 vodního zákona,
    6. opatření k zajištění náhradního odběru podle § 109 odst. 4 vodního zákona,
    7. dočasné snížení minimálních zůstatkových průtoků,
    8. dočasné snížení minimálních hladin podzemní vody,
    9. dočasné úprava limitů pro jakost vypouštěných odpadních vod (snížení limitů čistíren, jejichž technologie to umožňuje, zvýšení limitů u podniků po vyčerpání ostatních prostředků k omezení spotřeby vody (recirkulace)),
    10. zabezpečení náhradních funkcí a služeb v území zasaženém nedostatkem vody.

Opatření k omezení dopadů sucha na vodárenství, průmysl a zemědělství jsou často v konfliktu s jakostí vody a s cíli ochrany přírody (např. snížení odtoků z nádrží pod minimální zůstatkové průtoky může spolu s vysokými teplotami vést ke zhoršení jakosti vody).

Hodnocení sucha

Velikost, intenzitu a délku trvání sucha z hlediska vodních zdrojů vyhodnocuje Český hydrometeorologický ústav ve spolupráci s podniky Povodí. Vodními zdroji se rozumí povrchové a podzemní vody podle ustanovení vodního zákona1. Český hydrometeorologický ústav provádí hodnocení sucha z hlediska srážek, evapotranspirační bilance, průtoku v tocích, stavu podzemních vod, podniky Povodí hodnotí zásob vody v nádržích. Monitoring a vyhodnocení hydrometeorologických veličin probíhá v týdenním kroku podle schématu na obr. 1.

V případě dosažení silného, resp. mimořádného, sucha v území ORP nebo kraje vydá ČHMÚ upozornění na výskyt sucha v povrchových nebo podzemních vodách územně příslušnému vodoprávnímu úřadu. Výskyt silného sucha odpovídá stupni upozornění bdělost, mimořádné sucho odpovídá stupni upozornění pohotovost. Vydání upozornění na sucho je jedním z impulsů ke svolání komise, dalším je překročení místních směrodatných limitů uvedených v plánu. Vodoprávní úřad po zvážení aktuální situace a výhledu dalšího vývoje plnění požadavků na vodu rozhodne o svolání komise.

Hodnocení nedostatku vody

Vodoprávní úřad v souladu s plánem a ve spolupráci se správcem povodí vyhodnotí, zda na základě ohlášeného stavu sucha nebo překročení místních směrodatných limitů uvedených v plánu vzniká nedostatek vody na celém jeho území či jeho části, a navrhne svolání komise. Svoláním komise vzniká stav nedostatku vody.

Směrodatné limity jsou stanovovány podle schopnosti systému plnit požadavky uživatelů na vodu podle bilance reálného stavu vodních zdrojů v území a požadavků na vodu. Limitem v rámci jednoduchého systému zásobování může být např. stav konkrétního vodního zdroje (průtok, hladina podzemní vody, objem nádrže, …), na druhé straně v rámci vodohospodářské soustavy její schopnost plnit požadavky na vodu především preferovaných uživatelů po stanovenou dobu.

Hierarchie uživatelů při plnění nároků na vodu v období nedostatku vody je navržena podle významu způsobu užití vody pro společnost následovně:

  1. Skupina A – celostátně důležité provozy, vybrané průmyslové podniky (zejména s nepřetržitým provozem) a tepelné elektrárny, prvky kritické infrastruktury;
  2. Skupina B – zásobování obyvatelstva pitnou vodou, významné průmyslové podniky a živočišná zemědělská prvovýroba2;
  3. Skupina C – průmyslové podniky oblastního významu;
  4. Skupina D – ostatní zemědělská prvovýroba;
  5. Skupina E – ostatní užívání vod.

Přijímání opatření, při nichž dochází k omezení práv uživatelů vody s platným vodoprávním rozhodnutím, by mělo odpovídat této hierarchii.

Po vzniku stavu nedostatku vody je zahájena nebo pokračuje informační kampaň (veřejnost, uživatelé), jsou aktualizovány informace o potřebě vody významných uživatelů, zajištěn monitoring množství a jakosti vodních zdrojů, připravována technická a organizační opatření.

V situaci, kdy se sucho projevuje napjatou bilancí při plnění nároků na odběry nebo pro zachování minimálních zůstatkových průtoků nebo minimálních hladin podzemní vody, je podle plánu především omezováno obecné nakládání s vodami, jsou zaváděna opatření především za účelem omezení spotřeby (technologická opatření na straně průmyslových uživatelů) a přerozdělování zásob vody, navrhovány mimořádné manipulace na vodních dílech, omezovány odběry méně významných uživatelů podle hierarchie dané plánem.

Při dalším poklesu vodních zdrojů může docházet k vzniku škod většího rozsahu nebo ohrožení životů a majetku v důsledku nedostatku vody pro zásobování pitnou vodou, zajištění provozu krizové infrastruktury a významných podniků. Podle plánu dále probíhají činnosti za účelem omezení spotřeby vody a přerozdělování zásob vody, dochází k omezování dalších uživatelů v rámci hierarchie, může být umožněno dočasné snížení minimálních zůstatkových průtoků, minimálních hladin podzemní vody nebo dojít k úpravě limitů jakosti vypouštěných odpadních vod.

Obsah plánu

Plán by měl obsahovat následující části: titulní list, úvodní část, věcnou část, organizační část, grafickou část a přílohy.

Plán pořizuje a průběžně aktualizuje pro své území v přenesené působnosti krajský úřad ve spolupráci s příslušnými správci povodí a Českým hydrometeorologickým ústavem. Plán může pořídit pro svůj správní obvod také obecní úřad obce s rozšířenou působností. Plán menších celků musí být v souladu s plánem vyššího stupně, soulad potvrzuje příslušný orgán ochrany před suchem.

Revize základní části se provádí při výrazných změnách s komentářem změn. Revize operativní části se provádí 1× ročně ověřením platnosti všech údajů plánu, zejména s ohledem na personální obsazení a telefonní spojení.

Titulní list

Titulní list by měl obsahovat název plánu, orgány pro zvládání sucha a jejich sídlo, zpracovatele plánu, datum zpracování, schvalující úřad a datum schválení, záznamy (nebo odkaz do textu) o aktualizaci, potvrzení souladu s plánem vyšší úrovně, příslušné související (geograficky, technicky z hlediska zásobování vodou související) orgány pro zvládání sucha.

Úvodní část

Úvodní část by měla obsahovat:

  • pravidla pro aktualizace;
  • použité symboly a zkratky;
  • použité termíny a definice, vysvětlení pojmů (sucho, nedostatek vody, opatření … – citace právních předpisů apod.);
  • orgány pro zvládání sucha a nedostatku vody (citace právních předpisů apod.);
  • popis hodnocení sucha (kdo vyhodnocuje, co, jak, kategorie sucha – formou odkazu…);
  • statut orgánu pro zvládání sucha a nedostatku vody (úvodní ustanovení, činnost orgánu pro zvládání sucha a nedostatku vody, druhy komisí (složení pracovního štábu komise, poradního orgánu komise, skupiny evidenčních a dokumentačních prací), jejich kompetence, jednací řád, spolupráce komise s ostatními orgány, fyzickými a právnickými osobami, zabezpečení činnosti komise, závěrečné ustanovení);
  • jmenné seznamy, adresy a způsob spojení účastníků ochrany před nedostatkem vody a úkoly pro jednotlivé účastníky této ochrany, způsob komunikace.
Vlnas-1
Obr. 1. Schéma monitoringu sucha, jeho vyhodnocení a vydání upozornění na sucho
Fig. 1. Scheme of drought monitoring, evaluation and issue a dry alert

Věcná část

Věcná část by měla obsahovat charakteristiku zájmového území (kraje, obce nebo podniku, dále jen území), druh a rozsah ohrožení, směrodatné limity pro přijímání opatření a další údaje potřebné pro zabezpečení dostatku vody pro zásobování vodou a pro funkci ekosystémů. To znamená především:

Popis řešeného území za běžného stavu:

  • popisné údaje a charakteristiky území – vymezení území, charakteristiky geografické, hydrologické, hydrogeologické, socioekonomické;
  • popis zdrojové části zásobování – zdroje povrchových a podzemních vod včetně rezervních (jejich lokalizace, vydatnost, limity využití), systém vodohospodářských soustav, jejich klíčové prvky, odkazy na manipulační řády vodohospodářských soustav a vodních děl;
  • seznam významných odběratelů podle druhu vody (povrchová, podzemní) a užití vody (pitná, energetika, průmysl, zemědělství, rybářství, ostatní nakládání – využití klasifikace podle OKEČ); nároky odběratelů na vodu podle vodoprávních povolení, běžných nároků, nároků v období sucha, limitních nároků na množství a jakost vody umožňujících zachování funkcí odběratele);
  • rezervní zdroje vody;
  • popis způsobu úpravy a dopravy vody a jeho případná propojenost a zastupitelnost;
  • popis jakosti vody v tocích, seznam hlavních znečišťovatelů, jejich lokalizace a druh znečištění, vymezení za sucha citlivých úseků vodních toků;
  • vyhodnocení proběhlých epizod sucha – jejich příčiny, projevy, postižené území, délka sucha, roční období, dopady na množství povrchové a podzemní vody, dopady na jakost vody, popis přijatých opatření proti nedostatku vody a jejich účinnost;
  • popis pravděpodobných rizik nedostatku vody v území – příčiny, postižení uživatelé vody druhu a užití vody, délka nedostatku vody, roční období, dopad na povrchové a podzemní vody, dopad na jakost vod, možné dopady nedostatku vody na životy a zdraví osob, na funkci kritické infrastruktury, ekonomické dopady, dopady na životní prostředí, na citlivé úseky toků pod zdroji znečištění, mezinárodní dopady.

Popis řešeného území v období sucha a nedostatku vody:

  • seznam účastníků systému ochrany před suchem (jejich povinnosti v operativní části);
  • popis rozhodujících veličin (množství a jakost povrchové a podzemní vody), jejich monitoringu, zodpovědnost za monitoring (kdo provádí, jakým způsobem předává informace, odkazy na zdroje aktuálních informací);
  • kritéria a místní směrodatné limity pro stanovení nedostatku vody;
  • schéma toku informací výstražných informací ČHMÚ, informačních zpráv vodohospodářských dispečinků podniků Povodí,  zpráv zásobujících organizací;
  • postupy a prostředky (technická zařízení) pro snížení následků sucha a nedostatku vody – druh, způsob použití, místo uložení, majitel či správce.

Organizační část

Organizační část by měla obsahovat zejména:

  • systém řešení sucha a nedostatku vody – druhy komisí, jejich složení, kompetence, vazby, jednací řád, způsob komunikace;
  • obecné principy pro (včetně uvedení zodpovědné organizace, popř. osoby):
    • zjištění provozního stavu zdrojových a přepravních systémů (existující poruchy, opravy, omezení),
    • zjištění rozsahu deficitu a dopadů (počet obyvatel, zdravotnictví, sociální služby, bezpečnost, ostatní služby, socioekonomické dopady, životní prostředí),
    • zajištění kontroly situace přímo v terénu,
    • četnější monitoring množství a jakosti vody,
    • prognózy vývoje,
    • priority zásobování,
    • přijatá opatření,
    • realizace opatření,
    • kontrola realizace opatření,
    • modifikace opatření na základě dalšího vývoje situace,
    • doporučené činnosti a opatření při fázích sucha pro jednotlivé účastníky procesu zvládání sucha.
  • kompetence účastníků ochrany před nedostatkem vody;
    • krajský úřad: zajištění činnosti komise, kontrola opatření, předávání informací,
    • vodoprávní úřad: kontrola opatření (omezení odběrů apod.) v povodí týkajících se vodních toků a vodních děl (obecné nakládání s povrchovými vodami, nakládání s vodami v případech nezajišťujících prioritní zásobování vodou) ve spolupráci se správci povodí a správci vodních toků,
    • ČHMÚ: monitoring aktuálního stavu povrchových a podzemních vod, vývoje meteorologické situace, prognóza meteorologická a hydrologická,
    • správci povodí: stav nádrží a prognóza jeho vývoje, kontrola nakládání s vodami, sledování jakosti vod v tocích, monitoring znečišťovatelů vod, realizace opatření, manipulace na vodních dílech,
    • zásobující organizace: návrh a realizace opatření v sítích, náhradní zásobování vodou,
    • správci vodních toků: realizace opatření, spolupráce se správcem povodí, vlastníci vodních děl, manipulace na vodních dílech,
    • Hasičský záchranný sbor: nouzové zásobování (náhradní úprava vody…),
    • Krajská hygienická stanice: hygienický dohled nad kvalitou vody, prevence epidemií v souvislosti se suchem,
  • návaznost na krizové řízení – popis konkrétní situace a kritérií, kdy by došlo k přechodu na krizové řízení.

Grafická část

Grafická část obsahuje zpravidla následující mapy a/nebo schémata:

  • mapa území, sídla komisí;
  • mapa vodohospodářské soustavy;
  • mapa vodovodní sítě;
  • mapa zdrojů a úpraven vody (včetně rezervních);
  • výsledky monitoringu jakosti vod ve zdrojích;
  • mapa významných odběratelů vody;
  • mapa hlavních znečišťovatelů vody.

Přílohy

Přílohou plánu jsou např.:

  • odkazy na plány nižších úrovní, popř. významných uživatelů vody;
  • dokumentační práce, vyhodnocení epizod sucha včetně vzniklých škod, příčin negativně ovlivňujících zvládání nedostatku vody, účinnosti přijatých opatření a návrhy na úpravu přijímaných opatření;
  • související havarijní a krizové plány (popř. odkazy).

Poděkování

Autor děkuje Ing. Petru Březinovi za spolupráci při přípravě struktury návrhu obsahu plánu a dále členům meziresortní skupiny pro přípravu novely vodního zákona za podnětné připomínky.

Poznámky

  1. Zákon č. 254/2001 Sb., o vodách (vodní zákon), a o změně některých zákonů, ve znění pozdějších předpisů.
  2. Zemědělskou prvovýrobou se rozumí chov hospodářských zvířat, pěstování zemědělských plodin, včetně sklizně, výroba mléka, popř. vajec a produkce hospodářských zvířat před porážkou.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Sucho a nedostatek vody je v současné době stále častěji možné vidět v českých médiích. Je tento mediální prostor adekvátní danému problému nebo jde spíše o dramatizování situace?

Sdělovací prostředky reagují především na aktuální situace a vzhledem k vyššímu výskytu extrémních situací, jako jsou epizody sucha, vlny veder, výskyt intenzivních srážek, je jejich komentování přirozeně častějším mediálním tématem. Z pohledu člověka odtrženého od přírody se může množství a frekvence tohoto typu informací zdát skutečně vysoká. Jde o to, že máme velmi vysokou životní úroveň, zajištěný dostatek pitné vody, energie, potravin apod. Situaci odlišně vnímají ti, kteří naše ekosystémy sledují, či jsou na ně pracovně odkázáni. Vodohospodáři, krajináři, botanici, zoologové, lesníci, ale především zemědělci změny v krajině vidí a pociťují je. Nejen krátkodobě trvající extrémy, ale i dlouhodobý vývoj. Vyhodnocení klimatických řad, ale i údajů z oblasti vodní bilance, fenologie, výskytu sucha, trvání vegetačního období, počtu extrémů apod. svědčí o postupných změnách v naší krajině. Na mnoha místech jsou změny velmi rychlé, a to dokonce tak, že např. farmáři během jedné, dvou generací pozorují změnu tradičních vzorců chování zemědělských ekosystémů. Pokud by se v krajině nic nedělo, jak si máme vysvětlit, že dva významné poslední projekty v oblasti vody/sucha v krajině byly iniciovány právě zemědělskou veřejností, konkrétně Agrární komorou ČR, jakožto nejsilnější zemědělskou organizací u nás. Byli to jejich zástupci, kteří nás požádali o vybudování monitorovacího a předpovědního systému zemědělského sucha (www.intersucho.cz) a o posouzení dopadů zvyšujících se hydrometeorologických extrémů na zemědělství (Generel vodního hospodářství krajiny ČR).
 

Rozhovor-1

Jaký vliv má na tuto problematiku změna klimatu?

Jsou dvě zásadní příčiny zvyšujících se problémů s vodu v krajině. První příčina, která vede k nedostatku vody v naší krajině, je její charakter vytvářený velkými půdními bloky a způsob zemědělského hospodaření silně orientovaného na rostlinnou výrobu. Pokud se zaměříme na produkční funkci, asi by se nenašel zemědělec, který by volal po rozdrobení půdních bloků a který by si přál malá políčka. Na druhé straně je tato scelená krajina velmi citlivá na intenzivní srážky a na erozi. Zvláště na svazích se projevuje fakt, že tato krajina neumí zadržet vodu a je tak logicky mnohem náchylnější na sucho. Eroze, ale i utuženost půdy je důsledkem velkých honů. Tento stav vyčerpal své počáteční výhody a je nadále neudržitelný. Nutné je si uvědomit i současný charakter našeho zemědělství, který erozi a utuženosti napomáhá. Ekonomicky nevýhodnou živočišnou výrobu opustila velká část zemědělců, a tím se snížila produkce organických hnojiv a především zastoupení tzv. zlepšujících plodin, jako jsou např. pícniny. Nejsou-li potřeba krmiva, mění se skladba pěstovaných plodin, která se omezila na několik málo komerčně zajímavých rostlin, často pěstovaných na nepotravinářské účely. Omezení střídání plodin a především absence organické hmoty vede k degradaci půdy a snížení schopnosti zemědělské krajiny zadržet vodu.

A co se týče změny klimatu, dovolím si jen pár faktů. Za posledních 150 let se teplota na území ČR zvýšila o cca 1,1 °C a množství srážek zůstává stejné. Vyšší teplota znamená vyšší výpar, a tím je voda více ve formě vodní páry v atmosféře a chybí v půdě. Od teplejšího povrchu se více energie předává do atmosféry. Více energie v atmosféře znamená více hydrometeorologických extrémů. Rovněž platí, že díky silnějšímu zahřátí aktivního povrchu (půdy, vegetace apod.), zvláště v letních měsících, zesilují vzestupné vzdušné proudy, které brání výskytu tzv. zahradnických dešťů, a více se objevují intenzivní srážky, často s erozním či dokonce povodňovým dopadem. Ano, množství srážek zůstává v roční sumě stejné, ale mění se jejich rozložení. Mimochodem, pokud by vás zajímala průměrná roční teplota ČR (průměr 1800–2016 = 7,0 °C), v posledních třiceti letech (1987–2016 = 8,3 °C), resp. poslední tři roky 2014 = 9,4 °C, 2015 = 9,4 °C a 2016 = 8,7 °C. Tyto tři roky patřily k nejteplejším rokům (2014 a 2015 absolutně nejteplejší) od poloviny 18. století. V tomto kontextu lze konstatovat, že nic nenaznačuje, že by se vzestupný teplotní trend měl změnit a začít klesat.
 

Jaké změny lze očekávat na území České republiky v polovině 21. století?

Pro popis dopadů změny klimatu jsme vytvořili veřejnosti určený web www.klimatickazmena.cz, kde si jeho návštěvník může prohlédnout dopady změny klimatu nejen na zemědělství a lesnictví, ale i na výskyt meteorologických extrémů, změnu vodního režimu a dopady na krajinu. Na portálu pracujeme s třemi různými scénáři chování lidstva (nejpravděpodobnější je tzv. RCP 4.5), pěti různými klimatickými modely (střední odhad, spíše vlhčí či spíše sušší charakter klimatu), vše pro tři časové horizonty 2021–2040, 2041–2060 a 2081–2100.

Zajímavé je, že všechny modely se shodují ve zvyšování teploty. Není divu, emise jsou již v atmosféře a pro příštích dvacet let nepomohou žádná opatření. Bude pokračovat zvyšování teploty.
 

Jaké sektory jsou nejohroženější a proč?

Jednoznačně zemědělství a lesnictví. Z pohledu zemědělství, ale i vinařství, ovocnářství či zelinářství rozhoduje o úspěchu daného ročníku výskyt hydrometeorologických extrémů. V teplejších zimách je více kapalných srážek a méně sněhových, voda se neakumuluje ve sněhové pokrývce a více odtéká. Zimní měsíce tvoří období, kdy se především ze sněhu doplňují zásoby podzemních vod. Bez něj se tento proces zpomaluje. A někdy se díky absenci sněhu ani nenasytí půdní profil, což je zásadní pro úspěšný start polních plodin na jaře. Navíc, bez sněhu plodiny, zvláště v nižších polohách, více vymrzají. Teplejší klima přináší prodloužení doby vegetace. Rozkolísané nástupy jar budou začínat dříve a otevřou se tak delší časová okna pro vpády studeného vzduchu, což stále častěji budou pociťovat (a již pociťují) obzvláště ovocnáři a vinaři, ovšem i zemědělci, protože polní plodiny dříve spotřebují vodu v půdě, a tím pociťujeme stále silněji pozdně jarní a letní sucho. Zvláště nižší polohy budou mít častěji roky, kdy jim plodiny v zimě při silných holomrazech (nízká teplota vzduchu bez sněhové pokrývky) vymrznou a na jaře budou trpět přísušky. Zvláště plodiny jarní, které nemají tak silný kořenový systém. Zásadní informací je zvyšující se podíl suchých (dlouhodobě prosychajících) půdních vlhkostních režimů na jižní Moravě a hlavně dramatická redukce promyvného režimu, a to i v pramenných oblastech. To následně ovlivní řadu procesů v půdě včetně akumulace organické hmoty. Bude pokračovat nárůst hydrometeorologických extrémů, které převážně souvisí s nedostatkem/nadbytkem vody. Jsou to spojené nádoby, dvě strany jedné mince. Více energie v atmosféře vede skutečně k vyšší frekvenci extrémních hodnot meteorologických prvků. A stále častější budou jejich kombinace. Jednou z nejvýznamnějších je časově současný výskyt vysokých teplot a sucha. To jsou pro rostliny již velmi limitující podmínky vedoucí k drastickému omezení růstu a produkce.

Samostatnou kapitolou je lesnictví. Jen jeden příklad. Smrky, naše nejvíce pěstovaná dřevina, často podléhají kůrovci. Víte, že zdravý smrk kůrovci často odolá? Ale strom oslabený suchem ne. A právě kombinace škůdců a sucha je důvod výrazného poškození našich lesů, především v nižších nadmořských výškách. Nejvíce tento jev pozorujeme v Olomouckém či Moravskoslezském kraji.
 

Je možné dopady zmírnit?

V dnešní době lze realizovat mnoho opatření. Základem všeho je však diagnóza. Zde bych v oblasti sucha odkázal na webový portál www.intersucho.cz, na kterém jsou v gridu 500 × 500 m v týdenním kroku publikovány mapy půdní vlhkosti a zemědělského sucha pro celou ČR. Navíc nabízí prognózu sucha až na 8 týdnů. Přehled o aktuálním suchu tedy máme a díky našim zpravodajům i o jeho aktuálních dopadech včetně snížení výnosů. Pokud hovoříme o zemědělském a hydrologickém suchu v krajině, tedy zvyšujícímu se nedostatku vody v půdě a ve vodních tocích, resp. nádržích, je plánována a realizována řada opatření proti dopadům sucha, ale současně také povodním. Nejde to hned, je to běh na dlouhou trať. Každé z nich má své ale. V určitých lokalitách potřebujeme nové nádrže nejen pro nadlepšení průtoků v době sucha, ale i pro zadržení velké vody, ale to znamená zaplavení krásného údolí. Jinde je potřeba změnit charakter krajiny, ale to naráží např. na neochotu zemědělců zmenšit kvůli jejich zakoupené velké mechanizaci velkoplošné půdní bloky, jinde by pomohlo změnit skladbu plodin, ale proč pěstovat něco, co neprodám? Půdě by pro zadržení vody rozhodně pomohla organická hmota, tedy především více skotů, ale dnešní kráva nadojí 2× více než kráva před dvaceti lety, a tedy při současné spotřebě a soběstačnosti mléka jich nepotřebujeme tolik. Potřebovali bychom nové trhy jak pro dojného, tak i masného skota. Bylo by výborné propojit vodohospodářské soustavy, ale budou chtít vlastníci na svých pozemcích věcná břemena? Když jsem u vlastníků a nájemců – proč by měl uživatel realizovat opatření proti suchu či erozi, když tím zvýší cenu pozemku, a tím fakticky za kvalitnější pozemek svůj budoucí nájem? Na mnoha místech by se měly vybudovat kapkové závlahy a opět jsme u vlastnických vztahů. Kilometrový páteřní kanál půjde přes pět vlastníků a jeden řekne, že toto břemeno nechce. Jak to asi dopadne? Je to o motivaci vlastníků, ale i uživatelů půdy. Je to také o vhodném načasování, pokud by stát po roce 1997 či 2002 razantně zasáhl, nikdo by proti protipovodňovým opatřením včetně nádrží neprotestoval. Ale lidská paměť je krátká. Kromě toho jsou to všechno investice ve výši stovek miliard. Ale je to o prioritách. Pokud stát najde především legislativní a motivační nástroje, půjde to.
 

Konají příslušná ministerstva? A existují dotační pobídky? A jaké by měly být?

Opatření, jak zadržet vodu v krajině, jsou častým námětem na MŽP a MZe. Především tato ministerstva a na ně napojené ústavy, jako jsou např. Státní pozemkový úřad, podniky Povodí, či vodoprávní úřady, jsou zodpovědní za strategie boje se suchem. A je jim ke cti, že se touto problematikou zabývají. Otázkou je, zda máme v současnosti „osvícené ministry“, nebo nás dopady měnícího se klimatu již významně dostihly. S největší pravděpodobností jde o kombinaci obojího. Směr dotačních titulů musí jít jednak do krajiny a její schopnosti zadržet vodu, ale i do technologií, např. hospodaření v suchem ohrožených oblastech či hospodaření s vodou na úrovni jednotlivce a obcí. Je pozitivní, že jdou tímto směrem již i současné dotační tituly, ať již z MZe, jako je Podpora retence vody v krajině – rybníky a vodní nádrž, Prevence před povodněmi, Podpora konkurenceschopnosti agropotravinářského komplexu – závlahy, či přímo na využití srážkové vody. Jako poslední vyhlásilo MŽP titul Dešťovka pro oblasti postižené suchem, kde podporuje budování zahradních nádrží, ale i sofistikovanější systémy na přečištění již využité vody pro její opětovné využití. Je-li parametrem úspěšnosti dotačního titulu (ne o všechny je vždy 100% zájem) rychlost vyčerpání, pak rozhodně úspěšný byl.
 

Má na dotační politiku vliv věda a výzkum?

Výzkumné prostředí v dané oblasti, ve kterém vznikají relevantní vědecké práce, je tvořeno širokým týmem expertních organizací. Například na klíčové publikaci s názvem Sucho v českých zemích: minulost, současnost a budoucnost (mj. ke stažení v aktualitách na www.intersucho.cz) se podílelo 45 autorů. Tým vedli odborníci z Ústavu výzkumu globální změny AV ČR, Masarykovy univerzity, Mendelovy univerzity v Brně, ale spolupracovali na něm fakticky všechny oborově zaměřené VaV organizace u nás. Nejen tato publikace, o kterou byl i mezi pracovníky ministerstev značný zájem, ale i vyžádané semináře s touto problematikou na MZe či diskuse na MŽP dávají podněty pro zodpovědné pracovníky obou sektorů na tvorbu dotačních titulů. Jsme zváni do odborných komisí, kde sdělujeme své poznatky o vodě v krajině a o dopadech změny klimatu. Obdobně často diskutujeme s pracovníky příslušných ministerských odborů informace z našich expertních webů o aktuálních, ale i očekávaných údajích o vodě v krajině. Samotná tvorba dotačních titulů nepatří do naší kompetence, ale informace, na základě kterých vznikají, jsou s námi v posledních letech konzultovány.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Historické civilizace vyschly, archeologové je nachází pod nánosy písku. Nejstarší velká civilizace byla v Mezopotámii na území dnešní Sýrie mezi řekami Eufrat a Tygris. Záběry ze Sýrie můžeme vidět každý den – je to vyschlá země bez stromů, bez vegetace, bez vody. Jakou chybu udělaly historické civilizace, že vyschly, poučili jsme se?

Ilustracni-fotografie-7

Nepoučili jsme se, opakujeme jejich chyby v globálním měřítku a za pomoci strojů. Lidé kolonizují lesnatou krajinu s močály, vypalují lesy a zakládají pole a pastviny. Les totiž uživí pouze 1–2 osoby na km2. Jak populace roste, přeměňuje les na zemědělskou půdu. Hlavní zemědělské plodiny jsou obilniny a ty vznikly ze stepních rostlin, nesnesou zatopení vodou. Zemědělec proto odvodňuje pole, odvodňuje mokřady, odvodňujeme i města, abychom se zbavili komárů, malárie a nenosili na botách bláto domů. Ideálem pořádku je vydlážděná plocha a krátce sekaný trávník. Krajina postupně vysychá, přehřívá se sluncem, přestávají mlhy, netvoří se rosa, ubývá drobných odpoledních srážek. Jak výpar převládá nad srážkami, člověk přivádí vodu z kopců, racionálně zavlažuje, tj. dává vodu jen plodinám, holá půda se přehřívá, ohřátý vzduch odnáší vodu z krajiny, půda se postupně zasoluje. Vody, které bylo kdysi nadbytek, se nedostává, zemědělství upadá, hlas zemědělců není ve městě vyslyšen, nastává nedostatek a rozklad impéria. Tak popisuje rozvoj a úpadek civilizací archeolog Clive Ponting ve své knize Green History of the World, The Environment and the Collapse of Great Civilizations.

Na území České republiky bylo od roku 1948 do konce 80. let rozoráno na 270 000 ha luk a pastvin, 145 000 ha mezí (což odpovídá délce 800 000 km), 120 000 km polních cest, 35 000 hájků, lesíků, remízků a bylo odstraněno na 30 000 km liniové zeleně, více než milion hektarů polí je odvodněno trubkovou drenáží, 14 000 km malých toků bylo napřímeno, zahloubeno a z toho 4 500 km toků bylo zatrubněno. Z naší krajiny zcela zmizela síť drobných toků. Na rozlehlých půdních blocích jezdí dnes vysokou rychlostí velké zemědělské stroje. Půda postupně ztrácí organické látky, nedrží vodu. Města se rozrostla a voda je svedena do kanalizace.

Za jasného dne ve vegetační sezoně od března do října přichází na metr čtverečný až 1 000 W sluneční energie, na 1 km2 tedy přichází 1 GW, což je množství energie srovnatelné s produkcí jednoho bloku Jaderné elektrárny Temelín. Pokud slunce svítí na odvodněné plochy bez vody a vegetace, tak se tyto plochy ohřívají na 50–60 oC, od nich se ohřívá vzduch, který unáší vysoko do atmosféry vodní páru a vysouší okolní stromy i vodní plochy. V lese je v parném létě chládek, protože se stromy ochlazují výparem vody, z lesa stoupá vodní pára jen pomalu vzhůru a voda se může vracet zpět jako drobný déšť poté, co vodní pára kondenzuje odpoledne a v noci zpět na vodu kapalnou. Nic takového se nemůže dít nad rozsáhlým odvodněným polem, betonovými povrchy parkovišť a rozsáhlými halami o povrchové teplotě 50 oC. Když v červenci v České republice sklidíme řepku a obilí, obnaží se na 18 000 km2 ploch bez vody a vegetace, které se ohřívají, a teplý vzduch, který z nich stoupá, představuje energii 4 000–6 000 GW. Takový sloupec horkého vzduchu brání přísunu vlhkosti od Atlantiku a rozpouští případnou oblačnost. Sedláci říkávali „na suché pole neprší“, sedláci téměř vymřeli a o klimatu a o vodě se jedná v klimatizovaných místnostech a více se dá na modely než na zkušenost hospodáře v krajině.

Na jednání poradního sboru Koncepce na ochranu před následky sucha pro území České republiky prosazovali přítomní odborníci protichůdné názory, například: „ rybníky nebudeme stavět, protože se z nich odpařuje mnoho vody v teplém letním počasí, z mokřadů se také odpařuje mnoho vody, a proto je nebudeme obnovovat. Z polí bez vegetace se voda nemůže odpařovat, protože tam není, tudíž suché plochy šetří vodu.“ Jiní tvrdí: „ úhyn lesa na Šumavě nemohl snížit vodnost pramene Vltavy, protože je přeci zřejmé, že suchý les odpaří méně vody nežli les živý.“ Jiní vědci kategoricky tvrdí: „ les je tmavý a otepluje planetu, protože absorbuje více sluneční energie než světlé pole.“ Další doporučují barvit plochy bíle, aby více odrážely světlo. Na vysvětlenou dodávám: z rybníků a mokřadů se vypařuje více vody proto, že ji odebírá suchý vzduch z odvodněných přehřátých ploch. Mokřady, podobně jako lesy, si udržují nízkou teplotu pod 30 oC, vzduch nasycený vodou z nich stoupá pomalu vzhůru a voda se může vracet v podobě drobného deště, rosy a mlhy. Mlha a oblačnost tlumí příkon sluneční energie a zabraňuje vzniku ranních mrazů. Ještě v 70. letech bývala brzy ráno i v létě hustá mlha od Veselí nad Lužnicí do Sezimova Ústí, srážela se nad blaty, nad mokrými loukami. Vzrostlý les na Šumavě vyčesával několik set mm horizontálních srážek ročně, uschlý les to nedokáže, naopak urychluje ztráty vody.

Současná klimatická věda se soustředila na zabránění vzrůstu průměrné globální teploty, který je údajně způsoben zvýšenou koncentrací skleníkových plynů, jako je oxid uhličitý, metan a oxidy dusíku. Obáváme se vzrůstu průměrné teploty a přitom častěji zmrznou meruňky, broskve a na jihu Čech i borůvky. Problém je v odvodnění a nedostatku vody způsobeném dlouholetým špatným hospodařením v krajině. Ve východní Africe klesla za posledních 50 let plocha lesa z 60 % na 2 %. Z lesů stoupal vlhký vzduch do vysokých hor a tam přirůstal ledovec, dnes ledovec odtává následkem přísunu ohřátého vzduchu z odvodněných a odlesněných nížin. Španělsko ztratilo vodu poté, co byly vykáceny lesy na stavbu lodí. Kolumbus, když připlul k Jamajce, zapsal: „každý den odpoledne zde prší, tak tomu bývalo na ostrovech u Španělska, než jsme vykáceli lesy.“ Na území USA bylo od příchodu Evropanů odvodněno na 46 milionů hektarů mokřadů a nahrazeno zemědělskými plodinami, vzduch se na takové ploše ohřívá energií 175 000 GW, vytváří se tepelné rozdíly, kterými jsou poháněna tornáda a teplý vzduch se přesouvá i nad oceán.

Pod každým metrem čtverečním půdy chybí u nás několik set litrů vody, ta je v oceánu. Náprava je možná jedině soustavným zadržováním vody v krajině na plochách, na půdních blocích a podporou trvalé vegetace. Zemědělská produkce klesnout nemusí, zemědělská produkce klesá následkem sucha. Nejsušší oblasti jsou právě tam, kde je odvodněná zemědělská půda, to platí i pro Slovensko a území východního Německa. Potřebujeme zadržet dešťovou vodu a ochladit území výparem vody přes vegetaci, potom se bude voda do chladné krajiny vracet. Suchá území dále vysychají, naopak krajina ochlazovaná vegetací přitahuje dešťové srážky. Veřejnost musí žádat od vědců jasná vysvětlení a vědci by se měli zodpovídat z toho, co hlásají. Zatím vysycháme a opakujeme chyby předchozích civilizací.

Začátkem června jsme byli v Turkmenistánu na konferenci států Střední Asie o vodě a klimatu. Aralské jezero vyschlo a prohlubuje se nedostatek vody v celé oblasti. Obloha je zde bez mraků mírně zastíněna všude přítomným drobným prachem z písku. Naměřili jsme příkon slunečního záření do 800 W.m-2, tedy méně než u nás za jasného dne. Teplota v Ašchabádu a okolí byla ovšem nad 35 oC, tedy vyšší než u nás. Teplotu zvedají odlesněné okolní svahy kopců a hor vyhřáté na 60 0C, z těch přichází horký vzduch a přehřáté plochy sálají do svého okolí. V okolí Ašchabádu vysazují stromy na úctyhodné ploše 2 500 km2 ve snaze vrátit vodu a snížit prašnost. U každého stromku je hadička přivádějící závlahovou vodu.

U nás zatím necháváme les schnout s tím, že to nemá vliv na hydrologii území. Odstraňujeme stromy a travnaté plochy ve městech, zrychlujeme odtok vody. Zemědělská pole jsou kryta rostoucí vegetací jen několik měsíců v roce. Opakujeme chyby starých civilizací, nedivme se, že je sucho občas přerušené přívalovým deštěm, vždyť krajinu i města přeměňujeme systematicky ve step, místy v poušť.

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

Souhrn

Aktuální situace v oblasti ochranných pásem vodních zdrojů (dále také OPVZ) je v České republice dlouhodobě problematická, a to nejen z hlediska jejich vymezování, ale také správného nastavení opatření či dostupnosti dat veřejnosti. Ochranná pásma jsou v České republice vymezována již více než 50 let, přičemž mnohá z nich jsou stále v platnosti, a to i přes objektivní důvody ke změně.

Z hlediska legislativních nástrojů se vymezování OPVZ pohybuje v nesourodém prostředí. Jednak zde platí vyhláška č. 137/1999 Sb., kterou se stanoví seznam vodárenských nádrží a zásady pro stanovení a změny ochranných pásem vodních zdrojů [1], jednak se vymezování OPVZ řídí zejména § 30 zákona č. 254/2001 Sb., o vodách a o změně některých předpisů (vodní zákon) ve znění pozdějších předpisů [2]. Tím mohou vznikat odlišné postoje k celé problematice.

Korinek-1

Obr. 1. Silniční most dálnice D1 překračující vodárenskou nádrž Švihov u obce Píšť (2016)
Fig. 1. Road bridge of D1 highway crossing a water supply reservoir Švihov near the village Písť (2016)

Úvod

Historický vývoj vymezování OPVZ na našem území je z hlediska pochopení aktuální situace zásadní. Přístupy k ochranným pásmům se v minulosti lišily a je dnes obtížné nahlížet na všechna OPVZ jednotně.

Pokud je řeč o vodním zdroji, který má speciální ochranu stanovenou před rokem 1955, dá se očekávat, že v příslušném dokumentu správního úřadu bude uvedeno území, na kterých platí určité zásady a podmínky. V tomto případě nebude zřejmě ještě použit pojem „ochranné pásmo vodního zdroje“, každopádně však toto opatření bylo v té době platné a pro dotčené subjekty závazné.

S účinností zákona č. 11/1955 Sb., o vodním hospodářství stanovoval vodohospodářský orgán po provedeném řízení již ochranná území. Ochrana vodních zdrojů se stala záležitostí nejen vodohospodářů, ale také hygienických orgánů. V této souvislosti byly vydány směrnice Ministerstva zdravotnictví a Ústřední správy vodního hospodářství č. 14/1954 Sb., Hygienické předpisy pro stanovení pásem hygienické ochrany kolem zdrojů určených k hromadnému zásobování pitnou a užitkovou vodou.

K další změně došlo vydáním zákona č. 20/1966 Sb., o péči o zdraví lidu. Zde bylo k určitým úkonům, mj. i k vymezení pásem hygienické ochrany (dále také PHO), zapotřebí závazného posudku orgánu hygienické služby. Jak vyplývá z názvu typu vymezení – pásma – jednalo se o ochranu plošnou, zpravidla v celém povodí jednotlivých vodních zdrojů.

Výše uvedené předpisy vzniklé po roce 1955 lze považovat za počátky koncepce speciální ochrany vodních zdrojů.

Dalším zásadním krokem bylo vydání zákona č. 138/1973 Sb., o vodách a směrnice Ministerstva zdravotnictví a hlavního hygienika ČSR č. 51/1979 o hlavních hygienických zásadách pro stanovení vymezení a využívání ochranných pásem vodních zdrojů určených k hromadnému zásobování pitnou a užitkovou vodou a pro zřizování vodárenských nádrží. Ta byla registrována v části 20/1979 Sbírky zákonů jako obecně závazný předpis. Právě v době platnosti těchto dokumentů bylo na území České (resp. Československé) republiky jednotnou metodikou navrženo několik set pásem hygienické ochrany vodních zdrojů povrchových a podzemních vod. Jednotný byl v podstatě také soubor zákazů a omezujících činností vztahujících se na území stanovených ochranných pásem. Principiálně bylo kolem každého jímacího objektu vymezeno pásmo hygienické ochrany 1. stupně a dále dvě části pásma hygienické ochrany 2. stupně – vnitřní a vnější. U vnitřní části byla většinou vypočítána nebo odhadnuta doba 50 denního zdržení vody v horninovém prostředí, u vnější části pak bylo počítáno s infiltračním povodím daného vodního zdroje. Celá řada takto správním rozhodnutím vodohospodářských orgánů stanovených pásem je v platnosti do dnešní doby, protože tato správní rozhodnutí nebyla později zrušena ani nebyla časově omezena.

Pásma stanovená těmito postupy vycházela z poměrně nepřesných dat, resp. určité nejistoty přirozeně vyplývaly z reálného nedostatku potřebných údajů. V celé řadě případů se jedná o pásma příliš rozsáhlá či centricky stanovená, která mnohdy ani nerespektovala směr přítoku vody k jímacímu území. Rovněž tento přístup často nerespektoval místní specifické hydrogeologické systémy.

K první změně v rámci samostatné České republiky došlo po vydání zákona č. 14/1998 Sb. (tzv. Malá novela vodního zákona), resp. vyhlášky MŽP č. 137/1999 Sb., kterou se stanoví seznam vodárenských nádrží a zásady pro stanovení a změny ochranných pásem vodních zdrojů a která současně zrušila směrnici č. 51/1979. Zásadní změnou byla redukce ochranných pásem pouze na dva stupně a dále vznik institutu individuálního posouzení jak rozsahu ochranných pásem, tak návrhů limitujících činností s tím, že budou odvozeny především od analýzy rizika ohrožení vydatnosti, jakosti nebo zdravotní nezávadnosti vodního zdroje [3].

V současné době se OPVZ podle ustanovení § 30 vodního zákona (tzv. Velká novela vodního zákona) stanovují za účelem ochrany vydatnosti, jakosti a zdravotní nezávadnosti vodního zdroje využívaného nebo využitelného jen pro zásobování pitnou vodou. Uvedený způsob ochrany vodních zdrojů je tzv. speciální ochranou vodních zdrojů, která je zcela individuálně stanovena vždy pro konkrétní území individuálním správním aktem příslušného vodoprávního úřadu, tj. jeho správním rozhodnutím, podle zákona č. 500/2004 Sb., správní řád, resp. opatřením obecné povahy po novele vodního zákona zákonem č. 150/2010 Sb. [4, 5].

Podle § 30 odst. 13 vodního zákona č. 254/2001 Sb. Ministerstvo životního prostředí ČR zmocnění vyhláškou stanoví seznam vodárenských nádrží a zásady pro stanovení a změny ochranných pásem vodních zdrojů. Tato vyhláška však od doby vzniku současného vodního zákona (za 15 let jeho platnosti) nebyla přijata, takže i nadále platí s vodním zákonem ne zcela kompatibilní vyhláška původní č. 137/1999 Sb.

Metodika, podklady

Návrh aktualizace legislativních nástrojů a metodických postupů pro stanovení ochranných pásem vodních zdrojů byl zpracován v roce 2016 v rámci projektu Podpora výkonu státní správy v oblasti voda, část Odborná podpora legislativních předpisů v rámci vodního hospodářství, jehož zadavatelem bylo Ministerstvo životního prostředí ČR a zpracovatelem Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, veřejná výzkumná instituce.

Metodicky bylo nutno vycházet z relevantních aktuálně platných právních předpisů a dále z metodických dokumentů a doporučení, přestože tyto nebyly doposud uvedeny v platnost. Hlavní obecně závazné právní předpisy jsou:

  • zákon č. 254/2001 Sb., o vodách a o změně některých zákonů (vodní zákon), ve znění pozdějších předpisů,
  • vyhláška MŽP č. 137/1999 Sb., kterou se stanoví seznam vodárenských nádrží a zásady pro stanovení a změny ochranných pásem vodních zdrojů.

Mezi další relevantní právní předpisy patří:

  • vyhláška č. 501/2006 Sb., o obecných požadavcích na využívání území,
  • vyhláška č. 26/2007 Sb., kterou se provádí zákon č. 265/1992 Sb., o zápisech vlastnických a jiných věcných práv k nemovitostem, ve znění pozdějších předpisů, a zákon č. 344/1992 Sb., o katastru nemovitostí České republiky (katastrální zákon), ve znění pozdějších předpisů, (katastrální vyhláška),
  • zákon č. 334/1992 Sb., o ochraně zemědělského půdního fondu,
  • zákon č. 289/1995 Sb., o lesích,
  • vyhláška č. 268/2009 Sb., o technických požadavcích na stavby,
  • vyhláška č. 590/2002 Sb., o technických požadavcích na vodní díla,
  • zákon č. 139/2002 Sb., o pozemkových úpravách,
  • zákon č. 326/2004 Sb., o rostlinolékařské péči a o změně některých souvisejících zákonů.

Problematickou oblastí při tvorbě OPVZ je také doposud nerealizované sjednocení postupů pro stanovování a změny ochranných pásem. Poslední verze připravovaných dokumentů, které byly zpracovateli poskytnuty, pochází z roku 2012:

  • Tvorba metodik pro vymezování ochranných pásem vodních zdrojů, závěrečná zpráva, Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, v. v. i., Praha, únor 2012,
  • Metodika pro zpracování dokumentace ochranných pásem povrchových vodních zdrojů, Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, v. v. i., Povodí Vltavy, státní podnik, Praha, únor 2012,
  • Katalog opatření OPVZ, Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, v. v. i., Povodí Vltavy, státní podnik, Praha, únor 2012,
  • Ideový návrh směrnice pro stanovení ochranných pásem vodních zdrojů podzemní vody, Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, v. v. i., Povodí Vltavy, státní podnik, Praha, únor 2012,
  • Metodické doporučení k § 2, odstavec 3 a 4, vyhlášky č. 137/1999 Sb. po její navrhované změně, Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, v. v. i., Povodí Vltavy, státní podnik, Praha, únor 2012 [6].

V rámci úkolu Aktualizace ochranných pásem vodních zdrojů řešeného rovněž v rámci projektu Podpora výkonu státní správy v oblasti voda je dlouhodobě prováděna aktualizace a ověření správnosti geoprostorových a dokumentačních dat ochranných pásem vodních zdrojů a vodárenských nádrží z podkladů získaných od krajských vodoprávních úřadů a vodoprávních úřadů obcí s rozšířenou působností, popř. od správců povodí nebo uživatelů vodních zdrojů. Jedná se o tyto typy podkladů:

geoprostorová data OPVZ v některém z běžně používaných datových formátů pro GIS nebo CAD (ESRI shapefile, ESRI personal nebo file geodatabase, .dwg, .dxf, .dgn), ideálně s polygonovou geometrií a připojenými atributními informacemi, skenované dokumenty (vodoprávní rozhodnutí, mapové podklady) vztahující se k jednotlivým OPVZ, papírové dokumenty zaslané na adresu VÚV TGM.

Podnětem pro změnu stávajících dat jsou také podněty od Ministerstva životního prostředí, Ministerstva zemědělství, Ústředního kontrolního a zkušebního ústavu zemědělského, zemědělských družstev, popř. dalších subjektů, které naleznou chyby ve vymezení ochranných pásem.

Zásadním zdrojem informací v rámci řešení projektu byly realizační a provozní zkušenosti státních podniků povodí a subjektů z oblasti provozu vodohospodářských infrastruktur.

Výsledky a jejich diskuse

Aktuální situaci v oblasti ochranných pásem vodních zdrojů lze definovat třemi základními problematickými okruhy:

  • neaktualizované legislativní prostředí,
  • absence oficiálních metodických nástrojů a postupů pro stanovení, změny a zrušení ochranných pásem vodních zdrojů pro povrchové a podzemní vody,
  • absence aktuální a řádně vedené jednotné evidence OPVZ v rámci ČR.

V návaznosti je pak zapotřebí věnovat prostor k analýzám následujících otázek:

  1. potřebě zavedení všech OPVZ (včetně PHO) do katastru nemovitostí,
  2. aktualizace a sjednocení postupů pro náhrady za omezení užívání nemovitostí a prováděných činností v OPVZ,
  3. stanovení potřeby a povinnosti pro případné přehodnocování OPVZ (včetně PHO) podle vývoje jakosti, vydatnosti nebo zdravotní nezávadnosti vodního zdroje nebo místních podmínek.

Základní teze

Aby bylo při řešení problému dosaženo jednotného a koordinovaného přístupu, je nutno stanovit základní teze a vytyčit si cíle, na které je bezpodmínečně nutné se zaměřit. Ochrana vodních zdrojů by proto měla být vnímána jako zcela zásadní společenský problém a nezbytná potřeba. Jejich ochranu je nutno jednoznačně vnímat jako veřejný zájem nadřazený všem jiným zájmům v území včetně zemědělského obhospodařování pozemků tak, jak je to již stanoveno vodním zákonem (§ 30 odst. 1).

Vzhledem k existujícím podmínkám v řadě ochranných pásem I. stupně (např. mosty dálnice D1 vedoucí přes vodárenskou nádrž Švihov, obr. 1) je třeba zvážit nutnost úplného uzavření ochranného pásma I. stupně zákazem vstupu pro kohokoliv mimo odběratele vody z vodního zdroje nebo subjektu s právem hospodařit s vodárenskou nádrží. Je třeba vzít v úvahu, že v těchto územích budou i jiní vlastníci nemovitostí, než je odběratel vody nebo stát, a zákazem vstupu a vjezdu do ochranného pásma I. stupně je jen nepřiměřeně zasahováno do jejich vlastnických práv. Na tom nic nemění ani fakt, že stanoveným úředním postupem lze pro vlastníky nemovitostí získat přístup k jejich majetku – § 30 odst. 7 vodního zákona. Tento postup je zbytečně administrativně náročný.

Vodním zákonem je jasně stanoveno, že „stará“ ochranná pásma (například PHO – pásma hygienické ochrany) se považují co do rozsahu za ochranná pásma stanovená opatřením obecné povahy (přechodné ustanovení zákona č. 150/2010 Sb., kterým se mění zákon č. 254/2001 Sb.). Velmi problematické se však toto ustanovení jeví v tom, že vyžaduje, aby každá případná změna existujícího OPVZ byla provedena tak, že se celé OPVZ stanoví znovu opatřením obecné povahy. To velmi komplikuje situaci při nutných změnách existujících OPVZ, zvláště jsou-li velmi rozsáhlá. Fakticky lze vidět silné tendence toto ustanovení nerespektovat z logických a praktických důvodů. Potřeba zvážit tento princip je tedy velmi silná a musí být řešena při nejbližší novele vodního zákona.

Korinek-2
Obr. 2. Vodárenská nádrž Šance na řece Ostravici (2014)
Fig. 2. Water supply reservoir on the river Ostravice (2014)

Ochrana nemovitosti zapsané v katastru nemovitostí by měla být vždy na celou parcelu (parcelní číslo) i v případě, že hranice ochranného pásma probíhá mimo hranice jednotlivých parcel. Tato skutečnost odpovídá současným možnostem evidence katastru nemovitostí a potřebě navrhovatelů OPVZ.

Rozhodnutím Ministerstva zemědělství ze dne 19. 5. 1998 bylo uloženo tehdejším akciovým společnostem Povodí zajistit postupy pro poskytování náhrad za omezení užívání nemovitostí v ochranných pásmech vodárenských nádrží ve vlastnictví subjektů Povodí podle Metodického pokynu k uplatňování náhrad za omezení užívání nemovitostí v ochranných pásmech vodárenských nádrží podle § 19 odst. 5 a 6 zákona č. 138/1973 Sb., o vodách, ve znění zákona č. 14/1998 Sb. Poskytování náhrad bylo uloženo realizovat na základě písemných žádostí vlastníků pozemků, popř. nájemců pozemků (na základě plné moci od vlastníků pozemků), a následně písemně uzavřených smluv. Poté vydalo MZe Metodický pokyn k postupu státních podniků Povodí při poskytování náhrad za omezení užívání nemovitostí v ochranných pásmech vodních zdrojů podle § 30 odst. 11 zákona č. 254/2001 Sb. Pokyn v článku 2 připustil možnost dohody mezi podnikem Povodí a vlastníkem, popř. uživatelem, bude-li k tomu zmocněn vlastníkem, o paušální náhradě, nebude-li hrazeno prokázané omezení užívání nemovitostí. Zároveň tento metodický pokyn stanovil v článku 4, že postup při uplatňování a vyplácení náhrady za omezení užívání nemovitostí se řídí metodickým pokynem z roku 1998 až do doby, kdy budou všechna ochranná pásma vodárenských nádrží stanovena nově podle platného vodního zákona.

Je zřejmé, že paušální náhrady stanovené před dvaceti lety již neodpovídají současnosti, a bylo by je třeba i několikanásobně zvýšit tak, aby byly uspokojeny oprávněné nároky vlastníků, popř. uživatelů pozemků. Zároveň je vhodné v odborné diskusi probrat i otázku možných kompenzací pro vlastníky a uživatele pozemků za dobrovolné a vhodné hospodaření v ochranných pásmech bez použití prostředků na ochranu rostlin – např. zatravnění pozemků.

Některá ochranná pásma vodních zdrojů, stanovená poměrně dávno v minulosti, jsou oficiálně stále platná a musí být respektována, pokud nebudou zrušena. Proto je třeba zvážit možnost stanovení „zániku ochranných pásem vodních zdrojů“, popř. povinnosti jejich pře-vymezení, nebudou-li v nějakém termínu stanoveném zákonem zaevidována v katastru nemovitostí.

Úpravy a změny legislativního prostředí ve vazbě na OPVZ

Novelizace a změny legislativních nástrojů s cílem sjednotit postupy při vymezování, změnách a rušení OPVZ jsou v současné situaci stěžejní záležitostí. Úpravy je nutno provést v platném vodním zákoně a v dalších relevantních právních předpisech a zároveň je třeba vydat novou prováděcí vyhlášku, která naplní zákonné zmocnění a nahradí zastaralou vyhlášku č. 137/1999 Sb. Diskuse kolem řešení problematiky probíhají již řadu let, realizace se však stále odkládá. Vzhledem k omezenému rozsahu příspěvku je v následující části věnována pozornost pouze vodnímu zákonu a vyhlášce č. 137/1999 Sb.

Vybrané návrhy novely vodního zákona

20 odst. 3

Na základě změny vyhlašování ochranných pásem vodních zdrojů formou opatření obecné povahy je zapotřebí upravit slovní formulaci v následujícím odstavci. Místo slova rozhodnutí se užije slovní spojení opatření obecné povahy.

„Vodoprávní úřad je povinen zaslat příslušnému katastrálnímu úřadu údaje potřebné k evidenci ochrany území podle odstavce 2 do 30 dnů ode dne nabytí účinnosti opatření obecné povahy, kterým byla tato ochrana území vymezena.“

V této souvislosti se rovněž diskutuje varianta, kdy by výše uvedená povinnost, kontaktovat katastrální úřad a evidovat stanovené ochranné pásmo v katastru nemovitostí, byla přesunuta na ten subjekt, který podal návrh na stanovení ochranného pásma.

30 odst. 5

Na konci textu se doplní věta: „Ochranné pásmo II. stupně se nestanoví v případech, kdy obecná ochrana vod a stanovení území ochranného pásma I. stupně v daných místních podmínkách dostatečně zajišťují ochranu vydatnosti, jakosti a zdravotní nezávadnosti vodního zdroje.“

Tento požadavek byl původně ve vyhlášce č. 137/1999 Sb. Znění povinnosti je dostačující, mělo by ale být přímo součástí zákona a odpovídajícího odstavce.

Zákaz vstupu a vjezdu do OPVZ I. stupně – § 30 odst. 7

Stanovená ochranná pásma vodních zdrojů jsou v některých případech velmi rozsáhlá a v řadě případů jsou situována v zastavěném území nebo území silně zemědělsky obhospodařovaném. Je proto prakticky nemožné, aby zákazy vstupu a vjezdu do ochranných pásem I. stupně byly skutečně dodržovány. Kromě toho povolování výjimek pro vstupy a vjezdy vlastníků pozemků, uživatele pozemků, pracovníky různých služeb, zásobování, zdravotní péče apod. by znamenalo nepřiměřené a nadbytečné administrativní zatížení vodoprávních úřadů.

Je proto logické ponechání v kompetenci příslušného vodoprávního úřadu při stanovení nebo změně ochranného pásma, i vymezení okruhu osob, které smí do ochranného pásma I. stupně vstupovat a za jakých podmínek.

„Do ochranného pásma I. stupně je zakázán vstup a vjezd, nestanoví-li vodoprávní úřad rozhodnutím nebo opatřením obecné povahy jinak nebo nebylo-li jinak stanoveno podle předchozích předpisů při stanovení ochranných pásem vodního zdroje.“

Náhrady za omezení užívání nemovitostí v OPVZ – § 30 odst. 11

Náhrady za omezení užívání zemědělských pozemků vlastníkům zemědělských pozemků jsou prakticky rovněž problematické. Vzhledem ke skutečnosti, že na většině zemědělské půdy v České republice nehospodaří její vlastníci ale uživatelé (nájemci, pachtýři), je otázkou, kdo z těchto subjektů by měl být příjemcem této náhrady.

Naprostá většina zemědělských pozemků je pronajata na základě dlouhodobých nájemních smluv, jejichž změna je problematická, a to převážně pro odpor uživatelů zemědělských pozemků. Je proto velmi komplikované, jestliže náhradu za omezení užívání zemědělských pozemků mohou získat jen jejich vlastníci. Prakticky to proto funguje tak, že náhrady za omezení jejich užívání inkasují jejich nájemci, na základě plných mocí od vlastníka, pokud mezi nimi dojde k dohodě.

Prakticky by tedy byly v OPVZ vypláceny dvě různé náhrady – vlastníkům pozemků např. za změnu druhu pozemku (např. orná půda na trvalý travní porost) a dále nájemcům zemědělských pozemků za omezení zemědělského obhospodařování.

„Za prokázané omezení vlastnictví pozemků a staveb v ochranných pásmech vodních zdrojů náleží vlastníkům těchto pozemků a staveb náhrada, kterou jsou povinni na jejich žádost poskytnout v případě vodárenských nádrží vlastníci vodních děl umožňujících v nich vzdouvání vody, v ostatních případech oprávnění k odběru vody z vodního zdroje; je-li jich více, poměrně podle povoleného množství odebírané vody. Nedojde-li o poskytnutí náhrady k dohodě, rozhodne o jednorázové náhradě soud. Náhrada za omezení obhospodařování zemědělských pozemků náleží jejich uživatelům (nájemcům, pachtýřům) podle zvláštního předpisu.“

Princip stávající právní úpravy je však jiný. Náhrady mají být vypláceny pouze vlastníkům pozemků a vztah mezi vlastníkem a nájemcem má být řešen v nájemní nebo pachtovní smlouvě, kde by případné řešení náhrad za omezení obhospodařování zemědělských pozemků měly být mezi vlastníkem a nájemcem jasně definovány a popsány.

Přechodná ustanovení

Za účelem řešení nevyhovujícího stavu OPVZ je vhodné také upravit přechodná ustanovení vodního zákona.

V minulosti bylo stanoveno velké množství pásem hygienické ochrany a OPVZ rozhodnutím příslušných správních orgánů. Jimi uložená omezení jsou stále platná. Vzhledem k tomu, že správní rozhodnutí o stanovení OPVZ bylo závazné jen pro účastníky těchto řízení, bylo by jejich vymáhání problematické u vlastníků nemovitostí, kteří nebyli účastníky původního řízení o stanovení OPVZ. Je proto otázkou, zda by bylo možné stanovit, že vymezení těchto ochranných pásem je závazné včetně obecných omezení užívání nemovitostí v nich včetně zákazů vstupu, omezení zemědělského obhospodařování pozemků, hospodaření v lesích atd. i pro právní nástupce původních vlastníků.

Druhá změna v přechodných ustanoveních by měla souviset s celkovou evidencí OPVZ (včetně PHO) na MŽP ČR a jejich záznamem v katastru nemovitostí.

Z hlediska veřejného zájmu je zcela žádoucí, aby byla v katastru nemovitostí vedena všechna OPVZ přinejmenším pro obecnou informaci související s možností využití pozemků a nemovitostí v těchto ochranných pásmech pro případné zájemce o koupi nebo užívání konkrétních nemovitostí.

Zároveň je vhodné, aby ta ochranná pásma stanovená v minulosti, u nichž již není využíván zdroj a není využitelným vodním zdrojem, a tudíž již nejsou nutná, zanikla samovolně v případě, že vlastník souvisejícího vodního díla neprokáže potřebnou aktivitu.

„Subjekty, které mají právo vodu z vodního zdroje odebírat, případně ti, kteří o takové povolení žádají, u vodárenských nádrží pak ti, kteří vlastní vodní díla sloužící ke vzdouvání vodní hladiny, jsou povinni nejpozději do …………….. předložit příslušnému katastrálnímu úřadu potřebné doklady pro vyznačení stanovených ochranných pásem stávajících vodních zdrojů dosud v katastru nemovitostí nevyznačených. Stanovená ochranná pásma v katastru nemovitostí po tomto datu nevyznačená se považují za zrušená.“

Základní rámec nové vyhlášky nahrazující vyhlášku č. 137/1999 Sb., kterou se stanoví seznam vodárenských nádrží a zásady pro stanovení a změny ochranných pásem vodních zdrojů

Návrh vyhlášky vychází ze současných znalostí a postojů k problematice, zároveň jsou zohledněny určité zvyklosti, které jsou již v procesu stanovení a změn OPVZ obecně zažité. Vyhláška je rozdělena na dvě části, přičemž část první se týká Zásad pro stanovení a změny ochranných pásem vodních zdrojů, část druhá pak obsahuje Seznam vodárenských nádrží. Zde je určitá změna také v tom, že název vyhlášky je nejprve zaměřen na jeho podstatnější část (OPVZ), následně na seznam nádrží – vyhláška Ministerstva životního prostředí, kterou se stanoví zásady pro stanovení a změny ochranných pásem vodních zdrojů a seznam vodárenských nádrží.

Část první by bylo vhodné rozdělit do tří paragrafů. V prvním by měla být řešena potřeba individuality každého takového procesu.

§ 1

  1. Ochranná pásma vodních zdrojů se stanovují na základě odborného posouzení stavu území a potřeb ochrany vydatnosti, jakosti a zdravotní nezávadnosti vodního zdroje ve vztahu k jeho hydrologickému nebo hydrogeologickému povodí.
  2. Ochranná pásma vodních zdrojů se navrhují individuálním postupem s přihlédnutím k zásadám pro stanovení a změny ochranných pásem vodních zdrojů uvedených v této vyhlášce.

Druhý paragraf by měl být rámcovým přehledem všech potřebných a relevantních podkladů, které je zapotřebí předložit při stanovení či změnách OPVZ.

§ 2

  1. Podklady pro stanovení či změnu ochranných pásem zahrnují zejména:
    1. Popisné a technické údaje o vodním zdroji a odběru vody, jako jsou zejména způsob jímání, odběru, vodoprávní dokumentace, předpokládané podmínky zásobování pitnou vodou.
    2. Přírodní podmínky a charakteristika území zahrnující geomorfologické, hydrologické, klimatické podmínky, pedologické, geologické, hydrogeologické podmínky, ochranná pásma a ochranná území jiných zájmů podle zvláštních předpisů, územní plán, projekt technického řešení.
    3. Provozní podklady, výsledek terénního šetření a další relevantní podklady.
    4. Analýzu rizik ohrožení vydatnosti, jakosti nebo zdravotní nezávadnosti, která obsahuje analýzu jakosti vody, prognózu dalšího vývoje, ohrožení vodního zdroje vlivem přírodních poměrů, odběry vody, nakládání s vodami, nakládání se závadnými látkami, charakteristiku zástavby a hospodářského využívání území, údaje o bodových, plošných, difúzních zdrojích znečištění a činnostech, které mohou ohrozit vydatnost, jakost nebo zdravotní nezávadnost vodního zdroje a závěr analýzy rizik s odpovídajícím zdůvodněním.
    5. Návrh rozsahu ochranného pásma a jeho zdůvodnění svedením jímacích (odběrných) objektů, které jsou předmětem dokumentace, vymezení rozsahu ochranného pásma I. stupně, vymezení rozsahu ochranného pásma II. stupně, návrh ochranných opatření v ochranných pásmech, přikázaný režim činností v ochranném pásmu, pokud to místní podmínky vyžadují a závěrečné zhodnocení návrhu ochranných pásem a zdůvodnění ochranných opatření.

V třetím paragrafu by měly být stanoveny zásady, které jsou obecně už zažité, a to jak z pohledu zákonodárců, tak z pohledu veřejnosti. Zaměřen je na značení hranice OPVZ.

§ 3

  1. Hranice ochranných pásem se vyznačují na viditelných místech tabulemi s nápisem „ochranné pásmo I/II. stupně vodního zdroje“. V případě ochranného pásma I. stupně, kde je ze zákona stanoven zákaz vstupu a vjezdu, se doplní na tabuli nápis „Nepovolaným vstup zakázán“.
  2. Ochranné pásmo II. stupně se v terénu označuje obvykle pouze v místech se zvýšeným nebezpečím ohrožení nebo znečištění vodního zdroje a v místech křížení hranice ochranného pásma s komunikacemi. Probíhá-li hranice ochranného pásma vodní hladinou nádrže, umístí se tabule na plovoucí zakotvené bóje.

Dále k navržené vyhlášce patří příloha stanovující seznam vodárenských nádrží, kterých je evidováno 47. Zde by oproti původní vyhlášce nemuselo dojít k žádné změně.

V této podobě by nová vyhláška byla kompaktní se současným zněním platného (resp. novelizovaného) vodního zákona a systematicky by doplnila přehled všech pravidel a požadavků při stanovení či změně OPVZ.

Metodiky a metodické postupy

V roce 2012 byly pro Ministerstvo životního prostředí ČR zpracovány metodiky, které měly pomoci při stanovování a řešení změn OPVZ.

Cílem metodik je sjednocení pracovního postupu zpracování dokumentací OPVZ povrchových vod v celém rozsahu povodí povrchových vodních zdrojů a OPVZ podzemních vod.

Předmětem metodiky je tzv. speciální ochrana vodních zdrojů vycházející důsledně z požadavků ustanovení § 30 vodního zákona a nově navržené vyhlášky, kterou se stanoví zásady pro stanovení a změny ochranných pásem vodních zdrojů a seznam vodárenských nádrží.

Metodiky přesto nemohou postihnout všechny budoucí požadavky příslušných vodoprávních úřadů, které mohou být vzneseny k předložené dokumentaci v průběhu projednávání návrhu na stanovení OPVZ. Přesto však odpovídají současnému trendu a snahám o novelizaci legislativního prostředí v oblasti OPVZ. Podrobný rozbor metodik a zpracovaných podkladů však není možno z hlediska daného rozsahu příspěvku provést.

Projekt „Aktualizace ochranných pásem vodních zdrojů“ – současný stav, výsledky

Oddělení GIS a kartografie VÚV TGM, v. v. i., řeší v letech 2015–2017 projekt podpory výkonu státní správy Ministerstva životního prostředí ČR s názvem Aktualizace ochranných pásem vodních zdrojů a ochranných pásem vodárenských nádrží (dále také OPVN).

Cílem projektu je vytvořit prostorovou vrstvu správně zakreslených ochranných pásem vodních zdrojů s ověřenou platností a s připojeným vodoprávním rozhodnutím (resp. opatřením obecné povahy) v digitální podobě. V průběhu řešení byla navázána spolupráce se všemi krajskými úřady v ČR. Protože situace v evidenci pásem je v rámci jednotlivých krajů velmi odlišná, je nutné řešit získání a implementaci ověřených dat individuálně. V řadě případů je nezbytné oslovit vodoprávní úřady obcí s rozšířenou působností (VÚ ORP). Značnou část pásem je nezbytné editovat ručně – pročíst příslušný dokument, opsat z něj atributy do databáze a hranice pásma zdigitalizovat podle mapy. Je rovněž navázána spolupráce s Ministerstvem zemědělství ČR, Ústavem pro hospodářskou úpravu lesů, Českým úřadem zeměměřickým a katastrálním a podniky Povodí.

Vstupem do projektu aktualizace jsou dvě vrstvy Digitální báze vodohospodářských dat (DIBAVOD). Vrstva OPVZ vznikla na přelomu tisíciletí primárně digitalizací papírových vodohospodářských map. Databáze byla částečně plněna z dokumentů získaných z rušených okresních úřadů. Časem byla z vrstvy OPVZ vyčleněna samostatná vrstva OPVN. Od doby vzniku byla vrstva několikrát revidována. Tvorba komplexní databáze ovšem nebyla nikdy dokončena. Databáze v 03/2017 obsahuje 13 260 polygonů OPVZ a 1 373 polygonů OPVN. Protože během aktualizačních prací jsou ochranná pásma nejen editována, ale i rušena či vkládána zcela nová, je počet polygonů v čase proměnný.

Datový model vrstvy OPVZ vznikl na základě požadavků MŽP ČR a byl v průběhu řešení upravován a doplňován o řadu pracovních atributů. Datový model vrstvy OPVN bude přizpůsoben potřebám řešení a atributům podkladových vrstev podniků Povodí, které OPVN nejčastěji evidují ve formě prostorových dat.

Až v průběhu řešení projektu bylo postupně zjišťováno, jak komplikovaný úkol je aktualizovat všechna ochranná pásma v ČR. Pásem je mnoho, jejich evidence dlouhodobě neprobíhá konzistentně a není kontrolována. Vodoprávní úřady ve velké části případů vyhlašovaly ochranu svých vodních zdrojů v 80. či 90. letech minulého století (či ještě dříve). Dokumenty z té doby se díky několikanásobné změně struktury státní správy ale i zastaralé technologii dochovaly ve špatném stavu a někdy dokonce vůbec. Je proto velmi obtížné podklady od vodoprávních úřadů získat v použitelné podobě.

Další okolností, která přispívá k časové náročnosti řešení projektu, je neexistence jednotné struktury geoprostorových dat, ať již na krajských úřadech nebo na samotných VÚ ORP. Práce s geografickými informačními systémy je na nižších stupních státní správy spíše výjimečná. Tam, kde digitální formu zákresů pásem k dispozici mají, velice často nevěnují náležitou pozornost jejich věcné a datové správnosti.

V neposlední řadě práce komplikuje neochota některých VÚ ke spolupráci, ať již z důvodu nedostatečné kapacity, či frustrace z opakovaných požadavků různých subjektů na zasílání podkladů.

Samotná aktualizace OPVZ a OPVN je výsledkem několika činností. V případě datových sad z krajských úřadů jsou po více či méně náročné úpravě dat převzaty zákresy pásem a dokumenty vodoprávních rozhodnutí. U podkladů z VÚ ORP jsou jednotlivá pásma editována ručně. Polygony hranic pásem jsou opraveny podle zaslaných zákresů, atributová tabulka doplněna o informace z vodoprávních rozhodnutí a digitální podoba dokumentu je vložena do databáze.

V prvním čtvrtletí roku 2017 byla dokončena aktualizace OPVZ ze 4 celých krajů a 49 ORP (obr. 3). Celkem se jedná přibližně o 60 % ověřených polygonů pásem. Aktualizace vrstvy OPVN započala teprve na konci roku 2016 opravou prvních několika pásem. Další verze aktualizace bude připravená k odevzdání v červnu 2017. Do konce listopadu 2017 podle požadavku MŽP ČR musí být projekt dokončen.

Aktualizace OPVZ a OPVN tak, jak byla definována v předmětu projektu, je časově omezená činnost. Cílem má být vytvoření aktuální geodatabáze platných pásem, a to pouze těch, ke kterým je připojena digitální forma vodoprávních rozhodnutí. Pásma, ke kterým nebylo možné dohledat příslušné dokumenty, budou z databáze vyřazena bez ohledu na jejich platnost. Protože ale agenda ochrany vodních zdrojů probíhá kontinuálně, nová pásma jsou vyhlašována, stará měněna či rušena, je nezbytné s aktualizací pásem pokračovat. Tým řešitelů navrhl praktický způsob, jak databázi udržet aktuální. Postup využije zákonem danou povinnost vodoprávních úřadů evidovat veškerou dokumentaci týkající se (mimo jiné) OPVZ a OPVN ve vodoprávní evidenci. Zákresy nově vyhlašovaných pásem musí rovněž hlásit katastrálnímu úřadu. Tento postup vyžaduje spolupráci MŽP ČR ve věci finančního krytí a také kontroly a motivace VU ORP k vyplňování vodoprávní evidence. A také dohodu s ČÚZK s cílem najít cestu, jak získat prostorová data ochranných pásem z katastru nemovitostí s výhledem na pravidelnou aktualizaci vrstvy OPVZ a OPVN.

Vrstva OPVZ a OPVN je součástí (podkladovou vrstvou) systému Veřejného registru půdy (LPIS), který spravuje MZe ČR a podle kterého Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský kontroluje činnost zemědělských podniků. Chyba v zákresu pásma může ovlivnit způsob obhospodařování konkrétního půdního bloku, udělení pokut a dotační politiku. Je nezbytné prodiskutovat budoucí spolupráci MŽP a MZe ČR v této oblasti a zajistit pravidelnou a koncepční údržbu databáze.

 

Korinek-3
Obr. 3. Přehled stavu aktualizace ochranných pásem vodních zdrojů a ochranných pásem vodních nádrží k 15. březnu 2017
Fig. 3. Overview update status of water resources protection zones and buffer zones of water supply reservoirs on March 15, 2017

Převymezení OPVZ

Ačkoliv by se našla celá řada objektivních důvodů k přehodnocení některých současných OPVZ a k jejich následnému převymezení, samotný proces je do značné míry dosti komplikovaný. Zkušenosti subjektů, které přehodnocování OPVZ provádějí, upozorňují zejména na významnou časovou a personální zátěž během celého postupu, který v případě rozsáhlejších OPVZ může trvat i několik let. Dalším podstatným faktem je náročnost ekonomická, kterou správci povodí a vodohospodářské subjekty musí řešit za svých zdrojů. Pokud by proces převymezení OPVZ byl požadován legislativou, je nutné, aby se následně stát také podílel na jeho podpoře dotační formou ze zdrojů operačních programů a podobných opatření.

Závěr

Není v omezených kapacitních možnostech příspěvku probrat všechna současná úskalí, která se týkají ochranných pásem vodních zdrojů na našem území. V článku uvedené informace jsou názorem jeho autorů a je nepochybně zřejmé, že názorová základna k problematice bude mnohem širší a různorodá. Přesto by se výše uvedené pojednání mohlo stát jedním z iniciátorů mezioborové diskuse a konečnému vyřešení současného nevyhovujícího stavu.

Jak vyplývá z výše provedené analýzy, máme dnes poněkud nesourodé právní normy, kdy klíčová vyhláška č. 137/1999 Sb., kterou se stanoví seznam vodárenských nádrží a zásady pro stanovení a změny ochranných pásem vodních zdrojů, jako prováděcí předpis k § 30 zákona č. 254/2001 Sb., tomuto zákonu chronologicky předcházela a v současné době je nevyhovující. Navíc po zrušení směrnice Ministerstva zdravotnictví č. 51/1079 není momentálně k dispozici žádný centrální podrobnější metodický nástroj ke stanovování OPVZ.

Ačkoliv se odborná veřejnost problematikou již dlouhé roky zabývá [7–9], kompetentní orgány problém OPVZ neřeší.

Subjekty, kterých se oblast práce s vymezováním, změnami a rušením OPVZ přímo dotýká, mají většinou zpracovány své interní postupy a metodiky, které jsou v maximální možné míře v souladu se současným legislativním prostředím a obecnými zvyklostmi. Přístup těchto institucí je zodpovědný, na druhou stranu však může být absence potřebných nástrojů potencionálním prostorem pro porušování zákonných předpisů, ať již z neznalosti a neinformovanosti, či s určitým záměrem.

Předložený návrh novelizace a úprav legislativních prostředků by měl být prvotním impulsem k další systematické činnosti v oblasti – provedení novelizací všech relevantních zákonných předpisů, následné sjednocení metodických postupů a systematické evidence OPVZ. Momentálně řešený projekt Aktualizace ochranných pásem vodních zdrojů by mohl být zásadním stavebním prvkem celého systému evidence všech platných ochranných pásem vodních zdrojů na území České republiky.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

V článku popsaný model používá stochastickou předpověď různé délky. Předpověď je vždy kratší než 1 rok. Pro adaptivní řízení je použita pouze první hodnota řady řízených odtoků. Řada předpovězených přítoků vody do nádrže je transformována na řadu řízených odtoků vody z nádrže. Stochastické řízení pracuje s rozptylem řízených odtoků. Stochastické řízení pracuje s vějířem možných hodnot. Článek popisuje konstrukci a vyhodnocení adaptivního stochastického modelu, který používá pro optimalizaci evoluční algoritmy. Model byl použit pro stochastické řízení zásobní funkce nádrže. Při zadání vstupů (předpovězené hodnoty přítoků) je modelem pro zvolenou pravděpodobnost překročení vypočten řízený odtok vody z nádrže. Model byl testován i validován na umělé vodní nádrži (profil Bílovice nad Svitavou) z důvodu dostupnosti dat. Model řídil nádrž logicky a při zvýšení celkového počtu předpovědí (z 300 na 500) se zlepšil celkový průběh řízení. Další zvyšování celkového počtu předpovědí nepřineslo výrazné zlepšení. Model využívající evoluční algoritmy by potřeboval velké množství strojového času, a proto byly výpočty prováděny v clusteru.

P8280190_edit

Úvod

V současné době jsou v praxi používány při řízení zásobní funkce nádrže převážně deterministické modely. Výhodou použití deterministický modelů je pouze jeden výstup (hodnota) řídicí veličiny, avšak při používání pouze jedné hodnoty dochází díky silnému zjednodušení problematiky ke ztrátě přesnosti řízení či mylnému vyhodnocení situace (předpověď se může výrazněji odlišovat od skutečnosti, která byla předpokládána) [1]. Oproti tomu stochastické řízení pracuje s určitým rozptylem hodnot řídicích průtoků s daným pravděpodobnostním rozdělením, a proto dochází k výrazně lepší aproximaci skutečné problematiky řízení. Výhodou stochastického řízení je výběr možnosti řízení pro danou pravděpodobnost scénáře. Výběr pravděpodobností nám poskytne vějíř možností.

Pro stochastické řízení můžeme při adaptivním způsobu řízení využít metodu Monte Carlo [2]. Její využití v oblasti vodohospodářského řešení nádrží naráží na omezení z hlediska výpočetní techniky (velké nároky na strojový čas). Pro vyhodnocení opakovaných náhodných stavů je zapotřebí minimálně 300 opakování výpočtu. Adaptivní řízení s použitím metody Monte Carlo a využitím tradičních algoritmů pro optimalizaci (kritériem optimalizace budeme v textu chápat odchylku mezi nadlepšeným a řízeným odtokem, která bude minimalizována) je vhodnou volbou pro stochastické řízení. Avšak výpočetní doba je pro běžné počítače neúnosná. Velké požadavky na výpočetní techniku jsou způsobeny především optimalizací, která je použita v každém časovém kroku, ve kterém opakovaně korigujeme řízení (vychází z principu adaptivity). Optimalizace využívá tradiční algoritmy (Diferenciální evoluci). Výpočty byly prováděny v clusteru, protože nároky na strojový čas u běžného počítače by byly neúnosné. Cílem je navrhnout algoritmus, který bude účinně minimalizovat ekonomické ztráty vzniklé z nedodávky vody (nesplněné hodnoty odtoku vody). Mělčí avšak delší poruchy (např. mírné omezení výroby) jsou ekonomicky výrazně příznivější než hlubší a kratší poruchy (např. výrazné omezení, zastavení výroby, nedostatečný průtok vody v toku pro směsný poměr s vodou vypouštěnou z čistírny odpadních vod atd.) Pro sestavení a práci s modelem byl použit program Matlab 2013.

Model

Model používá princip adaptivity a jeho jádrem je optimalizační modul využívající diferenciální evoluci (DE) [3], která používá tři rodiče. Modelu je poskytnuta řada budoucích přítoků vody do nádrže (předpovězené průtoky), na základě kterých by měl být model schopen najít nejlepší možné řešení podle kriteriální funkce, pokud by přítoky vody do nádrže nebyly zatíženy nejistotami. Nejistota spojená s předpovědí může vést k jinému průběhu řízení, než které by poskytla 100% předpověď (reálná řada) [4].

Kozel-1
Obr. 1. Řídicí algoritmus modelu
Fig. 1. Control algorithm of model

Uvedená nejistota může způsobit rychlejší průběh prázdnění zásobního objemu vody nádrže, než jak by bylo potřebné (nádrž je prázdněna po skocích, ne plynule). Rychlost (gradient) prázdnění nádrže je hlídána modelem, a pokud rychlost prázdnění nabývá výrazných hodnot ve dvou časových úsecích po sobě jdoucích, model odtok vody z nádrže sníží o poměr mezi rychlostí prázdnění a maximální hodnotou zásobního objemu pro následující časový krok. Druhým důvodem zavedení pomocného algoritmu je, že metoda DE pracuje s celým zásobním objemem nádrže (včetně předpovědi). Pokud bude předpověď vyšší než reálný průtok, který nastane, může se při dlouho trvajícím suchu vyčerpat velmi rychle po skocích celý zásobní prostor nádrže a následně dojde ke vzniku velmi hluboké poruchy. Poruchy při řízení dodávky vody by měly být ideálně mělčí a delší než kratší a hlubší. Model provede řízení pro všechny předpovědi, sestaví empirickou čáru překročení řízených odtoků a odečte odtok vody z nádrže pro požadovanou pravděpodobnost. Poté je hodnota odtoku korigována a podle rovnice (1) je spočtena nová hodnota zásobního objemu. Kriteriální funkce je suma druhých mocnin odchylek řízeného odtoku vody z nádrže od řídícího odtoku vody z nádrže. Na obr. 1 je uveden hlavní algoritmus řízení nádrže.

Kozel-vzorec1
Kde Qi [m3/s]  jevypočtený odtok vody pro zvolenou pravděpodobnost,
Qpi [m3/s]    reálný přítok vody do nádrže,
Vi [m3/s]  objem vody v nádrži na počátku řešeného kroku,
Vi+1 [m3/s]na konci řešeného kroku.

Korekce řízení

Při použití metody DE jsou řízené odtoky vody často velmi rozkolísané, a proto bylo přistoupeno ke korekci řízeného odtoku vody. Korekce vychází z myšlenky metody konjugovaných gradientů. Řízený odtok vody z nádrže je zprůměrován s předchozími kroky řízení pro danou pravděpodobnost řízeného odtoku vody z nádrže.

Aplikace

Model byl aplikován na fiktivní nádrž na řece Svitavě (obr. 2, měrný profil Bílovice nad Svitavou). Místo aplikace bylo vybráno pro dostupnost dat. Nádrž byla navržena tak, aby došlo k výrazným poruchám během trénovacího období (délka 15 let). Nádrž byla řízena adaptivně s časovým krokem jeden měsíc. Řídicí odtok byl nastaven na hodnotu 4,25 m3/s a maximální objem vody v nádrži byl stanoven na 19,76 m3/s (objem je uveden v poměrných jednotkách jako podíl objemu za jednotku času, pokud by z nádrže byla vypouštěna hodnota poměrného objemu po dobu 1 průměrného měsíce = 2 630 000 s, byl by celý zásobní objem nádrže vyprázdněn). Maximální objem vody v nádrži a řídicí odtok byly zvoleny tak, aby docházelo v testovacím období k výrazným poruchám (nedodávce vody). Model provedl řízení s pravděpodobností odtoku 99, 95, a5, 5, 0,01 % pro délky předpovědí 1 až 12 měsíců. Předpovědi průměrných měsíčních přítoků byly získány z modifikovaného zonálního lineárního autoregresivního rekurentního modelu [5].

Kozel-2
Obr. 2. Měrný profil Bílovice nad Svitavou
Fig. 2. Measured profile Bílovice nad Svitavou

Vyhodnocení

Hlavním kritériem úspěšnosti řízení byla druhá mocnina chyby mezi výstupy z modelu používající předpovězené přítoky a řízením, které bylo získáno z klasického modelu za použití 100% předpovědi (reálná průtoková řada) [6]. Počet zpětně uvažovaných kroků silně ovlivňoval průběh řízení a pravděpodobnost, pro kterou byly dosaženy nejlepší výsledky (obr. 3). Za nejlepší průběh řízení bylo považováno nejvyrovnanější řízení s mělkými poruchami. Uvedené obrázky grafů mají totožné osy, kdy na svislé ose je vždy řízený odtok vody z nádrže pro vybranou pravděpodobnost odtoku vody z nádrže a na vodorovné ose je čas v měsících. V legendě číslo uvedené za P (pravděpodobnost) značí uvažovanou pravděpodobnost řízeného odtoku vody z nádrže.

Kozel-3
Obr. 3. Výsledky pro různý počet předchozích kroků řízení použitých pro průměrování
Fig. 3. Result for different numbers of backward steps of management used for averaging

Druhým významným faktorem, který ovlivní celkový průběh řízení, je délka předpovědi. Z výsledků bylo zjištěno (obr. 4), že nejlepších výsledků bylo dosaženo při délce předpovědi šest měsíců a použití čtyř kroků řízení zpětně pro průměrování. Při použití kratší délky předpovědi než šest měsíců je velmi zmenšen počet pravděpodobností, pro které nedojde k úplnému vyčerpání zásobního objemu (P99, P95), a umělé poruchy jsou hlubší než pro delší předpověď. Použití delší předpovědi než šest měsíců nepřineslo výrazné zlepšení. Výsledky pro délku předpovědi osmi a šesti měsíců jsou téměř totožné, uvedené tvrzení neplatí pro potřebnou délku výpočty.

Kozel-4
Obr. 4. Vliv délky předpovědi na průběh řízení
Fig. 4. Influnce lenght of forecast on course of management

Během řízeného období model vytvářel umělé poruchy, avšak průběh řízení byl velmi dobrý i při srovnání s klasickým modelem (100% předpověď) (obr. 5).

Kozel-5
Obr. 5. Porovnání stochastického modelu a deterministického modelu
Fig. 5. Comparison between results of stochastic model and results of deterministic model

Závěr

Z výše uvedeného textu vyplývá, že výsledné řízení je závislé na požadované pravděpodobnosti, s níž by se měly přítoky vyskytnout a s nimi i požadovaný odtok vody z nádrže. Nelze opomenout, že výsledné řízení je závislé na celkovém počtu i délce předpovědí a počtu kroků uvažovaných při řízení zpětně. Při vyšším počtu předpovědí dochází ke zlepšení řízení. Vyhodnocení stochastického řízení vyžadovalo velké množství strojového času a výpočty na clusterech. Srovnatelný výpočet (150 měsíců, délka předpovědi 8 a počet předpovědí 500, 10 pravděpodobností) trval na clusteru 10 hodin, na běžném stolním PC bylo potřeba 7 dní. Výsledky ukazují, že lze zásobní funkci nádrže řídit stochasticky pomocí metody DE a stochastického modifikovaného zonálního předpovědního modelu.

Poděkování

Článek vznikl za podpory projektu Řízení zásobní funkce nádrží při uvažování nejistot hydrologických vstupů s použitím metod umělé inteligence s podporou stochastických předpovědních modelů.

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

Souhrn

Článek uvádí přehled základních právních předpisů upravujících činnost Výzkumného ústavu vodohospodářského T. G. Masaryka, v. v. i., a jednotlivých Povodí, státní podnik, v rámci Radiační monitorovací sítě ČR. Je uveden přehled sledovaných profilů a požadavky na četnost odběru vzorků, hodnocených ukazatelů a dále výsledky monitorování za období 2004–2016.

P7060281_edit

Úvod

Pravidelné sledování radiační situace bylo zahájeno v dubnu 1986 těsně před havárií v jaderné elektrárně v Černobylu, kdy byla zřízena Radiační monitorovací síť. Proces systematického zajišťování činnosti a vybavení Celostátní radiační monitorovací sítě (RMS) v současné podobě požadované evropskou legislativou byl zahájen přijetím usnesení vlády č. 478 ze dne 14. 7. 2001. Právní základ pro činnost RMS byl přijat v roce 2002 novelizací atomového zákona č. 18/1997 Sb. (zákon č. 13/2002 Sb.) [1] a vyhláškou SÚJB č. 319/2002 Sb. [2]. V minulém roce proběhla významná změna legislativy – byl vydán nový atomový zákon č. 263/2016 Sb. [3] a vyhláška SÚJB č. 360/2016 Sb., o monitorování radiační situace [4].

Maresova-1
Obr. 1. Mapa odběrových míst
Fig. 1. Map of sampling sites

Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, v. v. i. (dále jen VÚV TGM), se ve spolupráci se státními podniky Povodí podílí na monitorování radiační situace na území České republiky, které zajišťuje Státní úřad pro jadernou bezpečnost (dále jen SÚJB) od roku 2004. V Referenční laboratoři složek životního prostředí a odpadů VÚV TGM jsou sledovány radioaktivní látky v povrchových a pitných vodách, sedimentech, rybách a vodárenských kalech.

Metodika

Do monitoringu byly vybrány lokality tak, aby byly do spolupráce zapojeny všechny podniky Povodí a bylo zajištěno rovnoměrné rozložení profilů po celé České republice. Jedná se o tři závěrové profily na hlavních tocích (Labe-Hřensko, Odra-Bohumín a Morava-Moravský Sv. Ján) a sedm profilů na vodních nádržích (VN Švihov, VN Římov, VN Fláje, VN Přísečnice, VN Křižanovice, VN Vír, VN Kružberk) a dále profil Praha-Podolí, kde je sledována objemová aktivita tritia s vyšší četností. Upravená pitná voda je sledována z vybraných pěti nádrží. Přehled odběrových míst je na obr. 1.

Monitorování je prováděno formou normálního monitorování za obvyklé radiační situace a formou havarijního monitorování za nehodové expoziční situace. Za obvyklé radiační situace jsou odebírány na jednotlivých profilech vzorky vod s četností 4× ročně. Jsou sledovány ukazatele obsahu radioaktivních látek v povrchových vodách (celková objemová aktivita beta po odečtení příspěvku draslíku 40, objemová aktivita tritia, objemová aktivita stroncia 90 a objemová aktivita cezia 137), ve dnových sedimentech (hmotnostní aktivita cezia 137), v biomase ryb (hmotnostní aktivita cezia 137) a v pitných vodách (objemová aktivita tritia, objemová aktivita stroncia 90 a objemová aktivita cezia 137) a kalech z úpravy vody (hmotnostní aktivita cezia 137). Stanovení objemové aktivity cezia 137 a stroncia 90 je prováděno ze vzorků vody o objemu 20 l, stanovení postihuje tyto radionuklidy ve veškerých látkách. Stanovení v pevných matricích je prováděno jedenkrát ročně, a to v sušině (105 °C). V případě ryb je výsledná hmotnostní aktivita cezia 137 vztažena na čerstvou hmotnost. Odběr, předúpravu vzorků a stanovení ukazatele celkové objemové aktivity beta provádí jednotlivá Povodí, s. p., stanovení ostatních ukazatelů (tritia, cezia 137 a stroncia 90) provádí Referenční laboratoř složek životního prostředí a odpadů VÚV TGM.

Maresova-2
Obr. 2. Vývoj ročních průměrných celkových objemových aktivit beta po odečtení příspěvku 40K (cβK-40) v povrchových vodách
Fig. 2. Development of annual average gross beta activity (cβK-40) in surface water

Jsou uváděny výsledky větší než nejmenší významná aktivita (cNV). Hodnoty < cNV byly do průměrných hodnot (aritmetický průměr) započteny na úrovni cNV.

Získávaná data jsou předávána do informačního systému RMS (MonRaS). Jejich zveřejňování zajišťuje SÚJB v současnosti prostřednictvím webových stránek. V letech 2004 a 2005 byly výsledky zveřejněny ve Zprávě o radiační situaci na území České republiky, od roku 2006 jsou výsledky součástí výročních zpráv SÚJB.

Výsledky a diskuse

Na obr. 2 je zpracován přehled výsledků sledování celkové objemové aktivity beta po odečtení příspěvku 40K za období 2006–2016. Průměrná hodnota vyhodnocená ze všech profilů za toto období byla méně než 0,032 Bq/l. Ve sledovaném období nebyly zaznamenány žádné extrémní hodnoty.

Maresova-3
Obr. 3. Vývoj ročních průměrných objemových aktivit tritia (cH-3) v pitných vodách
Fig. 3. Development of annual average tritium activity concentrations (cH-3) in drinking water

Toto stanovení provádí laboratoře státních podniků Povodí podle ČSN 75 7612 [5]. Jedná se o screeningový ukazatel. Jedná se o ukazatel možného obsahu radionuklidů s přeměnou beta. Zjištěná hodnota postihuje zejména radionuklidy vysílající záření beta, a to různou měrou, některé nepostihuje vůbec. Slouží zejména jako podklad k rozhodování o potřebě stanovení objemových aktivit jednotlivých radionuklidů ve vodě. Za obvyklé radiační situace charakterizuje zejména úroveň přírodního pozadí. Za havarijní situace by sloužil k rychlé klasifikaci kontaminace vzorků z odběrových míst. Pro tyto účely byla ve spolupráci se Státním ústavem pro radiační ochranu zavedena metoda rychlého stanovení celkové objemové aktivity beta pro účely havarijního monitorování (ČSN 75 7613) [6].

Ostatní stanovení, tj. stanovení tritia, cezia 137 a stroncia 90, provádí vzhledem k nárokům na přístrojové vybavení (kapalinová scintilační spektrometrie, gamaspektrometrie) a časovou náročnost (radiochemická separace) Referenční laboratoř složek životního prostředí a odpadů VÚV TGM ve vzorcích odebraných laboratořemi státních podniků Povodí, které provádí předúpravu (zakoncentrování velkoobjemových vzorků).

Maresova-4
Obr. 4. Vývoj ročních průměrných objemových aktivit tritia (cH-3) v povrchových vodách
Fig. 4. Development of annual average tritium activity concentrations (cH-3) in surface water

Všechny tyto radionuklidy jsou sledovány zejména v souvislosti s provozem jaderných elektráren nejen na našem území. S výjimkou tritia se jedná o antropogenní radionuklidy, které se do prostředí dostávají v důsledku využívání jaderné energie. Tritium vzniká i přirozenými procesy v atmosféře.

Na obr. 34 je uveden přehled výsledků sledování tritia v pitných a povrchových vodách sledovaných v rámci RMS včetně vyhodnocených průměrů za celé sledované období. V případě tritia byly v profilech pod zaústěním odpadních vod z JE Temelín a JE Dukovany zjištěny hodnoty zvýšené oproti ostatním profilům. Zjištěné zvýšení objemové aktivity tritia odpovídá výpočtově odvozeným hodnotám za předpokladu vypouštění tritia na úrovni limitu aktivity, resp. dávky podle povolení vydaných SÚJB. Zatímco průměrná objemová aktivita tritia v povrchových vodách neovlivněných výpustmi z jaderných zařízení a v pitných vodách byla za období 2004–2016 < 1,0 Bq/l, na ovlivněných profilech to bylo 4,9 Bq/l (Labe-Hřensko 5,7 Bq/l, Morava-Mor. Sv. Ján 4,0 Bq/l). Samostatně je na obr. 5 uveden vývoj objemové aktivity tritia cH-3 v profilu Vltava-Praha-Podolí spolu s ročními průměry, průměrem (13,7 Bq/l) za celé sledované období (2006–2016) včetně ročních kapalných výpustí tritia AH-3 podle údajů ČEZ, a. s., JETE [7].

Maresova-5
Obr. 5. Vývoj objemové activity tritia (cH-3), ročních průměrných objemových aktivit tritia (cH-3,průmR) v povrchové vodě v Praze-Podolí a ročních kapalných výpustí tritia (AH-3) podle údajů ČEZ, a. s., JETE [7]
Fig. 5. Development of tritium activity concentration (cH-3), annual average tritium activity concentrations (cH-3,průmR) in surface water in Vltava at Prague Podolí and annual tritium activity in wastewater discharged from NPP Temelín [7]

Tento profil je sledován podrobněji, vzorky jsou odebírány 1× týdně. Zjišťované aktivity tritia v povrchové vodě odpovídají celkovým výpustem podle údajů provozovatele a splňují přípustné znečištění povrchových vod podle nařízení vlády 401/2015 Sb., kde je uvedena pro tritium hodnota ročního průměru 1 000 Bq/l (při využití povrchové vody jako zdroje pro pitné účely 100 Bq/l) a maxima 3 500 Bq/l [8].

Maresova-6
Obr. 6. Vývoj ročních průměrných objemových aktivit cezia 137 (cCs-137) v pitných vodách
Fig. 6. Development of annual average caesium 137 activity concentrations (cCs-137) in drinking water

Obsah cezia 137 a stroncia 90 v povrchových i pitných vodách je i při zpracování vzorků o objemu 20 l na hranicích měřitelnosti (většina výsledků je menší než nejmenší významná aktivita) a odpovídá reziduálnímu znečištění po atmosférických testech jaderných zbraní a havárii jaderného reaktoru v Černobylu v minulém století. Průměrná koncentrace cezia 137 a stroncia 90 v pitných a povrchových vodách byla za období 2006–2016 < 0,001 Bq/l, resp. < 0,003 Bq/l. Na profilech ovlivněných provozem jaderné elektrárny nebyly zaznamenány žádné zvýšené hodnoty. Výsledky sledování cezia 137 jsou pro ukázku na obr. 6 a 7. Zatímco v případě tritia můžeme detekovat prokazatelný vliv našich jaderných elektráren na povrchové vody ovlivněné jejich výpustmi (které splňují požadované limity), v případě cezia 137 a stroncia 90 je teoretický vliv elektráren významně menší než doznívající znečištění umělými radionuklidy z minulého století. Zjišťované objemové aktivity jsou o tři řády nižší než hodnoty pro přípustné znečištění – maximum podle NV 401/2015 Sb. (2, resp. 1 Bq/l) a dva řády nižší než je norma environmentální kvality – roční průměr (0,5, resp. 0,2 Bq/l) [8].

Maresova-7
Obr. 7. Vývoj ročních průměrných objemových aktivit cezia 137 (cCs-137) v povrchových vodách
Fig. 7. Development of annual average caesium 137 activity concentrations (cCs-137) in surface water

Cezium 137 v pevných matricích je měřeno spolehlivě (měřené aktivity jsou vyšší než nejmenší významná aktivita). Přehled dosavadních výsledků sledování cezia 137 v sedimentech je uveden na obr. 8 a v rybách na obr. 9. Nejvyšší hmotnostní aktivita cezia 137 byla zjištěna ve vzorcích sedimentů VN Římov (průměr za období 2004–2016 103 Bq/kg), v rybách VN Fláje (průměr 2004–2016 3,9 Bq/kg) a ve vzorcích vodárenských kalů ÚV Švarec a Meziboří (průměr 2004–2016 9,7 Bq/kg, resp. 9,6 Bq/kg). I v případě pevných matric je hlavním zdrojem cezia 137 reziduální znečištění po atmosférických testech jaderných zbraní a havárii jaderného reaktoru v Černobylu v minulém století.

Maresova-8
Obr. 8. Vývoj hmotnostních aktivit cezia 137 (aCs-137) v sedimentech
Fig. 8. Development of caesium 137 activity concentrations (aCs-137) in sediments
Maresova-9
Obr. 9. Vývoj hmotnostních aktivit cezia 137 (aCs-137) v rybách
Fig. 9. Development of caesium 137 activity concentrations (aCs-137) in fi sh

Závěr

Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, v. v. i., se od roku 2004 podílí ve spolupráci s podniky Povodí na monitorování radiační situace, které zajišťuje Státní úřad pro jadernou bezpečnost. Laboratoře Povodí, s. p., provádí odběr vzorků a screeningové stanovení celkové objemové aktivity beta. Stanovení dalších ukazatelů obsahu radioaktivních látek – tritia, cesia 137 a stroncia 90 je prováděno ve VÚV TGM. Tato spolupráce je významná zejména v kontextu zajištění havarijního monitorování během nehodové expoziční situace. Pro tyto účely jsou Státním úřadem pro jadernou bezpečnost pravidelně pořádána porovnávací měření a zátěžová cvičení v jednotlivých laboratořích.

Posted by & filed under Informatika, kartografie ve vodním hospodářství.

Souhrn

V předloženém článku jsou shrnuty závěry projektu TD020113, jehož cílem bylo stanovení možných budoucích potřeb vody v časovém horizontu 2030 až 2050. V rámci projektu TD 020113 byly analyzovány čtyři možné scénáře vývoje české společnosti. Článek navazuje na předchozí publikované výsledky zabývající se pouze sektorem veřejných vodovodů [1] a doplňuje je o další zpracované sektory (energetika a živočišná výroba). Odběry pro průmysl, rostlinnou výrobu a ostatní odběry jsou pak odhadnuty na základě současných trendů.

IMAG6350

Úvod

Existující studie dopadů klimatické změny jasně formulují trendy a závěry týkající se poklesu dostupnosti vodních zdrojů v následujících desetiletích. Ke stejným závěrům dochází studie jak české, tak evropské či globální. Kvantifikace dostupnosti vodních zdrojů je předmětem mnoha studií a výzkumných projektů jak v České republice, tak na celém světě. Z českých výstupů v posledních dvou letech lze pro ilustraci jmenovat např. materiál zpracovaný pro MŽP [2] či studie VÚV TGM [3–5]. České materiály se, snad vlivem dlouhodobého poklesu odběrů povrchových a podzemních vod v uplynulých 35 letech, kdy maximálních odběrů ve výši 3,52 mld. m3·rok-1 bylo dosaženo v roce 1983 [6] (obr. 1), kvantifikací budoucích odběrů ve výhledu 15, 20 a více let prakticky nezabývají a soustřeďují se na problematiku kvantifikace hydrologické bilance. Strategické rozhodování v sektoru vodního hospodářství i řešení vodohospodářské bilance ve střednědobém a dlouhodobém výhledu často spoléhá na porovnávání současných odběrů, či dokonce současných povolených odběrů s budoucími zdroji. Že taková srovnání mohou vést k ošidným závěrům je jasné, pokud si uvědomíme, jak dramatické změny v odběrech mohou nastat vlivem změněných klimatických (což je předpokládaná budoucnost) či socioekonomických podmínek (což dokládá zejména vývoj odběrů v 90. letech minulého století). V rámci zmiňovaného projektu TD020113 jsme se pokusili uvedenou skutečnost alespoň částečně napravit a připravit odhad potřeb vody na základě scénářů socioekonomických podmínek v časovém horizontu 2030 až 2050.

Odběry v uplynulých 35 letech

Sektor veřejných vodovodů

Zatímco v 80. letech minulého století (s výjimkou roku 1984) docházelo prakticky k plynulému nárůstu odběrů pro sektor veřejných vodovodů až na úroveň 1,27 mld. m3·rok-1 (obr. 2a), tak po roce 1989 dochází k plynulému poklesu (s výjimkou let 2006, 2012 a 2015) až na úroveň 602 mil. m3·rok-1 v roce 2014. Výjimky v trendech v letech 1984, 2006 a 2012 jsou statisticky nevýznamné (méně jak 0,4 %). Proti tomu změna v roce 2015 dosáhla hodnoty 1,79 % ve srovnání s rokem předchozím a mohlo by tak jít o změnu trendu, což však bude možno posoudit až v následujících letech.

Ansorge-1
Obr. 1. Odběry povrchových a podzemních vod v ČR v letech 1980–2015 (zdroj dat: MZe a MŽP [6])
Fig. 1. Water withdrawals in the Czech Republic between 1980 and 2015 (blue = public water supply systems; light blue = industry; yellow = energy; green = agriculture; red = other withdrawals)

Sektor energetiky

Odběry pro sektor energetiky dosáhly maxima v roce 1981 ve výši 1,284 mld. m3·rok-1 (obr. 2b) a až do roku 2001 lze sledovat klesající trend odběrů až na úroveň 502 mil. m3·rok-1. Nárůst odběrů pro sektor energetiky je spojen s uváděním Jaderné elektrárny Temelín do provozu v letech 2001 a 2002. Desetiletí 2003–2012 pak vykazuje odběry kolísající v intervalu 828 mil. až 942 mil. m3·rok-1 následované postupným poklesem na hodnotu 613 mil. m3·rok-1 v roce 2015. S ohledem na plánované i neplánované odstávky obou jaderných elektráren v uplynulém roce lze předpokládat pokračování poklesu v odběrech celého sektoru i v roce 2016.

Sektor průmyslu

Odběry pro sektor průmyslu dosáhly maxima v roce 1981 na úrovni 1,03 mld. m3·rok-1 a minima v roce 2013 na úrovni 248,5 mil. m3·rok-1 (obr. 2c). Celkově lze odběry pro sektor průmyslu charakterizovat klesajícím trendem, který byl akcelerován po roce 1989. V období 2009 až 2015 však dochází k výrazné ztrátě dynamiky poklesu odběrů a spíše stagnaci odběrů v rozpětí 250 až 290 mil. m3·rok-1.

Sektor zemědělství

Odběry pro sektor zemědělství v uplynulých 35 letech lze rozdělit do tří charakteristických období (obr. 2d). V období 1980–1990 není patrný jednoznačný trend a odběry kolísají mezi 44 až 110 mil. m3·rok-1, kdy v roce 1990 je dosaženo absolutního maxima za celých 35 let. V období 1990 až 1998 dochází k plynulému poklesu až na úroveň 7,4 mil. m3·rok-1 a po tomto období naopak dochází ke změně trendu a k postupnému nárůstu odběrů až na úroveň 54 mil. m3·rok-1.

Sektor ostatních odběrů

Odběry v sektoru ostatní (včetně stavebnictví) tvoří zanedbatelnou část celkových odběrů (obr. 2e). Lze je v uplynulých 35 letech rozdělit na dvě samostatná období. V letech 1980–1996 dochází ke kolísání hodnoty odběrů kolem 60 mil. m3·rok-1, pak následuje pokles k cca 10 mil. m3·rok-1 v letech 1997–2002 a následný postupný nárůst až do roku 2008. V roce 2008 přechází Český statistický úřad z nomenklatury „OKEČ“ na nomenklaturu „CZ-NACE“. Určité implementační zmatky spojené s touto změnou se pravděpodobně projevily v „odlehlé“ hodnotě odběrů v roce 2008, která se v ostatních sektorech neprojevila tak významně. Posledním obdobím je pak období 2009 až 2015, kdy opět dochází ke kolísání hodnoty odběrů (tj. stagnaci) okolo hodnoty 26 mil. m3·rok-1.

Metodika a vstupní data

Řešení projektu TD020113 vycházelo z principů DPSIR konceptu [7, 8] a z aplikace Story and Simulation přístupu [9, 10]. Story and Simulation přístup spočívá v kombinaci popisných scénářů budoucího vývoje s modelovacím aparátem pro kvantifikaci zvolených ukazatelů. Pro část projektu zabývající se matematickým modelováním byl zvolen přístup postavený na využití statistických modelů. Tento přístup je využíván zejména v ekonometrii a zde byl použit pro otestování jeho aplikovatelnosti na problémy spojené s užíváním vod. Řešení se soustředilo na sektory veřejných vodovodů a energetiky, které jsou dominantní v odběrech vody v České republice (dohromady okolo 80 % odběrů za posledních deset let), a sektor zemědělství, který je sice z pohledu evidovaných odběrů bezvýznamný (méně než 3,4 %), ale z hlediska budoucího vývoje je jedním z nejcitlivějších na dopady klimatické změny.

Jedním z výsledků projektu je metodický materiál [11], který je obecně využitelný při stanovování budoucích odběrů (potřeb) vody, ale i budoucích hodnot jiných environmentálních či socioekonomických ukazatelů. S ohledem na dostupnost vstupních dat bylo pro řešení zvoleno prostorové měřítko celé České republiky a data byla využívána v ročním časovém kroku. Pro řešení byla vybrána statistická data shromažďována podle české legislativy dostupná u Českého statistického úřadu, popř. v rámci resortních statistik a statistik vládních institucí (např. Energetický regulační úřad). Zejména pro sektor zemědělství byla též využívána data profesních sdružení. Pro popis budoucího stavu české společnosti byly odvozeny čtyři scénáře:

  • Scénář preferující udržitelný rozvoj,
  • Scénář preferující politická rozhodnutí na ochranu životního prostředí,
  • Scénář preferující ekonomický rozvoj s omezením ochrany životního prostředí,
  • Scénář preferující bezpečnostní otázky a zajištění soběstačnosti v zásobování.
Ansorge-2
Obr. 2. Průběh odběrů v sektorech národního hospodářství ČR v období 1980–2015
Fig. 2. Water withdrawals in the individual sectors in the Czech Republic between 1980 and 2015 (blue = public supply systems; light blue = industry; yellow = energy; green = agriculture; red = other withdrawals)

Obecný popis jednotlivých scénářů je uveden v případové studii [12], kde je též podrobněji popsán vývoj v sektoru veřejných vodovodů a energetiky, resp. v disertační práci jednoho z autorů tohoto článku [13] pro sektor zemědělství. Pro kvantifikaci scénářů byly využity existující sektorové prognózy. Pro sektor energetiky to byla aktualizovaná Státní energetická koncepce [14, 15]. Pro popis demografického vývoje byly využity prognózy ČSÚ [16, 17] a přímo pro projekt TD020113 byla pracovníky Univerzity Karlovy zpracována demografická prognóza [18]. Pro popis hospodářského vývoje byly využity scénáře připravené pro aktualizaci státní energetické koncepce [15]. Jednotlivé sektorové prognózy byly přiřazeny vybraným scénářům vývoje společnosti podle podobnosti předpokladů, ze kterých bylo při jejich sestavování vycházeno. V případě demografických a energetických prognóz bylo k jednotlivým scénářům následně přiřazeno i více prognóz. Pro sektor zemědělství byly ve spolupráci s pracovníky Ústavu zemědělské ekonomiky a informací kvantifikovány počty zvířat a osevní plochy hospodářských plodin pro jednotlivé scénáře vývoje společnosti.

Výsledky

Sektor veřejných vodovodů

Sektor veřejných vodovodů byl podrobně představen v samostatném článku [1]. Jako hlavní hnací síly byly zvoleny:

  • počet obyvatel,
  • ztráty vody v síti,
  • podíl obyvatelstva napojeného na veřejné vodovody,
  • specifická spotřeba domácností,
  • ekonomická efektivita užití vody.

Přiřazením různých demografických prognóz k jednotlivým scénářům vývoje vzniklo 3 × 15 možných trajektorií odběrů vod v sektoru veřejných vodovodů. Pro časový horizont 2030 až 2050 lze při uvažování středních hodnot hnacích sil očekávat odběry v rozsahu 452 až 634 mil. m3·rok-1 (obr. 3), resp. 397 až 707 mil. m3·rok-1, při uvažování horních a dolních intervalů hodnot. Resp. jeden scénář předpokládá v porovnání se současností stagnaci až mírný nárůst odběrů, jeden scénář předpokládá mírný pokles až stagnaci a dva scénáře předpokládají pokles odběrů pro veřejné vodovody.

Ansorge-3
Obr. 3. Očekávaný vývoj odběrů pro sektor veřejných vodovodů při středních hodnotách hnacích sil pro různé demografi cké prognózy
Fig. 3. Estimation of water withdrawals in public water supply sector for different socioeconomic scenarios and demographic prognosis

Sektor energetiky

Pro sektor energetiky je rozhodujícím limitem ukončení činnosti uhelných elektráren po roce 2030. Aktualizovaná Státní energetická koncepce [14] představuje šest možných scénářů budoucího vývoje české energetiky. Těchto šest energetických scénářů bylo přiřazeno ke čtyřem scénářům vývoje společnosti podle podobnosti výchozích předpokladů pro odvození jednotlivých scénářů [12]. Pro sektor energetiky byly jako hnací síly zvoleny:

  • struktura energetického mixu podle Státní energetické koncepce vyjádřená formou výroby v tepelných a jaderných elektrárnách,
  • podíl tepelných elektráren s průtočným chlazením,
  • technologický pokrok vyjádřený jako specifické spotřeby vody v tepelných a jaderných elektrárnách.

Vzhledem k situaci, kdy energie vyrobená v České republice je uplatňována na evropském trhu, nepředstavuje počet obyvatelstva České republiky významný faktor ovlivňující produkci energií v tuzemsku. Kalkulované hodnoty potřeb vody v období 2030 až 2050 postupně v jednotlivých scénářích klesají v závislosti na míře odstavování tepelných elektráren a nahrazováním jejich kapacity jinými technologiemi výroby elektrické energie (obr. 4). Pouze kombinace scénáře preferující ekonomický rozvoj společnosti a plynového scénáře rozvoje energetické základy České republiky předpokládá stabilní potřeby vody na úrovni 835 až 855 mil. m3·rok-1, ostatní scénáře předpokládají postupný pokles odběrů z úrovně 353 až 710 mil. m3·rok-1 v roce 2030 na 245 až 541 mil. m3·rok-1 v roce 2050 (při uvažování středních hodnot intervalů hnacích sil použitých pro modelové řešení).

Sektor zemědělství

Sektor zemědělských odběrů je třeba rozdělit na rostlinnou a živočišnou výrobu. V průběhu řešení projektu se ukázalo, že z důvodu nedostupnosti relevantních informací o předpokládané změně agroklimatických regionů [2] by připravené modelové řešení rostlinné výroby poskytlo výsledky, které s vysokou pravděpodobností nebudou odpovídat realitě v hodnoceném období cca poloviny 21. století. Řešení sektoru zemědělství se tak omezilo jen na živočišnou výrobu. V oblasti živočišné výroby byly ve spolupráci s pracovníky UZEI provedeny odhady počtu hospodářských zvířat chovaných v České republice v podmínkách jednotlivých scénářů vývoje společnosti. S využitím hodnot specifických potřeb vody pro jednotlivé kategorie zvířat vycházejících z ČSN 75 5490 pro návrh stájových vodovodů byly stanoveny odhady potřeb vody v živočišné výrobě jak pro současnost, tak pro scénáře navržené v projektu.

Ansorge-4
Obr. 4. Očekávaný vývoj odběrů pro sektor energetiky při středních hodnotách hnacích sil pro různé scénáře rozvoje energetické základny ČR
Fig. 4. Estimation of water withdrawals energy sector for diff erent socio-economic scenarios and energy development scenarios

Na rozdíl od sektorů veřejných vodovodů a energetiky nebyla kvantifikace potřeb pro živočišnou výrobu počítána v různých časových horizontech hodnoceného období 2030 až 2050, ale (s ohledem na evidentní nesoulad mezi hodnotami odběrů a odhady potřeb pro současnost) bylo provedeno pouze stanovení jedné hodnoty odhadu potřeb vody v živočišné výrobě pro každý scénář vývoje společnosti. Odhad potřeby vody v živočišné výrobě v období 2030 až 2050 se pohybuje mezi 32 až 45 mil. m3·rok-1 pro jednotlivé scénáře (obr. 5). Odběry pro živočišnou výrobu se pohybovaly v letech 2001 až 2015 se skoro lineárním průběhem v rozpětí 7 až 12,5 mil. m3·rok-1 s jasným vzestupným trendem. Kalkulované potřeby vody v živočišné výrobě pro současnost činí 35 až 40 mil. m3·rok-1 a přesahují 3× až 5× hodnoty odběrů pro živočišnou výrobu. Malá část z tohoto chybějícího množství je pokryta dodávkami vody do zemědělství z veřejných vodovodů, které činily v letech 2004 až 2012 9,6 až 7,2 mil. m3·rok-1 s naopak klesajícím trendem. Dochází tak k substituci dodávek do zemědělství z veřejných vodovodů přímými odběry z povrchových a podzemních vod. Hlavním důvodem pro tuto substituci je zejména rozdílná cena pitné a surové vody.

Sektor průmyslu a sektor ostatních odběrů včetně stavebnictví

Obdobně jako v mnoha jiných rozvinutých zemích došlo v České republice k tzv. „decouplingu“ [19] spotřeby vody a hospodářského výkonu ekonomiky, resp. průmyslového růstu, kdy i přes růst průmyslové produkce dochází k poklesům odběrů pro průmysl (obr. 6). Hlavními hnacími silami odběrů pro průmysl tak není samotná průmyslová produkce, ale technologický pokrok, legislativní a ekonomické podmínky spojené se zaváděním úsporných opatření. Průmysl v České republice je však velmi různorodý a bylo by vhodné jej řešit po jednotlivých průmyslových odvětvích. V projektu však nebyl pro takto podrobnou analýzu dostatek prostoru.

Ansorge-5
Obr. 5. Odhad potřeb vody pro živočišnou výrobu v období 2030 až 2050
Fig. 5. Estimation of water needs for livestock in period from 2030 to 2050 (dark blue = dairy cows; brown = other cattle; green = pigs; purple = sheep; light blue = goats; orange = horses; yellow = donkeys and mules; pink = poultry)

Sektor ostatních odběrů (včetně stavebnictví) nebyl v projektu TD020113 řešen z důvodu nedostupnosti dat a minimálního podílu tohoto sektoru na celkových odběrech vody, který činí obvykle 0,5 až 2 % z celkových odběrů v daném roce.

Diskuse

Při řešení sektoru energetiky nebyl vzat v úvahu harmonogram očekávaného útlumu významných tepelných elektráren publikovaný až v průběhu roku 2016 [20]. Alternativou k vládním energetickým scénářům [14] jsou scénáře rozvoje elektroenergetiky připravené operátorem trhu s energiemi každoročně publikované v tzv. Zprávách o očekávané rovnováze [21]. Tyto podklady mohou vést k dalšímu zpřesnění vývoje budoucích potřeb/odběrů vody pro sektor energetiky.

Ansorge-6
Obr. 6. Indexy odběrů vod pro průmysl a průmyslové výroby – hodnoty roku 2010 = 100 % (zdroj dat: ČSÚ a evidence odběrů a vypouštění)
Fig. 6. Index of water withdrawals for industry (blue colour) and index of industry production (brown colour) – 2010 value = 100%

Proložení hodnot procentní změny odběrů v sektoru průmyslu oproti odběrům předchozího roku polynomickým trendem v Microsoft Excel naznačuje změnu trendu směrem ke kladným hodnotám při všech dostupných stupních polynomu (2 až 6). V nejbližším období tak lze očekávat stagnaci, či dokonce růst odběrů pro průmysl. Pro hodnocené období 2030 až 2050 však nelze z existujících dat vyvozovat obdobné závěry.

V zemědělství lze na základě současných znalostí jednoznačně předpokládat nárůst požadavků na zajištění zdrojů pro závlahy. Významným faktorem pro stanovení skutečných potřeb vody pro závlahy však bude posun agroklimatických oblastí a změny ve struktuře plodin v jednotlivých regionech České republiky [2]. V uplynulých 15. letech, ve kterých jsou informace o užití odebrané vody, se hodnoty odběrů využívaných pro závlahy pohybovaly v rozpětí 10 až 40 mil. m3·rok-1 s jasným vzestupným trendem. Při pokračování dosavadního trendu bychom se kolem roku 2030 mohli dočkat odběrů kolem 65 až 75 mil. m3·rok-1 pro závlahy. Kolem roku 2050 se však již začnou výrazněji projevovat posuny agroklimatických výrobních oblastí a prostá predikce na základě současných trendů postrádá pro takto vzdálené období jakéhokoliv smyslu.

Při uvažování dalšího pokračování substituce drahé pitné vody za levnější surovou vodu bude docházet ke sbližování odběrů pro živočišnou výrobu s kalkulovanými potřebami vody. V období 2030 až 2050 tak lze odhadnout odběry pro živočišnou výrobu na úrovni kolem 18 až 28 mil. m3·rok-1.

Tabulka 1. Odhad potřeb vody (odběrů vody) pro jednotlivé scénáře pro období 2030 až 2050
Table 1. Estimation of water needs (withdrawals) per individual scenarios for period 2030 and 2050
Ansorge-tabulka1

Odběry pro průmysl budou velmi záviset na rozvoji či útlumu jednotlivých průmyslových odvětví v České republice. Pro období 2030 až 2050 je při současném vývoji a znalostech vhodné uvažovat spíše se stagnací odběrů okolo úrovně 250 mil. m3·rok-1 než s nějakou významnou změnou. Další výrazný pokles odběrů se jeví jako málo pravděpodobný. Naopak nárůst odběrů by mohl nastat v souvislosti s masivním růstem průmyslové produkce, nebo uvolněním environmentálních podmínek spolu se zlevněním vody.

Odhadujeme, že odběry v sektoru ostatních odběrů včetně stavebnictví zůstanou i ve výhledu 2030 až 2050 stabilní a budou se pohybovat na současné úrovni, tj. kolem 25 mil. m3·rok-1.

Závěr

V rámci projektu TD020113 byly řešeny čtyři scénáře vývoje české společnosti a k nim byly stanoveny očekávané potřeby vody pro časový horizont 2030 až 2050. V tomto časovém horizontu lze očekávat značný pokles potřeb vody pro energetiku (3 ze 4 scénářů) a pravděpodobnou stagnaci (2 scénáře) či pokles (2 scénáře) odběrů pro veřejné vodovody. Dále byla kalkulována mírně zvýšená potřeba vody pro živočišnou produkci. Vzhledem k tomu, že v současnosti není přímá vazba mezi odběry pro živočišnou produkci a potřebami kalkulovanými na základě počtu chovaných zvířat a specifickými potřebami, lze pouze provést odhad budoucích odběrů pro zemědělství na základě stávajících trendů a očekávaného vývoje. Pravděpodobně lze však očekávat rostoucí odběry pro živočišnou výrobu. Kalkulace potřeb pro závlahy nebyla v projektu provedena z důvodu nedostatečných podkladů o změnách agroklimatických regionů. Odhady potřeb vody pro závlahy, provedené na základě aktuálních trendů, jsou tak vztaženy k roku 2030. V sektoru průmyslu i ostatních odběrů (včetně stavebnictví) očekáváme stagnaci odběrů.

V případě scénáře preferujícího bezpečnostní otázky jsou v období 2030 až 2050 odhadovány odběry na úrovni 1,389 až 1,583 mld. m3·rok-1. V případě scénáře preferujícího ekonomický rozvoj jsou odhadovány potřeby vody v období 2030 až 2050 na úrovni 1,514 až 1,851 mld. m3·rok-1. V případě scénáře preferujícího politická opatření na ochranu životního prostředí lze očekávat pokles potřeb vody na úroveň 1,076 až 1,264 mld. m3·rok-1 a v případě scénáře preferujícího udržitelný rozvoj pak na úrovni 1,295 až 1,458 mld. m3·rok-1 (tabulka 1).

Poděkování

Projekt Dopady socioekonomických změn ve společnosti na spotřebu vody byl řešen s finanční podporou Technologické agentury České republiky v rámci Programu na podporu aplikovaného společenskovědního výzkumu a experimentálního vývoje Omega.

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

Souhrn

V souvislosti s klimatickými změnami, které přinášejí stále větší nerovnoměrnosti v distribuci srážek, dochází ke střídání období sucha a období, kdy je vody nadbytek, a může docházet k větším či menším povodním.

PICT0081edit

Postupy, jak se s povodněmi vyrovnávat a jejich následky zmírňovat, jsou již v zásadě, vzhledem k historickým zkušenostem, zpracované. Nová situace nastává s obdobím sucha. S touto situací se budeme muset vyrovnávat a postupy, kdy a jaká opatření přijímat, nás teprve čekají. Bude se i měnit přístup k současným zdrojům vody, ať už povrchovým, či podzemním.

Česká republika jako země, která leží na rozvodí, je prakticky odkázána na množství srážkových vod. Z tohoto důvodu je zvlášť důležité co možná nejvíce využívat veškerou vodu, která na naše území spadne, a zabránit ji v rychlém odtoku z našeho území. Jednou z možností, jak ušetřit zdroje vody, je vodu opakovaně využívat tam, kde je to možné. Na prvním místě stojí využití málo znečištěných vod pro další činnosti nebo znovuvyužití vyčištěné odpadní vody, která v řadě případů je lepší kvality než voda povrchová.

V zemích, jako je USA, Austrálie, Izrael, Švédsko, Holandsko a další, se zabývají rozdělováním odpadních vod u zdroje a využíváním šedých a vyčištěných odpadních vod již dlouhou dobu a mají způsoby využívání velmi propracované.

Úvod

V České republice se začalo využívání tzv. šedých vod, tedy vod z umyvadel, sprch a praček, skloňovat ve všech pádech. Jako příklad je možné uvést i prohlášení ministra životního prostředí Richarda Brabce: „Máme celou řadu plánů i s takzvanou šedou vodou, která odchází třeba z umyvadel, a je možno ji opět po zpracování použít ke splachování WC. Splachujeme, stejně jako mnohé jiné evropské země, pitnou vodou, což je barbarství a v některých zemích, včetně třeba Izraele, kde vodou umí šetřit, se to dnes považuje za něco nepřípustného.“ „Žijeme ve vodním blahobytu, ten ale skončil,“ dodal [1].

Ve Francii jsou už někde zavedeny první suché pisoáry pro veřejnost. Francouzské státní dráhy zahájily u Lyonského nádraží v Paříži zkušební provoz dvou ekologických „květinových“ pisoárů (obr. 1). Pisoáry obsahují slámu nebo piliny, které umožňují přeměnit moč v hnojivo. Pokud se novinka osvědčí, železniční společnost je připravena objednat pro francouzská nádraží dalších 360 těchto zařízení. Zájem projevilo i vedení města Nantes [2].

V severní Evropě se již dlouho a ve velké míře používají separační toalety, aby se neplýtvalo pitnou vodou na splachování WC a z ostatních zařízení používajících vodu zbyla jen voda šedá.

V Kalifornii, kde je sucho velkým problémem, mají s využíváním odpadních vod mnoho zkušeností. V Izraeli je znovu využíváno zhruba 90 % vyčištěných odpadních vod, což je nejvíce na světě. Kapková závlaha je dílem izraelských zemědělců [3].

Závlahy vyčištěnými odpadními vodami jsou realizovány například v oblasti Kapského města, v parcích australských měst – v Sydney je to běžné.

Další možností je nepřímé využívání vyčištěných šedých vod nebo i vyčištěných odpadních vod z městských čistíren, kdy tato vyčištěná voda posiluje stávající zdroje povrchové (je vypouštěna do vodárenských nádrží) nebo podzemní (je přes zemní filtry drénována do podloží). Má to ale svá přísná pravidla a omezení. Mezi země, které v regulaci v této oblasti učinily mnoho, řadíme Austrálii [4]. Velmi propracované směrnice regulující znovuvyužití šedých a odpadních vod mají i ve Spojených státech.

Česká republika se rovněž ztotožňuje s myšlenkou efektivního hospodaření s vodou a v obecné rovině podporuje kroky, které Evropská komise navrhla v Sdělení Komise Evropskému parlamentu, Radě, Evropskému hospodářskému a sociálnímu výboru a Výboru regionů – Uzavření cyklu – Akční plán EU pro oběhové hospodářství [COM (2015) 614; COM (2015) 614/2]. Mimo jiné se Evropská komise zavázala k zavedení opatření, která povedou ke zvýšení efektivity hospodaření s vodou ve smyslu opětovného využívání upravené odpadní vody v bezpečných a nákladově příznivých podmínkách včetně ustanovení právních předpisů o minimálních požadavcích na opětovné použití vody. Cílem těchto opatření je snížení tlaku na nadměrně využívané vodní zdroje EU stejně jako recyklace živin nahrazující pevná hnojiva v zemědělství.

Spotřeba vody

Spotřeba vody je v různých zemích velmi rozdílná. V České republice se průměrná spotřeba pohybuje pod 90 litrů na obyvatele za den. Pro porovnání, Američané spotřebují 300 litrů a Kanaďané dokonce 700 litrů [5]. V zemích třetího světa je to 10 litrů na obyvatele za den [6].

V celosvětovém měřítku je v současné době téměř 70 % užívané vody spotřebováno v zemědělství, zejména k závlahám, průmysl spotřebovává 23 % vody, domácnosti 8 %. Struktura spotřeby je ovšem rozdílná v jednotlivých regionech. V Evropě je největším spotřebitelem průmysl s 54 %, zemědělství s 33 % a domácnosti s 13 % vody [7].

Do spotřeby vody je však nezbytné započítat i tu, která není na první pohled patrná tzv. virtuální vodu. To je voda, která se spotřebuje např. při výrobě potravin živočišného původu, výrobků, energií a dalších komodit a není spotřebiteli vnímána [5].

Možnosti šetření vodou v domácnosti

Jak již bylo uvedeno, domácnosti spotřebovávají 8–13 % vody. Jednou z možností, jak šetřit s pitnou vodou v domácnosti, je nepoužívat ji na splachování toalet. Můžeme na spláchnutí využít již použitou, tzv. šedou, popř. bílou vodu nebo místo splachovacích toalet používat toalety separační.

Šedé vody

Šedé vody jsou odpadní vody bez obsahů fekálií a moči, tzn. vody ze sprch, myček, umyvadel, praček. V novějším pojetí se do šedých vod často nezařazuje odpadní voda z kuchyní.

Šedé vody mohou být čištěny v zařízeních, kde se využívají aerobní biologické procesy nebo membránové technologie, které vyčištěnou vodu zbavují většiny virů a bakterií. Často se také na hygienizaci používá UV lampa na výstupu ze zařízení. Vyčištěná šedá voda se nazývá bílá voda, je kvalitou srovnatelná se srážkovou a použitelná především jako voda provozní pro splachování toalet a zalévání.

Pokud se zaměříme jen na ekonomické hledisko využívání šedých vod, můžeme vycházet z úvahy, že jeden člověk vyprodukuje kolem 50 litrů šedé vody denně. Na splachování záchodu použije kolem 30 až 40 litrů vody denně, tedy při použití nijak neupravené šedé vody lze ušetřit například 35 litrů pitné vody každý den. Při průměrné ceně vody 82 Kč za 1 000 litrů je úspora přes 1 000 Kč ročně na jednu osobu.

Pokud budeme chtít používat bílou vodu, budeme si muset pořídit například čistící jednotku na její úpravu za cca 95 000 Kč. Vycházíme-li ze stejné úvahy, tedy že člověk vyprodukuje 50 litrů šedé vody denně, ale celý její objem znovu využije (splachování WC, mytí auta, chodby aj.), pak návratnost investice na zařízení pro čištění šedé vody bude pro čtyřčlennou domácnost asi 15 let, pro pětičlennou pak 12 let. Toto zařízení má kapacitu 300 litrů denně. Z tohoto důvodu je vhodné ho používat v případech větší produkce šedé vody nebo více obyvatel v jednom objektu např. obytné domy, penziony.

Berankova-1
Obr. 1. Suchý veřejný pisoar ve Francii – schéma [2]
Fig. 1. Public urinal without water needs in France – scheme [2]

Separační toalety

V případě použití separačních nebo kompostovacích toalet ušetříme vodu na splachování a ještě máme hodnotné hnojivo, které oceníme, zvláště pokud vlastníme zahradu. Ceny separačních a kompostovacích toalet se pohybují od 5 000 (kempingové provedení, vhodné spíše jen na občasné používání) do 100 000 (komfortní zařízení). Pro běžné uživatele je vhodná toaleta za 20 až 30 tisíc korun. Jak bylo uvedeno výše, za pitnou vodu se tak ušetří přes 1 000 Kč na osobu a rok. Pro pětičlennou domácnost je návratnost ekotoalety 5 let, pokud ovšem nepočítáme to, že nemusíme pořizovat umělé hnojivo na vypěstování vlastní zeleniny.

Při provozování kompostovacích toalet, resp. při nakládání se shromážděnými exkrementy, se jeví jako nejvíce limitující hygienické hledisko. Lidé produkují zhruba 500 litrů moči a 50 litrů výkalů na osobu za rok. Ty obsahují asi 4 kg dusíku, fosforu 0,5 kg a 1 kg draslíku – tři základní prvky pro růst rostlin. Přesné množství se liší region od regionu v závislosti na příjmu potravy. Sedmdesát procent živin vylučovaných lidmi je ve frakci moči [8, 9]. Pokud hovoříme o kompostovacích toaletách, předpokládá se, že je nashromážděný materiál hygienizován aerobním rozkladným procesem – kompostováním, tj. rozkladem – přeměnou na stabilní humusové látky [10]. Samotné lidské exkrementy kompostovat nelze nebo jen s obtížemi.

K průběhu ideálního kompostovacího procesu je nutné zajistit několik podmínek. Tou nejdůležitější, z hlediska hygienizace, je dosažení teploty 55 °C po dobu minimálně 21 dnů nebo nad 65 °C po dobu minimálně 5 dnů [11]. Některé komerční kompostovací toalety mají v sobě zabudované ohřívadlo, které podporuje rozkladný proces, ale ani ono úplnou hygienizaci nezaručí. U ostatních toalet, kde hygienizační proces je výsledkem činnosti mikroorganismů mimo toaletu, tj. na kompostovišti, je nutné zajisti vhodné podmínky pro jejich činnost. Tím je co možná nejvíce homogenizované a řádně provzdušněné složení – ideální poměr C : N 30 : 1. Exkrementy jsou dusíkatý materiál a je potřeba smíchat je s tzv. uhlíkatým materiálem jako je sláma (C : N 60–110 : 1), tráva (C : N 35–45 : 1), piliny (C : N 100–120 : 1), listí (C : N 32–48 : 1), rostlinné zbytky z kuchyně a zahrady (C : N 30–45 : 1). Provzdušňování zajistíme překopáváním. Čas překopávek se řídí podle naměřené teploty kompostu kompostovacím teploměrem [12]. Kompostování je třístupňový proces, kdy v 1. stupni nazývaném mesofilní (rozkladný) dochází k intenzivnímu rozvoji bakterií a plísní a rozkladu lehce rozložitelných látek (cukry, škroby, bílkoviny). Optimální teplota je 50–70 °C. V 2. stupni tzv. termofilním (přechodným) se nadále rozvíjejí bakterie a především aktinomycety. Obtížněji se odbourávají organické látky, jako je celulóza a lignin, z kterých vznikají stabilní organické látky obsahující humus. Optimální teplota druhého stupně je 40–45 °C. Ve třetím dozrávajícím stupni dochází ke stabilizaci organických látek, kompost se již nezahřívá, hmota je homogenní a nezapáchá. Teplota je blízká okolní.

Celé nastartování kompostovacího procesu by mělo začít do 4–5 dnů po založení kompostu. Extrémní výkyvy teplot v jednotlivých stupních regulujeme překopávkou spojenou podle potřeby i s proléváním/vlhčením kompostu, ať vodou, či nashromážděnou močí ze separační toalety. Důležitým hlediskem je i množství kompostovaného materiálu. K dosažení hygienizační teploty je ho potřeba min. 1 m3 [13].

S ohledem na hygienizaci není vhodné k zpracování materiálu ze separačních toalet využívat vermikompostování. Optimální teplota pro život žížal je 25 °C. Při zvýšené teplotě hynou [14, 15]. Stejně tak prvoplánově k hygienizaci není vhodné používat vápno, které by pro zvýšení teploty muselo být nehašené (CaO), ale vzhledem k „suchému“ materiálu by proces nemusel optimálně a rovnoměrně v celém objemu materiálu proběhnout. Použití vápna se spíše řídí vybalancováním vhodného rozpětí pH kompostu, které je u čerstvého kompostu 6–8 [16].

Vzniklý kompost se nedoporučuje používat tam, kde by docházelo k přímému kontaktu s konzumovanou zeleninou a ovocem a i trávou zkrmovanou doma chovanými zvířaty např. králíky.

Separační toalety a legislativa

Všechny komerčně vyráběné a pro náš trh schválené separační a kompostovací toalety mají certifikát CE, který vychází z mezinárodní normy ČSN ISO 14024 a souvisejících právních předpisů Evropské unie [17]. Ekoznačku může získat jen ten výrobek, který prokazatelně je ve všech fázích svého životního cyklu šetrnější k životnímu prostředí i ke zdraví spotřebitele [18].

Konkrétní legislativní předpis, který by se komplexně zabýval provozem ekotoalet neexistuje. Pokud ekotoaleta nebo kompostér nebude stavbou o jednom nadzemním podlaží do 25 m2 zastavěné plochy a do 5 m výšky, nepodsklepená, nebude obsahovat obytné ani pobytové místnosti a ani vytápění, není potřeba stavební povolení ani se nemusí tato stavba ohlašovat stavebnímu úřadu [19].

Nakládání s materiálem mimo zásobník ekotoalety se řídí následujícími předpisy:

  1. občanský zákoník [20]: omezení vlastnického práva odstavec (1) § 1013 vlastník se zdrží všeho, co působí, že odpad, voda, kouř, prach, plyn, pach, světlo, stín, hluk, otřesy a jiné podobné účinky (imise) vnikají na pozemek jiného vlastníka (souseda) v míře nepřiměřené místním poměrům a podstatně omezují obvyklé užívání pozemku; to platí i o vnikání zvířat. Zakazuje se přímo přivádět imise na pozemek jiného vlastníka bez ohledu na míru takových vlivů a na stupeň obtěžování souseda, ledaže se to opírá o zvláštní právní důvod.
  2. vodní zákon [21]: při nakládání s materiálem z toalety nesmí dojít k ohrožení životního prostředí a zdraví lidí. Při kompostování je nutné dbát, aby nedošlo k úniku látek, které by ohrozily kvalitu povrchových a podzemních vod. Nesmí být umístěny v záplavovém území. Konkrétně se jedná o § 23a, 67 a přílohy č. 1.
  3. vyhláška Ministerstva zemědělství č. 474/2000 Sb. [22]: k hnojení nelze používat organická hnojiva, u nichž je obsah rizikových prvků vyšší než stanoví předpis. Limity rizikových prvků jsou pro statková a organická hnojiva: 2 mg kadmia, 100 mg olova, 1 mg rtuti, 20 mg arsenu, 100 mg chromu, 20 mg molybdenu, 50 mg niklu na jeden kg sušiny a dále pro:
    1. organická a statková hnojiva se sušinou nad 13 %, 150 mg mědi a 600 mg zinku na jeden kilogram sušiny,
    2. organická a statková hnojiva se sušinou nejvýše 13 %, 250 mg mědi a 1 200 mg zinku na jeden kilogram sušiny.
  4. proces kompostování a hygienizace se řídí normou ČSN 465735 – Průmyslové komposty [23].
  5. pokud bychom materiál nechtěli využít a chtěli nebo museli se ho zbavit, stal by se odpadem a nakládání s ním by se řídilo podle zákona o odpadech [24]. To znamená, že o odpad vyprodukovaný fyzickou nepodnikající osobou je povinna se postarat příslušná obec, resp. oprávněná osoba, která má oprávnění k nakládání s tímto druhem odpadu.
  6. kompostování biologicky rozložitelného odpadu upravuje vyhláška Ministerstva životního prostředí č. 341/2008 Sb. v platném znění [25].

V současné době je využití separačních toalet, resp. šedé vody, nejen legislativně, ale zejména ekonomicky, vzhledem k potřebě dvojitých rozvodů a dalších stavebních úprav, problematické. Jedná se spíše o trend, který bude tím více aktuální, čím citelnější budou související aspekty, jako je nedostatek vody, zvyšující se její cena, tlak na efektivitu čištění odpadních vod a v neposlední řadě i existence či spíše neexistence vhodného recipientu pro vyčištěné odpadní vody. I v naší republice jsou oblasti, kde z různých důvodů, nejčastěji nedostatku financí, není a ani výhledově nebude jak veřejný vodovod, tak ani kanalizace. Podle Statistické ročenky České republiky 2016 byl podíl obyvatel trvale bydlících v domech napojených na kanalizace pro veřejnou potřebu 84,2 % [26]. Pro zbylých 15,8 % je tento přístup nejen ekologický, ale život umožňující. Předpokladem pro označení ekologický je však nejen úspora vody, ale i používání pro přírodu šetrných lehce odbouratelných prostředků pro osobní hygienu, praní či mytí nádobí, které mohou být společně s šedou vodou po předčištění v septiku nebo kořenové čistírně znovu použity například k závlahám.

Závlahy

Jak již bylo uvedeno výše, odpadní vody se v některých státech, jako je např. USA, Austrálie, Izrael, Švédsko, Holandsko, běžně na závlahy parků a zemědělských ploch používají. Využívání přečištěných odpadních vod k vyšší produkci v zemědělství (plantáže rychle rostoucích dřevin, ovocnářské sady) koreluje s implementací pojetí trvale udržitelného rozvoje. Vyšší využití těchto vod znamená snížení rizika znečištění povrchových či podzemních vod živinami, lepší nakládání s vodou v krajině a snížení nákladů na hnojení. [27].

Co se legislativy týče, je závlaha (i vyčištěnou) odpadní vodou brána jako vypouštění do vod podzemních a vodoprávní úřady ji nechtějí povolovat (a to i když se jedná jen o samostatnou šedou vodu bez produktů lidského metabolismu) a vyžadují při tom vyjádření hydrogeologa [3]. Kvalitu vod používaných pro závlahy řeší ČSN 757143 Jakost vody pro závlahu.

Rizika spojená s využíváním odpadních vod

Nesmíme zapomínat na rizika spojená s používáním odpadních vod. Jde o riziko spojené s výskytem mikropolutantů (PPCPs – pharmaceuticals and personal care products) a o riziko hygienické.

Eliminaci hygienických rizik legislativně řeší například Ministerstvo zdravotnictví státu Washington, které umožňuje používání šedých vod pouze k podpovrchovému zavlažování, a to pouze ve vegetačním období. Zákon s platností od roku 2011 rozlišuje vody z hlediska znečišťujících látek na světle šedé a tmavě šedé. Světle šedé vody mají nízký obsah patogenů, chemikálií, tuků, olejů, maziva pocházející z koupelen, sprch, van, praček. Tmavě šedé vody pocházejí z kuchyňských dřezů, myček nádobí, technických umyvadel, a tudíž obsahují mnohem vyšší koncentrace patogenů, chemikálií, tuků, olejů a maziv [28].

Hygienické riziko lze velmi dobře vyřešit použitím vody pro kapkovou závlahu nebo obecně do podmoku, kdy riziko infekce z aerosolů eliminujeme.

Dalším rizikem je přenos mikropolutantů na zavlažovanou půdu a riziko kontaminace pěstovaných plodin [29]. Zde je možné diskutovat o tom, co se děje s mikropolutanty ve vodních tocích, kam je voda z čistíren odpadních vod vypouštěna. Pak je tu otázka biologické rozložitelnosti některých mikropolutantů, které se v půdě rozkládají rychleji než ve vodě, i když je zřejmé, že doba kontaktu s půdou nebude při běžném způsobu závlahy velká. Z tohoto důvodu je asi nejpřijatelnější a nejbezpečnější způsob využití šedé vody pro závlahy v parcích, pro závlahy rychle rostoucích dřevin [27] a nově vysazovaných lesů.

Příklady realizací v České republice

V ČR se budování systémů využívajících šedé vody zvolna rozšiřuje. Indivi-duálních systémů, které si lidé dělají svépomocí, bude hlavně na venkově již spousty. Co se týče větších instalací, již před sedmi lety se prvním objektem v ČR, který komplexně využívá šedé vody, stal hotel Mosaic House v Praze 2. Díky systému využití šedé vody s rekuperací tepla se stal první certifikovanou budovou BREEM In Use s hodnocením Excellent v České republice. Čištění šedých vod zde zajišťuje systém Pontos AquaCycle (fa. Hansgrohe). Jedná se o biologické čištění pomocí nárostové biomasy na molitanové drti v provzdušňovaných nádržích. Dalšími aplikacemi je pak vzdělávací centrum Rozmarýnek v Brně nebo hotel Galant v Mikulově, který k čištění šedých vod využívá systému AQUALOOP (fa. ASIO), kdy je voda po biologickém čištění filtrována přes membrány.

Vzhledem k tomu, že dodatečné budování dvojích rozvodů vody není jednoduché a je i finančně nákladné, je budování systémů nakládání s šedými vodami spíše výzvou pro novostavby. Z tohoto důvodu byl proveden průzkum mezi zástupci nejsilnějších rezidenčních developerů v Praze s otázkou, jak se jejich společnost k myšlence znovuvyužití šedých vod staví. Jejich odpovědi lze v zásadě rozdělit do třech kategorií:

  1. Nejsilnější z rezidenčních developerů v Praze – Central Group (21% podíl na trhu v prodaných bytech) – doposud žádné zrealizované ani naplánované projekty využívající systému znovuvyužití šedých vod nemá a ani v nejbližší době o něčem takovém prý neuvažují. Podobnou odpověď jsme obdrželi i od firmy Star Group.
  2. Současná situace ve výstavbě nových bytových domů se nachází spíše v rovině zachytit veškerou srážkovou vodu, např. pomocí speciálních podzemních vsakovacích košů a využít ji k závlahám společných travnatých ploch v okolí novostavby nebo zachycenou srážkovou vodu použít k zavlažování zelených střech. S takovými projekty pracuje např. společnost Trigema (Chytré bydlení – Horní Měcholupy), firma Daramis nebo firma M & K Real Estate.
  3. Nejdále se v oblasti znovuvyužití šedých vod zatím dostala firma Skanska Reality (s 8 % prodaných bytů je 3. nejsilnějším rezidenčním developerem v Praze). V říjnu 2015 zahájila prodej prvního bytového domu v ČR Botanica K v Praze 5 v Jinonicích, který využívá systém pro hospodaření s šedou vodou. Voda z umyvadel, van a sprch je po přečištění využívána pro splachování toalet. Díky tomuto řešení bytová novostavba uspoří až 6 000 litrů pitné vody denně. U domu je navíc umístěna akumulační nádrž pro zachycování srážkových vod, jenž mohou být dále využity pro zalévání zeleně v okolí domu.

Závěr

Vzhledem k předpokládaným výkyvům v distribuci srážek a možným obdobím sucha se autoři v článku pokoušeli zamyslet nad možnými úsporami pitné vody a rozumným znovuvyužíváním šedé vody a vyčištěné odpadní vody. Článek měl přispět k otevření diskuse nad touto problematikou.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Podle publikovaných tzv. Modrých zpráv byly odběry vody v roce 2015 dosud nejnižší od roku 1980, a to na úrovni 1,6 mld. m3/rok. Zejména odběry povrchových vod, ze kterých je hrazena činnost správců povodí, klesly od roku 2010 o přibližně 350 mil. m3. Jaký to má vliv na ekonomiku s. p. Povodí a zajištění správy povodí, kterou tyto státní podniky vykonávají?

Z hlediska dlouhodobého vývoje jsou trendy odběrů povrchových a podzemních vod opravdu klesající. Po roce 1990 nastala náprava hodnotových vztahů, která se projevila v postupném zvyšování ceny jak za odběry povrchové vody, poplatku za odběry podzemní vody, tak i za výši vodného a stočného. To vše mělo za následek šetření s vodou a dlouhodobý pokles odběrů povrchové i podzemní vody.

Rozhovor-1

Zarážející je ovšem skutečnost, že tento poklesový trend odběrů povrchových vod byl, v některých odvětvích, zaznamenán i v posledních letech (energetika, ostatní). Určitá odvětví odebírající povrchové vody však vykazují v posledních letech setrvalý stav (vodovody pro veřejnou potřebu, průmysl, zemědělství). Odběry podzemní vody jsou v posledních letech ustálené.

Zcela správně poukazujete na skutečnost, že s. p. Povodí jsou finančně závislé právě na platbách za odběry povrchové vody (cca 70 % veškerých výnosů s. p. Povodí). Vzhledem k hlavním činnostem s. p. Povodí uloženým zákonnými úpravami, mezi které patří obecně zajištění veřejných zájmů, nelze očekávat jejich snížení, ba právě naopak. Z tohoto důvodu dochází k paradoxní (ale logické) skutečnosti, že zatímco odběry povrchové vody každoročně klesají, cena každoročně naopak stoupá. Tento stav se jeví do budoucna jako neudržitelný a zcela jistě musí dojít ke změně způsobu financování s. p. Povodí.

Další skutečností je, že na systému financování s. p. Povodí se podílí pouze úzká skupina podnikatelské sféry (zejména průmysl a energetika), a proto je do budoucna potřeba toto zatížení rozprostřít mezi široké spektrum solidární veřejnosti, pro kterou jsou tyto veřejné zájmy s. p. Povodí zabezpečovány.

Ačkoliv ještě nebyla publikována Zpráva o stavu vodního hospodářství za rok 2016, můžete čtenářům prozradit, jak se vyvíjely odběry a vypouštění v roce 2016 oproti roku 2015? A s jakým vývojem počítá ministerstvo v nejbližších několika letech?

V tuto chvíli máme již k dispozici informace o odběrech a vypouštění v roce 2016, údaje ale ještě nejsou finální, probíhá jejich důkladná kontrola.

Avšak již z těchto předběžných čísel je zřejmé, že odběry povrchové vody a vypouštění v roce 2016 zaznamenaly oproti roku 2015 mírné zvýšení. Množství odebrané povrchové vody se zvýšilo o cca 3 % (z 1 237 mil. m3 na 1 272 mil. m3) a množství vypouštěných vod cca o 5 % (z 1 621 mil. m3 na 1 700 mil. m3). Odběry povrchové vody pro oblast vodárenství, zemědělství a průmyslu mírně klesly, u energetiky a ostatních odběrů došlo k významnějšímu zvýšení, které ovlivnilo celkovou hodnotu této položky. Zvýšení množství vypouštěných vod bylo vykázáno, s výjimkou průmyslu, u všech ostatních uživatelů. V případě průmyslu byl zaznamenán pokles o 5 % ve srovnání s rokem 2015. Nepatrný pokles zhruba o 1 % byl zaznamenán u odběrů podzemních vod, množství odebrané podzemní vody kleslo oproti roku 2015 o zhruba 3 mil. m3 (z 366,2 mil. m3 na 362,9 mil. m3 v roce 2016). Tento pokles byl způsoben nižšími odběry pro vodárenství.

Při pohledu na statistiky posledních let lze jen těžko odhadnout, jakým směrem se budou hodnoty odebraného či vypouštěného množství vod pohybovat. Hodnoty jsou závislé na mnoha faktorech, které lze těžko předvídat a je pozoruhodné, že v suchém roce 2015 spotřeba na 1 obyvatele vzrostla (jak v domácnostech, tak celková).

S vytěžením dostupných zásob uhlí bude docházet k postupnému útlumu uhelných elektráren. Energetika je v současnosti největším odběratelem povrchových vod a vlastně vod vůbec. Jaký vývoj v odběrech vody v horizontu budoucích 20 a více let očekáváte? Existují již plány, jak zajistit financování správy povodí po výpadku odběrů pro energetický sektor?

K postupnému útlumu uhelných elektráren opravdu bude docházet. Ještě bych však zmínil jednu skutečnost, která se zcela jistě projeví již v horizontu let 2020–2023. Jedná se o instalaci tzv. BAT (Best Available Techniques) technologií v rámci energetického a průmyslového sektoru, které vycházejí z již platné legislativy. Tato skutečnost se zcela jistě projeví dalším poklesem odběrů povrchové vody. Tady tedy nezbývá, než se vrátit k první otázce a konstatovat, že je nezbytná revize způsobu financování s. p. Povodí. Aby se systém financování změnil, bude v prvé řadě nezbytné nalézt nové finanční zdroje pro s. p. Povodí. Tyto úpravy budou zcela jistě řešeny legislativní cestou. Jedině tak bude zabezpečen dlouhodobě udržitelný systém, který by měl být i dostatečně motivační pro všechny odběratele.

Jste ředitelem odboru, který má ve svém názvu státní správu ve vodním hospodářství. Jaká je situace v této oblasti na všech úrovních výkonu státní správy po přijetí služebního zákona? Ve zpravodajství se v uplynulých měsících mnohokrát objevily informace o tom, že i soukromé firmy mají problém sehnat kvalifikované zaměstnance. Daří se zajistit bezproblémové fungování státní správy ve vodním hospodářství?

Co se týká zajištění bezproblémového fungování státní správy ve vodním hospodářství, Ministerstvo zemědělství (jako ústřední vodoprávní úřad) nemá poznatky o dlouhodobějších problémech s personálním zajištěním této agendy na jednotlivých úrovních výkonu přenesené působnosti.

Ministerstvo zemědělství v rámci své kontrolní a dozorové činnosti, kterou nad těmito úřady provádí, sleduje také způsob fungovaní vodoprávního úřadu. Jde např. o sledování dosažené kvalifikace a praxe zaměstnanců, organizace práce, materiální zabezpečení práce apod. Pochopitelně k určité fluktuaci pracovníků na krajských úřadech, kterých je 14, a obecních úřadech obcí s rozšířenou působností, kterých je 205, dochází, nicméně tyto změny podle našeho názoru nijak nevybočují z běžné obměny pracovníků v kterékoliv jiné společnosti. Minimálně nemáme informace o tom, že by na některém z vodoprávních úřadů nebyl řádně zajištěn výkon příslušné agendy. Během kontrolní činnosti Ministerstva zemědělství nebyly v minulosti shledány žádné zásadní nedostatky kontrolovaných úřadů při výkonu přenesené působnosti v oblasti vodního hospodářství. Agenda vodního hospodářství je zpracovávána na vysoké odborné úrovni, a to zejména ze strany krajských úřadů. Mezi úřady obcí s rozšířenou působností sice lze vysledovat rozdíly v kvalitě vedení vodoprávní agendy, kdy vyšší úroveň je obvykle u větších, personálně a materiálně lépe vybavených vodoprávních úřadů, zatímco v menších obcích je přenesená působnost vykonávána někdy i jen jedním pracovníkem, a to hned pro několik oblastí správy a popř. i s výkonem samostatné působnosti, nicméně i přes to je třeba hodnotit výkon státní správy těmito úřady jako kvalitní. Obecně lze konstatovat, že výkon státní správy na úseku vodního hospodářství v ČR napříč jednotlivými stupni úřadů je konzistentní a plně odpovídá požadavku dodržovaní základních zásad administrace veřejné správy, jež představuje službu veřejnosti.

Co se týká přijetí služebního zákona, tento se nijak na práci vodoprávních úřadů neprojevil, a to zejména z důvodu, že služební zákon dopadá pouze na zaměstnance ministerstev a dalších úřadů uvedených v § 3 služebního zákona. V případě Ministerstva zemědělství, odboru státní správy ve vodním hospodářství a správy povodí, nedošlo po účinnosti služebního zákona k žádným personálním změnám a na výkon práce ústředního vodoprávního úřadu tak nemělo přijetí služebního zákona žádný vliv.

V případě povodní i sucha čelí vodohospodáři a stát kritice veřejnosti a samospráv, že dělají málo. První obvykle kritiku obdrží správce povodí a následně stát, resp. státní správa. Vy jste ředitelem odboru, který má tak říkajíc „na starosti“ obé. Jak vnímáte tuto kritiku a co byste vzkázal veřejnosti.

Většinou čelíme kritice, že se věci buď nedaří anebo velmi pomalu. V prvé řadě je třeba si uvědomit, že ochrana před povodněmi není nároková, a každý občan by se měl podle platné legislativy a svého nejlepšího vědomí chránit především sám. Výrazné investice státu do protipovodňových opatření (od roku 2002 více než 15 mld. Kč) jsou dobrou vůlí státu předcházet ztrátám na lidských životech a materiálním škodám na majetku obyvatel. Tyto aktivity státu, potažmo správců vodních toků, již veřejnost bere jako samozřejmost. Zrušením Zemědělské vodohospodářské správy došlo k integraci správy drobných vodních toků pod gesci s. p. Povodí a Lesů ČR. Tyto subjekty se snaží veškerou správu majetku vykonávat svědomitě s péčí řádného hospodáře, nicméně je třeba si uvědomit, že v ČR jsou spravovány vodní toky v celkové délce cca 100 tis. km. Vzhledem ke skutečnosti, že správa drobných vodních toků byla dlouhodobě Zemědělskou vodohospodářskou správou finančně podhodnocena, přistoupilo Ministerstvo zemědělství k systémovému spuštění nového dotačního titulu Podpora opatření na drobných vodních tocích a malých vodních nádržích. Samostatnou kapitolou je v současné době omezení následků sucha a nedostatku vody, které mohou obyvatelstvo a celé hospodářství plošně postihnout v daleko širší míře, než jsou např. povodně. I v této oblasti jsou na úrovni ministerstev a správců vodních toků realizována systémová opatření vedoucí k předcházení tohoto hydrologického extrému. V polovině letošního roku Ministerstvo zemědělství a Ministerstvo životního prostředí vládě předloží Koncepci ochrany před následky sucha pro území ČR s využitím preventivních opatření k omezení jeho následků.

Rozhovor-2

Veřejnosti bych rád vzkázal, že je jasná snaha všechny tyto zmiňované oblasti řešit maximálně věcně a odborně, a to podle priorit. Myslím si, že se nám jako vodohospodářům dlouhodobě nedaří přesvědčit veřejnost o nutnosti a smysluplnosti navrhovaných opatření, informovat ji o veškerých opatřeních realizovaných ve veřejném zájmu tak, aby veřejnost měla pocit, že je v tomto ohledu o ni dobře postaráno. Domnívám se, že je třeba klást důraz na osvětu v oblasti vodního hospodářství, aby si veřejnost uvědomila, že množství vody v ČR není neomezené a že vodu je třeba nejen chránit z hlediska kvality, ale i vhodným způsobem zadržovat, aby byla zajištěna také pro budoucí generace.

Když už přišla řeč na povodně, v nedávné době vláda projednávala připravovaná protipovodňová díla Nové Heřminovy a Skalička. Jaké budou další kroky v případech těchto záměrů?

Zmiňovaná vodní díla Nové Heřminovy a Skalička jsou v současné době jediná významná vodní díla nadregionálního charakteru, u kterých již vláda rozhodla o jejich realizaci. Výstavba takto rozsáhlých vodních děl s sebou nese řadu problémů a ovlivňuje životy desítek až stovek obyvatel, kteří se z daného místa musí např. vystěhovat. Nastavení způsobu majetkoprávního vypořádání je jednou z nejdůležitějších věcí v celém procesu a je třeba, aby stát k tomuto kroku přistoupil maximálně odpovědně.

Z pohledu realizace je příprava nádrže Nové Heřminovy v pokročilejší fázi než Skalička. Je třeba připomenout, že nádrž Nové Heřminovy je zahrnuta do systému ochrany před povodněmi v povodí horní Opavy a doplňuje tak navržená technická a přírodě blízká opatření v ploše povodí. Těmito opatřeními bude zajištěna ochrana před povodněmi na stoletou vodu. Státu se zde podařilo do konce roku 2016 majetkoprávně vypořádat cca 99% zátopy vodního díla. Na tomto příkladu je jasně vidět, že stát odpovědně nastavil takový systém náhrad, že obyvatelé dotčení vodním dílem na nabídku státu z cca 99 % souhlasně přistoupili. V současné době se zpracovává dokumentace pro územní řízení a do konce roku 2017 s. p. Povodí Odry požádá o vydání územního rozhodnutí. Nádrž Nové Heřminovy o objemu cca 15 mil. m3 bude sloužit jako víceúčelová. Jejími hlavními účely bude ochrana před povodněmi, nadlepšovací funkce a rekreace.

Naopak vodní dílo Skalička je z pohledu realizační fáze na začátku procesu. Systém ochrany před povodněmi v povodí Bečvy byl rozdělen do dvou etap. V první etapě se postupně budují technická a přírodě blízká opatření pod profilem vodního díla Skalička na tzv. padesátiletou vodu. Následně bude ve II. etapě realizováno vodní dílo Skalička, které zajistí transformaci povodně z roku 1997, tedy větší než stoletý průtok, právě na padesátiletou vodu, na kterou bude již území pod profilem vodního díla chráněno. V průběhu letošního roku se podařilo schválit způsob majetkoprávního vypořádání plánovaného vodního díla (výkup veškerých nemovitostí v celé ploše vodního díla) včetně jednotných zásad pro toto vypořádání. Obdobně jako u Nových Heřminov vláda schválila motivační náhrady pro obyvatele dotčené stavbou tohoto vodního díla. Investor veškerých protipovodňových opatření, s. p. Povodí Moravy, již majetkoprávní vypořádání v roce 2016 zahájil a podle harmonogramu prací bude ukončeno v roce 2023. Dosud nebylo rozhodnuto o konkrétní variantě vodního díla (průtočná suchá nádrž, boční suchý poldr, průtočná vodní nádrž, boční vodní nádrž). K tomuto rozhodnutí by mělo dojít v nejbližších třech letech. Předpokládá se vodní dílo o objemu cca 42 mil. m3, jehož hlavním účelem bude ochrana před povodněmi. Další účely vodního díla budou odvislé od zvolené konkrétní varianty vodního díla.

Nové Heřminovy leží ve Slezsku a Skalička na Moravě. Ačkoliv jsou obě vodní díla zamýšlena především jako ochrana před povodněmi, tak každá takto významná vodohospodářská infrastruktura plní mnohem více funkcí. V Čechách se o obdobných významných strukturálních opatřeních neuvažuje?

V Čechách se samozřejmě o významných vodních dílech též uvažuje, nicméně jejich hlavním účelem by mělo být rozšíření vodních zdrojů, tzn. především vodárenský účel a nadlepšovací funkce. V loňském roce vláda rozhodla o neprodleném zahájení projektové přípravy dvou malých vodních nádrží – Senomaty (na Kolešovickém potoce) a Šanov (na Rakovnickém potoce). Vzhledem k zamýšlenému objemu se nedá v žádném případě hovořit o významných vodních dílech nadregionálního charakteru (Senomaty – 0,78 mil. m3 a Šanov – 0,89 mil. m3), nicméně regionálně mohou tyto malé vodní nádrže sehrát výraznou úlohu k nadlepšení zdrojů vody v povodí. Dále se v Čechách uvažuje o realizaci vodního díla Pěčín v Královehradeckém kraji (objem cca 17 mil. m3), jehož hlavním účelem by mělo být zásobování pitnou vodou, nadlepšovací funkce a protipovodňová ochrana. A na Moravě o vodním díle Vlachovice ve Zlínském kraji (objem cca 29 mil. m3), jehož hlavním účelem by mělo být též zásobování pitnou vodou, nadlepšovací funkce a protipovodňová ochrana. O vybudování těchto dvou významných vodních děl nebylo doposud rozhodnuto, nicméně vláda uložila realizovat přípravu těchto děl. Dále vláda uložila zpracovat do konce roku 2017 komplexní návrh přírodě blízkých opatření v povodí Zdobnice (vodní dílo Pěčín), Vláry (vodní dílo Vlachovice), Rakovnického potoka a Kolešovického potoka (vodní díla Senomaty a Šanov) jako součást systému opatření v daných povodích. Další vládní materiál o těchto vodních dílech primárně zaměřených na boj proti suchu předloží Ministerstvo zemědělství a Ministerstvo životního prostředí vládě do března 2018.

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

V rámci opatření zaměřených na aktuální problematiku zmírnění povodňových škod vyvolaných výskytem významného období sucha se pozornost soustředila mj. na převody vody mezi dílčími povodími vodních toků. Z vodohospodářského hlediska jde o prvek, který umožňuje v rámci vodohospodářských soustav obohatit jejich koncepční řešení, popř. zvýšit celkový efekt komplexních opatření. V minulosti bylo jeho použití poměrně časté, ať se již jedná o zásobování vodou (vodárenské soustavy, hydroenergetika, hydromeliorace, popř. další), či ochranu před povodněmi.

IMAG0174

V hydrologických poměrech našeho státu přitom nemůžeme očekávat výrazné odlišnosti v časovém průběhu průtoku ve vodních tocích, zejména ve vztahu k výskytu sucha. Lapidárně řečeno, nemá smysl budovat převody vody, když v období sucha neexistuje přebytek průtoku, který by posílil průtokově rovněž deficitní sousední (popř. i vzdálenější) vodní tok. V rámci převodů je akumulace vody v soustavě nezbytná (s výjimkou převodů povodňových průtoků).

Z metodického hlediska by asi bylo zajímavé zabývat se typologií převodů vody, upozornit na zajímavé vztahy, resp. podrobnosti. Předmětem této technické informace však je předběžné ocenění vodohospodářského efektu převodů vody posilujících vlastní hydrologický potenciál v soustavách zajišťujících odběry vody včetně nadlepšení minimálních průtoků. Obecné vodohospodářské řešení nádrží s převody vody bylo zveřejněno např. ve sborníku z odborné konference ČSVTS v Teplicích v roce 1988 (V. Broža).

Jako zajímavost je možno připomenout velmi významné převody vody vybudované počátkem 16. století u nás. Byl to především někdy opomíjený Opatovický kanál spojený se jmény Viléma z Pernštejna a jeho fišmistra Kunáta Dobřenského. Ten ostatně byl učitelem Štěpánka Netolického, stavitele Zlaté stoky na Třeboňsku. Délka těchto umělých vodotečí se blížila 50 km. Podobnou délku měl o tři sta let později tzv. Schwarzenberský kanál J. Rosenauera, sloužící zejména k plavení dříví ze Šumavy do Vídně, a jímž tekla šumavská voda (z evropského povodí Labe) do Dunaje. Převody vody se používaly v zájmu těžby a zpracování rud, později ve vztahu ke globálnímu rozvoji průmyslu (energetiky) v zemědělství atd. a v hojné míře v rámci vodohospodářské výstavby 20. století.

Racionální úvahy o očekávaném vodohospodářském efektu převodu vody

Předmětem úvah je očekávané zvýšení odběru (odtoku) vody z vybudované nádrže po realizaci převodu vody z vodního toku mimo vlastní povodí nádrže. Jde tedy o „posílení“ hydrologického potenciálu vlastního povodí nádrže. Takové předběžné zhodnocení je užitečné provést v předstihu před podrobným vodohospodářským řešením.

Pro objasnění základních vztahů vyjdeme z představy dvou hydrologicky rovnocenných vodních toků s dlouhodobým průměrným průtokem Qa = 1 m3/s a Q355d = 0,15 m3/s, který budeme současně uvažovat jako minimální zůstatkový průtok. Na jednom z vodních toků je vybudována vodní nádrž se zásobním objemem zajišťujícím výrazné sezonní (roční) vyrovnání (α = 0,4).

V teoretickém návrhovém období, které bylo zvoleno, jsou na obou vodních tocích shodné časové průběhy průtoků. Podmínkou pro převádění vody je, že pod místem odběru bude ponechán průtok 0,15 m3/s, a pokud bude přirozený průtok menší, musí být převáděcí zařízení uzavřeno.

Představy o interakci nádrže a převodu vody jsou znázorněny na připojeném schematickém obr. 1.

 

Broza-1
Obr. 1. Schematické vyjádření vodohospodářského efektu převodu vody do vybudované nádrže (časový průběh průtoku v návrhovém málo vodném období v profilu nádrže a v místě odběru vody na počátku převodu je shodný)
a) Časový průběh přítoku a odtoku z nádrže bez zahrnutí převodu vody Q = f(t) a s jeho zahrnutím Qd: Qmin z– minimální zůstatkový průtok, Opp – zabezpečený odtok (odběr) vody z nádrže bez převodu vody, Opd – zabezpečený odtok (odběr) vody po realizaci převodu, ∆Op – vodohospodářský efekt převodu, Tv – doba prázdnění nádrže (odhad)
b) Vodohospodářsky využitelný převáděný průtok: Qdp = f(t) – využitelný převáděný průtok (bez Qmin z) v době, kdy zásobní objem nádrže není plný, 1 a 2 – odhad převedeného objemu vody (šrafované plochy), Qdr – využitelný převáděný průtok po zvýšení zabezpečeného odtoku (odběru) z nádrže
c) Časový průběh prázdnění zásobního objemu nádrže Vv = f(t): Vvp – nádrž bez převodu vody, Vvr – nádrž s převodem vody bez zvýšení odtoku, ∆ V – objem využitelný pro zvýšení zabezpečeného odtoku (odběru)
Fig. 1. Schematic explanation of the water management effect of water diversion to the existing reservoir (hydrograph in the design low-flow period at reservoir site is the same as at diversion point)
a) Hydrograph of the inflow and outflow from the reservoir without contribution of water diversion Q = f(t) and with it Qd: Qmin z– minimum setting discharge, Opp – design outflow from the reservoir without water diversion, Opd – design outflow with water diversion, ∆ Op – water management effect of water diversion, Tv – time of reservoir emptying (estimation)
b) Diversion of discharge to be utilized for water management contribution: Qdp = f(t) – utilized diversion discharge (without Qmin z) in case of reservoir storage not full, 1 and 2 – estimation of volume water diversion (hatched areas), Qdv – utilizable diversion discharge for the increasing of design outflow
c) Time course of emptying of the reservoir storage volume Vv = f(t): Vvp – reservoir without water diversion, Vvr – reservoir with water diversion but without increasing of design outflow, ∆ V – volume utilizable for the increasing of design outfow

V prvním kroku oceníme, jaký bude vodohospodářský přínos plánovaného převodu za předpokladu, že odtok (odběr) vody z nádrže se nezmění. Je logické, že za stavu, kdy původní přítok do nádrže poklesne pod hodnotu odběru a nádrž by se začala prázdnit kvůli převodu, může být zásobní objem po jistou dobu udržován plný. K prázdnění dojde až po poklesu vlastního přítoku do nádrže a převáděného průtoku pod hodnotu odběru. Jakmile průtok v místě převodu bude menší než minimální zůstatkový průtok (0,15 m3/s), nebude převod ve funkci. Vyšrafovaná plocha (1) ve schematickém obr. 1. představuje první část průtokové dotace pro nádrž. Další efekt bude možný až po zlepšení průtokových poměrů, kdy bude opět možno vodu převádět (2). Zásobní objem se bude dále prázdnit, díky dalšímu převedenému objemu průtoku nedojde k tak výraznému vyprázdnění jako v případě nádrže bez převodu. Rozdíl ve vyprázdnění zásobního objemu ∆V kvantitativně vyjadřuje vodohospodářský přínos převodu. Uspořený objem je možno převést na očekávané zvětšení návrhového odtoku tak, že odhadneme dobu prázdnění nádrže (Tv). Ve zvoleném příkladu jsme dospěli k přínosu 0,075 m3/s, což je 30 % původního (projektového) odběru. I když jediný výsledek nemůže být podkladem pro hodnocení, ukazuje sice na vcelku pozitivní přínos převodu vody, avšak ve srovnání s efektem nové nádrže, která by se v místě převodu vybudovala, je to podstatně menší vodohospodářský efekt. Uvážíme-li dále, že vodohospodářské studie, v nichž se do funkce vybudovaných zásobních nádrží promítl dopad změny klimatu na průtokové poměry, ukazovaly na pokles odběrů rovněž zhruba o 30 %, přílišný optimismus ve vztahu k převodům vody v našich hydrologických poměrech není na místě. Je zřejmé, že negativní vliv na efekt převodu vždy bude mít trvání extrémně suchého (málo vodného) období, kdy dotace ve prospěch hospodaření s vodou v nádrži nebude přípustná. Bohužel právě prodloužení takových období v důsledku změny klimatu je očekáváno.

Efekt převodu bude závislý na poměru vodností toku s nádrží a toku, z něhož se voda bude převádět, na cyklu prázdnění nádrže (při víceletém řízení bude možno častěji využívat přebytku průtoků) atd.

Smyslem této informace je přinést realistický pohled na vodohospodářský efekt převodů vody. Ty za situace, kdy prosazení každé další vodohospodářsky významné nádrže se s ohledem na aktuální společenské výhrady se stává velmi obtížné, se mohou jevit jako jisté východisko. Jejich přínos ve srovnání s projekty nových nádrží zřejmě nebude zvlášť pozoruhodný, ovšem v případech, kdy se vyskytnou vodohospodářsky deficitní oblasti, jako např. v současné době Rakovnicko, asi nebude jiné racionální řešení (z hlediska kvantitativního i kvalitativního).

Realizace převodu vody vždy bude znamenat pro „postižený“ vodní tok změnu odtokových poměrů s dopady na jeho ekologický potenciál a zejména na vodohospodářské potřeby níže.

Z kvantitativního hlediska je možno funkci převodu omezit pouze na období, kdy zásobní objem nádrže bude povyprázdněn. Zásadní ovšem je, že bez možnosti dlouhodobé akumulace vody v našich hydrologických poměrech samotné převody nemají smysl. Při globálním pohledu v celostátním měřítku, např. velmi spolehlivě zabezpečené odběry vody vybudovaných vodárenských nádrží, v součtu převyšují současné i budoucí potřeby pitné vody. Bohužel zajistit jejich převod, obdobně jako je tomu např. v přenosové síti elektrizační soustavy, asi není reálné, i když v současné době je možno zaznamenat snahy o propojování vodárenských soustav.

Poznámka k zamyšlení: Nedávno byla zveřejněna informace o možnosti vedení železniční trati z Ústí nad Labem do Drážďan. Tunelem o stejném průměru by prošla veškerá pitná voda pro potřeby České republiky. I v tomto smyslu je možno uvažovat o převodech. Může k tomu nabádat např. i námět (před desítkami let) na zajištění komplexního zásobování jižní Moravy pitnou vodou převodem vody z Žitného ostrova, popř. další mezinárodní propojení Dunaje a horní Vltavy.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Úvod

Tento příspěvek je prvním z chystané řady tematicky obdobných článků – autor by rád čtenáře seznámil s nejstaršími zaznamenanými zprávami o využívání energie vodních toků v Čechách v období raného středověku. V tomto prvním, z chystané řady, se pokusíme ozřejmit jak dochované písemné prameny, tak i další okolnosti mající souvislost s již neexistujícím vodním mlýnem v Úněticích. Ve Výzkumném ústavu vodohospodářském se poměrně dávno (17. 6. 2013) konal historicko-populární seminář1 s názvem „První písemně doložené využívání vodní energie v Čechách v raném středověku – vodní mlýn v Úněticích“. Od té doby se autor tématu věnoval pouze okrajově, podařilo se mu však během řady let shromáždit další podklady, např. některé zajímavé historické studie, příspěvky a monografie – ve kterých se příslušní autoři věnovali problematice raně středověkých mlýnů (i když mnohdy jen okrajově /jejich pozornost byla spíše zaměřena na částečně související, či dokonce věcně zcela odlišnou problematiku/).

Lokalita Únětice

Únětice jsou známé především díky velmi důležité archeologické události – v letech 1870–1882 zde roztocký lékař Čeněk Rýzner2 objevil a prozkoumal pravěké pohřebiště z rané doby bronzové (podle lokality příslušného katastru pak byla pojmenována i tzv. únětická kultura). Vraťme se však do doby historické. První písemnou zmínku o vsi Únětice lze nalézt až v tzv. únětické listině (viz níže v tomto příspěvku podrobně popisovaný dokument). Jméno obce bylo podle A. Profouse možná odvozeno od jistého (listinně však jen nepřímo doloženého) Uňaty3.

Únětická listina

Nejprve byla část textu listiny kanovníka Zbyhněva4 publikována Karlem Jaromírem Erbenem5. Ten ji datoval k roku 11326. Ze závěrečného textu písemnosti však zcela jednoznačně vyplývá, že jí uváděné věcné skutečnosti se vztahují spíše k „širšímu“ období vlády knížete Soběslava I. Později byl přepis tohoto dokumentu rovněž vydán (již v plném znění) Gustavem Friedrichem7. V daném případě není dochována původní (starší) listina, ale tzv. insert8 – součást privilegia krále Václava I. z roku 12339. O spolehlivosti tohoto dokumentu nebylo nikdy pochybováno, proto byl zařazen mezi tzv. nesporné listiny10. Domníváme se, že vlastní textová pasáž vznikla nejspíše až v samém závěru vlády knížete Soběslava I. – těsně před rokem 1140. Pro nás je důležitá především z toho důvodu, že v ní lze nalézt první (historicky zcela nezpochybnitelnou) zmínku o existenci vodního mlýna11 v Čechách. V následujícím odstavci si dovolíme citovat nejprve úvodní část této tzv. únětické listiny:

„Cunctis Christi fidelibus12 sit cognitum13, me Zbyhneum14, dei gratia sacerdotem15 16, in meo patrimonio17, hoc est in villa18 Vnetych19, fundasse20 ecclesiam21, in qua, divino am(m)onitus22 consilio23, locavi24 duos canonicos25 ita nominatos: Ras et Bezded, quibus ipsum locum usque ad finem vitae eorum concessi26. [Všem v Krista věřícím nechť je známo (kéž ať to poznají), že jsem já, Zbyhněv, z Boží milosti kněz, ve svém zděděném majetku (po otci), tedy ve vesnici (zvané) Únětice, (již dříve) založil kostel (faru), ve kterém jsem, pobídnut (upomenut) úmyslem (záměrem) Božím, usídlil dva kanovníky (takto) nazývané (se jmény) – Ráž a Bezděd27. Těm jsem to samé místo (ves Únětice) až do konce jejich života postoupil.]

Kult-1
Originál listiny Václava I. z roku 1233 s inserovaným textem únětické listiny (začíná od bílé značky) (převzato z: monasterium.net – http://www.mom-ca.uni-koeln.de/mom/CZ-APH/AMK/019-I%7C26/charter)

Kanovník Zbyhněv příslušný (poměrně rozsáhlý) majetek plně daroval – avšak jen za určitých (poněkud „neobvyklých“) podmínek.

„Sed si peccatis28 intervenientibus29 proles30 eorum non fuerit docta, eis praecepi31, ut in vita sua ordinarent32, quod iste numerus canonicorum duorum non desit usque ad finem mundi. [Avšak, pokud dojde k rušivému zásahu (vyskytnutí se) hříchů (pochybení) a (na základě toho) jejich potomci (pouze mužští) nebudou učení (vzdělaní /církevně/) – jim (oběma kanovníkům) jsem nařídil, aby během svého života (si vše) zařídili tak, že daný počet (dvou) kanovníků se nesníží – a to provždy – až do (doby) konce světa (Posledního soudu).]

Kostel (též faru a následně k tomu příslušející pozemkový majetek – i vodní mlýn) mohli RážBezděd neomezeně využívat. Museli se však postarat o to, aby jejich synové byli „učení“. Současného čtenáře zajisté výše uvedený text překvapí – v té době se totiž kněží běžně ženili – nejznámějším (též i širší čtenářské obci) je vztah (s ohledem na popisovanou dobu nedávno zesnulého) kronikáře Kosmy (děkana pražské kapituly) k jeho družce (ženě) Božetěše33. V listině je rovněž podáno vysvětlení, že v daném případě jde o Zbyhněvův zděděný majetek (po jeho rodičích).

(Suberam34) Substantiam35 quoque patris mei ac matris meae, quorum nomina sunt hec36: Bohun, Bozena37, meamque eis subiungavi38. [Také (též – i dokonce) majetek svého otce a své matky – jejich jména byla tato: Bohuň a Božena – a vše (ostatní co mi patří – následně uvedený majetek39) jim postupuji (dávám k plnému užívání).]“

Darované pozemkové vlastnictví bylo vymezeno následovně:

Primum Rouen40, sylvam41 cum campo42; Huatym43 cum campo42, et ecce44 meta45: magna46 via47, quae vadit48 Pragam, atque Calysce49; Bridce50 rupis, aspiciens51 aliam rupem52 ultra ryvum53, qui Slatyunice54 vocatur; [Zaprvé (jim dávám) ‚Roveň‘ – les s pozemkem, ‚Chvatim‘ s (dalším) pozemkem až po hranici – tj. po významnou (důležitou) cestu, která vede (směrem) ku Praze. A též k tomu (jim dávám) ‚Kaliště‘, ‚skálu Brdce‘ (skálu Kozích hřbetů), která ční proti ‚další (jiné) skále‘ (tj. Alšově vyhlídce), nad potokem, který se nazývá ‚Slativnice‘ (Únětický potok55).]“

Zde si dovolíme pouze okrajově upozornit na výše uvedený potok nazývaný „Slativnice“. Řada autorů (nejen z 19. století – což je samozřejmé56 – ale též mnohdy současných57) vychází ze starší Erbenovy (zcela odlišné) transkripce „Statynnice“. My jsme převzali novější (podle našeho názoru správnější) Gustavem Friedrichem publikovaný přepis této listiny. Výše uvedeným majetkem donace nekončí – oběma kanovníkům byly poskytnuty ještě následující pozemky:

„Silva Scepene58 cum campo42, silva Scala59 cum campo42; decem et VIII agri, et IX, quem a fratre emi in patrimonium17 sub testimonio Wladote et filiorum ejus. [(K tomu též patří) les ‚Štěpeň‘ s (dalším) pozemkem, les ‚Skála‘ (lokalita /vrch, kóta/ Na Skále) s pozemkem. K tomu (též pak) osmnáct polí (tj. pozemků s ornou půdou) spolu s devíti (dalšími), které jsem přikoupil od (svého) bratra k mému zděděnému majetku. (Při této koupi) svědčil Vladota a jeho synové.]“

Nešlo tedy jen o dědictví – Zbyhněv svůj pozemkový majetek získal i koupí. Vedle polí šlo též o louky (na sklonitém terénu katastru obce Únětice tvořily pravděpodobně nemalé procento z celkové plochy).

Prata60 omnia, quia ea redemi61 quadringentis et quinquadinta denariis. [(K tomu dávám) všechny louky, které jsem vykoupil za 450 denárů.]“

Kromě luk lze v textu zaznamenat rovněž zmínku o pozemku získaném od jistého Milhosta spolu s hospodářským zvířectvem. Místo, kde se nacházel, nejsme již dnes bohužel schopni (zcela jednoznačně) určit.

Et ad hec unus campus, quem a Mylhost mercatus sum; emissarius63 cum equis64, boves65, vaccae66, scrofae67 cum porcis68, anseres69 cum gallinis70, pavones71 cum pavonissis. [A k tomu všemu jeden pozemek, který jsem koupil od Milhosta; (dále pak) pastevce s koni, býky a dojnicemi – též prasnice a prasata, husy, slepice a pávy se samicemi páva (‚pávicemi‘).]“

Pokusme se vytvořit určitou (byť nepřesnou) prostorovou rekonstrukci. Nemalou práci vykonal Z. Smetánka72 – na jeho velmi podrobnou analýzu lze navázat a částečně ji též doplnit. U pisatele listiny můžeme zaznamenat (s ohledem na v daném textu se nacházející posloupnost jednotlivých lokalit) poměrně „odhadnutelnou logiku“. Nejdříve je zmíněn kostel v samotných Úněticích (v souvislosti s oběma kanovníky). Pokud jde o vlastní pozemkový majetek (substantia) – listina postupuje ve svém popisu od severu. Nejen „první“ – též asi i ekonomicky velmi důležitou částí byla podle všeho lokalita Roveň (šlo jednak o les – též o jakýsi „pozemek“73. Jednalo se evidentně o (zemědělsky též asi velmi dobře využitelný) rozsáhlý areál – v současnosti se nalézající směrem na sever od vlastních Únětic (s příznivým nesvažitým terénem /od toho pravděpodobně i výše uvedené staročeské označení/). Následovala Chvatim (asi nejen se zemědělským pozemkem, ale též i s lesem). Zde si dovolíme učinit kratší poznámku. Z. Smetánka se domníval, že tzv. „magna via“ směřovala na Velké Přílepy v trase stávající hlavní silnice (jde však až o pozdější císařskou silnici74) – původní trasa vedla do Únětic (dokonce ještě v 18. století /šlo o poměrně sklonitou cestu, která vedla přes Horoměřický potok a ústila z jihu do Únětic – dnes jde o opuštěnou lesní cestu/). Z uvedeného vyplývá, že jak les, tak další pozemky se nacházely jižně od Únětického potoka až k uvedenému Horoměřickému potoku. Zcela logicky je v listině zmiňována sousedící lokalita Kaliště, která se nalézala v údolí téhož potoka (viz především dříve publikovanou přehlednou mapu Smetánky72). Směrem na východ je pak jmenována „skála“ Brdce (dnešní Kozí hřbety). Listina ve výčtu pokračuje stále směrem jižním. Následuje Z. Smetánkou geograficky nevymezený les Štěpeň. Domníváme se, že jej lze lokalizovat přibližně v prostoru údolí Horoměřického potoka (navazoval na tehdejší místní lokalitu Kaliště). Jako poslední (směrem na jih) je ve výčtu uváděn les Skála (nyní kóta Na Skále) s příslušnými dalšími pozemky75. Následuje nepojmenovaných 18 a 9 polí – domníváme se, že navazovaly na pozemky existující u již uvedené stávající vyvýšeniny Na Skále. Příslušnou plochu je možné předpokládat v širší oblasti nalézající se na obou stranách (výše zmíněné) trasy nynější silnice vedoucí směrem na Velké Přílepy (pravděpodobně ve směru severovýchodním až ke kostelu svatého Václava). Šlo podle všeho o zemědělsky nejvhodnější lokalitu z celého majetku (proto je v listině uvedeno i označení „agri“ /pole/).

Kult-2